KR102506747B1 - Device to extend the depth of focus for optical imaging device - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 빛을 출력하는 광원; 상기 광원에 연결되어 상기 광원으로부터 빛을 제공받아 1차로 가이드하는 제1광섬유; 상기 제1광섬유에 연결되어 상기 제1광섬유에서 1차로 가이드된 빛을 제공받으며, 제공받은 빛을 2차로 가이드하는 제2광섬유; 및 상기 제2광섬유에 이격되도록 배치되고, 상기 제1 및 제2광섬유 각각으로부터 제공된 빛을 굴절시키는 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 초점 심도 향상 장치를 제공한다.The present invention, a light source for outputting light; a first optical fiber that is connected to the light source and receives light from the light source and primarily guides the first optical fiber; a second optical fiber connected to the first optical fiber, receiving light primarily guided by the first optical fiber, and secondarily guiding the received light; and a lens disposed to be spaced apart from the second optical fiber and refracting light provided from each of the first and second optical fibers.

Description

광학 영상 장비의 초점 심도 향상 장치{Device to extend the depth of focus for optical imaging device}Depth of focus enhancement device of optical imaging equipment {Device to extend the depth of focus for optical imaging device}

본 발명은 초점 심도 향상 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광학 영상 장비의 초점 심도를 향상시키는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for improving a depth of focus, and more particularly, to an apparatus for improving a depth of focus of an optical imaging device.

광학 영상 장비는 광학을 이용하여 영상을 보여주는 장비인데, 생명과학, 의학, 약학, 식품, 금속 및 반도체 등의 광범위한 분야에 적용되는 분석 장비이다. Optical imaging equipment is equipment that displays images using optics, and is analysis equipment that is applied to a wide range of fields such as life sciences, medicine, pharmaceuticals, food, metals, and semiconductors.

광학 영상 장비, 특히 광간섭 단층 촬영기(optical coherence tomography, OCT)에서는 횡방향의 초점(focal spot)의 크기(transverse resolution)가 작고 초점 심도(depth of focus, DOF)가 길어야 높은 해상도로 넓은 범위를 관찰할 수 있다. In optical imaging equipment, especially optical coherence tomography (OCT), the transverse resolution of the focal spot in the transverse direction must be small and the depth of focus (DOF) long to cover a wide range with high resolution. can be observed

하지만, 횡방향의 분해능(transverse resolution)과 초점 심도는 트레이드 오프(trade-off)의 관계에 있기 때문에 횡방향의 분해능과 초점 심도를 동시에 향상시키기 어려운 문제가 있다. However, since the transverse resolution and the depth of focus are in a trade-off relationship, it is difficult to simultaneously improve the resolution and the depth of focus in the transverse direction.

일례로, 액시콘 렌즈(Axicon lens)를 사용하여 초점 영역에서 베셀 빔(Bessel beam)을 형성하여 초점 심도를 증가시키는 장치가 알려져 있다. 이러한 장치는, 액시콘 렌즈의 정점 각도(apex angle)를 조절하여 초점 심도가 늘어나는 정도를 조절할 수 있다. As an example, an apparatus for increasing a depth of focus by forming a Bessel beam in a focal region using an axicon lens is known. In this device, the extent to which the depth of focus is increased can be adjusted by adjusting the apex angle of the axicon lens.

액시콘 렌즈를 사용하는 장치는, 액시콘 렌즈가 들어갈 공간이 필요하며 액시콘 렌즈를 작게 제작하기 어려워서, 장치의 소형화 및 배치에 어려운 점이 있었다. A device using an axicon lens requires a space for the axicon lens and it is difficult to manufacture the axicon lens in a small size, so there are difficulties in miniaturization and arrangement of the device.

또한, 이진 위상 마스크(Binary phase mask)를 사용하는 장치가 알려져 있다. 이런 장치는, 초점 영역에서 빛의 간섭 현상에 의해 초점 심도가 증가하게 되며, 이진 위상 마스크의 구조를 조절하여 초점 심도가 늘어나는 정도를 조절할 수 있게 되는데, 사이드 로브(Side lobe)는 상대적으로 작게 된다. Devices using binary phase masks are also known. In such a device, the depth of focus is increased by the interference of light in the focal region, and the degree of increase in the depth of focus can be controlled by adjusting the structure of the binary phase mask, but the side lobe is relatively small. .

