KR102026741B1 - Optical zoom probe - Google Patents

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Abstract

광학 줌 프로브가 개시된다. 개시된 광학 줌 프로브는, 전송부에서 전송된 광이 통과하는 개구를 조절하는 개구 조절기와, 개구를 통과한 광을 포커싱하며 초근접 위치 및 근접 위치로 초점 거리를 조절하도록 곡률이 서로 독립적으로 제어되는 제1 및 제2액체 렌즈를 포함하는 초점 조절 유닛과, 입사되는 광을 변화없이 통과시키는 중심영역과 이 중심영역을 둘러싸도록 위치하며 초근접 위치로 포커싱되는 광의 초점 심도를 확대하도록 마련된 필터 영역을 포함하는 필터부를 포함한다.An optical zoom probe is disclosed. The disclosed optical zoom probe includes an aperture adjuster for adjusting an opening through which light transmitted from a transmitter passes, and a curvature independently controlled to focus the light passing through the aperture and to adjust a focal length to a super near and proximal position. A focusing unit including first and second liquid lenses, a center region through which incident light passes unchanged, and a filter region positioned to surround the center region and to enlarge the depth of focus of the light focused to the super-close proximity position; It includes a filter unit to include.

Description

광학 줌 프로브{Optical zoom probe}Optical zoom probe

광학 줌 프로브에 관한 것으로, 근접 거리 및 초근접 거리 스캔이 가능한 광학 줌 프로브에 관한 것이다.The present invention relates to an optical zoom probe, and to an optical zoom probe capable of scanning near and ultra close distances.

의료 영상(Medical Imaging) 분야에서는 Tissue (인체, 피부) 표면에 대한 정보와 함께 하부의 단층을 정밀 촬영하는 기술에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히 대부분의 암 (cancer)은 상피 세포 하부에서 발생하여 혈관이 존재하는 진피세포 내부로 전파되기 때문에 조기 발견이 가능할 경우 암에 의한 피해를 획기적으로 감소시킬 수 있다. 기존의 MRI(magnetic resonance imaging), CT(x-ray computed tomography), 초음파 등의 이미징 기술은 피부를 관통하여 내부 단층을 촬영할 수 있지만 해상도가 낮아 사이즈가 작은 조기 암의 검출은 불가능하다. 반면 최근에 소개된 OCT (optical coherence tomography) 기술은 기존 방법과 달리 광을 이용하기 때문에 피부속 침투 깊이는 약 2~3 mm로 낮지만 해상도가 초음파의 10배 정도로 높아 50~100μm 정도의 조기암의 진단에 유용할 것으로 기대된다. 그러나, 이러한 OCT 기술도 해상도가 현미경 수준보다 낮기 때문에, 실제 암의 판별에 사용되는 생검(biopsy) 및 조직학(histology)을 대체하지는 못한다. In the field of medical imaging, there is an increasing demand for technology to precisely photograph the lower tomography along with information on the surface of the tissue (human body, skin). In particular, most cancers occur in the lower epithelial cells and propagate inside the dermal cells in which blood vessels are present. Thus, early detection can significantly reduce the damage caused by cancer. Conventional imaging techniques, such as magnetic resonance imaging (MRI), x-ray computed tomography (CT), and ultrasound, can penetrate the skin to capture internal tomography, but the low resolution prevents the detection of small early cancers. On the other hand, the recently introduced optical coherence tomography (OCT) technology uses light unlike the conventional method, so the penetration depth in the skin is about 2 to 3 mm, but the resolution is about 10 times higher than that of ultrasound. It is expected to be useful for diagnosis. However, these OCT techniques do not replace the biopsy and histology used to determine the actual cancer because the resolution is lower than the microscope level.

최근에는 일부 OCT 연구자들에 의해 OCT의 단층 촬영 특성과 공초점 현미경(confocal microscope)과 같은 고해상도 표면 촬영 방법을 융합하여 생검을 실시하지 않고 티슈(Tissue) 내부의 암 진단을 실시간으로 하려는 연구가 진행 중이다. 그러나, 현미경의 대물렌즈는 수평 방향 고해상도를 위해 고(high) 개구수(NA: numerical aperture)의 광학계를 필요로 하는 반면 OCT는 깊이 정보를 획득하기 위해 깊이 방향의 스폿 크기(spot size)가 상대적으로 균일한 즉, 초점 심도(DOF: depth of focus)가 큰 저(low) 개구수의 광학계를 필요로 한다. 또한, OCT 모드와는 달리 OCM 모드에서는 z축 방향으로 초점 심도가 짧아, 초점 심도를 보다 길게 할 필요가 있다.In recent years, some OCT researchers have been researching the convergence of OCT and high-resolution surface imaging methods, such as confocal microscopes, to perform real-time diagnosis of cancer inside tissue without biopsy. In the process. However, objectives in microscopes require a high numerical aperture (NA) optics for horizontal high resolution, while OCT has a relative spot size in the depth direction to obtain depth information. This requires a low numerical aperture optical system that is uniformly uniform, that is, having a large depth of focus (DOF). In addition, unlike the OCT mode, in the OCM mode, the depth of focus is short in the z-axis direction, and it is necessary to make the depth of focus longer.

초근접 및 근접간 거리 구간에서 초점을 이동하면서 고해상도 스캔이 가능하며, 초근접 거리 구간에서 보다 긴 초점 심도의 구현이 가능한 광학 줌 프로브를 제공한다.The optical zoom probe provides high resolution scanning while moving the focus in the super near and near distances, and enables a longer depth of focus in the ultra close range.

본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브는, 광전송부에서 전송된 광이 통과하는 개구를 조절하는 개구 조절기와; 상기 개구를 통과한 광을 포커싱하며 초근접 위치 및 근접 위치로 초점 거리를 조절하도록 된 초점 조절 유닛과; 입사되는 광을 변화없이 통과시키는 중심영역과, 상기 중심영역을 둘러싸도록 위치하며 상기 초근접 위치로 포커싱되는 광의 초점 심도를 확대하도록 마련된 필터 영역을 포함하는 필터부;를 포함한다.An optical zoom probe according to an exemplary embodiment of the present invention includes an opening adjuster for adjusting an opening through which light transmitted from a light transmitting unit passes; A focus adjusting unit which focuses the light passing through the opening and adjusts the focal length to a super near position and a near position; And a filter unit including a center region through which incident light passes without change, and a filter region positioned to surround the center region and configured to enlarge a depth of focus of the light focused to the super-proximity position.

상기 중심영역은, 근접 모드시 상기 개구 조절기에 의해 상대적으로 작은 크기로 조절되어 입사되는 광빔의 크기와 같거나 크도록 마련될 수 있다.The center area may be provided to be equal to or larger than the size of the incident light beam by adjusting the size to a relatively small size by the opening controller in the proximity mode.

상기 중심영역은, 초근접 모드시 상기 개구 조절기의 개구 반경의 0.2배 내지 0.5배의 반경 크기를 가지며, 최소 직경은 근접 모드시의 상기 개구 조절기의 개구 직경을 포함할 수 있다.The central region may have a radius size of 0.2 to 0.5 times the opening radius of the opening regulator in the super close mode, and the minimum diameter may include the opening diameter of the opening regulator in the proximity mode.

상기 필터 영역의 최소 반경 크기는 근접 모드시의 상기 개구 조절기의 개구 반경과 같거나 크도록 형성될 수 있다.The minimum radius size of the filter area may be formed to be equal to or larger than the opening radius of the opening regulator in the proximity mode.

상기 필터 영역은 링 구조로 형성될 수 있다.The filter region may be formed in a ring structure.

상기 중심영역은 개구이거나 투명한 평판 구조로 이루어질 수 있다.The central region may be an opening or may have a transparent flat plate structure.

상기 필터영역은

Figure 112018120221214-pat00001
의 식을 만족하는 큐빅 필터로 형성되며, 이때 α값은 0.0001~0.02, β값은 2.6~3.1 값을 갖도록 형성될 수 있다.The filter area is
Figure 112018120221214-pat00001
It is formed as a cubic filter that satisfies the equation, wherein α value is 0.0001 ~ 0.02, β value may be formed to have a value of 2.6 ~ 3.1.

상기 필터영역은

Figure 112018120221214-pat00002
의 식을 만족하는 큐빅 페달 필터로 형성되며, 이때 α값은 -0.005 ~ 0.005, β값은 -0.015 ~ 0.015값을 가지도록 형성될 수 있다.The filter area is
Figure 112018120221214-pat00002
It is formed as a cubic pedal filter that satisfies the equation, wherein α value is -0.005 ~ 0.005, β value can be formed to have a value of -0.015 ~ 0.015.

상기 필터부는 상기 개구 조절기에 마련되거나 상기 개구 조절기 전,후의 평행광의 진행 경로 상에 위상 필터로서 형성될 수 있다.The filter unit may be provided in the aperture adjuster or may be formed as a phase filter on a traveling path of parallel light before and after the aperture adjuster.

상기 필터부는 상기 개구 조절기를 통과한 평행광이 진행하는 마지막 렌즈면에 비구면 형태로 형성되거나 하이브리드 타입으로 형성될 수 있다.The filter part may be formed in an aspherical shape or a hybrid type on the last lens surface through which the parallel light passing through the opening regulator proceeds.

상기 초점 조절 유닛과 대상체 사이에 포지티브 파워를 가지는 비구면 렌즈;를 더 포함할 수 있다.It may further include an aspherical lens having a positive power between the focusing unit and the object.

상기 초점 조절 유닛은, 곡률이 서로 독립적으로 제어되는 제1 및 제2액체 렌즈를 포함할 수 있다.The focus adjusting unit may include first and second liquid lenses in which curvatures are independently controlled.

근접 스캐닝 모드시, 상기 제1 및 제2액체 렌즈는 오목 렌즈면을 가지도록 구동될 수 있다.In the proximity scanning mode, the first and second liquid lenses may be driven to have concave lens surfaces.

초근접 스캐닝 모드시, 상기 제1 및 제2액체 렌즈는, 적어도 하나의 액체 렌즈가 볼록 렌즈면을 가지도록 구동될 수 있다.In the super near scanning mode, the first and second liquid lenses may be driven such that at least one liquid lens has a convex lens surface.

초근접 스캐닝 모드시, 상기 제1 및 제2액체 렌즈 중 대상체에 가까운 액체 렌즈는, 볼록 렌즈면을 가지도록 구동될 수 있다.In the super near scanning mode, the liquid lens close to the object among the first and second liquid lenses may be driven to have a convex lens surface.

상기 제1 및 제2액체 렌즈 중 적어도 하나는, 곡면을 가지는 투명막을 더 포함하며, 근접 스캐닝 모드시에는 상기 투명막의 곡면이 렌즈면으로 작용하고, 초근접 스캐닝 모드시에는 이 투명막의 곡면이 렌즈면으로 작용하지 않도록 마련될 수 있다.At least one of the first and second liquid lenses further includes a transparent film having a curved surface, wherein the curved surface of the transparent film serves as a lens surface in the proximity scanning mode, and the curved surface of the transparent film is a lens in the super near scanning mode. It may be provided so as not to act as a surface.

상기 제1 및 제2액체 렌즈 각각은, 유체 표면으로 렌즈면을 형성하고, 유체 유동을 이용하여 렌즈면의 형상을 조절하여 초점 거리를 조절하도록 마련될 수 있다.Each of the first and second liquid lenses may be provided to form a lens surface with a fluid surface, and adjust a focal length by adjusting a shape of the lens surface by using a fluid flow.

상기 제1 및 제2액체 렌즈는, 서로 반대 방향으로 유체 이동이 이루어지도록 마련될 수 있다.The first and second liquid lenses may be provided to allow fluid movement in opposite directions.

상기 유체 유동은 전기 습윤 방식에 따라 일어나며, 상기 제1 및 제2액체 렌즈 중 적어도 하나는, 투광성인 제1유체; 상기 제1유체와 혼합되지 않는 성질을 가지며 투광성인 제2유체; 상기 제1유체와 제2유체를 수용하는 내부 공간을 가지는 챔버; 상기 제1유체와 제2유체의 경계면으로, 상기 렌즈면을 이루는 제1면; 상기 제1유체와 제2유체의 경계면으로, 상기 렌즈면의 곡률변화를 유도하는 제2면; 상기 챔버 내에 마련된 것으로, 상기 렌즈면에 대응하는 직경을 가지는 제1관통홀과, 상기 제2유체의 통로를 형성하는 제2관통홀이 형성된 제1중간판; 상기 제2면의 위치를 변화시키는 전기장을 형성하기 위한 전극부;를 포함할 수 있다.The fluid flow occurs according to an electrowetting method, wherein at least one of the first and second liquid lenses comprises: a first fluid that is translucent; A second fluid having a property of not being mixed with the first fluid and being transparent; A chamber having an interior space accommodating the first fluid and the second fluid; A first surface constituting the lens surface as an interface between the first fluid and the second fluid; A second surface inducing a curvature change of the lens surface to an interface between the first fluid and the second fluid; A first intermediate plate provided in the chamber and having a first through hole having a diameter corresponding to the lens surface and a second through hole forming a passage of the second fluid; It may include; an electrode unit for forming an electric field for changing the position of the second surface.

상기 제1유체는 극성 액체이고, 상기 제2유체는 기체 또는 비극성 액체일 수 있다.The first fluid may be a polar liquid, and the second fluid may be a gas or a nonpolar liquid.

상기 유체 유동이 압력식으로 일어날 수 있다.The fluid flow may occur pressure.

상기 광전송부에서 전송된 광을 콜리메이팅하여 상기 개구 조절기로 전송되도록 하는 제1렌즈 유닛; 및 상기 개구 조절기와 상기 초점 조절 유닛 사이에 배치되는 제2렌즈 유닛; 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.A first lens unit collimating the light transmitted from the light transmitting unit to be transmitted to the opening regulator; And a second lens unit disposed between the aperture adjuster and the focus adjustment unit. It may further include at least one of.

상기 필터부는, 상기 제2렌즈 유닛의 평행광이 진행하는 마지막 렌즈면에 비구면 형태로 형성되거나 하이브리드 타입으로 형성될 수 있다.The filter unit may be formed in an aspherical shape or a hybrid type on the last lens surface where the parallel light of the second lens unit travels.

상기 개구 조절기는, 미소 전기 유체 방식으로 개구 크기가 조절되는 액체 조리개일 수 있다.The opening regulator may be a liquid iris in which the opening size is adjusted in a microelectric fluid manner.

