KR102220889B1 - 테라헤르츠파를 이용한 영상 획득 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따르면, 시료의 깊이 영상 및 평면 영상을 획득하는 영상 획득 장치일 수 있다. 이때, 영상 획득 장치는 테라헤르츠파를 생성하는 빔 소스(beam source); 상기 빔 소스에서 출력되는 상기 테라헤르츠파의 각도보다 상기 테라헤르츠파의 각도를 확장하는 빔 확장기(beam expander); 상기 빔 확장기를 투과한 테라헤르츠파의 교차하는 위치에 배치되어, 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절하는 빔 스플리터(beam splitter); 상기 방향이 조절된 테라헤르츠파가 시료(sample)에서 반사되고, 상기 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 수신한 빔 스플리터로부터 출력되는 테라헤르츠파를 수신하여, 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 빔 산란기(beam diffuser); 상기 빔 산란기에서 산란된 테라헤르츠파의 초점 위치를 결정하는 텔레센트릭 렌즈(telecentric f-θ lens); 상기 텔레센트릭 렌즈를 투과한 상기 테라헤르츠파를 반사하는 빔 스캐너(beam scanner); 및 상기 시료의 영상을 획득하기 위해 상기 빔 스캐너에서 상기 반사된 테라헤르츠파를 검출하는 빔 검출기(beam detector)를 포함할 수 있다.

Description

테라헤르츠파를 이용한 영상 획득 장치{APPARATUS FOR OBTAINING IMAGE USING TERAHERTZ WAVE}
아래 실시예들은 테라헤르츠파를 이용한 영상 획득 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 시료의 평면 영상뿐만 아니라 깊이 영상도 획득하는 영상 획득 장치에 관한 것이다.
테라헤르츠파(100 GHz ~ 10 THz)는 광파와 전파의 경계의 영역에 존재하며 기술적으로 뒤늦게 개발된 주파수 대역으로 테라헤르츠 대역을 개척하기 위해 최신의 레이저 기술과 반도체 기술을 사용하는 새로운 전자기파 기술로 발전하였다.
테라헤르츠파는 직진성과 비전도성 물질에 대한 투과하는 성질을 모두 가지고 있고, 물질의 원자나 분자를 이온화 시키는 X선과 달리, 테라헤르츠파의 에너지는 약 4meV 정도로서 테라헤르츠파는 물질을 파괴하지 않는 비이온화 특성을 가지고 있다. 따라서, 테라헤르츠파는 인체/식품/물질을 투시하여도 인체/식품/물질에 영향을 주지 않으므로, 인체/식품/물질의 영상을 획득하는데 이용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 시료에 영향을 주지 않는 테라헤르츠파를 이용하여 시료의 평면 영상 및 깊이 영상을 획득하는 테라헤르츠파를 이용한 영상 획득 장치일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마이켈슨(Michelson) 간섭계를 이용하여 테라헤르츠파가 반사되는 시료의 깊이를 조절함으로써, 시료의 깊이 영상을 획득하는 테라헤르츠파를 이용한 영상 획득 장치일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 빔 스캐너를 이용하여 시료의 평면 영상 및 깊이 영상에 관한 정보를 포함하는 테라헤르츠파를 수신하는 테라헤르츠파를 이용한 영상 획득 장치일 수 있다.
일 측면에 따르면, 테라헤르츠파를 생성하는 빔 소스(beam source); 상기 빔 소스에서 출력되는 상기 테라헤르츠파의 각도보다 상기 테라헤르츠파의 각도를 확장하는 빔 확장기(beam expander); 상기 빔 확장기를 투과한 테라헤르츠파의 교차하는 위치에 배치되어, 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절하는 빔 스플리터(beam splitter); 상기 방향이 조절된 테라헤르츠파가 시료(sample)에서 반사되고, 상기 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 수신한 빔 스플리터로부터 출력되는 테라헤르츠파를 수신하여, 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 빔 산란기(beam diffuser); 상기 빔 산란기에서 산란된 테라헤르츠파의 초점 위치를 결정하는 텔레센트릭 렌즈(telecentric f-θ lens); 상기 텔레센트릭 렌즈를 투과한 상기 테라헤르츠파를 반사하는 빔 스캐너(beam scanner); 및 상기 시료의 영상을 획득하기 위해 상기 빔 스캐너에서 상기 반사된 테라헤르츠파를 검출하는 빔 검출기(beam detector)를 포함하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 빔 스플리터는, 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 시료 및 마이켈슨 간섭계의 방향으로 구분하고, 상기 마이켈슨 간섭계는, 상기 시료의 깊이 영상을 획득하도록 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 마이켈슨 간섭계는, 하나 이상의 렌즈 및 미러와 스테이지(stage)를 이용하여 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 빔 산란기는, 렌즈를 이용하여 상기 수신한 테라헤르츠파를 평행하도록 조절한 이후, 상기 렌즈에 포함된 나노 입자 및 구조물에 의해 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 시료와 상기 빔 스플리터 사이에 렌즈를 포함하며, 상기 렌즈에 의해 상기 빔 스플리터에서 상기 시료로 출력되는 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향이 평행하도록 변경되는 영상 획득 장치일 수 있다.
일 측면에 따르면, 테라헤르츠파를 생성하는 빔 소스(beam source); 상기 빔 소스에서 출력되는 상기 테라헤르츠파의 각도보다 상기 테라헤르츠파의 각도를 확장하는 빔 확장기(beam expander); 상기 빔 확장기를 투과한 테라헤르츠파를 평행하도록 진행하는 방향을 변경하는 렌즈; 상기 렌즈를 투과한 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절하는 빔 스플리터(beam splitter); 상기 방향이 조절된 테라헤르츠파가 시료에서 반사되고, 상기 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 수신한 빔 스플리터로부터 출력되는 테라헤르츠파를 수신하여, 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 빔 산란기(beam diffuser); 상기 빔 산란기에서 산란된 테라헤르츠파의 초점 위치를 결정하는 텔레센트릭 렌즈(telecentric f-θ lens); 상기 텔레센트릭 렌즈를 투과한 상기 테라헤르츠파를 반사하는 빔 스캐너(beam scanner); 및 상기 시료의 영상을 획득하기 위해 상기 빔 스캐너에서 상기 반사된 테라헤르츠파를 검출하는 빔 검출기(beam detector)를 포함하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 빔 스플리터는, 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 시료 및 마이켈슨 간섭계의 방향으로 구분하고, 상기 마이켈슨 간섭계는, 상기 시료의 깊이 영상을 획득하도록 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 마이켈슨 간섭계는, 하나 이상의 거울과 스테이지(stage)를 이용하여 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 빔 산란기는, 플레이트(plate)를 이용하여 상기 빔 스플리터로부터 상기 테라헤르츠파를 수신하고, 상기 플레이트에 포함된 나노 입자 및 구조물에 의해 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 빔 검출기는, 상기 빔 스캐너에서 반사된 상기 테라헤르츠파를 하나 이상의 렌즈를 이용하여 수신하는 영상 획득 장치일 수 있다.
일 측면에 따르면, 테라헤르츠파를 생성하는 빔 소스(beam source); 상기 빔 소스에서 출력되는 상기 테라헤르츠파의 각도보다 상기 테라헤르츠파의 각도를 확장하는 빔 확장기(beam expander); 상기 빔 확장기를 투과한 테라헤르츠파의 교차하는 위치에 배치되어, 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절하는 빔 스플리터(beam splitter); 상기 방향이 조절된 테라헤르츠파가 시료(sample)에서 반사되고, 상기 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 수신한 빔 스플리터로부터 출력되는 테라헤르츠파를 수신하여, 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 빔 산란기(beam diffuser); 상기 빔 산란기에서 산란된 테라헤르츠파의 초점 위치를 결정하는 텔레센트릭 렌즈(telecentric f-θ lens); 상기 텔레센트릭 렌즈를 투과한 상기 테라헤르츠파를 투과하는 빔 스캐너(beam scanner); 및 상기 시료의 영상을 획득하기 위해 상기 빔 스캐너에서 상기 투과된 테라헤르츠파를 검출하는 빔 검출기(beam detector)를 포함하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 빔 스플리터는, 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 시료 및 마이켈슨 간섭계의 방향으로 구분하고, 상기 마이켈슨 간섭계는, 상기 시료의 깊이 영상을 획득하도록 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 마이켈슨 간섭계는, 하나 이상의 렌즈 및 미러와 스테이지(stage)를 이용하여 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 빔 산란기는, 렌즈를 이용하여 상기 수신한 테라헤르츠파를 평행하도록 조절한 이후, 상기 렌즈에 포함된 나노 입자 및 구조물에 의해 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 시료와 상기 빔 스플리터 사이에 렌즈를 포함하며, 상기 렌즈에 의해 상기 빔 스플리터에서 상기 시료로 출력되는 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향이 평행하도록 변경되는 영상 획득 장치일 수 있다.