이진 위상 마스크(Binary phase mask)를 사용하는 장치의 경우, 이진 위상 마스크를 제작할 때 오차가 많이 발생하고, 기계적 손상을 입기 쉬우며, 배치가 어려운 문제가 있었다.In the case of a device using a binary phase mask, many errors occur when manufacturing the binary phase mask, mechanical damage is easy, and placement is difficult.

공개 특허 제10-2017-0019855호(2017.2.22.)Publication Patent No. 10-2017-0019855 (2017.2.22.)

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 광학 영상 장비의 초점 심도를 향상시키는 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is to provide an apparatus for improving a depth of focus of an optical imaging device.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 초점 심도 향상 장치는 빛을 출력하는 광원; 상기 광원에 연결되어 상기 광원으로부터 빛을 제공받아 1차로 가이드하는 제1광섬유; 상기 제1광섬유에 연결되어 상기 제1광섬유에서 1차로 가이드된 빛을 제공받으며, 제공받은 빛을 2차로 가이드하는 제2광섬유; 및 상기 제2광섬유에 이격되도록 배치되고, 상기 제1 및 제2광섬유 각각으로부터 제공된 빛을 굴절시키는 렌즈를 포함한다. In order to solve the above problems, the depth of focus device of the present invention is a light source for outputting light; a first optical fiber that is connected to the light source and receives light from the light source and primarily guides the first optical fiber; a second optical fiber connected to the first optical fiber, receiving light primarily guided by the first optical fiber, and secondarily guiding the received light; and a lens disposed to be spaced apart from the second optical fiber and refracting light provided from each of the first and second optical fibers.

본 발명의 초점 심도 향상 장치는 상기 제1 및 제2광섬유에 의해 각각 가이드된 빛은 상기 렌즈에 의해 각각 굴절되면서 광축상의 다른 위치에 각각 초점을 생성하여 초점 심도의 향상을 가능하게 한다. In the depth of focus enhancement device of the present invention, the light guided by the first and second optical fibers is respectively refracted by the lens to create a focal point at different positions on the optical axis, thereby improving the depth of focus.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 상기 제1광섬유는, 광원에 연결되어, 광원으로부터 빛을 제공받으며, 코어 내부에서 빛을 1차로 가이드하여 제2광섬유로 제공하는 코어를 구비한다. According to an example related to the present invention, the first optical fiber includes a core connected to a light source, receiving light from the light source, and primarily guiding light inside the core to provide the second optical fiber.

바람직하게는, 상기 제1광섬유는, 상기 코어의 외주를 감싸는 클래딩과, 상기 클래딩의 외주를 감싸는 코팅부를 더 구비할 수 있다. Preferably, the first optical fiber may further include a cladding covering an outer circumference of the core and a coating portion covering an outer circumference of the cladding.

본 발명과 관련된 다른 일 예에 의하면, 상기 제2광섬유는, 상기 제1광섬유의 코어에 연결되어, 상기 제1광섬유의 코어에 의해 가이드 된 빛을 제공받으며, 제공된 가이드된 빛을 2차로 가이드하는 코어와, 상기 제2광섬유의 코어를 감싸도록 상기 제2광섬유의 코어의 외주에 설치되는 클래딩을 구비할 수 있다. According to another example related to the present invention, the second optical fiber is connected to the core of the first optical fiber, receives light guided by the core of the first optical fiber, and secondarily guides the provided light. A core and a cladding installed on an outer circumference of the core of the second optical fiber may be provided to surround the core of the second optical fiber.

또한, 상기 제2광섬유의 코어의 직경은 상기 제1광섬유의 코어의 직경 보다 작거나 같을 수 있다. Also, the diameter of the core of the second optical fiber may be smaller than or equal to the diameter of the core of the first optical fiber.

바람직하게는, 제2광섬유의 코어의 직경이 제1광섬유의 코어의 직경 보다 작은 경우 상기 제1광섬유의 코어를 따라 가이드 된 빛은, 상기 제1광섬유와 상기 제2광섬유의 경계면에서 일부는 상기 제2광섬유의 코어로 제공되고, 나머지 일부는 상기 제2광섬유의 클래딩으로 제공될 수 있다. Preferably, when the diameter of the core of the second optical fiber is smaller than the diameter of the core of the first optical fiber, the light guided along the core of the first optical fiber is partially at the interface between the first optical fiber and the second optical fiber. It is provided as a core of the second optical fiber, and the remaining part may be provided as a cladding of the second optical fiber.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 의하면, 초점 심도 향상 장치는 상기 제1광섬유 및 상기 제2광섬유 사이에 배치되고, 상기 제1광섬유의 코어로부터 제공된 빛을 가이드하는 스페이서를 더 포함할 수 있다.According to another example related to the present invention, the depth of focus enhancement device may further include a spacer disposed between the first optical fiber and the second optical fiber and guiding light provided from the core of the first optical fiber.

