KR102258886B1 - 내시현미경의 수평 분해능 최적화 장치, 최적화 광학 시스템 및 최적화 방법 - Google Patents

내시현미경의 수평 분해능 최적화 장치, 최적화 광학 시스템 및 최적화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내시현미경의 수평 분해능을 평가하고 최적화하는 장치, 광학 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템은 내시현미경 렌즈 모듈 및 광신호 전달 모듈을 포함하는 내시현미경 프로브, 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈의 위치 또는 각도를 조절하는 다축 정렬부; 및 상기 광학 시스템의 수평 분해능에 대한 측정 결과를 디스플레이하는 주광학장치를 포함할 수 있고, 상기 내시현미경 렌즈 모듈 및 광신호 전달 모듈은 분리 및 체결가능한 구조인 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

내시현미경의 수평 분해능 최적화 장치, 최적화 광학 시스템 및 최적화 방법{Horizontal resolution optimization device of endomicroscope, the system and the method thereof}
본 발명은 내시현미경의 수평 분해능을 평가하고 최적화하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체 내에 삽입하는 의료용 프로브에 장착되는 공초점 내시현미경용 렌즈의 수평 분해능을 최적화하기 위해 조립이 가능한 장치, 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
공초점 현미경은 깊이방향의 분해능을 가지는 현미경으로써, 세포구조 연구 외에 반도체 부품 재료의 3차원 미세구조를 관측하는데 이용되고 있고, 내시 현미경은 고분해능 초소형 대물렌즈를 이용하여 인체 내에 삽입 가능한 초소형 현미경으로써 세포단위의 고분해능 영상을 획득하여 질병을 조기에 진단할 수 있는 현미경을 말한다. 그리고 공초점 내시 현미경은 상기한 공초점 기능과 내시 현미경의 기능을 통합함으로써, 3차원 영상획득이 가능한 고분해능 내시 현미경을 의미한다.
상기 공초점 내시 현미경은 식도, 대장 등의 장기에 형성되는 육종 등을 관찰해야 하기 때문에 그 수평 분해능이 굉장히 중요한 요소에 해당한다. 따라서, 그리고 공초점 내시 현미경의 수평 분해능을 평가하고 최적화하 것이 필요하다.
도 1은 변조 깊이가 광학 시스템에 의하여 감소하는 것을 보여준다. 변조 전달 함수(MTF, Mechanical transfer function)는 각기 다른 공간 주파수를 가진 사인파가 광학 시스템에 의해 얼마나 크기가 변화하는지 보여준다. 이를 통해, 광학 시스템이 얼마나 높은 주파수의 사인파 패턴을 분해 가능한가를 평가하여 수평 분해능을 측정할 수 있다. 도 2는 종래의 공초점 현미경으로, MTF를 측정하는 시스템을 보여준다. 공초점 현미경으로 MTF 테스트 샘플을 이미징하고 MTF 를 계산하여 수평분해능을 평가하는 방식이다. 현재까지 이러한 내시 현미경의 수평분해능은 내시 현미경의 렌즈와 영상을 획득하는 구성 간의 정렬에 의해 결정될 수 있다. 그러나 이미 제작된 내시 현미경을 포함하는 광학 시스템에서는 내시 현미경의 수평 분해능이 결정되어 분해능 성분을 평가만 할 수 있을 뿐, 수평 분해능을 최적화하도록 조절할 수 없는 한계가 있다.
따라서, 구축이 완료된 광학 시스템은 모두 수평 분해능이 모두 다를 수 있으며, 가장 최적의 분해능을 가지지 않을 수도 있다.