상기 개구 조절기는, 유체가 유동되는 공간을 구성하는 챔버; 상기 챔버 내에 마련된 것으로, 서로 혼합되지 않는 성질을 가지며, 하나는 투광성, 다른 하나는 차광성 또는 흡광성의 물질로 형성된 제1유체와 제2유체; 상기 챔버의 내측면에 마련된 것으로, 상기 챔버 내에 전기장을 형성하기 위해 전압이 인가되는 하나 이상의 전극들이 어레이된 전극부;를 포함하며, 전기장에 따른 상기 제1유체와 상기 제2유체간 계면 위치 변화에 의해 광이 투과되는 개구가 조절되도록 마련될 수 있다.The opening regulator may include a chamber constituting a space in which the fluid flows; A first fluid and a second fluid provided in the chamber and having a property of not being mixed with each other, one of which is light-transmissive and the other that is light-shielding or light-absorbing material; An electrode part provided on an inner side of the chamber and having one or more electrodes arranged thereon to which a voltage is applied to form an electric field in the chamber; wherein the interface position changes between the first fluid and the second fluid according to the electric field It may be provided to adjust the opening through which the light is transmitted.

상기 제1유체와 제2유체 중 어느 하나는 액체 금속 또는 극성 액체이고, 다른 하나는 기체 또는 비극성 액체일 수 있다.One of the first fluid and the second fluid may be a liquid metal or a polar liquid, and the other may be a gas or a nonpolar liquid.

상기 필터부는 상기 개구 조절기의 출력측에 위상 필터로서 형성될 수 있다.The filter portion may be formed as a phase filter on the output side of the opening regulator.

상기 광전송부는 광섬유를 포함할 수 있다.The optical transmission unit may include an optical fiber.

본 발명의 실시예에 따른 영상 진단 시스템은, 광원부; 상기 광원부로부터의 광을 검사 대상인 대상체에 조사하는 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브; 상기 대상체에서 반사된 광으로부터 상기 대상체의 이미지를 검출하는 검출부;를 포함할 수 있다.Imaging system according to an embodiment of the present invention, the light source; An optical zoom probe according to an embodiment of the present invention for irradiating an object to be inspected with light from the light source unit; And a detector configured to detect an image of the object from the light reflected from the object.

본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브는, 초근접 및 근접간 거리 구간에서 초점을 이동하면서 고해상도 스캔이 가능하며, 초근접 거리 구간에서 보다 긴 초점 심도이 구현이 가능하다. 따라서, 초 근접 거리 즉, OCM 모드시의 스캔의 거리 정밀도를 높일 수 있다.In the optical zoom probe according to the exemplary embodiment of the present invention, a high resolution scan can be performed while moving a focus in a super close range and a near distance range, and a longer depth of focus can be realized in a super close range. Therefore, the ultra close distance, that is, the distance accuracy of the scan in the OCM mode can be increased.

도 1은 수평 해상도와 초점 깊이(depth of focus: DOF)의 관계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브의 전체적인 광학적 구성을 개략적으로 보여준다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 광학 줌 프로브에 채용될 수 있는 개구 조절기의 일예를 보인 것으로, 도 3a는 근접 모드시에 적합하도록 크기가 조절된 개구(A1)를 보여주며, 도 3b에서는 초근접 모드에 적합하도록 크기가 조절된 개구(A2)를 보여준다.
도 4는 도 2의 광학 줌 프로브에 채용될 수 있는 개구 조절기의 다른 예를 보여준다.
도 5는 도 2의 광학 줌 프로브에 초점 조절 유닛에 제1액체 렌즈나 제2액체 렌즈로 채용될 수 있는 액체 렌즈의 일예를 보여준다.
도 6은 도 2의 광학 줌 프로브에 초점 조절 유닛에 제1액체 렌즈나 제2액체 렌즈로 채용될 수 있는 액체 렌즈의 다른 예를 보여준다.
도 7은 도 5의 액체렌즈를 서로 대칭으로 결합하여, 제1 및 제2액체렌즈를 포함하는 초점 조절 유닛을 구성한 예를 보여준다.
도 8은 도 2의 광학 줌 프로브에 초점 조절 유닛에 제1액체 렌즈나 제2액체 렌즈로 채용될 수 있는 액체 렌즈의 다른 예를 보여준다.
도 9a 및 도 9b는 대상체 예컨대, 티슈 표면에서 비교적 얕은 깊이까지 티슈를 스캐닝할 때의 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브의 동작 상태를 보여준다.
도 10은 초점 거리를 길게 하여 스캐닝할 때의 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브의 동작 상태를 보여준다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 줌 프로브의 전체적인 광학적 구성을 개략적으로 보여준다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브를 적용한 영상 진단 시스템을 개략적으로 보여준다.
도 13 내지 도 15는 OCM모드와 OCT 모드로 사용될 때, 기준광의 광경로 길이를 맞추기 위해 적용될 수 있는 다양한 광학 시스템을 개략적으로 보여준다.
1 is a conceptual diagram illustrating a relationship between horizontal resolution and depth of focus (DOF).
2 schematically shows the overall optical configuration of an optical zoom probe according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B show an example of an aperture adjuster that may be employed in the optical zoom probe of FIG. 2, FIG. 3A shows an aperture A1 sized to be suitable for proximity mode, and in FIG. 3B The opening A2 is shown sized to fit the proximity mode.
4 shows another example of an aperture adjuster that may be employed in the optical zoom probe of FIG. 2.
FIG. 5 shows an example of a liquid lens that may be employed as the first liquid lens or the second liquid lens in the focusing unit in the optical zoom probe of FIG. 2.
FIG. 6 shows another example of a liquid lens that may be employed as the first liquid lens or the second liquid lens in the focusing unit in the optical zoom probe of FIG. 2.
FIG. 7 illustrates an example in which a focus adjusting unit including the first and second liquid lenses is configured by symmetrically coupling the liquid lenses of FIG. 5 to each other.
FIG. 8 shows another example of a liquid lens that may be employed as the first liquid lens or the second liquid lens in the focusing unit in the optical zoom probe of FIG. 2.
9A and 9B show an operating state of an optical zoom probe according to an embodiment of the present invention when scanning tissue to a relatively shallow depth from an object such as a tissue surface.
10 shows an operating state of the optical zoom probe according to an embodiment of the present invention when scanning at a longer focal length.
11 schematically shows the overall optical configuration of an optical zoom probe according to another embodiment of the present invention.
12 schematically shows an imaging system to which an optical zoom probe is applied according to an exemplary embodiment of the present invention.
13 to 15 schematically show various optical systems that can be applied to match the optical path length of the reference light when used in the OCM mode and the OCT mode.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브를 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. Hereinafter, an optical zoom probe according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size of each element in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.

도 1은 수평 해상도와 초점 깊이(depth of focus: DOF)의 관계를 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a relationship between horizontal resolution and depth of focus (DOF).

가우시안 빔은 포커싱될 때, 점이 아니라, 유한한 크기, Δx의 빔 웨이스트(beam waist)를 가지며, Δx는 개구(D)와 초점 거리(f)에 의해 다음과 같이 정해진다.When the Gaussian beam is focused, it has a beam waist of finite size, Δx, rather than a point, and Δx is determined by the aperture D and the focal length f as follows.

Figure 112018120221214-pat00003
(1)
Figure 112018120221214-pat00003
(One)

Δx는 수평 해상도에 관계된다. 즉, Δx가 작을수록 수평 해상도는 높아진다. 상기 식(1)에서 나타나는 바와 같이, Δx는 f/D에 비례하는데, 집속 렌즈(FE)의 개구수(numerical aperture, NA)는 D/f에 비례하므로, 높은 수평 해상도를 얻기 위해서는, Δx가 작아지도록 개구수가 큰 광학계가 요구된다. Δx is related to the horizontal resolution. In other words, the smaller Δx, the higher the horizontal resolution. As shown in Equation (1), Δx is proportional to f / D, and the numerical aperture NA of the focusing lens FE is proportional to D / f, so that Δx is obtained to obtain a high horizontal resolution. An optical system with a large numerical aperture is required to be small.

초점 심도(depth of focus, DOF)는 빔 직경이 √2Δx가 되는 범위로 다음과 같이 정해진다.The depth of focus (DOF) is determined as follows in a range where the beam diameter becomes √2Δx.

Figure 112018120221214-pat00004
(2)
Figure 112018120221214-pat00004
(2)

초점 심도(DOF)는 깊이 방향을 따라 빔 스폿 크기가 비교적 균일한 범위를 의미한다. 깊이에 따른 이미지 정보, 예를 들어, 인체 조직의 단층 촬영 이미지를 획득하고자 할 때, 초점 심도(DOF)가 큰 광학계, 즉, 개구수(NA)가 작은 광학계가 요구된다. Depth of focus (DOF) refers to a range where the beam spot size is relatively uniform along the depth direction. When obtaining image information according to depth, for example, a tomography image of human tissue, an optical system having a large depth of focus (DOF), that is, an optical system having a small numerical aperture (NA) is required.

이와 같이, 수평 해상도와 초점 심도(DOF)는 트레이드 오프(trade off)의 관계를 가진다. As such, the horizontal resolution and the depth of focus (DOF) have a trade off relationship.

본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브는, 초근접 거리나 근접 거리에서 고해상도로 대상체를 스캔하는데 필요한 수평 해상도 및 초점 심도를 구현할 수 있다. 여기서, 초근접 거리는, 광학 줌 프로브의 마지막 렌즈에서 대상체 예컨대, 티슈(Tissue)의 표면까지의 거리가 예컨대, 대략 2mm 이하인 경우, 근접 거리는 광학 줌 프로브의 마지막 렌즈에서 대상체 예컨대, 티슈(Tissue)의 표면까지의 거리가 예컨대, 대략 30mm 이하인 경우를 의미한다. The optical zoom probe according to an exemplary embodiment of the present invention may implement a horizontal resolution and a depth of focus required to scan an object at a high resolution at a super close range or a close range. Here, the super-proximity is the distance from the last lens of the optical zoom probe to the surface of the object, such as tissue, for example approximately 2 mm or less, the proximity distance is the distance of the object, such as tissue, to the last lens of the optical zoom probe. This means that the distance to the surface is, for example, about 30 mm or less.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)의 전체적인 광학적 구성을 개략적으로 보여준다.2 schematically shows the overall optical configuration of an optical zoom probe 10 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 광학 줌 프로브(10)는, 광전송부(20)에서 전송된 광이 통과하는 개구를 조절하는 개구 조절기(50)와, 서로 독립적으로 곡률이 조정되도록 된 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75)를 포함하는 초점 조절 유닛(70)과, 초근접 위치로 포커싱되는 광의 초점 심도(DOF)를 확대하도록 마련된 필터부(40)를 포함한다. 광학 줌 프로브(10)는, 초점 조절 유닛(70)과 대상체 예컨대, 검사 대상인 티슈 사이에 초점을 최적화하도록 포지티브 파워를 가지는 렌즈(80)를 더 포함할 수 있다. 상기 렌즈(80)는 비구면 렌즈일 수 있다. 광학 줌 프로브(10)는, 광전송부(20)에서 전송된 광을 콜리메이팅하여 개구 조절기(50)로 전송되도록 하는 제1렌즈 유닛(30), 개구 조절기(50)와 초점 조절 유닛(70) 사이에 배치되는 제2렌즈 유닛(60) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 도 2 및 나머지 도면들에서는 광학 줌 프로브(10)가 제1렌즈 유닛(30)과 제2렌즈 유닛(60)을 모두 포함하는 경우를 예시적으로 보여준다. 이하에서는 도 2에 도시된 광학계를 기준으로 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)를 설명하지만, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함은 물론이다.Referring to FIG. 2, the optical zoom probe 10 includes an opening adjuster 50 for adjusting an opening through which light transmitted from the light transmitting unit 20 passes, and first and second independent curvatures. The focus adjusting unit 70 including the liquid lenses 71 and 75, and the filter unit 40 provided to enlarge the depth of focus DOF of the light focused to the super close-up position. The optical zoom probe 10 may further include a lens 80 having a positive power to optimize focus between the focus adjusting unit 70 and an object such as a tissue to be examined. The lens 80 may be an aspheric lens. The optical zoom probe 10 includes a first lens unit 30, an aperture adjuster 50, and a focus adjusting unit 70 collimating light transmitted from the light transmitting unit 20 to be transmitted to the aperture adjuster 50. At least one of the second lens unit 60 disposed therebetween may be further included. 2 and the remaining drawings exemplarily show a case in which the optical zoom probe 10 includes both the first lens unit 30 and the second lens unit 60. Hereinafter, an optical zoom probe 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the optical system shown in FIG. 2, but embodiments of the present invention are not limited thereto, and various modifications and other equivalent embodiments are possible. to be.

상기 광전송부(20)는, 광섬유(21)를 포함하며, 광섬유(21)의 일단에 조립되는 스캐너(23)를 더 포함할 수 있다. 스캐너(23)는 광섬유(21)의 변형을 유도하여 광경로를 바꾸어주는 액츄에이터로서, 예를 들어, 압전 액츄에이터(piezo actuator)나, 압전체나 형상 기억합금 등을 이용한 캔틸레버(cantilever) 형태로 이루어질 수 있으며, 이외에도 다양한 재료 다양한 방식을 이용하여 형성될 수 있다.The optical transmission unit 20 may further include a scanner 23 including an optical fiber 21 and assembled to one end of the optical fiber 21. The scanner 23 is an actuator that induces deformation of the optical fiber 21 to change the optical path. For example, the scanner 23 may be formed in the form of a cantilever using a piezo actuator or a piezoelectric or shape memory alloy. In addition to the above, various materials may be formed using various methods.

스캔되는 광섬유(21)의 끝단은 반사광에 의해 노이즈(noise)를 제거할 수 있도록, 약 12도 이하의 기울기를 가지거나 무반사 코팅을 하거나, 이 두 가지 복합 특성을 모두 포함하도록 형성될 수 있다.The end of the optical fiber 21 to be scanned may be formed to have an inclination of about 12 degrees or less, an anti-reflective coating, or include both of these complex characteristics so as to remove noise by the reflected light.

상기 제1렌즈 유닛(30)은 광전송부(20)에서 전송된 광을 콜리메이팅하여 개구 조절기(50)로 입사되는 광이 평행광 또는 대략적인 평행광이 되도록 하기 위한 것으로, 적어도 하나의 렌즈(31,35)를 포함할 수 있다. 도 2 및 이하의 도면에서는 제1렌즈 유닛(30)이 단일 렌즈(31)와, 이로부터 이격된 이중 접합렌즈(35)를 포함하는 구성을 가지는 예를 보여주는데, 이는 예시적인 것으로, 제1렌즈 유닛(30)의 렌즈 구성은 다양하게 변형될 수 있다.The first lens unit 30 collimates the light transmitted from the light transmission unit 20 so that the light incident to the aperture controller 50 is parallel light or approximately parallel light. 31,35). 2 and the following drawings show an example in which the first lens unit 30 has a configuration including a single lens 31 and a double bonded lens 35 spaced therefrom, which is exemplary, and the first lens. The lens configuration of the unit 30 may be variously modified.