본 발명의 초점 심도 향상 장치는 광원에서 출력된 빛은 제1 및 제2광섬유에 의해 각각 가이드되고 렌즈에 의해 각각 굴절되면서 광축상의 다른 위치에 각각 초점을 생성하여 초점 심도의 향상을 가능하게 한다.In the depth of focus enhancement device of the present invention, the light output from the light source is guided by the first and second optical fibers and refracted by the lens, respectively, to generate focal points at different positions on the optical axis, thereby improving the depth of focus.

도 1은 본 발명의 초점 심도 향상 장치의 일례를 도시하는 개념도.
도 2는 도 1에서의 A 부분의 확대도.
도 3은 본 발명의 초점 심도 향상 장치의 다른 일례를 도시하는 개념도.
도 4는 도 3에서의 B 부분의 확대도.
도 5는 본 발명의 초점 심도 향상 장치에 따른 두 개의 초점이 발생한 예를 도시하는 그래프.
도 6는 본 발명의 초점 심도 향상 장치의 제2광섬유의 길이가 늘어나기 전의 두 초점 사이의 거리를 도시하는 그래프.
도 7은 본 발명의 초점 심도 향상 장치의 제2광섬유의 길이가 늘어난 후의 두 초점 사이의 거리를 도시하는 그래프.1 is a conceptual diagram showing an example of a depth-of-focus enhancement device of the present invention.
2 is an enlarged view of part A in FIG. 1;
Fig. 3 is a conceptual diagram showing another example of the depth-of-focus enhancement device of the present invention.
4 is an enlarged view of part B in FIG. 3;
5 is a graph showing an example in which two focal points are generated according to the apparatus for improving the depth of focus of the present invention.
6 is a graph showing the distance between two focal points before the length of the second optical fiber of the apparatus for improving the depth of focus of the present invention is increased.
7 is a graph showing the distance between two focal points after the length of the second optical fiber of the depth of focus enhancement device of the present invention is increased.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar reference numerals are given to the same or similar components, and overlapping descriptions thereof will be omitted. The suffix "part" for components used in the following description is given or used interchangeably in consideration of ease of writing the specification, and does not itself have a meaning or role distinct from each other. In addition, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the embodiment disclosed in this specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, the technical idea disclosed in this specification is not limited by the accompanying drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention , it should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers, such as first and second, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. It should be understood that when an element is referred to as being “connected” to another element, it may be directly connected to the other element, but other elements may exist in the middle.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 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.In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

도 1은 본 발명의 초점 심도 향상 장치(100)의 일례를 도시하는 개념도이고, 도 2는 도 1에서의 A 부분의 확대도이다. FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of an apparatus 100 for improving depth of focus according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of part A in FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 초점 심도 향상 장치(100)의 일례에 대하여 서술한다. Referring to Figs. 1 and 2, an example of the depth of focus enhancement device 100 of the present invention will be described.

본 발명의 초점 심도 향상 장치(100)는, 광원(10), 제1광섬유(20), 제2광섬유(30) 및 렌즈(40)를 포함한다. The depth of focus enhancement device 100 of the present invention includes a light source 10, a first optical fiber 20, a second optical fiber 30, and a lens 40.

광원(10)은 빛을 출력하여 제1광섬유(20)로 제공한다. The light source 10 outputs light and provides it to the first optical fiber 20 .

일례로, 광원(10)은 레이저(LASER, Light Amplification by the Simulated Emission of Radiation) 광원(10)일 수 있다. For example, the light source 10 may be a laser (Light Amplification by the Simulated Emission of Radiation) light source 10 .

제1광섬유(20)는 광원(10)에 연결되어 상기 광원(10)으로부터 빛을 제공받아 1차로 가이드하게 한다.The first optical fiber 20 is connected to the light source 10 to receive light from the light source 10 and primarily guide it.

제1광섬유(20)는 코어(21), 클래딩(cladding, 23) 및 코팅부(25)를 구비할 수 있다. The first optical fiber 20 may include a core 21 , a cladding 23 and a coating part 25 .