G. D. Boreman, Modulation Transfer Function in Optical and Electro-Optical Systems, SPIE Press, Bellingham, WA (2001). Wang, Zhao M., et al. "Modulation transfer function measurement of scanning reflectance microscopes." Journal of Biomedical Optics 12.5 (2007): 051802.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 광학 시스템을 완전히 구축하기 전, 소형 광학 프로브의 수평분해능을 평가하면서 최적의 수평분해능을 획득할 수 있도록 소형 광학 프로브를 정렬할 수 있고, 최적의 수평분해능을 가진 상태의 초소형 프로브의 조립을 가능하게 하는 광학 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템은 광원(10), 콜리메이터 렌즈(20), 초점 렌즈(30), 표준 샘플(40), 릴레이 광학 모듈(50)을 포함하는 광학 시스템에 있어서, 내시현미경 렌즈 모듈(110) 및 광신호 전달 모듈(120)을 포함하는 내시현미경 프로브(100), 상기 내시현미경 렌즈 모듈(110) 또는 광신호 전달 모듈(120)의 위치 또는 각도를 조절하는 다축 정렬부(200); 및 상기 광학 시스템의 수평 분해능에 대한 측정 결과를 디스플레이하는 주광학장치(300)를 포함할 수 있고, 상기 내시현미경 렌즈 모듈(110) 및 광신호 전달 모듈(120)은 분리 및 체결가능한 구조인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다축 정렬부는 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈을 x축, y축, z축으로 조절 가능하며, 각 축에 대하여 각도(
Figure 112019123100427-pat00001
)도 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템은 수평 분해능에 대한 측정 결과가 기 설정된 값 이상인 경우, 상기 내시현미경 렌즈 모듈(110)의 위치에서 상기 광신호 전달 모듈(120)을 접합시키는 접합모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내시현미경의 수평 분해능 최적화 장치는 내시현미경 렌즈 모듈(110) 및 광신호 전달 모듈(120)을 포함하는 내시현미경 프로브(100) 및 상기 내시현미경 렌즈 모듈(110) 또는 광신호 전달 모듈(120)의 위치 또는 각도를 조절하는 다축 정렬부(200);을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내시현미경의 수평 분해능 최적화 장치는 상기 내시현미경 렌즈 모듈(110) 및 광신호 전달 모듈(120)이 분리 및 체결가능한 구조인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내시현미경의 수평 분해능 최적화 방법은 광원, 콜리메이터 렌즈, 초점 렌즈, 표준 샘플, 릴레이 광학 모듈, 내시현미경 렌즈 모듈, 광신호 전달 모듈, 다축 정렬부, 주광학 장치를 포함하는 광학 시스템을 이용하여 수행될 수 있으며, 상기 주광학장치가 광학 시스템의 수평분해능에 대한 측정 결과를 디스플레이하는 단계(S100); 상기 다축 정렬부가 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈의 위치 또는 각도를 조절하는 단계(S200); 및 상기 수평 분해능에 대한 측정 결과가 기 설정된 값 이상인 경우, 접합 모듈이 상기 내시현미경 렌즈 모듈(110)의 위치에서 상기 광신호 전달 모듈(120)을 접합시키는 단계(S300);를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내시현미경의 수평 분해능 최적화 방법은 상기 다축 정렬부가 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈의 위치 또는 각도를 조절하는 단계(S200)가 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈을 x축 및 y축에 대하여 조절하는 단계; 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈의 각도(theta)를 조절하는 단계; 및 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈을 z축에 대하여 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내시현미경의 수평 분해능 최적화 방법은 상기 다축 정렬부가 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈의 위치 또는 각도를 조절하는 단계(S200)가, 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈을 x축 및 y축에 대하여 조절하는 단계; 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈을 z축에 대하여 조절하는 단계; 및 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈의 각도(theta)를 조절하는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내시현미경의 수평 분해능 최적화 시스템은 수평 분해능을 측정하면서 내시현미경 프로브 조립을 위해 구성요소들을 정렬함으로써, 광학 시스템의 수평 분해능을 최적화할 수 있다.
따라서, 본 발명은 수평분해능 측정과 내시현미경 프로브 조립을 위한 구성요소 정렬을 동시에 수행할 수 있는 이점이 있다.
그리고 본 발명은 광학 시스템이 구축완료되기 전인 광학 시스템 제작 중간단계에서 분해능을 최적화할 수 있기 때문에, 최적화된 분해능을 가진 광학 시스템을 구축하기 용이한 이점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 변조 깊이가 광학 시스템에 의하여 감소하는 것을 나타낸다.
도 2는 종래의 공초점 현미경으로 변조 전달 함수(MTF)를 계산하여 수평 분해능을 측정하는 방법을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시현미경의 수평 분해능 최적화가 가능한 광학 시스템을 도시한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다축 정렬부를 도시한다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 내시현미경 렌즈 모듈을 정렬하는 것을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시현미경 프로브의 결합 방식을 도시한다.
도 6a는 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내시현미경 프로브의 결합 방식을 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 내시현미경 프로브의 결합 방식을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시현미경의 수평 분해능 최적화 방법의 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, "제 1"및 "제 2"라는 용어는 본 명세서에서 구별 목적으로만 사용되며, 어떠한 방식으로도 서열 또는 우선 순위를 나타내거나 예상하는 것을 의미하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 전체에서 “내시 현미경 프로브”는 “소형 광학 프로브” 또는 “소형 광학계”로 지칭될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시현미경의 수평 분해능 최적화가 가능한 광학 시스템을 도시한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템은 광원(10), 콜리메이터 렌즈(20), 초점 렌즈(30), 표준 샘플(40), 릴레이 광학 모듈(50), 내시현미경 프로브(100), 다축 정렬부(200), 주광학장치(300)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광원(10)은 광섬유 레이저(fiber laser)나 레이저, LED 등이 사용될 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에서는 광섬유 레이저가 사용되는 것으로 예를 든다.