상기 개구 조절기(50)는, 상기 초점 조절 유닛(70)에 입사되는 광빔의 크기를 조정하여, 초점 조절 유닛(70)의 개구수를 바꾸어주기 위한 것으로, 예를 들어, 상대적으로 대략 2mm 이하의 초근접 거리에서 깊이 방향으로 대략 2mm 구간내 균일한 고해상도를 요구하는 OCM 모드에서는 초점 조절 유닛(70)에 입사되는 광빔의 크기를 크게 하여 상대적으로 고개구수를 실현하도록 한다. 또한, 개구 조절기(50)는 대략 2mm에서 30mm 이내의 근접 거리에서 깊이 방향으로 대략 2mm 구간내 균일한 스폿 크기를 요구하는 OCT 모드에서는 초점 조절 유닛(70)에 입사되는 광빔의 크기를 작게 하여 상대적으로 저개구수를 실현하도록 한다.The aperture adjuster 50 is for changing the numerical aperture of the focus adjustment unit 70 by adjusting the size of the light beam incident on the focus adjustment unit 70. For example, the aperture adjuster 50 may have a relative diameter of about 2 mm or less. In the OCM mode requiring a uniform high resolution within a section of approximately 2 mm in the depth direction at the ultra-close distance, the size of the light beam incident on the focus adjusting unit 70 is increased to realize a relatively high number of apertures. In addition, in the OCT mode requiring a uniform spot size within a section of approximately 2 mm in the depth direction at a close distance within approximately 2 mm to 30 mm, the aperture adjuster 50 reduces the size of the light beam incident on the focus adjusting unit 70 to reduce the relative size. To realize a low number of apertures.

상기 개구 조절기(50)는, 미소 전기 유체 방식으로 개구 크기가 조절되는 액체 조리개일 수 있다. 또한, 상기 개구 조절기(50)는 기계적으로 개구 크기가 조절되는 조리개 일 수도 있으며, 펌프 등 유압을 이용하여 개구 크기가 조절되는 액체 조리개일 수도 있다.The opening regulator 50 may be a liquid iris in which the opening size is adjusted in a micro electric fluid manner. In addition, the opening regulator 50 may be an aperture in which the opening size is mechanically adjusted, or may be a liquid aperture in which the opening size is adjusted using a hydraulic pressure such as a pump.

상기 개구 조절기(50)로는 예를 들어, 도 3a, 도 3b 및 도 4에서와 같은 구조의 개구 조절기(101)(102)가 채용될 수 있다.As the opening regulator 50, for example, opening regulators 101 and 102 having a structure as shown in FIGS. 3A, 3B, and 4 may be employed.

도 3a 및 도 3b는 도 2의 광학 줌 프로브(10)에 채용될 수 있는 개구 조절기(101)의 일예를 보여준다. 도 3a는 근접 모드시 즉, OCT 모드시에 적합하도록 크기가 조절된 개구(A1)를 보여준다. 도 3b에서는 초근접 모드시 즉, OCM 모드시에 적합하도록 크기가 조절된 개구(A2)를 보여준다. 3A and 3B show an example of an aperture adjuster 101 that may be employed in the optical zoom probe 10 of FIG. 2. 3A shows the opening A1 sized to be suitable in proximity mode, ie in OCT mode. FIG. 3B shows the aperture A2 sized to be suitable in the super close mode, ie in the OCM mode.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 개구 조절기(101)는 전기 습윤 원리에 의해 유체가 유동되고, 유체 유동에 따라 광이 통과되는 개구 크기가 예를 들어, OCT 모드에서는 A1, OCM 모드에서는 A2 등으로 조절되도록 구성될 수 있다. 개구 조절기(101)는 유체가 유동되는 공간을 구성하는 챔버와, 챔버 내에 마련되는 것으로, 서로 혼합되지 않는 성질을 가지며, 하나는 투광성, 다른 하나는 차광성 또는 흡광성의 물질로 형성된 제1유체(F1)와 제2유체(F2), 챔버의 내측면에 마련되고 챔버 내에 전기장을 형성하기 위해 전압이 인가되는 하나 이상의 전극들이 어레이된 전극부를 포함한다. 전기장에 따라 제1유체(F1)와 상기 제2유체(F2)간 계면 위치 변화에 의해 광이 투과되는 개구가 조절된다. Referring to FIGS. 3A and 3B, the opening regulator 101 has an opening size through which fluid flows and light passes according to the fluid wetting principle, for example, A1 in OCT mode, A2 in OCM mode, and the like. It can be configured to be adjusted to. The opening regulator 101 is provided in a chamber constituting a space in which the fluid flows, and is provided in the chamber, and has a property of not being mixed with each other. F1) and the second fluid (F2), and the electrode portion is provided on the inner side of the chamber and one or more electrodes are arranged to apply a voltage to form an electric field in the chamber. According to the electric field, the opening through which light is transmitted is adjusted by changing the position of the interface between the first fluid F1 and the second fluid F2.

예를 들어, 챔버의 영역은 제1채널과(C1), 제1채널(C1)의 상부에 제1채널(C1)과 연결되게 마련된 제2채널(C2)을 포함하며, 제1채널(C1)과 제2채널(C2) 각각에서 일어나는 제1유체(F1)와 제2유체(F2)간 계면 위치 변화에 의해 개구 범위가 정해지도록 마련될 수 있다. 제1채널은(C1) 제1기판(110)과, 제1기판(110)과 이격되게 마련된 제2기판(150)과, 제1기판(110)과 제2기판(150) 사이에 내부 공간을 형성하는 제1스페이서(130)에 의해 형성될 수 있다. 이때, 제2기판(150)은 중심부에 제1관통홀(TH1)이 형성되고, 주변부에 제2관통홀(TH2)이 형성될 수 있다. 또한, 제2채널(C2)은 제2기판(150)과, 제2기판(150)과 이격되게 마련된 제3기판(190)과, 제2기판(150)과 제3기판(190)사이에 내부 공간을 형성하도록 마련된 제2스페이서(170)에 의해 형성될 수 있다. For example, the region of the chamber includes a first channel C1 and a second channel C2 arranged to be connected to the first channel C1 on the first channel C1 and to the first channel C1. ) And the opening range may be determined by a change in the position of the interface between the first fluid F1 and the second fluid F2 occurring in each of the second channel and the second channel C2. The first channel (C1) has an internal space between the first substrate 110, the second substrate 150 spaced apart from the first substrate 110, and the first substrate 110 and the second substrate 150. It may be formed by the first spacer 130 forming a. In this case, the second substrate 150 may have a first through hole TH1 formed at a central portion thereof, and a second through hole TH2 formed at a peripheral portion thereof. In addition, the second channel C2 is disposed between the second substrate 150, the third substrate 190 provided to be spaced apart from the second substrate 150, and the second substrate 150 and the third substrate 190. It may be formed by the second spacer 170 provided to form the internal space.

제1유체(F1)와 제2유체(F2) 중 어느 하나는 액체 금속 또는 극성 액체이고, 다른 하나는 기체 또는 비극성 액체로 이루어질 수 있다. One of the first fluid F1 and the second fluid F2 may be a liquid metal or a polar liquid, and the other may be a gas or a nonpolar liquid.

전극부는 제1기판(110) 상에 형성되고 절연 물질(I)로 코팅된 하나 이상의 전극(E)으로 이루어진 제1전극부(120)와, 제3기판(190) 상에 형성되고 절연 물질(I)로 코팅된 하나 이상의 전극(E)으로 이루어진 제2전극부(180)를 포함할 수 있다.The electrode part is formed on the first substrate 110 and is formed of one or more electrodes E coated with the insulating material I, and the first electrode part 120 and the third substrate 190 are formed on the insulating material ( It may include a second electrode portion 180 consisting of one or more electrodes (E) coated with I).

제1전극부(120)는 개구(A)를 디지털 방식으로 제어하기 위해 다수의 전극을 포함하도록 구성될 수 있다. The first electrode unit 120 may be configured to include a plurality of electrodes to digitally control the opening A. FIG.

접지 전극부(R)는 챔버의 내부 한 곳 이상에서 극성 유체와 접촉을 유지하도록 마련될 수 있다. 예를 들어 접지 전극부(R)는 극성의 제1유체(F1)와 접촉을 유지하도록 마련될 수 있으며, 이를 위하여, 도 3a 및 도 3b에서와 같이, 제1기판(110) 상에 배치될 수 있으며, 그 위치는 변경될 수 있다.The ground electrode part R may be provided to maintain contact with the polar fluid at one or more places inside the chamber. For example, the ground electrode part R may be provided to maintain contact with the first fluid F1 having a polarity. For this purpose, as shown in FIGS. 3A and 3B, the ground electrode part R may be disposed on the first substrate 110. And its position can be changed.

제1전극부(120), 제2전극부(180)를 이루는 전극(E)은 투명 전도성 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1전극부(120) 및 제2전극부(180)를 이루는 전극(E)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide)등의 금속산화물, Au, Ag등의 금속 나노입자 분산 박막, CNT(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 등의 탄소 나노구조체, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), polypyrrole(PPy), poly(3-hexylthiophene)(P3HT) 등의 전도성 고분자등으로 형성될 수 있다.The electrode E constituting the first electrode 120 and the second electrode 180 may be formed of a transparent conductive material. For example, the electrode E constituting the first electrode unit 120 and the second electrode unit 180 may be a metal oxide such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO), or a metal such as Au or Ag. Nanoparticle dispersion thin film, carbon nanostructures such as carbon nanotube (CNT), graphene, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), polypyrrole (PPy), poly (3-hexylthiophene) (P3HT) It may be formed of a conductive polymer and the like.

접지 전극부(R)는 배치 위치상 투광성이 요구되지 않으므로, 예를 들어, Au, Ag, Al, Cr, Ti등의 금속 박막으로 형성될 수 있다. Since the ground electrode part R is not required to transmit light in the arrangement position, it may be formed of, for example, a metal thin film of Au, Ag, Al, Cr, Ti, or the like.

전기 습윤 현상은 절연체로 코팅된 전극 상의 전해질 액적에 전압을 가하면 액적의 접촉각이 변하는 현상을 의미한다. 즉, 유체, 액적, 절연체가 만나는 삼상 접촉선(three-phase contact line, TCL)에서 각각의 계면장력에 따라 접촉각이 변한다. 전기 습윤 현상을 이용하는 경우, 낮은 전압을 사용하여 빠르고 효과적으로 유체의 유동을 제어할 수 있으며, 가역적으로 유체의 이송 및 제어가 가능하다. Electrowetting refers to a phenomenon in which the contact angle of droplets changes when a voltage is applied to electrolyte droplets on an electrode coated with an insulator. That is, in the three-phase contact line (TCL) where the fluid, droplet, and insulator meet, the contact angle changes according to the respective interfacial tension. When using the electrowetting phenomenon, low voltage can be used to control the flow of the fluid quickly and effectively, and reversible transfer and control of the fluid is possible.

제1전극부(120)의 어느 한 전극(E)에 적절한 전압을 인가하면, 활성화된 구동전극 위의 삼상 접촉선(three-phase contact line, TCL), 즉, 제1유체(F1), 제2유체(F2) 및 절연 물질(I)이 만나는 접선에서 전기기계적 힘이 작용하여 제1유체(F1)가 제1채널(C1)을 통해 중심부로 이동하면서 도 3a에서와 같이 개구(A)가 축소될 수 있다. 또한, 제2전극부(180)에 적절한 전압을 인가하면, 제1유체(F1)가 제2채널(C2)을 통해 중심부로 이동하면서 제1채널(C1)의 TCL은 가장자리로 밀려 나와 도 3b에서와 같이 개구(A2)가 확장될 수 있다. 제1전극부(120)를 다수 전극(E)으로 구성하는 경우, 활성화된 전극을 변화시킴에 따라 개구 크기를 디지털 방식으로 제어할 수 있다.When an appropriate voltage is applied to any one electrode E of the first electrode unit 120, the three-phase contact line TCL on the activated driving electrode, that is, the first fluid F1, The electromechanical force acts at the tangent where the fluid F2 and the insulating material I meet so that the first fluid F1 moves to the center through the first channel C1 and the opening A is opened as shown in FIG. 3A. Can be reduced. In addition, when an appropriate voltage is applied to the second electrode unit 180, the first fluid F1 moves to the center through the second channel C2, and the TCL of the first channel C1 is pushed to the edge of FIG. 3B. The opening A2 can be expanded as in. When the first electrode unit 120 is configured of the plurality of electrodes E, the opening size can be digitally controlled by changing the activated electrode.

OCT 모드에서는 도 3a에서와 같이 개구 크기가 A1, OCM 모드에서는 도 3b에서와 같이 개구 크기가 A2인 경우를 보여주는데, 이는 예시적으로 보인 것으로 각 개구(A1,A2)의 크기는 설계 조건에 따라 달라질 수 있다. In the OCT mode, as shown in FIG. 3A, the opening size is A1, and in the OCM mode, the opening size is A2 as shown in FIG. 3B, which is shown as an example. The size of each opening A1 and A2 is determined according to the design conditions. Can vary.

다시 도 2를 참조하면, 개구 조절기(50)는 입력단 및 출력단 중 적어도 하나에 커버 글라스(51)를 구비할 수 있다. 도 2에서는 개구 조절기(50)가 입력단에 커버 글라스(51)를 구비하는 예를 보여준다. 도 2에서 참조번호 55는 개구 조절기(50)의 개구 조절이 이루어지는 부분을 나타낸다.Referring back to FIG. 2, the opening regulator 50 may include a cover glass 51 at at least one of an input terminal and an output terminal. 2 shows an example in which the opening regulator 50 includes a cover glass 51 at the input end. In FIG. 2, reference numeral 55 denotes a portion where the opening adjustment of the opening regulator 50 is made.

도 3a 및 도 3b에서와 같이 전기 습윤 원리에 의해 유체가 유동되어 개구(A1,A2) 크기가 조절되는 경우, 개구 조절기(101)의 제1기판(110) 또는 제3기판(190)이 커버 글라스로서 사용되거나, 별도의 커버 글라스를 더 구비할 수도 있다.3A and 3B, when the fluid is flowed by the electrowetting principle to adjust the size of the openings A1 and A2, the first substrate 110 or the third substrate 190 of the opening regulator 101 is covered. It may be used as glass or may further include a separate cover glass.

도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 필터부(40)는 입사되는 광을 변화없이 통과시키는 중심영역(41)과, 이 중심영역을 둘러싸도록 위치하며 초근접 위치로 포커싱되는 광의 초점 심도(DOF)를 확대하도록 마련된 필터 영역(45)을 포함한다.2, 3A and 3B, the filter unit 40 is a center region 41 for passing incident light without change, and a focal point of the light positioned to surround the center region and focused at a super near position. It includes a filter area 45 provided to enlarge the depth (DOF).