제1광섬유(20)의 코어(21)는, 광원(10)에 연결되어, 광원(10)으로부터 빛을 제공받으며, 코어 내부에서 빛을 1차로 가이드하여 제2광섬유(30)로 제공된다. 일례로, 제1광섬유(20)의 코어(21)는 유리 재질로 이루어질 수 있다. The core 21 of the first optical fiber 20 is connected to the light source 10, receives light from the light source 10, and primarily guides the light inside the core to be provided to the second optical fiber 30. For example, the core 21 of the first optical fiber 20 may be made of a glass material.

제1광섬유(20)의 클래딩(23)은 제1광섬유(20)의 코어(21)의 외주에서 코어를 감싸도록 배치된다. 제1광섬유(20)의 클래딩(23)은 제1광섬유(20)의 코어(21)의 굴절률 보다 작은 굴절률을 갖도록 하여, 제1광섬유(20)의 코어(21)의 내부에서 가이드되는 빛은 제1광섬유(20)의 클래딩(23)과 제1광섬유(20)의 코어(21)의 경계면에서, 전반사가 이루어지도록 한다. 일례로, 제1광섬유(20)의 클래딩(23)은 유리 재질로 이루어질 수 있다. The cladding 23 of the first optical fiber 20 is disposed around the core 21 of the first optical fiber 20 to surround the core. The cladding 23 of the first optical fiber 20 has a refractive index smaller than the refractive index of the core 21 of the first optical fiber 20, so that light guided inside the core 21 of the first optical fiber 20 At the interface between the cladding 23 of the first optical fiber 20 and the core 21 of the first optical fiber 20, total reflection is performed. For example, the cladding 23 of the first optical fiber 20 may be made of a glass material.

도 1 및 도 2에는 제1광섬유(20)의 코어(21)에서 가이드된 빛이 제2광섬유(30) 및 렌즈(40)를 통해 외부로 나오는 경로가 빨간 선으로 표시되어 있다. In FIGS. 1 and 2 , a path through which light guided from the core 21 of the first optical fiber 20 exits through the second optical fiber 30 and the lens 40 is indicated by a red line.

제1광섬유(20)의 코어(21)의 직경은 후술하는 제2광섬유(30)의 코어(31)의 직경 보다 크거나 같을 수 있다. The diameter of the core 21 of the first optical fiber 20 may be greater than or equal to the diameter of the core 31 of the second optical fiber 30 described below.

제1광섬유(20)의 코어(21)의 직경은 후술하는 제2광섬유(30)의 코어(31)의 직경과의 비율이 조절되어 제1 및 제2광섬유(20, 30) 코어에서 나온 빛의 초점 강도(intensity)의 비율은 조정될 수 있다. The diameter of the core 21 of the first optical fiber 20 is adjusted in ratio with the diameter of the core 31 of the second optical fiber 30 to be described later, so that light emitted from the cores of the first and second optical fibers 20 and 30 The ratio of focal intensities of can be adjusted.

제2광섬유(30)는 제1광섬유(20)와 연결되어, 제1광섬유(20)에서 가이드된 빛을 제공받는다. 일례로, 제2광섬유(30)는 제1광섬유(20)와 퓨전 스플라이서(fusion splicer)에 의해 부착되어 연결될 수 있다. 또한, 제2광섬유(30)는 일 측이 제1광섬유(20)에 연결된 후에, 다른 일 측은 클리빙(cleaving) 공정에 의해 절단될 수 있다. The second optical fiber 30 is connected to the first optical fiber 20 and receives light guided by the first optical fiber 20 . For example, the second optical fiber 30 may be attached to and connected to the first optical fiber 20 by a fusion splicer. Also, after one side of the second optical fiber 30 is connected to the first optical fiber 20, the other side of the second optical fiber 30 may be cut by a cleaving process.

제2광섬유(30)는 코어(31) 및 클래딩(cladding, 33)을 구비할 수 있다. The second optical fiber 30 may include a core 31 and a cladding 33 .

제2광섬유(30)의 코어(31)는, 제1광섬유(20)의 코어(21)에 연결되어, 제1광섬유(20)의 코어(21)에 의해 가이드 된 빛을 제공받으며, 제공된 가이드된 빛을 2차로 가이드 한다. The core 31 of the second optical fiber 30 is connected to the core 21 of the first optical fiber 20 to receive light guided by the core 21 of the first optical fiber 20, and the provided guide guides the light to the secondary.

도 1 및 도 2에는 제1광섬유(20)의 코어(21)에서 가이드된 빛이 제2광섬유(30)로 유입되는 예가 도시되며, 제2광섬유(30)의 코어(31)에서 빛이 출력되고 렌즈(40)를 통해 굴절되는 경로가 보라색 음영으로 표시되어 있다. 1 and 2 show examples in which light guided by the core 21 of the first optical fiber 20 flows into the second optical fiber 30, and light is output from the core 31 of the second optical fiber 30. and a path refracted through the lens 40 is indicated by a purple shade.