일 측면에 따르면, 테라헤르츠파를 생성하는 빔 소스(beam source); 상기 빔 소스에서 출력되는 상기 테라헤르츠파의 각도보다 상기 테라헤르츠파의 각도를 확장하는 빔 확장기(beam expander); 상기 빔 확장기를 투과한 테라헤르츠파를 평행하도록 진행하는 방향을 변경하는 렌즈; 상기 렌즈를 투과한 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절하는 빔 스플리터(beam splitter); 상기 방향이 조절된 테라헤르츠파가 시료에서 반사되고, 상기 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 수신한 빔 스플리터로부터 출력되는 테라헤르츠파를 수신하여, 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 빔 산란기(beam diffuser); 상기 빔 산란기에서 산란된 테라헤르츠파의 초점 위치를 결정하는 텔레센트릭 렌즈(telecentric f-θ lens); 상기 텔레센트릭 렌즈를 투과한 상기 테라헤르츠파를 투과하는 빔 스캐너(beam scanner); 및 상기 시료의 영상을 획득하기 위해 상기 빔 스캐너에서 상기 투과된 테라헤르츠파를 검출하는 빔 검출기(beam detector)를 포함하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 빔 스플리터는, 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 시료 및 마이켈슨 간섭계의 방향으로 구분하고, 상기 마이켈슨 간섭계는, 상기 시료의 깊이 영상을 획득하도록 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 마이켈슨 간섭계는, 하나 이상의 거울과 스테이지(stage)를 이용하여 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 빔 산란기는, 플레이트를 이용하여 상기 빔 스플리터로부터 상기 테라헤르츠파를 수신하고, 상기 플레이트에 포함된 나노 입자 및 구조물에 의해 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 영상 획득 장치일 수 있다.
상기 빔 검출기는, 상기 빔 스캐너에서 반사된 상기 테라헤르츠파를 하나 이상의 렌즈 및 거울을 이용하여 수신하는 영상 획득 장치일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 시료에 영향을 주지 않는 테라헤르츠파를 이용하여 시료의 평면 영상 및 깊이 영상을 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마이켈슨 간섭계를 이용하여 테라헤르츠파가 반사되는 시료의 깊이를 조절함으로써, 시료의 깊이 영상을 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 빔 스캐너를 이용하여 시료의 평면 영상 및 깊이 영상에 관한 정보를 포함하는 테라헤르츠파를 수신할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른, 테라헤르츠파를 이용한 시료의 영상 획득 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 다른 일 실시예에 따른, 테라헤르츠파를 이용한 시료의 영상 획득 장치를 나타낸 도면이다.
도 3는 다른 일 실시예에 따른, 테라헤르츠파를 이용한 시료의 영상 획득 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 다른 일 실시예에 따른, 테라헤르츠파를 이용한 시료의 영상 획득 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 다른 일 실시예에 따른, 테라헤르츠파를 이용한 시료의 영상 획득 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른, 빔 확장기를 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 빔 산란기를 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른, 2차원 메타구조 스캐너를 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른, 2차원 메타구조 스캐너의 제작 공정을 나타낸 도면이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제 1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른, 테라헤르츠파를 이용한 시료의 영상 획득 장치를 나타낸 도면이다.
영상 획득 장치(100)는 빔 소스(101), 빔 확장기(102), 빔 스플리터(103), 간섭계(104), 시료(105), 빔 산란기(106), 텔레센트릭 렌즈(107), 빔 스캐너(108), 빔 검출기(109)를 포함할 수 있다.
빔 소스(101)는 전자기파를 생성할 수 있다. 예를 들면, 전자기파는 0.1~10THz 주파수 대역의 테라헤르츠파를 포함할 수 있다. 빔 소스(101)에서 출력된 테라헤르츠파는 빔 확장기(102)에 입력되거나 또는 거울에 반사되어 빔 확장기(102)에 입력될 수 있다.
빔 확장기(102)는 수신한 테라헤르츠파의 각도를 확장할 수 있다. 예를 들면, 빔 소스에서의 테라헤르츠파의 방사각보다 하나 이상의 렌즈를 포함하는 빔 확장기를 투과한 테라헤르츠파의 방사각이 확장될 수 있다.
빔 확장기(102)를 투과한 테라헤르츠파는 빔 스플리터(103)에 입력될 수 있다. 또는 빔 확장기(102)를 투과한 테라헤르츠파는 렌즈를 투과하여 빔 스플리터(103)에 입력될 수 있다. 여기서, 빔 스플리터(103)는 간섭계(104) 및 시료(105)로 향하도록 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절할 수 있다.
간섭계(104)는 일례로 마이켈슨 간섭계를 포함할 수 있으며, 간섭계에 의해 테라헤르츠파가 반사되는 시료의 깊이를 조절할 수 있다. 또한, 빔 스플리터(103)에서 시료(105)로 테라헤르츠파는 입력되거나 또는 빔 스플리터(103)에서 렌즈를 투과하여 시료(105)에 입력될 수 있다. 시료(105)에서 반사된 테라헤르츠파는 시료의 평면 영상 및 깊이 영상에 관한 정보를 포함할 수 있다.
시료(105)에서 반사된 테라헤르츠파는 다시 빔 스플리터(103)으로 입력될 수 있고, 빔 스플리터(103)는 빔 산란기(106)로 향하도록 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절할 수 있다.
빔 산란기(106)는 수신한 테라헤르츠파를 산란시켜 텔레센트릭 렌즈(107)로 출력할 수 있다. 이때, 테라헤르츠파는 빔 산란기(106)에 포함된 나노 입자 및 구조물에 의해 산란되어 출력될 수 있다.
텔레센트릭 렌즈(107)는 산란된 테라헤르츠파의 초점 위치를 결정할 수 있다. 텔레센트린 렌즈(107)을 투과한 테라헤르츠파는 빔 스캐너(108)로 입력될 수 있다. 빔 스캐너(108)는 테라헤르츠파를 반사하거나 투과시킬 수 있다.
따라서, 빔 검출기(109)는 빔 스캐너(108)로부터 반사되거나 투과된 테라헤르츠파를 검출할 수 있다. 이때, 빔 스캐너(108)로부터 반사되거나 투과된 테라헤르츠파는 하나 이상의 렌즈 및/또는 거울에 의해 빔 검출기(109)에서 검출될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 영상 획득 장치(100)는 시료에서 반사되는 테라헤르츠파의 깊이를 간섭계를 이용하여 조절함으로써, 시료의 깊이 영상 및 평면 영상에 관한 정보를 포함하는 테라헤르츠파를 검출할 수 있다. 또한, 영상 획득 장치(100)는 시료의 깊이 영상 및 평면 영상에 관한 정보를 실시간으로 검출할 수 있다.
도 2는 다른 일 실시예에 따른, 테라헤르츠파를 이용한 시료의 영상 획득 장치를 나타낸 도면이다.
영상 획득 장치(200)는 빔 소스(201), 빔 확장기(203), 빔 스플리터(204), 마이켈슨 간섭계(205), 시료(210), 빔 산란기(211), 텔레센트릭 렌즈(212), 빔 스캐너(213), 빔 검출기(216)을 포함할 수 있다.
빔 소스(beam source, 201)는 전자기파를 생성할 수 있다. 예를 들면, 전자기파는 0.1~10THz 주파수 대역의 테라헤르츠파를 포함할 수 있다. 여기서, 테라헤르츠파는 직진성과 비전도성 물질에 대한 투과하는 성질을 모두 가지고 있다.