상기 중심영역(41)은 오픈된 개구이거나 투명한 평판 구조로 이루어질 수 있다. 상기 중심영역(41)은 도 3a 및 도 3b의 비교에 의해 알 수 있는 바와 같이, 근접 모드시 즉, OCT 모드시, 상기 개구 조절기(101)에 의해 상대적으로 작은 크기로 조절되어 입사되는 광빔의 크기와 같거나 크도록 마련될 수 있다. 이때, 상기 중심영역(41)은 초근접 모드시 즉, OCM 모드시, 상기 개구 조절기(101,102)의 개구(A2)의 반경의 약 0.2배 내지 약 0.5배의 반경 크기를 가지도록 형성될 수 있으며, 최소 직경은 근접 모드시 즉, OCT 모드시의 상기 개구 조절기(101,102)의 개구 직경(A1)을 포함할 수 있다. 도 3a에서는 중심영역(41)이 OCT 모드시의 개구(A1)에 대응되는 크기로 형성되는 경우를 예시적으로 보여준다.The central area 41 may be an open opening or may have a transparent flat plate structure. As can be seen from the comparison of FIGS. 3A and 3B, the central region 41 is adjusted to a relatively small size by the opening controller 101 in the proximity mode, that is, in the OCT mode. It may be provided to be equal to or larger in size. In this case, the central region 41 may be formed to have a radius of about 0.2 times to about 0.5 times the radius of the opening A2 of the opening regulators 101 and 102 in the super close mode, that is, in the OCM mode. The minimum diameter may comprise the opening diameter A1 of the opening regulators 101, 102 in proximity mode, ie in OCT mode. 3A illustrates a case in which the central region 41 is formed to have a size corresponding to the opening A1 in the OCT mode.

상기 필터 영역(45)은 위상 필터(phase filter)로서, 상기 중심영역(41)을 둘러싸는 링 구조로 형성될 수 있다. 이때, 상기 필터 영역의 최소 반경 크기는 근접 모드시 즉, OCT 모드시의 상기 개구 조절기(101,102)의 개구(A1) 반경과 같거나 크도록 형성될 수 있다.The filter region 45 may be formed as a phase filter and may have a ring structure surrounding the central region 41. In this case, the minimum radius of the filter area may be formed to be equal to or larger than the radius of the opening A1 of the opening regulators 101 and 102 in the proximity mode, that is, in the OCT mode.

상기 필터영역(45)은

Figure 112018120221214-pat00005
의 식을 만족하는 큐빅(Cubic) 필터로 형성될 수 있다. 이때 α값은 약 0.0001~0.02, β값은 약 2.6~3.1 값을 가질 수 있다.The filter area 45 is
Figure 112018120221214-pat00005
It may be formed as a cubic filter that satisfies the equation. At this time, the α value may be about 0.0001 to 0.02, and the β value is about 2.6 to 3.1.

또한, 상기 필터영역(45)은

Figure 112018120221214-pat00006
의 식을 만족하는 큐빅 페달(Cubic-petal) 필터로 형성될 수 있다. 이때 α값은 약 -0.005 내지 약 +0.005, β값은 약 -0.015 내지 약 +0.015값을 가지도록 형성될 수 있다.In addition, the filter area 45 is
Figure 112018120221214-pat00006
Cubic pedal (Cubic-petal) filter that satisfies the equation. In this case, the α value may be formed to have a value of about −0.005 to about +0.005, and a β value of about −0.015 to about +0.015.

상기와 같은 필터부(40)는 상기 개구 조절기(50)에 마련되거나 상기 개구 조절기(101)를 전,후의 평행광의 진행 경로 상에 위상 필터로서 형성될 수 있다. The filter unit 40 as described above may be provided in the opening regulator 50 or may be formed as a phase filter on the path of parallel light before and after the opening regulator 101.

즉, 상기 필터부(40)가 도 2 내지 도 11에서와 같이 개구 조절기(50,101,102)에 마련될 수 있다.That is, the filter part 40 may be provided in the opening regulators 50, 101, and 102 as shown in FIGS. 2 to 11.

또한, 상기 필터부(40)는 개구 조절기(50)에 마련되는 대신에, 개구 조절기(50) 전,후의 평행광의 진행 경로 상에 위상 필터로서 형성될 수 있다. 여기서, 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)에서, 제1렌즈 유닛(30)에 의해 개구 조절기(50)로 입사되는 광은 평행광 또는 대략적인 평행광이다. 후술하는 도 9a 내지 도 10로부터 알 수 있는 바와 같이, 개구 조절기(50)를 통과한 광은 일정 위치까지 평행광 형태로 진행한다. In addition, the filter unit 40 may be formed as a phase filter on the path of parallel light before and after the opening regulator 50, instead of being provided in the opening regulator 50. Here, as described above, in the optical zoom probe 10 according to the embodiment of the present invention, the light incident by the first lens unit 30 to the aperture regulator 50 is parallel light or approximately parallel light. As can be seen from FIGS. 9A to 10 to be described later, the light passing through the opening regulator 50 proceeds in the form of parallel light to a predetermined position.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)는 개구 조절기(50)로 도 3의 개구 조절기(101) 대신에 도 4에 도시된 바와 같은 개구 조절기(102)를 채용할 수도 있다.On the other hand, the optical zoom probe 10 according to the embodiment of the present invention may employ the aperture adjuster 102 as shown in FIG. 4 instead of the aperture adjuster 101 of FIG. 3 as the aperture adjuster 50.

도 4는 도 2의 광학 줌 프로브(10)에 채용될 수 있는 개구 조절기(102)의 다른 예를 보여준다.4 shows another example of an aperture adjuster 102 that may be employed in the optical zoom probe 10 of FIG. 2.

도 4에 도시된 개구 조절기(102)는 제2기판(150)의 양면에 절연 물질(I)로 코팅된 하나 이상의 전극(E)으로 이루어진 제3전극부(320) 및 제4전극부(380)가 더 구비된 점에서, 도 3의 개구 조절기(101)와 차이가 있다. 제3전극부(320)는 제1전극부(120)와 함께, 제1채널(C1)에서 발생하는 구동력을 증가시키고, 제4전극부(380)는 제2전극부(180)와 함께, 제2채널(C2)에서 발생하는 구동력을 증가시키는 역할을 할 수 있다. 제3전극부(320) 및 제4전극부(380)를 이루는 전극 개수는 도시된 개수에 한정되지는 않으며, 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 제2기판(150)의 양면에 각각 제3전극부(320) 및 제4전극부(380)가 구비된 것으로 설명 및 도시하였지만, 이는 예시적인 것으로, 제2기판(150)의 어느 일면에만 제3전극부(320) 또는 제4전극부(380)가 구비될 수도 있다.The opening regulator 102 shown in FIG. 4 includes a third electrode portion 320 and a fourth electrode portion 380 formed of at least one electrode E coated with an insulating material I on both surfaces of the second substrate 150. ) Is different from the opening adjuster 101 of FIG. 3. The third electrode part 320 increases the driving force generated in the first channel C1 together with the first electrode part 120, and the fourth electrode part 380 together with the second electrode part 180. The driving force generated in the second channel C2 may be increased. The number of electrodes forming the third electrode portion 320 and the fourth electrode portion 380 is not limited to the illustrated number, and may be variously modified. In addition, although the third electrode portion 320 and the fourth electrode portion 380 are respectively described and illustrated on both surfaces of the second substrate 150, this is merely an example, and any one surface of the second substrate 150 is provided. Only the third electrode portion 320 or the fourth electrode portion 380 may be provided.

다시 도 2를 참조하면, 상기 제2렌즈 유닛(60)은 상기 개구 조절기(50)를 통과한 광을 초점 조절 유닛(70)으로 전달하기 위한 것으로, 적어도 1개의 렌즈를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 again, the second lens unit 60 is for transmitting the light passing through the aperture adjuster 50 to the focus adjusting unit 70 and may include at least one lens.

상기 초점 조절 유닛(70)은 상기 개구 조절기(50)의 개구를 통과한 광을 포커싱하며 초점 거리를 조절하도록 곡률이 서로 독립적으로 제어되는 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75)를 포함할 수 있다.The focus adjusting unit 70 includes first and second liquid lenses 71 and 75 whose curvatures are independently controlled from each other to focus the light passing through the opening of the opening adjuster 50 and to adjust the focal length. can do.

상기 제1액체 렌즈(71)와 제2액체 렌즈(75)는 그 사이에 투명 매질(73)이 존재할 수 있으며, 이 제1액체 렌즈(71)와 제2액체 렌즈(75)는 상기 투명 매질(73)을 사이에 두고 단일체로 형성될 수 있다. 이때, 초점 조절 유닛(70)을 길이 방향으로 최적화하기 위해, 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75)는 하나의 투명 매질(73)을 두고, 초점 조절 동작시, 서로 반대 방향으로 거동이 이루어지도록 마련될 수 있다. 이때, 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75)의 곡률 조정시, 거리를 최소화하기 위해, 각 액체 렌즈(71)(75)의 돌출 변화량은 400μm을 넘지 않도록 구동될 수 있다. The first liquid lens 71 and the second liquid lens 75 may have a transparent medium 73 therebetween, and the first liquid lens 71 and the second liquid lens 75 may have the transparent medium. It can be formed in a single body with (73) in between. At this time, in order to optimize the focusing unit 70 in the longitudinal direction, the first and second liquid lenses 71 and 75 have one transparent medium 73 and behave in opposite directions to each other during the focusing operation. This can be arranged to be done. In this case, when the curvature of the first and second liquid lenses 71 and 75 is adjusted, the protrusion change amount of each liquid lens 71 or 75 may be driven not to exceed 400 μm in order to minimize the distance.

상기 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75) 각각은, 유체 표면으로 렌즈면을 형성하고, 유체 유동을 이용하여 렌즈면의 형상을 조절하여 초점 거리를 조절하도록 마련될 수 있다. Each of the first and second liquid lenses 71 and 75 may be provided to form a lens surface with a fluid surface, and adjust a focal length by adjusting a shape of the lens surface using a fluid flow.

광학 줌 프로브(10)의 마지막 렌즈( 도 2에서는 렌즈(80))와 대상체 예컨대, 티슈(Tissue)까지의 거리가 초근접 예컨대, 대략 2mm 이하의 초근접 위치에서 깊이 방향으로 일정 범위 예컨대, 대략 2mm 내지 4mm 범위에서 x,y 스캐닝시, 즉, OCM 모드시, 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75)는, 후술하는 도 9a 및 도 9b에서와 같이, 적어도 하나의 액체 렌즈가 볼록 렌즈면을 가지도록 구동될 수 있다. 이때, 초근접 스캐닝시 즉, OCM 모드시, 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75) 중 티슈에 가까운 액체 렌즈 즉, 제2액체 렌즈(75)는 볼록 렌즈면을 가지도록 구동될 수 있다.The distance between the last lens of the optical zoom probe 10 (lens 80 in FIG. 2) and the object, such as a tissue, is super close, for example, in a depth range, for example, in a depth direction at a super near position of about 2 mm or less. In x, y scanning in the range of 2 mm to 4 mm, that is, in the OCM mode, the first and second liquid lenses 71 and 75 may have at least one convex lens, as shown in FIGS. 9A and 9B described later. It can be driven to have a lens surface. At this time, in the super near scanning, that is, in the OCM mode, the liquid lens near the tissue of the first and second liquid lenses 71 and 75, that is, the second liquid lens 75 may be driven to have a convex lens surface. have.

또한, 광학 줌 프로브(10)의 마지막 렌즈(도 2에서는 렌즈(80))와 대상체 예컨대, 티슈(Tissue)까지의 거리가 근접 예컨대, 대략 30mm 이하의 근접 위치에서 깊이 방향으로 일정 범위에서 x,y 스캐닝시, 즉, OCT 모드시, 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75)는, 후술하는 도 10에서와 같이, 오목 렌즈면을 가지도록 구동될 수 있다.In addition, the distance between the last lens of the optical zoom probe 10 (lens 80 in FIG. 2) and the object such as a tissue is close to, for example, in a predetermined range in the depth direction at a proximity position of about 30 mm or less. In the y scanning, that is, in the OCT mode, the first and second liquid lenses 71 and 75 may be driven to have concave lens surfaces, as shown in FIG. 10 to be described later.

상기 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75)는 예를 들어, 유체 유동이 전기 습윤 방식에 따라 일어나도록 마련될 수 있다.The first and second liquid lenses 71 and 75 may be provided such that, for example, fluid flow occurs according to an electrowetting method.

도 5는 도 2의 광학 줌 프로브(10)에 초점 조절 유닛(70)에 제1액체 렌즈(71)나 제2액체 렌즈(75)로 채용될 수 있는 액체 렌즈(201)의 일예를 보여준다.FIG. 5 shows an example of a liquid lens 201 that may be employed as the first liquid lens 71 or the second liquid lens 75 in the focus adjusting unit 70 in the optical zoom probe 10 of FIG. 2.

도 5를 참조하면, 액체 렌즈(201)의 챔버 내부 공간에는 투광성이며 극성인 제1유체(TF1), 제1유체(TF1)와 혼합되지 않는 성질을 가지며 투광성인 제2유체(TF2)가 수용된다. 제1유체(TF1)와 제2유체(TF2)의 경계면은 렌즈면을 이루는 제1면(LS)과 상기 렌즈면의 곡률변화를 유도하는 제2면(IS)을 포함한다. 또한, 제2면(IS)의 위치를 변화시키는 전기장을 형성하기 위한 전극부가 챔버 내에 형성된다. 제1유체(TF1)와 제2유체(TF2)의 경계면이 렌즈면을 이루는 제1면(LS)과 상기 렌즈면의 곡률변화를 유도하는 제2면(IS)을 형성할 수 있도록, 상기 렌즈면에 대응하는 렌즈의 직경을 형성하는 제1관통홀(TH1)과, 제2유체(TF2)의 통로를 형성하는 제2관통홀(TH2)이 형성된 제1중간판(250)이 챔버 내부에 마련된다. Referring to FIG. 5, a translucent and polar first fluid TF1 and a second fluid TF2 that are translucent and do not mix with the first fluid TF1 and the first fluid TF1 are accommodated in the chamber interior of the liquid lens 201. do. The interface between the first fluid TF1 and the second fluid TF2 includes a first surface LS constituting the lens surface and a second surface IS for inducing a change in curvature of the lens surface. In addition, an electrode portion for forming an electric field for changing the position of the second surface IS is formed in the chamber. The lens so that the interface between the first fluid TF1 and the second fluid TF2 can form the first surface LS forming the lens surface and the second surface IS inducing a change in curvature of the lens surface. The first intermediate plate 250 having the first through hole TH1 forming the diameter of the lens corresponding to the surface and the second through hole TH2 forming the passage of the second fluid TF2 is formed in the chamber. Prepared.

제1중간판(250)의 하부 및 상부에는 각각 하부기판(210)과 상부기판(290)이 마련될 수 있으며, 내부공간을 형성하도록, 하부기판(210)과 제1중간판(250) 사이, 제1중간판(250)과 상부기판(290) 사이에는 스페이서부가 마련될 수 있다. 스페이서부는 하부기판(210)과 제1중간판(250) 사이의 제1스페이서(230)와 제1중간판(250)과 상부기판(290) 사이의 제2스페이서(270)로 이루어질 수 있다.A lower substrate 210 and an upper substrate 290 may be provided at the lower and upper portions of the first intermediate plate 250, respectively, to form an internal space between the lower substrate 210 and the first intermediate plate 250. The spacer part may be provided between the first intermediate plate 250 and the upper substrate 290. The spacer part may include a first spacer 230 between the lower substrate 210 and the first intermediate plate 250, and a second spacer 270 between the first intermediate plate 250 and the upper substrate 290.