본 발명의 일 실시예에 따른 콜리메이터 렌즈(collimator lens)(20)는 광섬유 레이저(10)가 조사하는 입사광을 광축 방향으로 평행하게 변환하여, 초점렌즈(30)를 거쳐 레이저를 표준 샘플(40)로 전달한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표준 샘플(40)은 수평분해능을 측정하기 위한 마이크로 패턴이 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 릴레이 광학 모듈(50)은 대물렌즈(51, 52) 2개를 이용해 광학계를 구성하며, 내시현미경 프로브(100)의 초점 정보를 표준 샘플(40) 면으로 전달시키는 기능을 한다. 릴레이 광학 모듈(50)은 공초점 내시 현미경용 대물렌즈와 같이 작업거리가 수십 ㎛ 내지 수백 ㎛로 매우 짧은 경우, 손상 없이 수평분해능을 측정하기 위하여 반드시 필요하며, 작업거리가 긴 일반적인 공초점 현미경용 대물렌즈를 측정하는데 사용될 필요는 없다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내시현미경 프로브(100)는 내시현미경 렌즈 모듈(110) 및 광신호 전달 모듈(120)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내시현미경 렌즈 모듈(110)은 내시현미경 전방에 장착되어 본원 발명에서 평가하는 수평 분해능 측정 대상이 될 수 있고, 초소형 렌즈 모듈일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광신호 전달 모듈(120)은 내시현미경 렌즈를 통해 얻은 이미지를 영상으로 얻기 위하여 스캐너를 작동시키는 모터 또는 광섬유 다발을 포함할 수 있다. 즉, 광신호 전달 모듈(120)은 광 전달 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 내시현미경 렌즈 모듈(110) 및 광신호 전달 모듈(120)이 암수 결합방식 등으로 조립될 수 있으며, 분리 및 체결가능한 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템은 상기 내시현미경 렌즈 모듈(110) 또는 광신호 전달 모듈(120)의 위치 또는 각도를 조절하는 다축 정렬부(200)를 포함할 수 있다. 다축 정렬부(200)는 내시현미경 프로브의 수평 분해능이 최적화될 수 있도록 내시현미경 렌즈 모듈(110) 또는 광신호 전달 모듈(120)을 정렬시킬 수 있다. 상기 다축 정렬부(200)에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주광학장치(300)는 광학 시스템의 수평 분해능에 대한 측정 결과를 영상으로 얻어 디스플레이 할 수 있다. 그리고 주광학장치(300)는 본 발명의 일 실시예에 따라 평가된 내시현미경 프로브의 수평 분해능도 그래프 형태로 측정하여 디스플레이 할 수 있다.
수평 분해능 측정 방법은 주광학장치(300)의 광수신부에서 얻어지는 신호를 영상획득 프로그램에 저장한 뒤, 프로그램에 저장된 픽셀(Pixel) 값을 이용하여 하기 수학식을 통해 수평분해능 수치(MTF)를 산출할 수 있다.
[수학식]
Figure 112019123100427-pat00002
여기서 I는 모니터 화면에서 픽셀의 밝기를 의미하고, 예컨대 8bit 디스플레이의 경우 0 내지 255 까지의 값을 갖는다.
상기 수학식을 통해 산출된 결과가 기 설정된 값 이상을 만족하면 수평분해능 성능이 목표를 충족한 것으로 판단한다. 이 때 영상 내 라인에서 가장 밝은 곳의 밝기가 Imax, 가장 어두운 곳의 밝기가 Imin이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다축 정렬부를 도시하고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라 내시현미경 렌즈 모듈을 정렬하는 것을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다축 정렬부(200)를 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다.