또한, 물질의 원자나 분자를 이온화 시키는 X선과 달리, 테라헤르츠파의 에너지는 약 4meV 정도로서 테라헤르츠파는 물질을 파괴하지 않는 비이온화 특성을 가지고 있다. 따라서, 테라헤르츠파는 인체/식품/물질을 투시하여도 인체/식품/물질에 영향을 주지 않으므로, 인체/식품/물질의 영상을 획득하는데 이용될 수 있다.
빔 소스(201)에서 생성된 테라헤르츠파는 빔 확장기(beam expander, 203)에 입력될 수 있다. 또는, 생성된 테라헤르츠파는 거울1(202)에 반사되어 빔 확장기(203)에 입력될 수 있다.
빔 확장기(203)는 수신한 테라헤르츠파의 각도를 확장할 수 있다. 예를 들면, 빔 소스(201)의 출력단에 혼(horn) 안테나가 있을 경우, 빔 소스(201)에서 출력되는 테라헤르츠파의 방사각은 10~11도 이고, 테라헤르츠파의 방사각을 확장하기 위해 빔 확장기가 이용될 수 있다. 또 다른 예를 들면, 빔 소스(201)의 출력단에 혼 안테나 아닌 다른 안테나가 있을 경우, 빔 소스(201)에서 출력되는 테라헤르츠파의 방사각은 달라질 수 있다.
여기서, 빔 확장기(203)은 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 이때, 테라헤르츠파가 하나 이상의 렌즈를 투과하면서 방사각은 확장될 수 있고, 빔 확장기(203)는 테라헤르츠파의 방사각이 확장되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 빔 확장기(203)은 2개의 렌즈를 포함할 수 있다. 2개의 렌즈는 테라헤르츠파를 교차하도록 함으로써, 빔 소스(201)에서 출력된 테라헤르츠파의 방사각 또는 거울 1(202)에서 반사된 테라헤르츠파의 방사각 보다 테라헤르츠파의 방사각을 확장할 수 있다.
빔 스플리터(beam splitter, 204)는 빔 확장기(203)을 투과한 테라헤르츠파의 교차하는 위치에 배치될 수 있다. 여기서, 빔 스플리터의 계면에서 공기/물질의 굴절률의 차이에 의해 테라헤르츠파의 반사/투과의 특성이 달라지므로, 빔 스플리터(204)는 테라헤르츠파의 진폭과 위상을 분리하는 사용될 수 있다. 따라서, 빔 스플리터(204)는 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절할 수 있다. 예를 들면, 빔 스플리터(204)는 마이켈슨 간섭계 및 시료(210)로 향하도록 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절할 수 있다.
여기서, 마이켈슨 간섭계(205)는 하나 이상의 렌즈 및 미러와 스테이지를 이용하여, 시료의 깊이 영상을 획득하도록 테라헤르츠파가 반사되는 시료의 깊이를 조절할 수 있다. 예를 들면, 마이켈슨 간섭계(205)는 미러 2(206), 렌즈 1(207), 미러 3(208) 및 스테이지(stage)를 포함할 수 있다. 빔 스플리터(204)에서 출력된 테라헤르츠파는 미러 2(206)에서 반사되고, 렌즈 1(207)을 투과하며, 미러 3(208)와 스테이지에 의해 시료에서 깊이 영상이 획득되는 위치를 조절할 수 있다.. 따라서, 마이켈슨 간섭계(205)는 시료의 평면 영상이 아닌 깊이 영상을 획득하도록 테라헤르츠파가 반사되는 시료의 깊이를 조절할 수 있다.
이때, 미러3(208)과 스테이지(stage)는 최초에 획득되는 영상의 기준 위치가 시료의 표면이 되도록 제어할 수 있다. 또한, 최초에 획득한 영상의 기준 위치가 시료의 표면이 된 이후, 시료의 깊이 영상을 획득하기 위해 미러3(208)과 스테이지는 시료에 대해 깊이 방향으로 또는 깊이 반대 방향으로 제어할 수 있다. 그리고, 마이켈슨 간섭계(205)에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능을 가진 다른 간섭계가 사용될 수 있다.
또한, 시료(sample, 210)와 빔 스플리터(204)간의 렌즈 2(209)는 배치될 수 있다. 이때, 렌즈 2(209)는 빔 스플리터(204)에서 시료(210)로 출력되는 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 평행하도록 변경할 수 있다. 또는, 렌즈 2(209)는 시료(210)에서 반사된 평행한 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절하여, 빔 스플리터(204)에서 테라헤르츠파가 교차하도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 테라헤르츠파는 시료에서 반사되어 시료의 평면 영상뿐만 아니라 깊이 영상에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 마이켈슨 간섭계를 이용하여 테라헤르츠파가 반사되는 시료의 깊이를 조절함으로써 시료의 깊이 영상은 획득될 수 있다.
빔 스플리터(204)는 시료(210)에서 반사되어 렌즈 2(209)를 투과한 테라헤르츠파를 빔 산란기(211)향하도록 진행하는 방향을 조절할 수 있다. 따라서, 빔 산란기(beam diffuser, 211)는 빔 스플리터(204)로부터 시료의 평면 영상 및 깊이 영상에 관한 정보를 포함하고 있는 테라헤르츠파를 수신할 수 있다. 이때, 빔 산란기(211)는 산란된 테라헤르츠 파를 텔레센트릭 렌즈(telecentric f-θ lens, 212)로 출력할 수 있다.
여기서, 빔 산란기(211)는 렌즈를 이용하여 수신한 테라헤르츠파를 평행하도록 조절한 이후, 렌즈에 포함된 나노 입자 및 구조물에 의해 산란된 테라헤르츠파를 출력할 수 있다. 또는, 빔 산란기(211)는 렌즈를 이용하여 수신한 테라헤르츠파를 평행하도록 조절한 이후, 렌즈를 투과한 테라헤르츠파가 플레이트에 입력된 이후 플레이트에 포함된 나노 입자 및 구조물 에 의해 산란된 테라헤르츠파를 출력할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 빔 산란기(211)는 스크린과 같이 산란된 테라헤르츠파를 출력할 수 있고, 이는 스크린과 같이 산란된 시료의 평면 영상 및 깊이 영상에 관한 정보를 출력하는 것을 의미할 수 있다.
텔레센트릭 렌즈(212)는 빔 산란기(211)에서 산란된 테라헤르츠파의 초점 위치를 결정할 수 있다. 임의의 각도로 테라헤르츠파가 텔레센트릭 렌즈(212)에 입사된 경우, 텔레센트릭 렌즈(212)는 텔레센트릭 렌즈(212)의 출사면에서 정해진 초점거리까지 테라헤르츠파를 시료의 평면에 수직하도록 형성할 수 있다. 이때, 텔레센트릭 렌즈(212)는 정해진 거리에서 초점이 맺히는 수동적인 렌즈일 수 있다.
텔레센트릭 렌즈(212)를 투과한 테라헤르츠파는 빔 스캐너(beam scanner, 213)로 입력되어, 빔 스캐너(213)에서 반사될 수 있다. 이때, 빔 스캐너(213)는 2차원 갈바노(Galvano) 스캐너, 2차원 폴리곤(polygon) 스캐너 또는 2차원 메타구조 스캐너를 포함할 수 있다. 빔 스캐너(313)는 시료의 평면 영상 및 깊이 영상에 관한 정보를 포함하는 테라헤르츠파를 텔레센트릭 렌즈(212)로부터 수신할 수 있고, 수신한 테라헤르츠파를 반사하여 출력할 수 있다.