하부기판(210), 제1중간판(250), 상부기판(290)은 투광성 소재로 형성될 수 있다.The lower substrate 210, the first intermediate plate 250, and the upper substrate 290 may be formed of a light transmissive material.

제1유체(TF1)와 제2유체(TF2)는 굴절률이 서로 다른 투광성 유체로 이루어질 수 있다. 이때, 제1유체(TF1)는 극성 액체, 제2유체(TF2)는 기체 또는 비극성 액체로 이루어질 수 있다.The first fluid TF1 and the second fluid TF2 may be formed of a translucent fluid having different refractive indices. In this case, the first fluid TF1 may be a polar liquid, and the second fluid TF2 may be a gas or a nonpolar liquid.

전극부는 도시된 바와 같이, 하부기판(210)의 상면에 형성되고 표면이 절연 물질(I)로 코팅된 전극(E)으로 이루어진 제1전극부(220)와 제1중간판(250)의 하면에 형성되고 표면이 절연 물질(I)로 코팅된 전극(E)으로 이루어진 제2전극부(280)를 포함한다. 여기서, 제1전극부(220)와 제2전극부(280) 중 어느 하나만이 구비되는 것도 가능하다.As shown in the drawing, the lower surface of the first electrode portion 220 and the first intermediate plate 250 are formed on the upper surface of the lower substrate 210 and the surface is coated with an insulating material (I). And a second electrode portion 280 formed on the surface thereof and having an electrode E coated with an insulating material I. Here, only one of the first electrode portion 220 and the second electrode portion 280 may be provided.

또한, 제1유체(TF1)와 접하도록 마련된 접지 전극(R)을 더 포함할 수 있다. 접지 전극(R)은 제1기판(210) 상에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 전압이 인가되지 않은 상태에서 제1유체(TF1)와 접할 수 있는 어느 위치에나 가능하다. 접지 전극(R)은 선택적으로 구비될 수 있으며, 접지 전극(R)이 구비되는 경우, 구동 전압을 보다 낮게 할 수 있다.In addition, the semiconductor device may further include a ground electrode R provided to contact the first fluid TF1. Although the ground electrode R is illustrated as being disposed on the first substrate 210, the ground electrode R may be disposed at any position where the ground electrode R may come into contact with the first fluid TF1 in a state where no voltage is applied. The ground electrode R may be selectively provided, and when the ground electrode R is provided, the driving voltage may be lowered.

제1전극부(220), 제2전극부(280)를 이루는 전극은 투명 전도성 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide)등의 금속산화물, Au, Ag등의 금속 나노입자 분산 박막, CNT(carbon nanotube), 그래핀(graphene) 등의 탄소 나노구조체, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), polypyrrole(PPy), poly(3-hexylthiophene)(P3HT) 등의 전도성 고분자등이 사용될 수 있다. 접지 전극(R)은 상술한 투명 전도성 물질로 형성될 수 있고, 배치 위치에 따라 투광성이 요구되지 않는 경우 Au, Ag, Al, Cr, Ti등의 금속 박막으로 형성될 수도 있다. The electrodes forming the first electrode part 220 and the second electrode part 280 may be formed of a transparent conductive material. For example, metal oxide particles such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), metal nanoparticle dispersion thin films such as Au and Ag, carbon nanostructures such as carbon nanotube (CNT), graphene (graphene), Conductive polymers such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), polypyrrole (PPy), poly (3-hexylthiophene) (P3HT) and the like can be used. The ground electrode R may be formed of the above-described transparent conductive material, and may be formed of a metal thin film such as Au, Ag, Al, Cr, Ti, or the like, when light transmittance is not required according to an arrangement position.

액체 렌즈(201)는 전기 습윤 구동에 의해 제2면(IS)에 작용하는 압력이 변하고, 이에 따라 렌즈면인 제1면(LS)의 곡률이 조절된다. 전압이 인가되지 않은 상태 또는 인가전압의 크기가 작아지면, 제2면(IS)은 중심측으로 이동하여, 렌즈면이 되는 제1면(LS)은 보다 볼록해질 수 있다. 인가전압의 크기를 증가시키면, 제2면(IS)은 양측으로 이동하며, 제1면(LS)의 곡률은 보다 작아지고, 인가전압이 최대가 될 때, 제1면(LS)은 오목한 곡률을 가질 수 있다. The pressure acting on the second surface IS of the liquid lens 201 is changed by the electrowetting driving, and accordingly, the curvature of the first surface LS, which is the lens surface, is adjusted. When the voltage is not applied or the magnitude of the applied voltage decreases, the second surface IS moves to the center side, and the first surface LS serving as the lens surface may become more convex. When the magnitude of the applied voltage is increased, the second surface IS moves to both sides, and the curvature of the first surface LS is smaller, and when the applied voltage is maximum, the first surface LS is concave curvature. Can have

도 5에서는 제1전극부(220), 제2전극부(280)가 각각 하나의 전극(E)으로 이루어지며, 이 전극(E)에 인가되는 전압 크기를 조절하여 제2면(IS)의 위치를 변화시키도록 된 예를 보여준다. In FIG. 5, the first electrode part 220 and the second electrode part 280 each consist of one electrode E, and the voltage level applied to the electrode E is adjusted to adjust the voltage of the second surface IS. Show an example of changing the position.

여기서, 상기 제1전극부(220) 및 제2전극부(280는 각각 절연물질(I)로 코팅된 다수의 전극(E)으로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 제1전극부(220), 제2전극부(280)를 구성하는 전극(E) 일부를 선택하여 전압을 인가함으로써 렌즈면이 되는 제1면(LS)의 곡률을 디지털 방식으로 제어할 수 있다. 즉, 전극(E)들 중 어느 하나를 선택하여 적절한 전압을 인가하면, 활성화된 구동전극의 삼상 접촉선(three-phase contact line, TCL), 즉, 제1유체(F1), 제2유체(F2)의 경계면인 제2면(IS)과 절연물질(I)이 만나는 접선에서 전기기계적 힘이 작용하여 제2면(IS)의 위치가 형성되고, 이에 따라 제1면(LS)의 곡률이 정해질 수 있다. 가장 안쪽에 배치된 전극(E)을 선택하여 적절한 전압을 인가하면, 제2면(IS)의 위치가 최대한 중심측으로 이동하여 제1면(LS)의 곡률은 보다 커질 수 있다. 또한, 가장 바깥쪽에 배치된 전극(E)을 선택하여 적절한 전압을 인가하면, 제2면(IS)의 위치가 양측으로 최대로 이동하고, 제2면(LS)은 곡률은 커질 수 있고, 또는 오목한 곡률이 형성될 수도 있다. The first electrode part 220 and the second electrode part 280 may be formed of a plurality of electrodes E coated with an insulating material I. In this case, the first electrode part 220 and the first electrode part 280 may be formed. The curvature of the first surface LS, which becomes the lens surface, may be digitally controlled by selecting a part of the electrodes E constituting the second electrode unit 280. That is, among the electrodes E When one of them is selected and an appropriate voltage is applied, a three-phase contact line (TCL) of the activated driving electrode, that is, a second surface which is an interface between the first fluid F1 and the second fluid F2 Electromechanical force is applied at the tangential point where the IS and the insulating material I meet to form the position of the second surface IS, thereby determining the curvature of the first surface LS. When the disposed electrode E is selected and an appropriate voltage is applied, the position of the second surface IS may move to the center side as much as possible, thereby increasing the curvature of the first surface LS. When the electrode E disposed outside is selected and an appropriate voltage is applied, the position of the second surface IS moves to both sides to the maximum, and the curvature of the second surface LS may be increased, or the concave curvature may be increased. It may be formed.

도 6은 도 2의 광학 줌 프로브(10)에 초점 조절 유닛(70)에 제1액체 렌즈(71)나 제2액체 렌즈(75)로 채용될 수 있는 액체 렌즈(202)의 다른 예를 보여준다.6 shows another example of a liquid lens 202 that may be employed as the first liquid lens 71 or the second liquid lens 75 in the focusing unit 70 in the optical zoom probe 10 of FIG. 2. .

도 6을 참조하면, 액체 렌즈(202)는, 초점 거리가 대략 30mm 정도로 길어 z축 방향으로 형상 제어가 불필요한 경우나 형상 변형의 최소가 되는 렌즈면을 투명막(203)으로 렌즈 형상을 갖도록 액체사이에 형성할 수 있다. 도 6의 액체 렌즈(202)는 곡면을 가지는 투명막(203)을 더 포함하는 점에서 도 5의 액체 렌즈(201)와 차이가 있다. 상기 투명막(203)의 곡면은 오목한 곡면을 이루도록 형성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the liquid lens 202 has a liquid such that the focal length is approximately 30 mm so that the shape control is unnecessary in the z-axis direction or the lens surface that minimizes the shape deformation has a lens shape with the transparent film 203. It can form between. The liquid lens 202 of FIG. 6 differs from the liquid lens 201 of FIG. 5 in that it further includes a transparent film 203 having a curved surface. The curved surface of the transparent film 203 may be formed to form a concave curved surface.

이 경우, 예를 들어, 근접 모드시, 제1면(LS)이 투명막(203)의 곡면에 해당하도록 제1유체(TF1) 및 제2유체(TF2)가 이동하여, 투명막(203)의 곡면이 오목한 렌즈면으로 작용할 수 있으며, 초근접 모드시에는 제1면(LS)이 투명막(203)보다 위에 존재하여 이 투명막(203)의 곡면이 렌즈면으로 작용하지 않도록 할 수 있다. 상기 투명막(203)에는 제1유체(TF1)나 제2유체(TF2)의 이동이 이루어질 수 있도록 관통홀(203a)이 형성될 수 있다. 도 6에서는 제1유체(TF1)가 투명막(203) 상에도 존재하여, 제1유체(TF1)와 제2유체(TF2)의 볼록한 경계면이 렌즈면으로 작용하는 경우를 예시한다. 투명막(203) 상에 존재하는 유체(TF1)가 모두 투명막(203) 아래로 빠져 나오면, 투명막(203)의 오목한 곡면이 오목 렌즈면으로 작용하게 된다.In this case, for example, in the proximity mode, the first fluid TF1 and the second fluid TF2 are moved such that the first surface LS corresponds to the curved surface of the transparent film 203, so that the transparent film 203 is moved. The curved surface of may act as a concave lens surface, and in the super close-up mode, the first surface LS may exist above the transparent film 203 so that the curved surface of the transparent film 203 may not act as a lens surface. . A through hole 203a may be formed in the transparent film 203 so that the first fluid TF1 or the second fluid TF2 can be moved. 6 illustrates a case in which the first fluid TF1 is also present on the transparent film 203, and the convex interface between the first fluid TF1 and the second fluid TF2 acts as a lens surface. When all the fluids TF1 existing on the transparent film 203 come out of the transparent film 203, the concave curved surface of the transparent film 203 serves as the concave lens surface.

이 경우에도, 액체 렌즈(202)는 전기 습윤 구동에 의해 제2면(IS)에 작용하는 압력이 변하고, 이에 따라 렌즈면인 제1면(LS)의 곡률이 조절될 수 있다. Even in this case, the pressure acting on the second surface IS of the liquid lens 202 may be changed by the electrowetting driving, and thus the curvature of the first surface LS, which is the lens surface, may be adjusted.

도 5 및 도 6에서는 제1전극부(220), 제2전극부(280)가 각각 하나의 전극(E)으로 이루어지며, 이 전극(E)에 인가되는 전압 크기를 조절하여 제2면(IS)의 위치를 변화시키도록 된 예를 보여주는데, 상기 제1전극부(220) 및 제2전극부(280는 각각 절연물질(I)로 코팅된 다수의 전극(E)으로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 제1전극부(220), 제2전극부(280)를 구성하는 전극(E) 일부를 선택하여 전압을 인가함으로써 렌즈면이 되는 제1면(LS)의 곡률을 디지털 방식으로 제어할 수 있다. In FIGS. 5 and 6, the first electrode part 220 and the second electrode part 280 each consist of one electrode E, and the second surface (by adjusting the magnitude of the voltage applied to the electrode E). An example of changing the position of IS is shown, wherein the first electrode portion 220 and the second electrode portion 280 may be formed of a plurality of electrodes E coated with an insulating material I, respectively. In this case, the curvature of the first surface LS serving as the lens surface may be digitally controlled by selecting a part of the electrodes E constituting the first electrode 220 and the second electrode 280 and applying a voltage. Can be.

도 7은 도 5의 액체 렌즈(201)를 서로 대칭으로 결합하여, 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75)를 포함하는 초점 조절 유닛(70)을 구성한 예를 보여준다. 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75)를 포함하는 초점 조절 유닛(70)은 도 6의 액체 렌즈(202)를 서로 대칭으로 결합하여 구조를 가질 수 있음을 물론이다. 이 경우, 제1액체 렌즈(71)와 제2액체 렌즈(75)는 서로 독립적으로 제어하여 곡률을 조정할 수 있다.FIG. 7 illustrates an example in which the focusing unit 70 including the first and second liquid lenses 71 and 75 is symmetrically coupled to the liquid lens 201 of FIG. 5. The focus adjusting unit 70 including the first and second liquid lenses 71 and 75 may have a structure by symmetrically coupling the liquid lenses 202 of FIG. 6 to each other. In this case, the first liquid lens 71 and the second liquid lens 75 may be independently controlled to adjust the curvature.

이때, 제1액체 렌즈(71)와 제2액체 렌즈(75) 사이에 존재하는 투명매질(73)은 하부기판(210)에 해당할 수 있으며, 제1액체 렌즈(71)와 제2액체 렌즈(75) 사이에 별도의 투명매질을 더 구비할 수도 있다. 도 7에서는 한쌍의 액체 렌즈를 결합시켜, 하부기판(210) 두개가 서로 결합되는 예를 보여주는데, 초점 조절 유닛(70)은 제1액체 렌즈(71)와 제2액체 렌즈(75) 사이에 하나의 하부기판(210)만이 존재하도록 형성될 수도 있다.In this case, the transparent medium 73 existing between the first liquid lens 71 and the second liquid lens 75 may correspond to the lower substrate 210, and the first liquid lens 71 and the second liquid lens may be used. A separate transparent medium may be further provided between the 75. 7 illustrates an example in which two lower substrates 210 are coupled to each other by combining a pair of liquid lenses, and a focus adjusting unit 70 is provided between the first liquid lens 71 and the second liquid lens 75. It may be formed so that only the lower substrate 210 of the.