일례로, 제2광섬유(30)의 코어(31)는 유리 재질로 이루어질 수 있다. For example, the core 31 of the second optical fiber 30 may be made of a glass material.

제2광섬유(30)의 클래딩(33)은 제2광섬유(30)의 코어(31)를 감싸도록 제2광섬유(30)의 코어(31)의 외주에 설치된다. The cladding 33 of the second optical fiber 30 is installed on the outer circumference of the core 31 of the second optical fiber 30 to surround the core 31 of the second optical fiber 30 .

제2광섬유(30)의 클래딩(33)은 제2광섬유(30)의 코어(31)의 굴절률 보다 작은 굴절률을 갖도록 하여, 제2광섬유(30)의 코어(31)의 내부에서 가이드되는 빛은 제2광섬유(30)의 클래딩(33)과 제2광섬유(30)의 코어(31)의 경계면에서, 전반사가 이루어지도록 한다. 일례로, 제2광섬유(30)의 클래딩(33)은 유리 재질로 이루어질 수 있다. The cladding 33 of the second optical fiber 30 has a refractive index smaller than the refractive index of the core 31 of the second optical fiber 30, so that the light guided inside the core 31 of the second optical fiber 30 At the interface between the cladding 33 of the second optical fiber 30 and the core 31 of the second optical fiber 30, total reflection is performed. For example, the cladding 33 of the second optical fiber 30 may be made of a glass material.

제2광섬유(30)의 코어(31)의 직경은 제1광섬유(20)의 코어(21)의 직경 보다 작거나 같을 수 있다. The diameter of the core 31 of the second optical fiber 30 may be smaller than or equal to the diameter of the core 21 of the first optical fiber 20 .

본 명세서에서 제1 및 제2광섬유(20, 30) 각각의 코어의 직경은, 물리적인 직경의 크기일 수도 있으며, 모드 필드 지름(mode field diameter)일 수도 있다. 모드 필드 지름은 단일 모드 광섬유에서 광 에너지의 지름이다. In this specification, the diameter of each core of the first and second optical fibers 20 and 30 may be a physical diameter or a mode field diameter. The mode field diameter is the diameter of the light energy in a single mode fiber.

제2광섬유(30)의 코어(31)의 직경이 제1광섬유(20)의 코어(21)의 직경 보다 작은 경우, 제1광섬유(20)의 코어(21)를 따라 가이드 된 빛은, 제1광섬유(20)와 제2광섬유(30)의 경계면에서 일부는 제2광섬유(30)의 코어(31)로 제공되고, 나머지 일부는 제2광섬유(30)의 클래딩(33)으로 제공된다. When the diameter of the core 31 of the second optical fiber 30 is smaller than the diameter of the core 21 of the first optical fiber 20, the light guided along the core 21 of the first optical fiber 20 is At the interface between the first optical fiber 20 and the second optical fiber 30, a portion is provided to the core 31 of the second optical fiber 30, and the remaining portion is provided to the cladding 33 of the second optical fiber 30.

제1광섬유(20)의 코어(21)를 따라 가이드 된 빛 중에서, 제2광섬유(30)의 클래딩(33)으로 제공되어 가이드 되는 빛은 링 형상을 가지게 된다. Of the light guided along the core 21 of the first optical fiber 20, the light provided to the cladding 33 of the second optical fiber 30 and guided has a ring shape.

한편, 렌즈(40)는, 제1광섬유(20)의 코어(21), 제2광섬유(30)의 코어(31)와 제2광섬유(30)의 클래딩(33)으로부터 제공된 빛을 굴절시켜서 광축상에서 초점을 생성하게 한다. Meanwhile, the lens 40 refracts light provided from the core 21 of the first optical fiber 20, the core 31 of the second optical fiber 30, and the cladding 33 of the second optical fiber 30 to form an optical axis. to create a focal point.

렌즈(40)로 제공되는 광 중에서, 제1광섬유(20)의 코어(21)와 제2광섬유(30)의 코어(31) 각각에서 출력된 빛들은 광축상의 서로 다른 위치에서 출력되었으므로, 렌즈(40)를 통과한 뒤에도 각각 광축상의 다른 위치에 초점을 생성하게 된다. Among the lights provided to the lens 40, the rays output from the core 21 of the first optical fiber 20 and the core 31 of the second optical fiber 30 are output at different positions on the optical axis, so the lens ( 40), they create focal points at different positions on the optical axis.