빔 검출기(beam detector, 216)는 하나 이상의 렌즈 및 거울을 이용하여 빔 스캐너(213)에서 반사된 테라헤르츠파를 검출할 수 있다. 예를 들면, 테라헤르츠파는 렌즈 3(214)를 투과한 이후, 거울 4(215)에서 반사되어 빔 검출기(216)에서 검출될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 영상 획득 장치(200)는 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 이용하여, 시료의 평면 영상뿐만 아니라 마이켈슨 간섭계를 이용하여 깊이 영상을 획득함으로써, 시료의 3차원 영상을 획득할 수 있다. 즉, 시료 또는 영상 획득 장치를 이동하지 않고, 마이켈슨 간섭계를 이용함으로써 시료의 평면영상과 깊이 영상을 포함하는 3차원 영상을 획득할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 영상 획득 장치(200)는 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 이용하여, 실시간으로 시료의 평면 영상뿐만 아니라 깊이 영상을 획득함으로써, 실시간으로 시료의 3차원 영상을 획득할 수 있다. 따라서, 시료 또는 영상 획득 장치를 이동하지 않고, 마이켈슨 간섭계를 이용함으로써 시료의 평면영상과 깊이영상을 포함하는 3차원 영상을 실시간으로 획득할 수 있다.
시료에 조사되고 반사되어 되돌아 오는 영상신호는 테라헤르츠 대역의 표면 산란기(diffuser)를 이용하여 마치 스크린(screen)처럼 만들어, 이때 표면 산란기 표면의 각지점에서 산란되는 영상신호를 2차원 갈바노 스캐너 또는 2차원 메타구조 스캐너등과 같은 빔 스캐닝 소자를 이용하여 최종적으로 영상신호를 수집한다
표면 산란기에서 산란된 테라헤르츠파가 텔레센트릭 렌즈의 입사면에 도달한 경우, 텔레센트릭 렌즈의 출사면은 평행한 테라헤르츠파를 빔 스캐닝 소자로 전달할 수 있다.
도 2에서 기재된 각각의 구성요소의 기능은 이하 도 1~도 5에 마찬가지로 적용될 수 있다. 따라서, 도 2에 기재된 구성요소와 동일한 도 1~도 5에 기재된 구성요소의 기능은 도 2의 기재를 참조하여 이해될 수 있다.
도 3는 다른 일 실시예에 따른, 테라헤르츠파를 이용한 시료의 영상 획득 장치를 나타낸 도면이다.
영상 획득 장치(300)는 빔 소스(301), 빔 확장기(303), 빔 스플리터(304), 마이켈슨 간섭계(305), 시료(310), 빔 산란기(311), 텔레센트릭 렌즈(312), 빔 스캐너(313), 빔 검출기(316)을 포함할 수 있다.
빔 소스(beam source, 301)는 전자기파를 생성할 수 있다. 예를 들면, 전자기파는 0.1~10THz 주파수 대역의 테라헤르츠파를 포함할 수 있다. 여기서, 테라헤르츠파는 직진성과 비전도성 물질에 대한 투과하는 성질을 모두 가지고 있다.
빔 소스(301)에서 생성된 테라헤르츠파는 빔 확장기(beam expander, 303)에 입력될 수 있다. 또는, 생성된 테라헤르츠파는 거울1(302)에 반사되어 빔 확장기(303)에 입력될 수 있다.
빔 확장기(303)는 수신한 테라헤르츠파의 각도를 확장할 수 있다. 예를 들면, 빔 소스(301)의 출력단에 혼(horn) 안테나가 있을 경우, 빔 소스(301)에서 출력되는 테라헤르츠파의 방사각은 10~11도 이고, 테라헤르츠파의 방사각을 확장하기 위해 빔 확장기가 이용될 수 있다. 또 다른 예를 들면, 빔 소스(301)의 출력단에 혼 안테나 아닌 다른 안테나가 있을 경우, 빔 소스(301)에서 출력되는 테라헤르츠파의 방사각은 달라질 수 있다.
여기서, 빔 확장기(303)은 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 이때, 테라헤르츠파가 하나 이상의 렌즈를 투과하면서 방사각은 확장될 수 있고, 빔 확장기(303)는 테라헤르츠파의 방사각이 확장되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 빔 확장기(303)은 2개의 렌즈를 포함할 수 있다. 2개의 렌즈는 테라헤르츠파를 교차하도록 함으로써, 빔 소스(301)에서 출력된 테라헤르츠파의 방사각 또는 거울 1(302)에서 반사된 테라헤르츠파의 방사각 보다 테라헤르츠파의 방사각을 확장할 수 있다.
빔 스플리터(beam splitter, 304)는 빔 확장기(303)을 투과한 테라헤르츠파의 교차하는 위치에 배치될 수 있다. 여기서, 빔 스플리터의 계면에서 공기/물질의 굴절률의 차이에 의해 테라헤르츠파의 반사/투과의 특성이 달라지므로, 빔 스플리터(304)는 테라헤르츠파의 진폭과 위상을 분리하는 사용될 수 있다. 따라서, 빔 스플리터(304)는 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절할 수 있다. 예를 들면, 빔 스플리터(304)는 마이켈슨 간섭계 및 시료(310)로 향하도록 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절할 수 있다.
여기서, 마이켈슨 간섭계(305)는 하나 이상의 렌즈 및 미러와 스테이지를 이용하여, 시료의 깊이 영상을 획득하도록 테라헤르츠파가 반사되는 시료의 깊이를 조절할 수 있다. 예를 들면, 마이켈슨 간섭계(305)는 미러 2(306), 렌즈 1(307), 미러 3(308) 및 스테이지(stage)를 포함할 수 있다. 빔 스플리터(304)에서 출력된 테라헤르츠파는 미러 2(306)에서 반사되고, 렌즈 1(307)을 투과하며, 미러 3(308)와 스테이지에 의해 시료에서 깊이 영상이 획득되는 위치를 조절할 수 있다.. 따라서, 마이켈슨 간섭계(305)는 시료의 평면 영상이 아닌 깊이 영상을 획득하도록 테라헤르츠파가 반사되는 시료의 깊이를 조절할 수 있다.
이때, 미러3(308)과 스테이지(stage)는 최초에 획득되는 영상의 기준 위치가 시료의 표면이 되도록 제어할 수 있다. 또한, 최초에 획득한 영상의 기준 위치가 시료의 표면이 된 이후, 시료의 깊이 영상을 획득하기 위해 미러3(308)과 스테이지는 시료에 대해 깊이 방향으로 또는 깊이 반대 방향으로 제어할 수 있다. 그리고, 마이켈슨 간섭계(305)에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능을 가진 다른 간섭계가 사용될 수 있다.
또한, 시료(sample, 310)와 빔 스플리터(304)간의 렌즈 2(309)는 배치될 수 있다. 이때, 렌즈 2(309)는 빔 스플리터(304)에서 시료(310)로 출력되는 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 평행하도록 변경할 수 있다. 또는, 렌즈 2(309)는 시료(310)에서 반사된 평행한 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절하여, 빔 스플리터(304)에서 테라헤르츠파가 교차하도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 테라헤르츠파는 시료에서 반사되어 시료의 평면 영상뿐만 아니라 깊이 영상에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 마이켈슨 간섭계를 이용하여 테라헤르츠파가 반사되는 시료의 깊이를 조절함으로써 시료의 깊이 영상은 획득될 수 있다.
빔 스플리터(304)는 시료(310)에서 반사되어 렌즈 2(309)를 투과한 테라헤르츠파를 빔 산란기(311)향하도록 진행하는 방향을 조절할 수 있다. 따라서, 빔 산란기(beam diffuser, 311)는 빔 스플리터(304)로부터 시료의 평면 영상 및 깊이 영상에 관한 정보를 포함하고 있는 테라헤르츠파를 수신할 수 있다. 이때, 빔 산란기(311)는 산란된 테라헤르츠 파를 텔레센트릭 렌즈(telecentric f-θ lens, 312)로 출력할 수 있다.
여기서, 빔 산란기(311)는 렌즈를 이용하여 수신한 테라헤르츠파를 평행하도록 조절한 이후, 렌즈에 포함된 나노 입자 및 구조물에 의해 산란된 테라헤르츠파를 출력할 수 있다. 또는, 빔 산란기(311)는 렌즈를 이용하여 수신한 테라헤르츠파를 평행하도록 조절한 이후, 렌즈를 투과한 테라헤르츠파가 플레이트에 입력된 이후 플레이트에 포함된 나노 입자 및 구조물 에 의해 산란된 테라헤르츠파를 출력할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 빔 산란기(311)는 스크린과 같이 산란된 테라헤르츠파를 출력할 수 있고, 이는 스크린과 같이 산란된 시료의 평면 영상 및 깊이 영상에 관한 정보를 출력하는 것을 의미할 수 있다.