다시 도 2를 참조하면, 초점 조절 유닛(70)은, 입력단 및 출력단 중 적어도 하나에 커버 글라스(77)(79)를 구비할 수 있다. 도 2에서는 초점 조절 유닛(70)의 입력단 및 출력단에 각각 커버 글라스(77)(79)를 포함하는 예를 보여준다.Referring back to FIG. 2, the focus adjusting unit 70 may include cover glasses 77 and 79 at at least one of an input terminal and an output terminal. FIG. 2 shows an example in which cover glasses 77 and 79 are included at input and output ends of the focus control unit 70, respectively.

도 7에서와 같이 두개의 액체 렌즈를 서로 대칭으로 결합하여 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75)를 포함하는 초점 조절 유닛(70)을 구성하는 경우, 초점 조절 유닛(70)의 상하부에 위치하는 상부기판(290)들이 커버 글라스로서 사용되거나, 별도의 커버 글라스를 더 구비할 수도 있다.As shown in FIG. 7, when the two liquid lenses are symmetrically coupled to each other to configure the focus adjusting unit 70 including the first and second liquid lenses 71 and 75, the upper and lower parts of the focus adjusting unit 70 are formed. The upper substrates 290 positioned in the may be used as cover glass, or may further include a separate cover glass.

이상에서는 초점 조절 유닛(70)의 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75)가, 유체 유동이 전기 습윤 방식에 따라 일어나도록 마련된 경우를 예를 들어 설명하였는데, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75) 중 적어도 하나는 도 8에서와 같이 유체 유동이 압력식으로 일어나도록 마련된 액체 렌즈(205)를 적용할 수도 있다.In the above, the case where the first and second liquid lenses 71 and 75 of the focusing unit 70 are provided so that the fluid flow occurs according to the electrowetting method has been described as an example, but embodiments of the present invention are limited thereto. At least one of the first and second liquid lenses 71 and 75 may also apply a liquid lens 205 provided such that the fluid flow is pressurized as shown in FIG. 8.

도 8은 도 2의 광학 줌 프로브(10)에 초점 조절 유닛(70)에 제1액체 렌즈(71)나 제2액체 렌즈(75)로 채용될 수 있는 액체 렌즈(205)의 다른 예를 보여준다.8 shows another example of a liquid lens 205 that may be employed as the first liquid lens 71 or the second liquid lens 75 in the focusing unit 70 in the optical zoom probe 10 of FIG. 2. .

도 8을 참조하면, 액체 렌즈(205)는 렌즈면의 곡률 변화를 위한 유체 유동이 압력식으로 일어나는 구성을 갖는다. 액체 렌즈(205)는 챔버의 내부 공간에 마련된 투광성 유체(TF3)를 포함한다. 챔버의 내부 공간(380)은 기판(310)과 기판(310)에 형성된 프레임(330)에 의해 형성되며, 유실(382), 유로(384), 렌즈실(386)로 이루어질 수 있다. 프레임(330) 상부에는 멤브레인(350)이 배치되고, 유실(382)의 상부에 대응하는 멤브레인(350) 상의 위치에는 액츄에이터(370)가 마련될 수 있다. 렌즈실(386)의 상부에 대응하는 위치의 멤브레인(350) 일면이 렌즈면(350a)이 될 수 있다.Referring to FIG. 8, the liquid lens 205 has a configuration in which the fluid flow for changing the curvature of the lens surface is pressure-sensitive. The liquid lens 205 includes a translucent fluid TF3 provided in the interior space of the chamber. The internal space 380 of the chamber is formed by the substrate 310 and the frame 330 formed on the substrate 310, and may include an oil chamber 382, a flow path 384, and a lens chamber 386. The membrane 350 may be disposed on the frame 330, and the actuator 370 may be provided at a position on the membrane 350 corresponding to the upper portion of the oil chamber 382. One surface of the membrane 350 at a position corresponding to the upper portion of the lens chamber 386 may be the lens surface 350a.

멤브레인(350)은 투명하며 탄성을 가지는 물질, 예를 들어, 실리콘 탄성중합체(elastomer)로 이루어질 수 있다. 또한, 내구성 및 유연성이 우수한 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane;PDMS)이 채용될 수 있다. The membrane 350 may be made of a transparent and elastic material, for example, a silicone elastomer. In addition, polydimethylsiloxane (PDMS) having excellent durability and flexibility may be employed.

액츄에이터(370)는 투광성 유체(TF3)에 압력을 인가하도록 마련되는 것으로, 통상적으로 사용되고 있는 다양한 방식의 액츄에이터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 두께가 매우 얇고 소비 전력이 작은 전기적 능동 폴리머(electro active polymer:EAP)로 이루어진 통상의 폴리머 액츄에이터가 사용될 수 있으며, P(VDF-TrFE_CFE), P(VDF-TrFE-CTFE)와 같은 혼성 중합체로 제작된 완화형 강유전성(relaxor ferroelectric) 폴리머 액츄에이터가 채용될 수 있다. 액츄에이터(370)는, 전압 인가에 따라 전왜 변형(electrostrictive strain)이 유발되어 인접한 투광성 유체(TF3)에 압력을 인가하게 된다. The actuator 370 is provided to apply pressure to the translucent fluid TF3, and various types of actuators that are commonly used may be used. For example, a conventional polymer actuator made of an electro active polymer (EAP) with a very thin thickness and low power consumption may be used, such as P (VDF-TrFE_CFE) and P (VDF-TrFE-CTFE). Relaxed ferroelectric polymer actuators made of interpolymers may be employed. The actuator 370 causes electrostrictive strain as a voltage is applied to apply pressure to an adjacent light transmitting fluid TF3.

광학 유체(TF3)로는 예를 들어, 실리콘 오일이 채용될 수 있다.As the optical fluid TF3, for example, silicone oil may be employed.

액츄에이터(370)의 구동에 따라 유실(382)내의 투광성 유체(TF3)에 압력이 가해지면, 투광성 유체(TF3)가 유로(384)를 따라 렌즈실(386)로 이동하여 렌즈면(350a)의 형상이 변화된다. When pressure is applied to the translucent fluid TF3 in the oil chamber 382 according to the driving of the actuator 370, the translucent fluid TF3 moves to the lens chamber 386 along the flow path 384 so that the lens surface 350a may be moved. The shape is changed.

도 2의 광학 줌 프로브(10)에 초점 조절 유닛(70)에 제1액체 렌즈(71)나 제2액체 렌즈(75)로 채용될 수 있는 액체 렌즈는 상술한 예들 이외에도, 다른 구성이 채용될 수 있으며, 예를 들어, 액정 (Liquid Crystal)에 전기장 구배 (gradient)를 형성하고 그에 따른 굴절율 구배를 유도하여 초점거리를 조절하는 액정렌즈로 이루어질 수도 있다. A liquid lens that can be employed as the first liquid lens 71 or the second liquid lens 75 in the focusing unit 70 in the optical zoom probe 10 of FIG. 2 may be employed in addition to the above examples. For example, it may be formed of a liquid crystal lens that forms an electric field gradient in the liquid crystal and induces a refractive index gradient to adjust the focal length.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)에 있어서, 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75)의 곡률을 조정함에 따라 초점 거리가 가변되며, 개구의 크기를 조정함에 따라 해상도가 조정되게 된다. 아울러, 필터부(40)의 필터 영역(45)에 의해 OCM 모드에서 초점 심도가 보다 길어질 수 있다. In the optical zoom probe 10 according to the embodiment of the present invention as described above, the focal length is varied by adjusting the curvature of the first and second liquid lenses 71 and 75, and the size of the opening is adjusted. As the resolution is adjusted. In addition, the depth of focus may be longer in the OCM mode by the filter region 45 of the filter unit 40.

도 9a 내지 도 9b, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)를 이용한 깊이 스캐닝 방법을 보여준다. 도 9a 내지 도 9b, 도 10에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)에 따르면, 대상체내에서의 깊이를 달리해도 수평 해상도를 유지하면서 스캐닝이 가능하다.9A to 9B and 10 illustrate a depth scanning method using the optical zoom probe 10 according to an embodiment of the present invention. 9A to 9B and 10, according to the optical zoom probe 10 according to the exemplary embodiment of the present invention, scanning may be performed while maintaining the horizontal resolution even if the depth within the object is changed.

도 9a 및 도 9b는 초점 거리를 짧게 하여 대상체 예컨대, 티슈 표면에서 비교적 얕은 깊이까지 티슈를 스캐닝할 때의 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)의 동작 상태를 보여준다. 도 10은 초점 거리를 길게 하여 스캐닝할 때의 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)의 동작 상태를 보여준다. 9A and 9B show an operating state of the optical zoom probe 10 according to an embodiment of the present invention when scanning a tissue to a relatively shallow depth from an object such as a tissue surface with a short focal length. 10 shows an operating state of the optical zoom probe 10 according to an embodiment of the present invention when scanning at a longer focal length.

도 9a에서와 같이, 개구 조절기(50)의 개구 크기를 적정 크기로 하고, 제1액체 렌즈(71)와 제2액체 렌즈(75)의 렌즈면이 볼록 곡면이 되도록 하면, 광이 대략적으로 초근접 거리에서 대상체 예컨대, 티슈(Tissue) 표면에 포커싱되며, 또한 필터부(40)의 필터(45)에 의해 초근접 거리에서 포커싱되는 광이 초점 심도를 필터부(40)를 사용하지 않는 경우에 비해 적어도 몇 배 이상 길게 할 수 있다. 이때, 광학 줌 프로브(10)의 마지막 렌즈(80)와 티슈간의 거리는 예를 들어, 약 2mm 정도 또는 그 이하가 될 수 있다. 이때, 광전송부(20)에서 스캐너(23)에 의해 광섬유(21)의 변형을 유도하여 광경로를 바꾸어주면, x,y 평면내의 일정 범위내에서 티슈 표면을 스캐닝할 수 있다. As shown in FIG. 9A, when the opening size of the opening regulator 50 is set to an appropriate size, and the lens surfaces of the first liquid lens 71 and the second liquid lens 75 are convex, the light is approximately second. When the light focused on an object such as a tissue surface at a close distance and focused at an ultra-close distance by the filter 45 of the filter unit 40 does not use the depth of focus of the filter unit 40. It can be at least several times longer. In this case, the distance between the last lens 80 and the tissue of the optical zoom probe 10 may be, for example, about 2 mm or less. In this case, when the optical transmission unit 20 induces deformation of the optical fiber 21 by the scanner 23 to change the optical path, the tissue surface may be scanned within a predetermined range in the x and y planes.

도 9b에서와 같이, 개구 조절기(50)의 개구 크기를 도 9a에 비해 크게 하고, 제1액체 렌즈(71)는 렌즈면이 약간 오목한 곡면이 되도록 하고, 티슈에서 상대적으로 가까운 제2액체 렌즈(75)는 렌즈면이 볼록 곡면이 되도록 하면, 광스폿의 수평 해상도는 유지하면서, 광스폿의 맺히는 위치를 티슈 표면으로부터 일정 깊이에 맺히도록 할 수 있다. 예를 들어, 광스폿은 티슈 표면으로부터 약 2mm 깊이에 맺힐 수 있다. 이 경우에도, 일정 깊이에서 광스폿을 형성시키면서, 광전송부(20)에서 스캐너(23)에 의해 광섬유(21)의 변형을 유도하여 광경로를 바꾸어주면, 일정 깊이의 x,y평면내 일정 범위내에서 티슈 내부를 스캐닝할 수 있다. As shown in FIG. 9B, the opening size of the opening regulator 50 is made larger than that of FIG. 9A, and the first liquid lens 71 has a slightly concave curved surface, and the second liquid lens relatively close to the tissue ( 75) allows the lens surface to be convex, allowing the light spot to form at a certain depth from the tissue surface while maintaining the horizontal resolution of the light spot. For example, the light spots may build up about 2 mm deep from the tissue surface. In this case, too, the optical transmission part 20 induces the deformation of the optical fiber 21 by the scanner 23 to change the optical path while forming the light spot at a predetermined depth. You can scan inside the tissue.

도 9a 및 도 9b에서의 개구 조절기(50)의 개구 크기는 도 3b에서의 개구 크기(A2)의 일정 범위 내 값일 수 있다.The opening size of the opening regulator 50 in FIGS. 9A and 9B may be a value within a range of the opening size A2 in FIG. 3B.

이러한 OCM 모드시, z축 방향으로 스캔은 대략적으로 약 2mm ~ 약 4mm 범위내에서 이루어진다. 이때, 예를 들어, OCM 모드에서 z축 방향으로 초점 심도는, 필터부(40)를 구비하지 않는 경우, 대략 10μm 정도로 짧은 반면에, 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)에서와 같이 필터부(40)를 구비하는 경우에는, 대략 50μm 정도로 길게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)에 따르면, OCM 모드시, 초점 심도가 길어 초점의 위치를 정밀하게 이동할 필요가 없으므로, 초근접 스캐닝이 보다 쉽고 정확하게 이루어질 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)에서, OCM 모드시 얻어지는 초점 심도약 50μm는 예시적으로 나타낸 것으로, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 설계 조건에 따라 초점 심도는 달라질 수 있다. In this OCM mode, the scan in the z-axis direction is approximately within the range of about 2 mm to about 4 mm. In this case, for example, in the OCM mode, the depth of focus in the z-axis direction is short as about 10 μm when the filter unit 40 is not provided, and in the optical zoom probe 10 according to the embodiment of the present invention, Similarly, when providing the filter part 40, it can lengthen about 50 micrometers. Therefore, according to the optical zoom probe 10 according to the embodiment of the present invention, in the OCM mode, since the depth of focus is not necessary to precisely move the position of the focus, the super close-up scanning can be made more easily and accurately. Here, in the optical zoom probe 10 according to the embodiment of the present invention, the focal depth of about 50 μm obtained in the OCM mode is shown as an example, and the embodiment of the present invention is not limited thereto. Can vary.

이러한, 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)의 동작에 의해, 고해상도의 초근접(마지막 렌즈로부터 티슈 표면까지의 거리가 대략 2mm 또는 그 이하) 스캐닝인 OCM 모드를 구현할 수 있다. 즉, 대략 2mm 이하의 초근접 위치에서 깊이 방향으로 대략 2mm 구간내 균일한 3차원 공간내 해상도를 갖고 광학적으로 티슈를 스캐닝할 수 있다. 이때, 필터영역(45)에 의해 초점 심도를 길어질 수 있으므로, 초점의 위치를 정밀하게 이동할 필요가 없어, 초근접 스캐닝이 보다 쉽고 정확하게 이루어질 수 있다. By the operation of the optical zoom probe 10 according to the embodiment of the present invention, it is possible to implement the OCM mode of high-resolution ultra-close proximity (the distance from the last lens to the tissue surface is approximately 2mm or less) scanning. That is, the tissue can be optically scanned with a uniform in-dimensional resolution within a section of approximately 2 mm in the depth direction at an ultra-contiguous position of about 2 mm or less. At this time, since the depth of focus can be lengthened by the filter area 45, it is not necessary to precisely move the position of the focus, and super close-up scanning can be made more easily and accurately.