도 4a에 도시된 다축 정렬부(200)는 도 4b에 도시된 바와 같이 내시현미경 렌즈 모듈(110)의 위치를 x축, y축, z축 방향으로 조절하면서 정렬할 수 있고, 각도(
Figure 112019123100427-pat00003
)를 조정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연결바(204)는 다축 정렬부(200)와 내시현미경 프로브를 연결하는 구성으로, 다축 정렬부(200)의 이동에 따라 내시현미경 프로브에 포함된 렌즈 모듈(110)을 정렬시킬 수 있다.
y축 조절 손잡이(201)는 제1 정렬 모듈(211)이 연결바(204)를 y축을 중심으로 회전 시키도록 조절할 수 있다. 제1 정렬 모듈(211)은 연결바(204)를 고정하고 y축 조절 손잡이(201)에 의해 회전 가능한 회전 모듈을 포함할 수 있다.
z축 조절 손잡이(202) 및 x축 조절 손잡이(203)은 본체 케이스(208)에 고정되어 있고, z축 조절 손잡이(202)는 제2 정렬 모듈(209)를 z축 방향으로 회전시키고, x축 조절 손잡이(203) 는 제2 정렬 모듈(209)를 x축 방향으로 회전시킬 수 있다.
제2 정렬 모듈(209)은 z축 조절 손잡이(202) 및 x축 조절 손잡이(203)에 의해 회전 가능한 회전 모듈을 포함할 수 있고, 제1 정렬 모듈(211)에 연결되어 연결바(204)를 x축 및 z축 중심으로 회전시킬 수 있다.
x축 스테이지 조절부(205)는 다축 정렬부(200)를 x축 방향으로 수평 이동시킬 수 있고, 다축 정렬부(200)를 x축 방향으로 이동시켜 렌즈 모듈(110)을 정렬시킨 후, x축 고정 나사(207)를 통해 다축 정렬부(200)가 x축 방향으로 수평 이동되지 않도록 고정할 수 있다.
다축 정렬부(200)가 y축 방향으로 이동함으로써 렌즈 모듈(110)이 정렬되면 y축 고정 나사(206) 는 다축 정렬부(200)가 y축 방향으로 이동하지 않도록 고정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다축 정렬부(200)는 연결 모듈(210)에 의해 렌즈 모듈(110)에 연결되어 렌즈 모듈(110) 또는 광신호 전달 모듈(120)을 정렬시킬 수 있다.
다만 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 다축 정렬부(200)의 세부 구성요소들의 배치는 도 4a에 도시된 바로 한정되는 것은 아니며 변경될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시현미경 프로브의 결합 방식을 도시한다.
다축 정렬부를 이용하여 수평분해능이 최적으로 산출되는 내시현미경의 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈(120)의 위치 및 각도를 정하면, 내시현미경 렌즈 모듈에 광신호 전달 모듈을 체결하여 결합시킬 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이 내시현미경 렌즈 모듈(111,112)의 일단과 광신호 전달 모듈(121,122)의 일단에 각각 홈이 형성되고, 각각의 일단끼리 이어지게 정렬될 수 있다. 그리고 상기 홈에 접합(bonding)이 이루어지면서 내시현미경 프로브의 조립이 완성될 수 있다.
도 6a는 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내시현미경 프로브의 결합 방식을 도시한다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 내시현미경 렌즈 모듈(113,114)의 일단과 광신호 전달 모듈(123,124)은 암수 체결하는 형태로 결합될 수 있다.
내시현미경 렌즈 모듈(113,114)의 일단과 광신호 전달 모듈(123,124)의 암수 체결하는 부분에 접합(bonding)이 이루어지면서 내시현미경 프로브의 조립이 완성될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 내시현미경 프로브의 결합 방식을 도시한다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 내시현미경 렌즈 모듈(115,116)의 일단과 광신호 전달 모듈(125,126)은 쓰레드(thread)체결 방식으로 결합될 수 있다.
내시현미경 렌즈 모듈(113,114)의 일단과 광신호 전달 모듈(123,124)의 쓰레드(thread) 체결하는 부분에 접합(bonding)이 이루어지면서 내시현미경 프로브의 조립이 완성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시현미경의 수평 분해능 최적화 방법의 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따라 내시현미경의 수평 분해능을 최적화하는 방법에 앞서, 본 발명의 광학 시스템을 세팅하는 방법을 선술한다.
시험하고자 하는 내시현미경 프로브의 렌즈 모듈과 광신호 전달 모듈을 각각 수평 분해능 측정기에 고정한다.
그리고 광원을 수평 분해능 측정기에 연결하고 구동시킨 다음, 초점렌즈를 광축방향으로 이동시켜 표준 샘플에 초점을 맞추도록 조절한다.
표준샘플에서 성능을 확인할 구간과 시준된 빔과 내시현미경 렌즈 모듈의 광축이 일치하도록 내시현미경 렌즈 모듈을 정렬시킨 후, 내시현미경의 이미지를 획득하는 프로그램을 구동한다.