텔레센트릭 렌즈(312)는 빔 산란기(311)에서 산란된 테라헤르츠파의 초점 위치를 결정할 수 있다. 임의의 각도로 테라헤르츠파가 텔레센트릭 렌즈(312)에 입사된 경우, 텔레센트릭 렌즈(312)는 텔레센트릭 렌즈(312)의 출사면에서 정해진 초점거리까지 테라헤르츠파를 시료의 평면에 수직하도록 형성할 수 있다. 이때, 텔레센트릭 렌즈(312)는 정해진 거리에서 초점이 맺히는 수동적인 렌즈일 수 있다.
텔레센트릭 렌즈(312)를 투과한 테라헤르츠파는 빔 스캐너(beam scanner, 313)로 입력되어, 빔 스캐너(313)를 투과할 수 있다. 이때, 빔 스캐너(313)는 2차원 갈바노(Galvano) 스캐너, 2차원 폴리곤(polygon) 스캐너 또는 2차원 메타구조 스캐너를 포함할 수 있다. 빔 스캐너(313)는 시료의 평면 영상 및 깊이 영상에 관한 정보를 포함하는 테라헤르츠파를 텔레센트릭 렌즈(312)로부터 수신할 수 있고, 수신한 테라헤르츠파를 투과하도록 출력할 수 있다.
빔 검출기(beam detector, 316)는 하나 이상의 렌즈 및 거울을 이용하여 빔 스캐너(313)에서 반사된 테라헤르츠파를 검출할 수 있다. 예를 들면, 테라헤르츠파는 렌즈 3(314)를 투과한 이후, 거울 4(315)에서 반사되어 빔 검출기(316)에서 검출될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 영상 획득 장치(300)는 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 이용하여, 시료의 평면 영상뿐만 아니라 마이켈슨 간섭계를 이용하여 깊이 영상을 획득함으로써, 시료의 3차원 영상을 획득할 수 있다. 즉, 시료 또는 영상 획득 장치를 이동하지 않고, 마이켈슨 간섭계를 이용함으로써 시료의 평면영상과 깊이 영상을 포함하는 3차원 영상을 획득할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 영상 획득 장치(300)는 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 이용하여, 실시간으로 시료의 평면 영상뿐만 아니라 깊이 영상을 획득함으로써, 실시간으로 시료의 3차원 영상을 획득할 수 있다. 따라서, 시료 또는 영상 획득 장치를 이동하지 않고, 마이켈슨 간섭계를 이용함으로써 시료의 평면영상과 깊이영상을 포함하는 3차원 영상을 실시간으로 획득할 수 있다.
도 4는 다른 일 실시예에 따른, 테라헤르츠파를 이용한 시료의 영상 획득 장치를 나타낸 도면이다.
영상 획득 장치(400)는 빔 소스(401), 빔 확장기(403), 빔 스플리터(405), 마이켈슨 간섭계(406), 시료(408), 빔 산란기(409), 텔레센트릭 렌즈(410), 빔 스캐너(411), 빔 검출기(413)을 포함할 수 있다.
빔 소스(beam source, 401)는 전자기파를 생성할 수 있다. 예를 들면, 전자기파는 0.1~10THz 주파수 대역의 테라헤르츠파를 포함할 수 있다. 여기서, 테라헤르츠파는 직진성과 비전도성 물질에 대한 투과하는 성질을 모두 가지고 있다.
빔 소스(401)에서 생성된 테라헤르츠파는 빔 확장기(beam expander, 403)에 입력될 수 있다. 또는, 생성된 테라헤르츠파는 거울 1(402)에 반사되어 빔 확장기(403)에 입력될 수 있다.
빔 확장기(403)는 수신한 테라헤르츠파의 각도를 확장할 수 있다. 예를 들면, 빔 소스(401)의 출력단에 혼(horn) 안테나가 있을 경우, 빔 소스(401)에서 출력되는 테라헤르츠파의 방사각은 10~11도 이고, 테라헤르츠파의 방사각을 확장하기 위해 빔 확장기가 이용될 수 있다. 또 다른 예를 들면, 빔 소스(401)의 출력단에 혼 안테나 아닌 다른 안테나가 있을 경우, 빔 소스(401)에서 출력되는 테라헤르츠파의 방사각은 달라질 수 있다.
여기서, 빔 확장기(403)은 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 이때, 테라헤르츠파가 하나 이상의 렌즈를 투과하면서 방사각은 확장될 수 있고, 빔 확장기(403)는 테라헤르츠파의 방사각이 확장되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 빔 확장기(403)은 2개의 렌즈를 포함할 수 있다. 2개의 렌즈는 테라헤르츠파를 교차하도록 함으로써, 빔 소스(401)에서 출력된 테라헤르츠파의 방사각 또는 거울 1(402)에서 반사된 테라헤르츠파의 방사각 보다 테라헤르츠파의 방사각을 확장할 수 있다.
이때, 빔 확장기(403)에서 출력된 테라헤르츠파는 교차하면서 방사각이 확장될 수 있고, 방사각이 확장된 테라헤르츠파는 렌즈 1(404)에 입력될 수 있다. 이때, 렌즈 1(404)는 입력된 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 평행하도록 변경하여 투과시킬 수 있다.
렌즈 1(404)를 투과하는 평행한 테라헤르츠파는 빔 스플리터(405)에 입력될 수 있다. 여기서, 빔 스플리터의 계면에서 공기/물질의 굴절률의 차이에 의해 테라헤르츠파의 반사/투과의 특성이 달라지므로, 빔 스플리터는 테라헤르츠파의 진폭과 위상을 분리하는 사용될 수 있다. 따라서, 빔 스플리터(405)는 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절할 수 있다. 예를 들면, 빔 스플리터(405)는 마이켈슨 간섭계(406) 및 시료(408)로 향하도록 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절할 수 있다.
여기서, 마이켈슨 간섭계(406)는 시료의 깊이 영상을 획득하도록 테라헤르츠파가 반사되는 시료의 깊이를 조절할 수 있다. 예를 들면, 마이켈슨 간섭계(406)는 미러 2(407) 및 스테이지(stage)를 포함할 수 있다. 빔 스플리터(405)에서 출력된 테라헤르츠파는 미러 2(407)와 스테이지에 의해 시료에서 깊이 영상이 획득되는 위치를 조절할 수 있다.. 따라서, 마이켈슨 간섭계(406)는 시료의 평면 영상이 아닌 깊이 영상을 획득하도록 테라헤르츠파가 반사되는 시료의 깊이를 조절할 수 있다.
이때, 미러2(407)과 스테이지(stage)는 최초에 획득되는 영상의 기준 위치가 시료의 표면이 되도록 제어할 수 있다. 또한, 최초에 획득한 영상의 기준 위치가 시료의 표면이 된 이후, 시료의 깊이 영상을 획득하기 위해 미러2(407)과 스테이지는 시료에 대해 깊이 방향으로 또는 깊이 반대 방향으로 제어할 수 있다. 그리고, 마이켈슨 간섭계(406)에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능을 가진 다른 간섭계가 사용될 수 있다.
시료(sample, 408)는 빔 스플리터(405)로부터 평행한 테라헤르츠파를 수신할 수 있다. 테라헤르츠파는 시료(408)에서 반사되어 평행하게 출력될 수 있고, 출력된 테라헤르츠파는 빔 스플리터(405)로 입력될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 테라헤르츠파는 시료에서 반사되어 시료의 평면 영상뿐만 아니라 깊이 영상에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 마이켈슨 간섭계를 이용하여 테라헤르츠파가 반사되는 시료의 깊이를 조절함으로써 시료의 깊이 영상은 획득될 수 있다.