한편, 렌즈(40)로 제공되는 광 중에서, 제2광섬유(30)의 클래딩(33)에서 가이드되는 빛은 링 형상의 빛으로 베셀 빔(Bessel beam)의 특성을 가지게 되어 초점 심도가 1차적으로 더 늘어나게 된다. On the other hand, among the light provided to the lens 40, the light guided by the cladding 33 of the second optical fiber 30 is a ring-shaped light and has the characteristics of a Bessel beam, so that the depth of focus is primarily will increase more

렌즈(40)로 제공되는 제1광섬유(20)와 제2광섬유(30)의 코어에서 출력된 광이 렌즈(40)를 통과함에 따라 광축상의 서로 다른 위치에서 초점을 형성하게 되고, 총 초점 심도는 두 초점의 초점 심도 합과 같으므로 2차적으로 초점 심도가 늘어나게 된다. 초점 심도가 늘어나는 것은 초점에서 빛의 분포를 광축방향으로 늘어나도록 재분배하는 것일 수 있다. As the light output from the core of the first optical fiber 20 and the second optical fiber 30 provided to the lens 40 passes through the lens 40, it forms a focus at different positions on the optical axis, and the total depth of focus Since is equal to the sum of the depths of focus of the two focal points, the depth of focus increases secondarily. Increasing the depth of focus may redistribute light distribution at the focal point to increase in the optical axis direction.

한편, 제2광섬유(30)의 길이를 조절하여 제1광섬유(20) 및 제2광섬유(30) 두 초점 사이의 간격을 조절할 수 있다. Meanwhile, the distance between the focal points of the first optical fiber 20 and the second optical fiber 30 may be adjusted by adjusting the length of the second optical fiber 30 .

또한, 제1광섬유(20)의 코어(21) 및 제2광섬유(30)의 코어(31)의 직경 비율을 조절하여 두 초점의 강도 비율을 조절할 수 있다. In addition, the intensity ratio of the two focal points can be adjusted by adjusting the diameter ratio of the core 21 of the first optical fiber 20 and the core 31 of the second optical fiber 30 .

한편, 본 발명의 초점 심도 향상 장치(200)는 상기 제1광섬유(20) 및 상기 제2광섬유(30) 사이에 배치되고, 상기 제1광섬유(20)의 코어(21)로부터 제공된 빛을 가이드하는 스페이서(50)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the depth of focus enhancement device 200 of the present invention is disposed between the first optical fiber 20 and the second optical fiber 30, and guides light provided from the core 21 of the first optical fiber 20. A spacer 50 may be further included.

스페이서(50)는 일례로, 유리의 재질로 이루어질 수 있다. The spacer 50 may be made of, for example, glass.

도 3 및 4에는 스페이서(50)를 더 포함하는 본 발명의 초점 심도 향상 장치(200)의 예가 도시되며, 도 1 및 도 2에서 도시된 본 발명의 초점 심도 향상 장치(100)와는 스페이서(50)만 더 포함하여 구성된 점에서 차이가 있으며, 나머지 구성인 광원(10), 제1광섬유(20), 제2광섬유(30) 및 렌즈(40) 등의 구성은 전술한 본 발명의 초점 심도 향상 장치(100)와 차이는 없다. 3 and 4 show an example of the depth of focus enhancement device 200 of the present invention further including a spacer 50, and the depth of focus enhancement device 100 of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 and the spacer 50 ), and the other components, such as the light source 10, the first optical fiber 20, the second optical fiber 30, and the lens 40, improve the depth of focus of the present invention described above. There is no difference from device 100.

도 3 및 4를 참조하면, 제1 및 제2광섬유(20, 30) 사이에 배치되는 스페이서(50)에 의해 제1광섬유(20)의 코어(21)에서 가이드된 빛은 스페이서(50)에서 빛을 붉은색의 원뿔형상으로 가이드되는 예가 도시된다. 3 and 4, the light guided from the core 21 of the first optical fiber 20 by the spacer 50 disposed between the first and second optical fibers 20 and 30 is emitted from the spacer 50. An example in which light is guided in a red cone shape is shown.

스페이서(50)에 의해 빛은 원뿔형상으로 가이드되고, 제2광섬유(30)의 코어(31) 및 클래딩(33)에 의해 가이드됨으로써, 초점 심도는 늘어날 수 있다. Light is guided in a conical shape by the spacer 50 and guided by the core 31 and the cladding 33 of the second optical fiber 30, so the depth of focus can be increased.