그리고 내시현미경 프로브에서 형성되는 초점과 릴레이 광학 모듈의 광축을 정렬한다. 릴레이 광학 모듈을 광축 방향으로 움직임으로써 표준 샘플의 격자가 선명해지는 구간을 찾고 내시현미경 프로브의 초점에 대한 정렬을 수행한다.
상술한 바와 같이 광학 시스템을 세팅한 다음, 도 8과 같이 주광학장치가 내시현미경 광학 시스템의 수평분해능에 대한 측정 결과를 디스플레이한다(S200). 그리고 다축 정렬부가 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈의 위치 또는 각도를 조절하면서 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈을 정렬한다(S210). 수평 분해능에 대한 측정결과가 기 설정된 값 이상이면(S220), 접합 모듈이 내시현미경 렌즈 모듈의 위치에서 광신호 전달 모듈을 접합하여 내시현미경 프로브를 조립한다(S230). 만약 수평 분해능에 대한 측정결과가 기 설정된 값 미만이면, 다축 정렬부가 계속해서 분해능이 최적화될때까지 내시현미경을 정렬시킨다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 광원
20 : 콜리메이터 렌즈
30 : 초점 렌즈
40 : 표준 샘플
50 : 릴레이 광학 모듈
100 : 내시 현미경 프로브
110: 내시현미경 렌즈 모듈
120 : 광신호 전달 모듈
200 : 다축 정렬부
300 : 주광학장치

Claims (10)

  1. 광원, 콜리메이터 렌즈, 초점 렌즈, 표준 샘플, 릴레이 광학 모듈을 포함하는 광학 시스템에 있어서,
    내시현미경 렌즈 모듈 및 광신호 전달 모듈을 포함하는 내시현미경 프로브,
    상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈의 위치 또는 각도를 조절하는 다축 정렬부; 및
    상기 광학 시스템의 수평 분해능에 대한 측정 결과를 디스플레이하는 주광학장치를 포함하되,
    상기 내시현미경 렌즈 모듈 및 광신호 전달 모듈은 분리 및 체결가능한 구조이고,
    상기 다축 정렬부는 상기 수평 분해능에 대한 측정 결과가 기 설정된 값에 도달할 때까지 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 상기 광신호 전달 모듈의 위치 또는 각도를 조절하여,
    상기 수평 분해능에 대한 측정 결과가 기 설정된 값 이상인 경우의 상기 내시현미경 렌즈 모듈의 위치에서, 상기 광신호 전달 모듈이 상기 내시현미경 렌즈 모듈에 접합되는 것을 특징으로 하는 내시현미경의 수평 분해능 최적화가 가능한 광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다축 정렬부는 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈을 x축, y축, z축으로 조절가능한 것인 광학 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다축 정렬부는 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈을 각 축에 대하여 각도(theta)를 조절가능한 것인 광학 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광학 시스템의 수평 분해능에 대한 측정 결과가 기 설정된 값 이상인 경우,
    상기 내시현미경 렌즈 모듈의 위치에서 상기 광신호 전달 모듈을 접합시키는 접합모듈을 더 포함하는 광학 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 내시현미경 렌즈 모듈, 광신호 전달 모듈, 다축 정렬부, 주광학 장치를 포함하는 광학 시스템을 이용한 내시현미경의 수평 분해능 최적화 방법에 있어서,
    상기 주광학장치가 상기 광학 시스템의 수평분해능에 대한 측정 결과를 디스플레이하는 단계;
    상기 수평 분해능에 대한 측정 결과가 기 설정된 값에 도달할 때까지 상기 다축 정렬부가 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈의 위치 또는 각도를 조절하는 단계; 및
    상기 수평 분해능에 대한 측정 결과가 기 설정된 값 이상인 경우,
    접합 모듈이 상기 내시현미경 렌즈 모듈의 위치에서 상기 광신호 전달 모듈을 접합시키는 단계;를 포함하는 내시현미경의 수평 분해능 최적화 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 다축 정렬부가 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈의 위치 또는 각도를 조절하는 단계(S200)는,
    상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈을 x축 및 y축에 대하여 조절하는 단계;
    상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈의 각도(theta)를 조절하는 단계; 및
    상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈을 z축에 대하여 조절하는 단계;를 포함하는 내시현미경의 수평 분해능 최적화 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 다축 정렬부가 상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈의 위치 또는 각도를 조절하는 단계는,
    상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈을 x축 및 y축에 대하여 조절하는 단계;
    상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈을 z축에 대하여 조절하는 단계; 및
    상기 내시현미경 렌즈 모듈 또는 광신호 전달 모듈의 각도를 조절하는 단계; 를 포함하는 내시현미경의 수평 분해능 최적화 방법.

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