빔 스플리터(405)는 시료(408)에서 반사된 테라헤르츠파를 빔 산란기(409)로 평행하게 진행하도록 조절할 수 있다. 따라서, 빔 산란기(beam diffuser, 409)는 빔 스플리터(405)로부터 시료의 평면 영상 및 깊이 영상에 관한 정보를 포함하고 있는 테라헤르츠파를 수신할 수 있다. 이때, 빔 산란기(409)는 산란된 테라헤르츠 파를 텔레센트릭 렌즈(telecentric f-θ lens, 410)로 출력할 수 있다.
여기서, 빔 산란기(409)는 플레이트를 이용하여 테라헤르츠파를 수신한 이후, 플레이트에 포함된 나노 입자 및 구조물에 의해 산란된 테라헤르츠파를 출력할 수 있다. 이때, 플레이트는 액정(liquid srystal)을 사용하여 만들어질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 빔 산란기(409)는 스크린과 같이 산란된 테라헤르츠파를 출력할 수 있고, 이는 스크린과 같이 산란된 시료의 평면 영상 및 깊이 영상에 관한 정보를 출력하는 것을 의미할 수 있다.
텔레센트릭 렌즈(410)는 빔 산란기(409)에서 산란된 테라헤르츠파의 초점 위치를 결정할 수 있다. 임의의 각도로 테라헤르츠파가 텔레센트릭 렌즈(410)에 입사된 경우, 텔레센트릭 렌즈(410)는 텔레센트릭 렌즈(410)의 출사면에서 정해진 초점거리까지 테라헤르츠파를 시료의 평면에 수직하도록 형성할 수 있다. 이때, 텔레센트릭 렌즈(410)는 정해진 거리에서 초점이 맺히는 수동적인 렌즈일 수 있다.
텔레센트릭 렌즈(410)를 투과한 테라헤르츠파는 빔 스캐너(beam scanner, 411)로 입력되어, 빔 스캐너(411)에서 반사될 수 있다. 이때, 빔 스캐너(411)는 2차원 갈바노(Galvano) 스캐너, 2차원 폴리곤(polygon) 스캐너 또는 2차원 메타구조 스캐너를 포함할 수 있다. 빔 스캐너(411)는 시료의 평면 영상 및 깊이 영상에 관한 정보를 포함하는 테라헤르츠파를 텔레센트릭 렌즈(410)로부터 수신할 수 있고, 수신한 테라헤르츠파를 반사하도록 출력할 수 있다.
빔 검출기(beam detector, 413)는 하나 이상의 렌즈를 이용하여 빔 스캐너(411)에서 반사된 테라헤르츠파를 검출할 수 있다. 예를 들면, 테라헤르츠파는 렌즈 2(412)를 투과하여 빔 검출기(413)에서 검출될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 영상 획득 장치(400)는 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 이용하여, 시료의 평면 영상뿐만 아니라 마이켈슨 간섭계를 이용하여 깊이 영상을 획득함으로써, 시료의 3차원 영상을 획득할 수 있다. 즉, 시료 또는 영상 획득 장치를 이동하지 않고, 마이켈슨 간섭계를 이용함으로써 시료의 평면영상과 깊이 영상을 포함하는 3차원 영상을 획득할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 영상 획득 장치(400)는 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 이용하여, 실시간으로 시료의 평면 영상뿐만 아니라 깊이 영상을 획득함으로써, 실시간으로 시료의 3차원 영상을 획득할 수 있다. 따라서, 시료 또는 영상 획득 장치를 이동하지 않고, 마이켈슨 간섭계를 이용함으로써 시료의 평면영상과 깊이영상을 포함하는 3차원 영상을 실시간으로 획득할 수 있다.
도 5는 다른 일 실시예에 따른, 테라헤르츠파를 이용한 시료의 영상 획득 장치를 나타낸 도면이다.
영상 획득 장치(500)는 빔 소스(501), 빔 확장기(503), 빔 스플리터(505), 마이켈슨 간섭계(506), 시료(508), 빔 산란기(509), 텔레센트릭 렌즈(510), 빔 스캐너(511), 빔 검출기(514)을 포함할 수 있다.
빔 소스(beam source, 501)는 전자기파를 생성할 수 있다. 예를 들면, 전자기파는 0.1~10THz 주파수 대역의 테라헤르츠파를 포함할 수 있다. 여기서, 테라헤르츠파는 직진성과 비전도성 물질에 대한 투과하는 성질을 모두 가지고 있다.
빔 소스(501)에서 생성된 테라헤르츠파는 빔 확장기(beam expander, 503)에 입력될 수 있다. 또는, 생성된 테라헤르츠파는 거울 1(502)에 반사되어 빔 확장기(503)에 입력될 수 있다.
빔 확장기(503)는 수신한 테라헤르츠파의 각도를 확장할 수 있다. 예를 들면, 빔 소스(501)의 출력단에 혼(horn) 안테나가 있을 경우, 빔 소스(501)에서 출력되는 테라헤르츠파의 방사각은 10~11도 이고, 테라헤르츠파의 방사각을 확장하기 위해 빔 확장기가 이용될 수 있다. 또 다른 예를 들면, 빔 소스(501)의 출력단에 혼 안테나 아닌 다른 안테나가 있을 경우, 빔 소스(501)에서 출력되는 테라헤르츠파의 방사각은 달라질 수 있다.
여기서, 빔 확장기(503)은 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 이때, 테라헤르츠파가 하나 이상의 렌즈를 투과하면서 방사각은 확장될 수 있고, 빔 확장기(503)는 테라헤르츠파의 방사각이 확장되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 빔 확장기(503)은 2개의 렌즈를 포함할 수 있다. 2개의 렌즈는 테라헤르츠파를 교차하도록 함으로써, 빔 소스(501)에서 출력된 테라헤르츠파의 방사각 또는 거울 1(502)에서 반사된 테라헤르츠파의 방사각 보다 테라헤르츠파의 방사각을 확장할 수 있다.
이때, 빔 확장기(503)에서 출력된 테라헤르츠파는 교차하면서 방사각이 확장될 수 있고, 방사각이 확장된 테라헤르츠파는 렌즈 1(504)에 입력될 수 있다. 이때, 렌즈 1(504)는 입력된 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 평행하도록 변경하여 투과시킬 수 있다.
렌즈 1(504)를 투과하는 평행한 테라헤르츠파는 빔 스플리터(505)에 입력될 수 있다. 여기서, 빔 스플리터의 계면에서 공기/물질의 굴절률의 차이에 의해 테라헤르츠파의 반사/투과의 특성이 달라지므로, 빔 스플리터는 테라헤르츠파의 진폭과 위상을 분리하는 사용될 수 있다. 따라서, 빔 스플리터(505)는 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절할 수 있다. 예를 들면, 빔 스플리터(505)는 마이켈슨 간섭계(506) 및 시료(508)로 향하도록 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절할 수 있다.
여기서, 마이켈슨 간섭계(506)는 시료의 깊이 영상을 획득하도록 테라헤르츠파가 반사되는 시료의 깊이를 조절할 수 있다. 예를 들면, 마이켈슨 간섭계(506)는 미러 2(507) 및 스테이지(stage)를 포함할 수 있다. 빔 스플리터(505)에서 출력된 테라헤르츠파는 미러 2(507)와 스테이지에 의해 시료에서 깊이 영상이 획득되는 위치를 조절할 수 있다. 따라서, 마이켈슨 간섭계(506)는 시료의 평면 영상이 아닌 깊이 영상을 획득하도록 테라헤르츠파가 반사되는 시료의 깊이를 조절할 수 있다.
이때, 미러2(507)과 스테이지(stage)는 최초에 획득되는 영상의 기준 위치가 시료의 표면이 되도록 제어할 수 있다. 또한, 최초에 획득한 영상의 기준 위치가 시료의 표면이 된 이후, 시료의 깊이 영상을 획득하기 위해 미러2(507)과 스테이지는 시료에 대해 깊이 방향으로 또는 깊이 반대 방향으로 제어할 수 있다. 그리고, 마이켈슨 간섭계(506)에 한정되는 것은 아니며, 동일한 기능을 가진 다른 간섭계가 사용될 수 있다.