또한, 도 3 및 도 4에는 제1광섬유(20)의 코어(21)에서 가이드된 빛이 스페이서(50)에 의해 원뿔형상으로 가이드되고 제2광섬유(30)의 클래딩(33)으로 유입되는 예가 붉은색으로 도시되며, 제2광섬유(30)의 코어(31)로 유입되어 출력된 빛이 렌즈(40)를 통해 굴절되는 경로가 보라색 음영으로 표시되어 있다. 3 and 4 show an example in which light guided in the core 21 of the first optical fiber 20 is guided in a conical shape by the spacer 50 and introduced into the cladding 33 of the second optical fiber 30. It is shown in red, and a path through which the light that is introduced into the core 31 of the second optical fiber 30 and output is refracted through the lens 40 is shown in shades of purple.

도 5를 참조하면, 제1광섬유(20)의 코어(21) 및 제2광섬유(30)의 코어(31)에 의해 각각 가이드된 빛에 의해 축 방향으로 2개의 초점이 발생되어 초점 심도가 증가된 예가 도시된다. Referring to FIG. 5, two focal points are generated in the axial direction by the light guided by the core 21 of the first optical fiber 20 and the core 31 of the second optical fiber 30, respectively, so that the depth of focus increases. example is shown.

도 6 및 도 7을 참조하면, 도 6에서의 제2광섬유(30)의 길이 보다 도 7에서의 제2광섬유(30)의 길이를 길게하여 실험을 수행하였으며, 도 6 보다 도 7에서 두 초점 사이의 길이가 멀어진 예가 도시된다. Referring to FIGS. 6 and 7, an experiment was performed by making the length of the second optical fiber 30 in FIG. 7 longer than the length of the second optical fiber 30 in FIG. 6, and two focal points in FIG. 7 than in FIG. 6 An example in which the length between them is far apart is shown.

본 발명의 초점 심도 향상 장치(100, 200)는 안과용 광 간섭성 단층촬영기술(optical coherence tomography), 심혈관 질환 진단용 광 간섭성 단층촬영기술과, 마이크로 광 간섭성 단층촬영기술로 응용되어 제품화될 수 있다. The depth of focus enhancement device 100, 200 of the present invention is applied to optical coherence tomography for ophthalmology, optical coherence tomography for cardiovascular disease diagnosis, and micro-optical coherence tomography to be commercialized. can

안과용 광 간섭성 단층촬영기술은, 기존 안과용 광 간섭성 단층촬영기술의 이미징 렌즈(imaging lens) 직전 광섬유 끝 단에 적용하는 것만으로 초점 심도를 최소 2배 이상 증가시킬 수 있다. Optical coherence tomography technology for ophthalmology can increase the depth of focus by at least two times simply by applying it to the end of an optical fiber just before the imaging lens of the existing optical coherence tomography technology for ophthalmology.

심혈관 질환 진단용 광 간섭성 단층촬영기술은 기존 심혈관 질환 진단용 광 간섭성 단층촬영기술의 이미징 카테터(imaging catheter)의 끝 단 광섬유에 적용하여 초점 심도를 최소 2배 이상 증가시킬 수 있다.Optical coherence tomography technology for diagnosing cardiovascular disease can increase the depth of focus at least twice by applying the optical coherence tomography technology at the end of the imaging catheter of the existing optical coherence tomography technology for diagnosing cardiovascular disease.

마이크로 광 간섭성 단층촬영기술은 광 섬유(Optical fiber) 기반 마이크로 광 간섭성 단층촬영기술의 이미징 렌즈(imaging lens) 직전 광섬유 끝 단에 적용하는 것만으로 초점 심도를 최소 2배 이상 증가시킬 수 있다. The micro-optical coherence tomography technology can increase the depth of focus at least twice by simply applying it to the end of an optical fiber just before the imaging lens of the optical fiber-based micro-optical coherence tomography technology.