도 10에서와 같이, 개구 조절기(50)의 개구 크기를 도 9a 및 도 9b에 비해 작게 하고(예를 들어, 도 3a의 A1), 제1액체 렌즈(71)와 제2액체 렌즈(75)의 렌즈면이 오목 곡면이 되도록 하면, 광을 마지막 렌즈로부터 비교적 먼 거리 예컨대, 대략 30mm 범위까지 포커싱할 수 있다. 이때, 광스폿의 포커싱 위치는 개구 조절기(50)의 개구 크기 조절과 제1 및 제2액체 렌즈(71)(75)의 오목 곡면의 곡률 조정에 의해 달라질 수 있다. 이 경우에도, 광전송부(20)에서 스캐너(23)에 의해 광섬유(21)의 변형을 유도하여 광경로를 바꾸어주면, x,y 평면내 일정 범위내에서 광스폿의 맺히는 수평 위치를 바꾸면서 스캐닝할 수 있다.As shown in FIG. 10, the opening size of the opening regulator 50 is smaller than that of FIGS. 9A and 9B (for example, A1 in FIG. 3A), and the first liquid lens 71 and the second liquid lens 75 are formed. By making the lens surface of the concave curved surface, the light can be focused at a relatively long distance from the last lens, for example, in the range of approximately 30 mm. In this case, the focusing position of the light spot may be changed by adjusting the opening size of the opening controller 50 and adjusting the curvature of the concave curved surfaces of the first and second liquid lenses 71 and 75. Even in this case, when the optical transmission unit 20 induces the deformation of the optical fiber 21 by the scanner 23 to change the optical path, scanning is performed while changing the horizontal position of the light spot within a predetermined range in the x and y planes. Can be.

이러한 도 10에서와 같은 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)의 동작에 의해, 근접(마지막 렌즈로부터 티슈 표면까지의 거리가 대략 30mm 이하) 스캐닝인 OCT 모드를 구현할 수 있다. 즉, 대략 30mm 이하의 근접 위치에서 깊이 방향으로 대략 2mm 구간내에서 균일한 3차원 공간내 해상도를 갖고 광학적으로 티슈를 스캐닝할 수 있다. By the operation of the optical zoom probe 10 according to the embodiment of the present invention as shown in FIG. 10, it is possible to implement the OCT mode scanning in proximity (the distance from the last lens to the tissue surface is approximately 30mm or less). That is, the tissue can be optically scanned with a uniform in-dimensional resolution within a section of approximately 2 mm in the depth direction at a proximity position of about 30 mm or less.

이와 같이, 개구 조절기(50)의 개구 크기를 조절함과 동시에, 제1액체 렌즈(71)와 제2액체 렌즈(75)의 렌즈면의 곡률 방향 및 곡률을 조정하여, 초점 조절 유닛(70)의 초점 거리를 조정하면, 수평 해상도를 고해상도로 유지하면서 일정 깊이까지 티슈를 광학적으로 스캔할 수 있다.In this way, while adjusting the aperture size of the aperture adjuster 50, the curvature direction and curvature of the lens surfaces of the first liquid lens 71 and the second liquid lens 75 are adjusted to adjust the focus adjustment unit 70. By adjusting the focal length of, the tissue can be optically scanned to a certain depth while maintaining the horizontal resolution at high resolution.

여기서, 초근접 스캐닝시, 제1 및 제2액체렌즈(71)(75) 중 적어도 상대적으로 대상체에 가까운 제2액체렌즈(75)가 볼록 곡면을 형성하고, 근접 스캐닝시, 제1 및 제2액체렌즈(71)(75)가 모두 오목 곡면을 형성하는 것으로 설명 및 도시하였는데, 이는 예시적으로 설명 및 도시한 것으로, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다.Here, at the time of ultra close scanning, at least one of the first and second liquid lenses 71 and 75 at least relatively close to the object forms a convex curved surface. The liquid lenses 71 and 75 are all described and illustrated as forming a concave curved surface, which is illustratively illustrated and illustrated, and embodiments of the present invention are not limited thereto, and various modifications and other equivalent embodiments are possible. Do.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)는, 반사광에 의한 노이즈를 제거하도록 광경로상에서 수직한 면을 갖는 구성 파트를 무반사 코팅하거나 일정 기울기를 갖도록 배치할 수 있다.On the other hand, the optical zoom probe 10 according to an embodiment of the present invention, to remove the noise due to the reflected light may be disposed to have a predetermined slope or anti-reflective coating of the component having a surface perpendicular to the optical path.

예를 들어, 도 11에서와 같이 개구 조절기(50)의 커버 글라스(51)나 초점 조절 유닛(70)의 커버 글라스(77)(79)는 광축에 대해 일정 각도(θ1)(θ2)만큼 기울어지게 배치될 수 있다. 도 11에서는 개구 조절기(50) 및 초점 조절 유닛(70)가 모두 기울어지게 배치된 예를 보여주는데, 이 중 어느 하나만 기울어지게 배치되는 것도 가능하다.For example, as shown in FIG. 11, the cover glass 51 of the opening adjuster 50 or the cover glasses 77 and 79 of the focus adjusting unit 70 are inclined with respect to the optical axis by a predetermined angle θ1 (θ2). Can be arranged. 11 shows an example in which both the opening adjuster 50 and the focus adjusting unit 70 are inclined, but any one of them may be disposed inclined.

이때, 기울어지는 각도는 12도 이하일 수 있다. 즉, 개구 조절기(50)의 커버 글라스(51)나 초점 조절 유닛(70)의 커버 글라스(77)(79)는 광축에 대해 약 12도 이하, 예컨대, 약 4도 이상 약 12도 이하의 기울기를 갖도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 개구 조절기(50)의 커버 글라스(51)나 초점 조절 유닛(70)의 커버 글라스(77)(79)는 광축에 대해 약 8도의 기울기를 갖도록 배치될 수 있다.In this case, the inclined angle may be 12 degrees or less. That is, the cover glass 51 of the opening regulator 50 or the cover glasses 77 and 79 of the focus adjusting unit 70 have an inclination of about 12 degrees or less, for example, about 4 degrees or more and about 12 degrees or less with respect to the optical axis. It may be arranged to have. For example, the cover glass 51 of the opening adjuster 50 or the cover glasses 77 and 79 of the focus adjusting unit 70 may be arranged to have an inclination of about 8 degrees with respect to the optical axis.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브를 적용한 영상 진단 시스템을 개략적으로 보여준다.12 schematically shows an imaging system to which an optical zoom probe is applied according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 12을 참조하면, 영상 진단 시스템(3000)은 광원부, 광원부로부터의 광을 대상체(S) 예컨대, 검사 대상인 티슈(tissue)에 스캐닝하는 광학 줌 프로브(10), 대상체에서 반사된 광으로부터 대상체의 이미지를 검출하는 검출부를 포함한다. Referring to FIG. 12, the image diagnosis system 3000 may include a light source unit, an optical zoom probe 10 that scans light from the light source unit to an object S, for example, a tissue to be examined, and an image of the object from light reflected from the object. It includes a detection unit for detecting the image.

광학 줌 프로브로는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 광학 줌 프로브(10)가 채용될 수 있으며, 검사 목적에 따라, 개구의 크기, 초점거리 등을 적절히 조절할 수 있다. 검출부는 대상체의 이미지를 센싱하기 위한 CCD와 같은 이미지 센서를 포함할 수 있다. As the optical zoom probe, the optical zoom probe 10 according to the embodiment of the present invention may be employed, and according to the inspection purpose, the size of the aperture, the focal length, and the like may be appropriately adjusted. The detector may include an image sensor such as a CCD for sensing an image of the object.

여기서, 영상 진단 시스템(3000)은 광원부에서 대상체(S)를 향해 조사된 광과 대상체(S)로부터 반사된 광의 경로를 분리하는 빔분리기, 검출부에서 감지된 신호를 영상 신호로 처리하고 디스플레이하는 영상 신호 처리부를 더 포함할 수도 있다.Here, the image diagnosis system 3000 is a beam splitter for separating a path of light irradiated toward the object S from the light source unit and the light reflected from the object S, and an image for processing and displaying a signal detected by the detector as an image signal. It may further include a signal processor.

상기 영상 진단 시스템(3000)은, 광학 줌 프로브(10)로 검사 대상인 티슈(tissue)를 스캐닝하여 대상체로부터 반사되는 광을 기준광과 간섭시켜 신호광으로 검출하도록 마련될 수 있다. 이를 위하여 광학 줌 프로브(10)는 대상체(S)에 조사되는 광과 동일 광원 즉, 상기 광원부로부터 출사된 광을 분기하여, 일 분기광은 대상체(S)에 조사하는 광으로 사용하고, 다른 분리광은 기준광으로 사용하며, 대상체(S)로부터 반사된 광과 기준광을 간섭시키는 광학 시스템을 더 포함할 수 있다. The image diagnosis system 3000 may be provided to scan a tissue to be examined with the optical zoom probe 10 to interfere with the light reflected from the object with the reference light to detect the signal as signal light. To this end, the optical zoom probe 10 splits the light emitted from the same light source as the light irradiated onto the object S, that is, the light emitted from the light source unit, and uses one branched light as the light irradiated to the object S and separates it. The light may be used as the reference light, and may further include an optical system for interfering the light reflected from the object S with the reference light.

이때, 초근접 및 근접간 거리 구간에서 초점을 이동하면서 대상체(S)를 스캔할 때, 즉, OCM 모드와 OCT 모드 전환시, 대상체(S)에 조사되는 광의 광경로 길이가 달라지므로, 기준광의 광경로 길이도 이에 맞추어 바꾸어주어야 한다.In this case, when scanning the object S while moving the focal point in the ultra-close and near distance distances, that is, when the OCM mode and the OCT mode are switched, the length of the light path of the light irradiated onto the object S is changed. The path length should also be changed accordingly.

도 13 내지 도 15는 OCM모드와 OCT 모드로 사용될 때, 기준광의 광경로 길이를 맞추기 위해 적용될 수 있는 다양한 광학 시스템(500)(600)(700)을 개략적으로 보여준다.13 through 15 show schematically various optical systems 500, 600, 700 that can be applied to match the optical path length of the reference light when used in the OCM mode and the OCT mode.

도 13 및 도 14는 광학 시스템(500)(600)이 커플러(510)(610)를 사용하여 길이가 서로 다른 광섬유로 모드에 따라 기준광을 진행시키도록 마련된 예를 보여준다.13 and 14 show an example in which the optical system 500 or 600 is provided to use the coupler 510 and 610 to propagate reference light according to modes with different lengths of optical fibers.

도 13을 참조하면, 커플러(510) 일단은 하나의 광섬유(520), 타단은 길이가 서로 다른 두개의 광섬유(530)(540)가 결합된 구조로 마련된다. 광섬유(530)(540)의 입/출력단에는 광섬유(530)(540)로부터 출력되는 기준광을 콜리메이팅하고, 반사 미러(560)에서 반사된 기준광을 집속하여 광섬유(530)(540)로 입력시키기 위한 콜리메이팅렌즈(535)(545)를 구비할 수 있다. 광섬유(530)(540)와 반사미러(560) 사이에는 셔터(550)가 구비될 수 있다. Referring to FIG. 13, one end of the coupler 510 is provided with one optical fiber 520, and the other end is provided with a structure in which two optical fibers 530 and 540 having different lengths are combined. Collimating the reference light output from the optical fiber 530, 540 at the input / output terminal of the optical fiber (530, 540), focusing the reference light reflected from the reflection mirror 560 to input to the optical fiber (530, 540) The collimating lens 535 and 545 may be provided. A shutter 550 may be provided between the optical fibers 530 and 540 and the reflective mirror 560.

예를 들어, 기준광의 광경로 길이를 상대적으로 길게 하고자 하는 경우에는, 셔터(550)는 길이가 긴 광섬유(530)로부터 출력되는 기준광을 통과시키고, 길이가 짧은 광섬유(540)로부터 출력되는 기준광은 통과시키지 않도록 동작될 수 있다. 광섬유(530)로부터 출력되고 셔터(550)를 통과한 기준광은 반사미러(560)에서 반사되어, 다시 셔터(550)를 통과하여 광섬유(530)로 입력되게 된다.For example, when the optical path length of the reference light is to be relatively long, the shutter 550 passes the reference light output from the long optical fiber 530, and the reference light output from the short optical fiber 540 is It can be operated so as not to pass. The reference light output from the optical fiber 530 and passed through the shutter 550 is reflected by the reflective mirror 560, and then passes through the shutter 550 to be input to the optical fiber 530.

또한, 기준광의 광경로 길이를 상대적으로 짧게 하고자 하는 경우에는, 셔터(550)는 길이가 짧은 광섬유(540)로부터 출력되는 기준광을 통과시키고, 길이가 긴 광섬유(530)로부터 출력되는 기준광은 통과시키지 않도록 동작될 수 있다. 광섬유(540)로부터 출력되고 셔터(550)를 통과한 기준광은 반사미러(560)에서 반사되어, 다시 셔터(550)를 통과하여 광섬유(540)로 입력되게 된다.In addition, when the optical path length of the reference light is relatively short, the shutter 550 passes the reference light output from the shorter optical fiber 540 and does not pass the reference light output from the long optical fiber 530. Can be operated so as not to. The reference light output from the optical fiber 540 and passed through the shutter 550 is reflected by the reflective mirror 560, and then passes through the shutter 550 to be input to the optical fiber 540.

도 14를 참조하면, 커플러(610) 일단은 하나의 광섬유(620), 타단은 길이가 서로 다른 두개의 광섬유(630)(640)가 결합된 구조로 마련된다. 광섬유(630)(640)의 입/출력단(630a)(640a)은 광섬유(630)(640)로부터 출력되는 기준광을 그대로 반사시켜 다시 광섬유(630)(640)를 반대 방향으로 진행하도록 금이나 은 등의 반사물질을 이용하여 반사코팅될 수 있다. 전압 인가에 따라 외부 힘의 작용으로 길이가 다른 두 광섬유(630)(640)를 진행하는 광을 선택적으로 차단하도록 마련될 수 있다. Referring to FIG. 14, one end of the coupler 610 is provided with a structure in which one optical fiber 620 and the other end are combined with two optical fibers 630 and 640 having different lengths. The input / output terminals 630a and 640a of the optical fibers 630 and 640 reflect the reference light output from the optical fibers 630 and 640 as they are, so that the optical fibers 630 and 640 are moved in the opposite direction again. The reflective coating may be performed using a reflective material such as the like. It may be provided to selectively block the light passing through the two optical fibers (630, 640) of different lengths by the action of an external force in accordance with the application of a voltage.