시료(sample, 508)는 빔 스플리터(505)로부터 평행한 테라헤르츠파를 수신할 수 있다. 테라헤르츠파는 시료(508)에서 반사되어 평행하게 출력될 수 있고, 출력된 테라헤르츠파는 빔 스플리터(505)로 입력될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 테라헤르츠파는 시료에서 반사되어 시료의 평면 영상뿐만 아니라 깊이 영상에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 마이켈슨 간섭계를 이용하여 테라헤르츠파가 반사되는 시료의 깊이를 조절함으로써 시료의 깊이 영상은 획득될 수 있다.
빔 스플리터(505)는 시료(508)에서 반사된 테라헤르츠파를 빔 산란기(509)로 평행하게 진행하도록 조절할 수 있다. 따라서, 빔 산란기(beam diffuser, 509)는 빔 스플리터(505)로부터 시료의 평면 영상 및 깊이 영상에 관한 정보를 포함하고 있는 테라헤르츠파를 수신할 수 있다. 이때, 빔 산란기(509)는 산란된 테라헤르츠 파를 텔레센트릭 렌즈(telecentric f-θ lens, 510)로 출력할 수 있다.
여기서, 빔 산란기(509)는 플레이트를 이용하여 테라헤르츠파를 수신한 이후, 플레이트에 포함된 나노 입자 및 구조물에 의해 산란된 테라헤르츠파를 출력할 수 있다. 이때, 플레이트는 액정(liquid srystal)을 사용하여 만들어질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 빔 산란기(509)는 스크린과 같이 산란된 테라헤르츠파를 출력할 수 있고, 이는 스크린과 같이 산란된 시료의 평면 영상 및 깊이 영상에 관한 정보를 출력하는 것을 의미할 수 있다.
텔레센트릭 렌즈(510)는 빔 산란기(509)에서 산란된 테라헤르츠파의 초점 위치를 결정할 수 있다. 임의의 각도로 테라헤르츠파가 텔레센트릭 렌즈(510)에 입사된 경우, 텔레센트릭 렌즈(510)는 텔레센트릭 렌즈(510)의 출사면에서 정해진 초점거리까지 테라헤르츠파를 시료의 평면에 수직하도록 형성할 수 있다. 이때, 텔레센트릭 렌즈(510)는 정해진 거리에서 초점이 맺히는 수동적인 렌즈일 수 있다.
텔레센트릭 렌즈(510)를 투과한 테라헤르츠파는 빔 스캐너(beam scanner, 511)로 입력되어, 빔 스캐너(511)를 투과할 수 있다. 이때, 빔 스캐너(511)는 2차원 갈바노(Galvano) 스캐너, 2차원 폴리곤(polygon) 스캐너 또는 2차원 메타구조 스캐너를 포함할 수 있다. 빔 스캐너(511)는 시료의 평면 영상 및 깊이 영상에 관한 정보를 포함하는 테라헤르츠파를 텔레센트릭 렌즈(510)로부터 수신할 수 있고, 수신한 테라헤르츠파를 투과시켜 출력할 수 있다.
빔 검출기(beam detector, 514)는 하나 이상의 렌즈 및 거울을 이용하여 빔 스캐너(511)에서 투과된 테라헤르츠파를 검출할 수 있다. 예를 들면, 테라헤르츠파는 렌즈 2(512)를 투과하고, 거울 3(513)에 반사되어 빔 검출기(514)에서 검출될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 영상 획득 장치(500)는 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 이용하여, 시료의 평면 영상뿐만 아니라 마이켈슨 간섭계를 이용하여 깊이 영상을 획득함으로써, 시료의 3차원 영상을 획득할 수 있다. 즉, 시료 또는 영상 획득 장치를 이동하지 않고, 마이켈슨 간섭계를 이용함으로써 시료의 평면영상과 깊이 영상을 포함하는 3차원 영상을 획득할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 영상 획득 장치(500)는 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 이용하여, 실시간으로 시료의 평면 영상뿐만 아니라 깊이 영상을 획득함으로써, 실시간으로 시료의 3차원 영상을 획득할 수 있다. 따라서, 시료 또는 영상 획득 장치를 이동하지 않고, 마이켈슨 간섭계를 이용함으로써 시료의 평면영상과 깊이영상을 포함하는 3차원 영상을 실시간으로 획득할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른, 빔 확장기를 나타낸 도면이다.
빔 확장기는 테라헤르츠파의 방사각을 확장할 수 있다. 예를 들면, 10~11도의 방사각을 가지는 테라헤르츠파는 빔 확장기를 투과하면서 18도의 방사각으로 확장될 수 있다.
빔 확장기는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들면, 빔 확장기는 2개의 렌즈를 포함할 수 있고, 11도의 방사각을 가지는 테라헤르츠파가 입력된 경우 렌즈에 의해 진행 방향이 평행하도록 변경될 수 있다. 그리고, 다시 렌즈의 굴절률에 의해 테라헤르츠파의 진행 방향은 변경되어, 테라헤르츠파는 교차할 수 있다. 이때, 테라헤르츠파는 렌즈에 의해 교차하면서 방사각이 확장될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른, 빔 산란기를 나타낸 도면이다.
도 7a는 렌즈를 이용하는 빔 산란기(710)를 나타낸 도면이다. 빔 산란기(710)는 빔 스플리터로부터 방사하는 테라헤르츠파를 수신할 수 있다. 빔 산란기(710)는 렌즈의 한쪽 면을 이용하여 방사하는 테라헤르츠파를 평행하도록 방향을 변경할 수 있다. 또한 빔 산란기(710)는 렌즈에 포함된 나노 입자 및 주기적인 구조물에 의해 렌즈의 다른 면에서 산란된 테라헤르츠파를 출력할 수 있다.
도 7b는 플레이트를 이용하는 빔 산란기(720)을 나타낸 도면이다. 빔 산란기(720)는 빔 스플리터로부터 평행한 테라헤르츠파를 수신할 수 있다. 빔 산란기(720)는 평행한 테라헤르츠파를 플레이트의 한쪽 면에서 수신한 이후, 플레이트에 포함된 나노 입자 및 주기적인 구조물에 의해 플레이트의 다른 면에서 산란된 테라헤르츠파를 출력할 수 있다.
도 7c는 렌즈 및 플레이트를 이용하는 빔 산란기(730)를 나타낸 도면이다. 빔 산란기(730)는 빔 스플리터로부터 방사하는 테라헤르츠파를 수신할 수 있다. 빔 산란기(730)는 렌즈의 한쪽 면을 이용하여 방사하는 테라헤르츠파를 평행하도록 방향을 변경할 수 있고, 렌즈의 다른 면을 이용하여 평행한 테라헤르츠파를 출력할 수 있다. 평행한 테르헤르츠파를 렌즈로부터 플레이트의 한쪽 면에서 수신한 이후, 플레이트에 포함된 나노 입자 및 주기적인 구조물에 의해 플레이트의 다른 면에서 산란된 테라헤르츠파를 출력할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른, 2차원 메타구조 스캐너를 나타낸 도면이다.
2차원 메타구조 스캐너는 빔 스캐너의 일례일 수 있다. 2차원 메타구조 스캐너는 각각의 셀을 공진 주파수에 따라 2차원 어레이(array) 구조 및 패턴을 만들고, 외부 전압 및/또는 외부 전류 바이어스에 의해 각각의 셀의 유전율을 제어할 수 있다. 따라서, 2차원 메타구조 스캐너는 2차원 어레이 구조인 셀들의 조합에 의해 입사되는 테라헤르츠파의 방향을 자유롭게 변경하여 출력할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른, 2차원 메타구조 스캐너의 제작 공정을 나타낸 도면이다.