이상에서 설명한 초점 심도 향상 장치(100, 200)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다. The depth of focus enhancement apparatus 100, 200 described above is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but the embodiments are configured by selectively combining all or part of each embodiment so that various modifications can be made. It could be.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential characteristics of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

100, 200:초점 심도 향상 장치
10:광원
20:제1광섬유 21:코어 23:클래딩 25:코팅부
30:제2광섬유 31:코어 33:클래딩
40:렌즈
50:스페이서100, 200: Depth of Focus Enhancer
10: light source
20: first optical fiber 21: core 23: cladding 25: coating part
30: second optical fiber 31: core 33: cladding
40: lens
50: spacer

Claims (8)

빛을 출력하는 광원;
상기 광원에 연결되어 상기 광원으로부터 빛을 제공받아 1차로 가이드하는 제1광섬유;
상기 제1광섬유에 연결되어 상기 제1광섬유에서 1차로 가이드된 빛을 제공받으며, 제공받은 빛을 2차로 가이드하는 제2광섬유; 및
상기 제2광섬유에 이격되도록 배치되고, 상기 제2광섬유로부터 제공된 빛을 굴절시키는 렌즈를 포함하며,
상기 제1광섬유의 단부와 상기 제2광섬유의 단부에 양단이 접한 상태로 상기 제1광섬유와 상기 제2광섬유의 사이에 배치되고 상기 제1광섬유의 코어로부터 제공된 빛을 가이드하는 유리 재질의 스페이서를 더 포함하며,
상기 제2광섬유에 의해 가이드된 빛은 상기 렌즈에 의해 굴절되면서 광축상의 다른 위치에 각각 초점을 생성하여 초점 심도의 향상을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 초점 심도 향상 장치.
a light source that outputs light;
a first optical fiber that is connected to the light source and receives light from the light source and primarily guides the first optical fiber;
a second optical fiber connected to the first optical fiber, receiving light primarily guided by the first optical fiber, and secondarily guiding the received light; and
a lens disposed to be spaced apart from the second optical fiber and refracting light provided from the second optical fiber;
A spacer made of glass disposed between the first optical fiber and the second optical fiber in a state in which both ends are in contact with the end of the first optical fiber and the end of the second optical fiber and guides light provided from the core of the first optical fiber Including more
The depth of focus enhancement device of claim 1 , wherein the light guided by the second optical fiber is refracted by the lens to create a focal point at different positions on an optical axis, thereby improving a depth of focus.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1광섬유는,
광원에 연결되어, 광원으로부터 빛을 제공받으며, 코어 내부에서 빛을 1차로 가이드하여 제2광섬유로 제공하는 코어를 구비하는 것을 특징으로 하는 초점 심도 향상 장치.
According to claim 1,
The first optical fiber,
An apparatus for improving a depth of focus, comprising: a core connected to a light source, receiving light from the light source, and primarily guiding the light inside the core and providing the light to a second optical fiber.
 제3항에 있어서,
상기 제1광섬유는,
상기 코어의 외주를 감싸는 클래딩과,
상기 클래딩의 외주를 감싸는 코팅부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 초점 심도 향상 장치.
According to claim 3,
The first optical fiber,
A cladding surrounding the outer circumference of the core;
Depth of focus enhancement device, characterized in that further comprising a coating portion surrounding the outer periphery of the cladding.
 제3항에 있어서,
상기 제2광섬유는,
스페이서에 의해 가이드 된 빛을 제공받으며,
스페이서에서 제공된 가이드된 빛을 가이드하는 코어와,
상기 제2광섬유의 코어를 감싸도록 상기 제2광섬유의 코어의 외주에 설치되는 클래딩을 구비하는 것을 특징으로 하는 초점 심도 향상 장치.
According to claim 3,
The second optical fiber,
Provided with light guided by a spacer,
A core for guiding the guided light provided by the spacer;
and a cladding installed on an outer circumference of the core of the second optical fiber to surround the core of the second optical fiber.
 제5항에 있어서,
상기 제2광섬유의 코어의 직경은 상기 제1광섬유의 코어의 직경 보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 초점 심도 향상 장치.
According to claim 5,
A diameter of the core of the second optical fiber is smaller than or equal to the diameter of the core of the first optical fiber.
 제6항에 있어서,
제2광섬유의 코어의 직경이 제1광섬유의 코어의 직경 보다 작은 경우 상기 제1광섬유의 코어를 따라 가이드 된 빛은, 상기 제1광섬유와 상기 제2광섬유의 경계면에서 일부는 상기 제2광섬유의 코어로 제공되고, 나머지 일부는 상기 제2광섬유의 클래딩으로 제공되는 것을 특징으로 하는 초점 심도 향상 장치.
According to claim 6,
When the diameter of the core of the second optical fiber is smaller than the diameter of the core of the first optical fiber, the light guided along the core of the first optical fiber is part of the second optical fiber at the interface between the first and second optical fibers. Depth of focus enhancement device, characterized in that provided as a core, and the remaining part is provided as a cladding of the second optical fiber.
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