도 15은 광학 시스템(700)이 광학 스위치(710)를 사용하여 일단의 광섬유(720)로부터의 기준광을 길이가 서로 다른 광섬유(730)(740) 중 어느 한 광섬유로 모드에 따라 기준광을 진행시키도록 마련된 예를 보여준다. 광섬유(730)(740)의 입/출력단(730a)(740a)은 광섬유(730)(740)로부터 출력되는 기준광을 그대로 반사시켜 다시 광섬유(730)(740)를 반대 방향으로 진행하도록 금이나 은 등의 반사물질을 이용하여 반사 코팅될 수 있다.15 shows that the optical system 700 uses the optical switch 710 to advance the reference light from one set of optical fibers 720 to one of the optical fibers 730 and 740 of different lengths, depending on the mode. An example is provided. The input / output terminals 730a and 740a of the optical fibers 730 and 740 reflect the reference light output from the optical fibers 730 and 740 as they are so that the optical fibers 730 and 740 proceed in the opposite direction again. Reflective coating may be used using a reflecting material such as.

10...광학 줌 프로브 20...광전송부
21...광섬유 23...스캐너
30...제1렌즈 유닛 40...필터부
41...중심영역 45...필터영역
50,101,102...개구 조절기 60...제2렌즈 유닛
70...초점 조절 유닛 71,75...제1 및 제2액체 렌즈
80...렌즈
10 ... optical zoom probe 20 ... optical transmitter
21 ... optical fiber 23 ... scanner
30 ... First lens unit 40 ... Filter unit
41 ... center area 45 ... filter area
50,101,102 ... opening adjuster 60 ... second lens unit
70 ... Focus adjustment unit 71,75 ... First and second liquid lenses
80 ... lens

Claims (23)

광전송부에서 전송된 광이 통과하는 개구를 조절하는 개구 조절기와;
상기 개구를 통과한 광을 포커싱하며 2 mm 이하의 초근접 위치 및 2 mm에서 30 mm 이내의 근접 위치로 초점 거리를 조절하도록 된 초점 조절 유닛과;
입사되는 광을 변화없이 통과시키는 중심영역과, 상기 중심영역을 둘러싸도록 위치하며 상기 초근접 위치로 포커싱되는 광의 초점 심도를 확대하도록 마련된 필터 영역을 포함하는 필터부;를 포함하며,
상기 개구 조절기는 초점 거리가 상기 초근접 위치일 때 상기 초점 조절 유닛으로 입사되는 빔의 크기를 증가시키고, 초점 거리가 상기 근접 위치일 때 상기 입사빔의 크기를 감소시키며,
상기 필터부의 중심영역은, 초점 거리가 상기 초근접 위치로 조절되는 초근접 모드시 상기 개구 조절기의 개구 반경의 0.2배 내지 0.5배의 반경 크기를 가지며, 상기 중심영역의 최소 직경은 초점 거리가 상기 근접 위치로 조절되는 근접 모드시의 상기 개구 조절기의 개구 직경을 포함하여, 상기 초근접 모드시 상기 2 mm 이하의 초근접 위치에서 포커싱되는 광의 초점 심도를 길게 하여 초점의 위치의 정밀 이동이 불필요하도록 하며,
상기 중심영역은, 근접 모드시 상기 개구 조절기에 의해 상대적으로 작은 크기로 조절되어 입사되는 광빔의 크기와 같거나 크도록 마련된 광학 줌 프로브.
An opening adjuster for adjusting an opening through which the light transmitted from the light transmitting unit passes;
A focus adjusting unit focusing the light passing through the opening and adjusting the focal length to a super near position of 2 mm or less and a proximity position within 2 mm to 30 mm;
And a filter unit including a center region through which incident light passes without change, and a filter region positioned to surround the center region and configured to enlarge a depth of focus of the light focused to the super-proximity position.
The aperture adjuster increases the size of the beam incident to the focus adjusting unit when the focal length is in the super near position, reduces the size of the incident beam when the focal length is in the proximal position,
The central area of the filter part has a radius size of 0.2 to 0.5 times the opening radius of the opening regulator in the super close mode in which the focal length is adjusted to the super close position, and the minimum diameter of the center area is the focal length of the filter. Including the aperture diameter of the aperture adjuster in the proximity mode to be adjusted to the proximity position, so that the depth of focus of the light focused in the super-adjacent position of 2 mm or less in the super-close mode to increase the focus depth so that the precise movement of the focus position is unnecessary ,
And the center area is adjusted to a relatively small size by the aperture adjuster in proximity mode so as to be equal to or larger than the size of an incident light beam.
제1항에 있어서, 상기 필터 영역의 최소 반경 크기는 근접 모드시의 상기 개구 조절기의 개구 반경과 같거나 크도록 된 광학 줌 프로브.The optical zoom probe of claim 1, wherein the minimum radius size of the filter area is equal to or greater than the opening radius of the opening regulator in proximity mode. 제1항에 있어서, 상기 필터 영역은 링 구조로 형성되고,
상기 중심영역은 개구이거나 투명한 평판 구조로 이루어진 광학 줌 프로브.
The method of claim 1, wherein the filter region is formed in a ring structure,
And the center area is an opening or a transparent flat plate structure.
제1항에 있어서, 상기 필터영역은
Figure 112018120221214-pat00007
의 식을 만족하는 큐빅 필터로 형성되며, 이때 α값은 0.0001~0.02, β값은 2.6~3.1 값을 갖도록 된 광학 줌 프로브.
The method of claim 1, wherein the filter region is
Figure 112018120221214-pat00007
The optical zoom probe is formed as a cubic filter satisfying the equation, wherein α value is 0.0001 ~ 0.02, β value is 2.6 ~ 3.1.
제1항에 있어서, 상기 필터영역은
Figure 112018120221214-pat00008
의 식을 만족하는 큐빅 페달 필터로 형성되며, 이때 α값은 -0.005 ~ 0.005, β값은 -0.015 ~ 0.015값을 갖도록 된 광학 줌 프로브.
The method of claim 1, wherein the filter region is
Figure 112018120221214-pat00008
And a cubic pedal filter that satisfies the equation, wherein α is -0.005 to 0.005 and β is -0.015 to 0.015.
제1항에 있어서, 상기 필터부는 상기 개구 조절기에 마련되거나 상기 개구 조절기 전,후의 평행광의 진행 경로 상에 위상 필터로서 형성되는 광학 줌 프로브.The optical zoom probe according to claim 1, wherein the filter part is provided as the phase filter on the traveling path of parallel light before or after the opening adjuster. 제1항에 있어서, 상기 필터부는 상기 개구 조절기를 통과한 평행광이 진행하는 마지막 렌즈면에 비구면 형태로 형성되거나 하이브리드 타입으로 형성된 광학 줌 프로브.The optical zoom probe of claim 1, wherein the filter part is formed in an aspheric shape or in a hybrid type on the last lens surface through which the parallel light passing through the aperture adjuster travels. 제1항에 있어서, 상기 초점 조절 유닛과 대상체 사이에 포지티브 파워를 가지는 비구면 렌즈;를 더 포함하는 광학 줌 프로브.The optical zoom probe of claim 1, further comprising an aspherical lens having a positive power between the focusing unit and the object. 제1항에 있어서, 상기 초점 조절 유닛은, 곡률이 서로 독립적으로 제어되는 제1 및 제2액체 렌즈를 포함하며,
상기 제1 및 제2액체 렌즈는,
근접 모드시, 상기 제1 및 제2액체 렌즈는 오목 렌즈면을 가지도록 구동되며, 초근접 모드시, 적어도 하나의 액체 렌즈가 볼록 렌즈면을 가지도록 구동되는 광학 줌 프로브.
The apparatus of claim 1, wherein the focus adjusting unit comprises first and second liquid lenses whose curvatures are independently controlled from each other,
The first and second liquid lenses,
And the first and second liquid lenses are driven to have a concave lens surface in the proximity mode, and the at least one liquid lens is driven to have a convex lens surface in the super close mode.
제9항에 있어서, 초근접 모드시, 상기 제1 및 제2액체 렌즈 중 대상체에 가까운 액체 렌즈는, 볼록 렌즈면을 가지도록 구동되는 광학 줌 프로브.10. The optical zoom probe of claim 9, wherein, in the super close-up mode, the liquid lens close to the object among the first and second liquid lenses is driven to have a convex lens surface. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2액체 렌즈 중 적어도 하나는, 곡면을 가지는 투명막을 더 포함하며,
근접 모드시에는 상기 투명막의 곡면이 렌즈면으로 작용하고, 초근접 모드시에는 이 투명막의 곡면이 렌즈면으로 작용하지 않도록 된 광학 줌 프로브.
The method of claim 9, wherein at least one of the first and second liquid lenses further comprises a transparent film having a curved surface,
The optical zoom probe in which the curved surface of the transparent film acts as the lens surface in the proximity mode, and the curved surface of the transparent film does not act as the lens surface in the super near mode.
제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2액체 렌즈 각각은,
유체 표면으로 렌즈면을 형성하고, 유체 유동을 이용하여 렌즈면의 형상을 조절하여 초점 거리를 조절하도록 마련되며,
상기 제1 및 제2액체 렌즈의 유체 이동은 서로 반대 방향으로 이루어지는 광학 줌 프로브.
The method of claim 9, wherein each of the first and second liquid lenses,
The lens surface is formed by the fluid surface, and the focal length is adjusted by adjusting the shape of the lens surface by using the fluid flow.
Fluid movement of the first and second liquid lenses are in the opposite direction to each other.
제12항에 있어서, 상기 유체 유동은 전기 습윤 방식에 따라 일어나며,
상기 제1 및 제2액체 렌즈 중 적어도 하나는,
투광성인 제1유체;
상기 제1유체와 혼합되지 않는 성질을 가지며 투광성인 제2유체;
상기 제1유체와 제2유체를 수용하는 내부 공간을 가지는 챔버;
상기 제1유체와 제2유체의 경계면으로, 상기 렌즈면을 이루는 제1면;
상기 제1유체와 제2유체의 경계면으로, 상기 렌즈면의 곡률변화를 유도하는 제2면;
상기 챔버 내에 마련된 것으로, 상기 렌즈면에 대응하는 직경을 가지는 제1관통홀과, 상기 제2유체의 통로를 형성하는 제2관통홀이 형성된 제1중간판;
상기 제2면의 위치를 변화시키는 전기장을 형성하기 위한 전극부;를 포함하는 광학 줌 프로브.
The method of claim 12, wherein the fluid flow occurs according to an electrowetting method,
At least one of the first and second liquid lenses,
A first fluid which is translucent;
A second fluid having a property of not being mixed with the first fluid and being transparent;
A chamber having an interior space accommodating the first fluid and the second fluid;
A first surface constituting the lens surface as an interface between the first fluid and the second fluid;
A second surface inducing a curvature change of the lens surface to an interface between the first fluid and the second fluid;
A first intermediate plate provided in the chamber and having a first through hole having a diameter corresponding to the lens surface and a second through hole forming a passage of the second fluid;
And an electrode unit for forming an electric field for changing the position of the second surface.
제13항에 있어서, 상기 제1유체는 극성 액체이고, 상기 제2유체는 기체 또는 비극성 액체인 광학 줌 프로브.The optical zoom probe of claim 13, wherein the first fluid is a polar liquid and the second fluid is a gas or a nonpolar liquid. 제12항에 있어서, 상기 유체 유동이 압력식으로 일어나는 광학 줌 프로브.13. The optical zoom probe of claim 12 wherein the fluid flow is pressured. 제1항에 있어서, 상기 광전송부에서 전송된 광을 콜리메이팅하여 상기 개구 조절기로 전송되도록 하는 제1렌즈 유닛; 및
상기 개구 조절기와 상기 초점 조절 유닛 사이에 배치되는 제2렌즈 유닛; 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 광학 줌 프로브.
The display apparatus of claim 1, further comprising: a first lens unit collimating the light transmitted from the light transmitting unit to be transmitted to the opening regulator; And
A second lens unit disposed between the aperture adjuster and the focus adjustment unit; The optical zoom probe further comprises at least one of.
제16항에 있어서, 상기 필터부는, 상기 제2렌즈 유닛의 평행광이 진행하는 마지막 렌즈면에 비구면 형태로 형성되거나 하이브리드 타입으로 형성된 광학 줌 프로브.The optical zoom probe of claim 16, wherein the filter unit is formed in an aspheric shape or in a hybrid type on the last lens surface through which parallel light of the second lens unit travels. 제1항에 있어서, 상기 개구 조절기는,
미소 전기 유체 방식으로 개구 크기가 조절되는 액체 조리개인 광학 줌 프로브.
The method of claim 1, wherein the opening regulator,
Liquid aperture optical zoom probe with microscopic electrofluidic aperture size adjustment.
제18항에 있어서, 상기 개구 조절기는,
유체가 유동되는 공간을 구성하는 챔버;
상기 챔버 내에 마련된 것으로, 서로 혼합되지 않는 성질을 가지며, 하나는 투광성, 다른 하나는 차광성 또는 흡광성의 물질로 형성된 제1유체와 제2유체;
상기 챔버의 내측면에 마련된 것으로, 상기 챔버 내에 전기장을 형성하기 위해 전압이 인가되는 하나 이상의 전극들이 어레이된 전극부;를 포함하며,
전기장에 따른 상기 제1유체와 상기 제2유체간 계면 위치 변화에 의해 광이 투과되는 개구가 조절되도록 마련된 광학 줌 프로브.
The method of claim 18, wherein the opening regulator,
A chamber constituting a space in which the fluid flows;
A first fluid and a second fluid provided in the chamber and having a property of not being mixed with each other, one of which is light-transmissive and the other that is light-shielding or light-absorbing;
An electrode part provided on an inner side of the chamber and having one or more electrodes arranged thereon to which a voltage is applied to form an electric field in the chamber;
And an opening through which light is transmitted by changing a position of an interface between the first fluid and the second fluid according to an electric field.
제19항에 있어서, 상기 제1유체와 제2유체 중 어느 하나는 액체 금속 또는 극성 액체이고, 다른 하나는 기체 또는 비극성 액체인 광학 줌 프로브.20. The optical zoom probe of claim 19, wherein either the first fluid or the second fluid is a liquid metal or a polar liquid and the other is a gas or a nonpolar liquid. 제19항에 있어서, 상기 필터부는 상기 개구 조절기의 출력측에 위상 필터로서 형성되는 광학 줌 프로브.20. The optical zoom probe according to claim 19, wherein the filter portion is formed as a phase filter on the output side of the opening regulator. 제1항에 있어서, 상기 광전송부는 광섬유를 포함하는 광학 줌 프로브.The optical zoom probe of claim 1, wherein the optical transmitter comprises an optical fiber. 광원부;
상기 광원부로부터의 광을 검사 대상인 대상체에 조사하는 청구항 1항 내지 22항 중 어느 한 항의 광학 줌 프로브;
상기 대상체에서 반사된 광으로부터 상기 대상체의 이미지를 검출하는 검출부;를 포함하는 영상 진단 시스템.
A light source unit;
Claim 1 to 22 of any one of the optical zoom probe for irradiating the object to be inspected light from the light source unit;
And a detector configured to detect an image of the object from the light reflected from the object.
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