기판(substrate, 910)은 실리콘이나 사파이어(
Figure 112018026553868-pat00001
) 같은 물질로 만들어질 수 있다. 기판(910) 위에 외부 전압 및/또는 외부 전류 바이어스에 의해 유전율의 변화율이 높아지는 활성 레이어(active-layer, 920)는 증착 및 패터닝(patterning)될 수 있다. 활성 레이어(920) 위에 전압/전류의 바이어스 전극(bias electrode, 930)은 증착 및 패터닝 될 수 있다. 바이어스 전극(930) 위에 절연막(insulator, 940)은 증착 및 패터닝 될 수 있다. 절연막(940) 위에 2차원 메타구조(2D Metasurface)는 증착 및 패터닝될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다
100: 영상 획득 장치
101: 빔 소스
102: 빔 확장기
103: 빔 스플리터
104: 간섭계
105: 시료
106: 빔 산란기
107: 텔레센트릭 렌즈
108: 빔 스캐너
109: 빔 검출기

Claims (20)

  1. 테라헤르츠파를 생성하는 빔 소스(beam source);
    상기 빔 소스에서 출력되는 상기 테라헤르츠파의 각도보다 상기 테라헤르츠파의 각도를 확장하는 빔 확장기(beam expander);
    상기 빔 확장기를 투과한 테라헤르츠파의 교차하는 위치에 배치되어, 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절하는 빔 스플리터(beam splitter);
    상기 방향이 조절된 테라헤르츠파가 시료(sample)에서 반사되고, 상기 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 수신한 빔 스플리터로부터 출력되는 테라헤르츠파를 수신하여, 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 빔 산란기(beam diffuser);
    상기 빔 산란기에서 산란된 테라헤르츠파의 초점 위치를 결정하는 텔레센트릭 렌즈(telecentric f-θ lens);
    상기 텔레센트릭 렌즈를 투과한 상기 테라헤르츠파를 반사하는 빔 스캐너(beam scanner); 및
    상기 시료의 영상을 획득하기 위해 상기 빔 스캐너에서 상기 반사된 테라헤르츠파를 검출하는 빔 검출기(beam detector)
    를 포함하는 영상 획득 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는, 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 시료 및 마이켈슨 간섭계의 방향으로 구분하고,
    상기 마이켈슨 간섭계는, 상기 시료의 깊이 영상을 획득하도록 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마이켈슨 간섭계는, 하나 이상의 렌즈 및 미러와 스테이지(stage)를 이용하여 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 빔 산란기는, 렌즈를 이용하여 상기 수신한 테라헤르츠파를 평행하도록 조절한 이후, 상기 렌즈에 포함된 나노 입자 및 구조물에 의해 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 영상 획득 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시료와 상기 빔 스플리터 사이에 렌즈를 포함하며,
    상기 렌즈에 의해 상기 빔 스플리터에서 상기 시료로 출력되는 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향이 평행하도록 변경되는 영상 획득 장치.
  6. 테라헤르츠파를 생성하는 빔 소스(beam source);
    상기 빔 소스에서 출력되는 상기 테라헤르츠파의 각도보다 상기 테라헤르츠파의 각도를 확장하는 빔 확장기(beam expander);
    상기 빔 확장기를 투과한 테라헤르츠파를 평행하도록 진행하는 방향을 변경하는 렌즈;
    상기 렌즈를 투과한 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절하는 빔 스플리터(beam splitter);
    상기 방향이 조절된 테라헤르츠파가 시료에서 반사되고, 상기 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 수신한 빔 스플리터로부터 출력되는 테라헤르츠파를 수신하여, 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 빔 산란기(beam diffuser);
    상기 빔 산란기에서 산란된 테라헤르츠파의 초점 위치를 결정하는 텔레센트릭 렌즈(telecentric f-θ lens);
    상기 텔레센트릭 렌즈를 투과한 상기 테라헤르츠파를 반사하는 빔 스캐너(beam scanner); 및
    상기 시료의 영상을 획득하기 위해 상기 빔 스캐너에서 상기 반사된 테라헤르츠파를 검출하는 빔 검출기(beam detector)
    를 포함하는 영상 획득 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는, 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 시료 및 마이켈슨 간섭계의 방향으로 구분하고,
    상기 마이켈슨 간섭계는, 상기 시료의 깊이 영상을 획득하도록 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마이켈슨 간섭계는, 하나 이상의 거울과 스테이지(stage)를 이용하여 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 빔 산란기는, 플레이트를 이용하여 상기 빔 스플리터로부터 상기 테라헤르츠파를 수신하고, 상기 플레이트에 포함된 나노 입자 및 구조물에 의해 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 영상 획득 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 빔 검출기는, 상기 빔 스캐너에서 반사된 상기 테라헤르츠파를 하나 이상의 렌즈를 이용하여 수신하는 영상 획득 장치.
  11. 테라헤르츠파를 생성하는 빔 소스(beam source);
    상기 빔 소스에서 출력되는 상기 테라헤르츠파의 각도보다 상기 테라헤르츠파의 각도를 확장하는 빔 확장기(beam expander);
    상기 빔 확장기를 투과한 테라헤르츠파의 교차하는 위치에 배치되어, 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절하는 빔 스플리터(beam splitter);
    상기 방향이 조절된 테라헤르츠파가 시료(sample)에서 반사되고, 상기 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 수신한 빔 스플리터로부터 출력되는 테라헤르츠파를 수신하여, 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 빔 산란기(beam diffuser);
    상기 빔 산란기에서 산란된 테라헤르츠파의 초점 위치를 결정하는 텔레센트릭 렌즈(telecentric f-θ lens);
    상기 텔레센트릭 렌즈를 투과한 상기 테라헤르츠파를 투과하는 빔 스캐너(beam scanner); 및
    상기 시료의 영상을 획득하기 위해 상기 빔 스캐너에서 상기 투과된 테라헤르츠파를 검출하는 빔 검출기(beam detector)
    를 포함하는 영상 획득 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는, 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 시료 및 마이켈슨 간섭계의 방향으로 구분하고,
    상기 마이켈슨 간섭계는, 상기 시료의 깊이 영상을 획득하도록 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 마이켈슨 간섭계는, 하나 이상의 렌즈 및 미러와 스테이지(stage)를 이용하여 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 빔 산란기는, 렌즈를 이용하여 상기 수신한 테라헤르츠파를 평행하도록 조절한 이후, 상기 렌즈에 포함된 나노 입자 및 구조물에 의해 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 영상 획득 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 시료와 상기 빔 스플리터 사이에 렌즈를 포함하며,
    상기 렌즈에 의해 상기 빔 스플리터에서 상기 시료로 출력되는 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향이 평행하도록 변경되는 영상 획득 장치.
  16. 테라헤르츠파를 생성하는 빔 소스(beam source);
    상기 빔 소스에서 출력되는 상기 테라헤르츠파의 각도보다 상기 테라헤르츠파의 각도를 확장하는 빔 확장기(beam expander);
    상기 빔 확장기를 투과한 테라헤르츠파를 평행하도록 진행하는 방향을 변경하는 렌즈;
    상기 렌즈를 투과한 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 조절하는 빔 스플리터(beam splitter);
    상기 방향이 조절된 테라헤르츠파가 시료에서 반사되고, 상기 시료에서 반사된 테라헤르츠파를 수신한 빔 스플리터로부터 출력되는 테라헤르츠파를 수신하여, 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 빔 산란기(beam diffuser);
    상기 빔 산란기에서 산란된 테라헤르츠파의 초점 위치를 결정하는 텔레센트릭 렌즈(telecentric f-θ lens);
    상기 텔레센트릭 렌즈를 투과한 상기 테라헤르츠파를 투과하는 빔 스캐너(beam scanner); 및
    상기 시료의 영상을 획득하기 위해 상기 빔 스캐너에서 상기 투과된 테라헤르츠파를 검출하는 빔 검출기(beam detector)
    를 포함하는 영상 획득 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는, 상기 테라헤르츠파의 진행하는 방향을 시료 및 마이켈슨 간섭계의 방향으로 구분하고,
    상기 마이켈슨 간섭계는, 상기 시료의 깊이 영상을 획득하도록 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 마이켈슨 간섭계는, 하나 이상의 거울과 스테이지(stage)를 이용하여 상기 테라헤르츠파가 반사되는 상기 시료의 깊이를 조절하는 영상 획득 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 빔 산란기는, 플레이트를 이용하여 상기 빔 스플리터로부터 상기 테라헤르츠파를 수신하고, 상기 플레이트에 포함된 나노 입자 및 구조물에 의해 산란된 테라헤르츠파를 출력하는 영상 획득 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 빔 검출기는, 상기 빔 스캐너에서 반사된 상기 테라헤르츠파를 하나 이상의 렌즈 및 거울을 이용하여 수신하는 영상 획득 장치.
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