KR102567223B1 - 공초점 형광 현미경에 탑재된 광학 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 개시의 일 실시 예에 따른 광학 시스템은 제1 광섬유에 결합되는 제1 레이저와 제2 광섬유에 결합되는 제2 레이저, 상기 제1 광섬유를 통해 전파되는 제1 빔과 상기 제2 광섬유를 통해 전파되는 제2 빔이 제3 광섬유를 통해 동시에 전파되도록, 상기 제1 광섬유, 상기 제2 광섬유, 및 제3 광섬유로 결합된 광섬유 커플러, 및 상기 광섬유 커플러로부터 출력된 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔이 전파되는 광 전파 모듈을 포함할 수 있다.
Description
본 개시는 공초점 형광 현미경에 탑재된 광학 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로, 다파장 또는 단파장의 레이저(laser) 빔을 구비한 공초점 형광 현미경에 탑재된 광학 시스템의 구조에 관한 것이다.
위, 기관지, 식도, 십이지장, 직장 등, 의료 전문가가 병변을 직접 볼 수 없는 인체 내부의 장기를 관찰하여 암 진단이나 수술 등의 치료에 활용할 목적으로 공초점 형광 현미경이 사용되고 있다.
공초점 형광 현미경을 활용하여 인체 내부의 장기를 관찰하기 위해서 먼저 인체에 무해한 형광조영제를 모세혈관을 통해 주입한다. 그 다음 주입된 형광조형제가 모세혈관을 통해 세포 조직에 퍼지면, 공초점 형광 현미경을 세포 조직(또는 병변 조직)에 접촉한 상태에서 세포 조직에 레이저 빔을 조사(irradicate)하고, 상기 세포 조직으로부터 방출광(emission light)을 수광한다. 수광된 방출광을 이용하여 이미징 처리함으로써 세포 조직을 현미경 수준으로 확대하여 관찰할 수 있다.
공초점 형광 현미경을 활용하여 세포 조직을 관찰하기 위해 세포 조직에 레이저 빔을 조사하는 과정에서, 단파장 또는 다파장(예: 두개 이상의 파장)의 레이저 빔이 활용될 수 있다.
공초점 형광 현미경을 활용하여 인체 내부의 장기를 관찰하기 위해서 먼저 인체에 무해한 형광조영제를 모세혈관을 통해 주입한다. 그 다음 주입된 형광조형제가 모세혈관을 통해 세포 조직에 퍼지면, 공초점 형광 현미경을 세포 조직(또는 병변 조직)에 접촉한 상태에서 세포 조직에 레이저 빔을 조사(irradicate)하고, 상기 세포 조직으로부터 방출광(emission light)을 수광한다. 수광된 방출광을 이용하여 이미징 처리함으로써 세포 조직을 현미경 수준으로 확대하여 관찰할 수 있다.
공초점 형광 현미경을 활용하여 세포 조직을 관찰하기 위해 세포 조직에 레이저 빔을 조사하는 과정에서, 단파장 또는 다파장(예: 두개 이상의 파장)의 레이저 빔이 활용될 수 있다.
다파장의 레이저 빔을 구비한 공초점 형광 현미경을 이용하여 세포 조직을 관찰하기 위해서는, 복수의 레이저(laser)들에서 조사(irradiate) 또는 방사(radiate)되는 복수의 레이저 빔들이 광섬유 코어에 집광되어야 한다.
이때, 복수의 레이저 빔들이 모두 높은 집광 효율을 갖도록 광학 시스템(또는 광학 시스템의 광학 부재들)을 조정하기 위해, 복수의 레이저 빔들 각각에 대응하는 광학 부재들을 각각 조정해야한다. 즉, 다파장 레이저 빔을 구비한 공초점 형광 현미경의 광학 시스템을 조정하는 것은 난이도가 매우 높고, 긴 시간이 소요될 수 있다. 그러므로, 상기 광학 시스템을 구비한 광학 모듈 제품을 제작하는데 생산성이 떨어지고, 제품간 공차가 클 수 있다. 또한, 복수의 레이저 빔들 각각에 대응하는 다수의 광학 부재들로 인하여 광효율이 저하될 수 있다.
따라서, 다파장의 레이저 빔을 구비한 공초점 형광 현미경의 광학 시스템을 효율적으로 조정하기 위한, 광학 모듈 제품의 구조적 특징이 요구될 수 있다.
이때, 복수의 레이저 빔들이 모두 높은 집광 효율을 갖도록 광학 시스템(또는 광학 시스템의 광학 부재들)을 조정하기 위해, 복수의 레이저 빔들 각각에 대응하는 광학 부재들을 각각 조정해야한다. 즉, 다파장 레이저 빔을 구비한 공초점 형광 현미경의 광학 시스템을 조정하는 것은 난이도가 매우 높고, 긴 시간이 소요될 수 있다. 그러므로, 상기 광학 시스템을 구비한 광학 모듈 제품을 제작하는데 생산성이 떨어지고, 제품간 공차가 클 수 있다. 또한, 복수의 레이저 빔들 각각에 대응하는 다수의 광학 부재들로 인하여 광효율이 저하될 수 있다.
따라서, 다파장의 레이저 빔을 구비한 공초점 형광 현미경의 광학 시스템을 효율적으로 조정하기 위한, 광학 모듈 제품의 구조적 특징이 요구될 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 공초점 형광 현미경(confocal fluorescence microscope)에 탑재되어 제1 파장의 제1 빔을 출력하는 제1 레이저와 제2 파장의 제2 빔을 출력하는 제2 레이저를 객체(object)에 조사(irradiate)하고, 상기 객체로부터 방출된 방출광(emission light)을 획득하고, 상기 획득된 방출광을 처리하는 광학 시스템은, 제1 광섬유에 결합되는 상기 제1 레이저와 제2 광섬유에 결합되는 상기 제2 레이저, 상기 제1 광섬유를 통해 전파되는 상기 제1 빔과 상기 제2 광섬유를 통해 전파되는 상기 제2 빔이 제3 광섬유를 통해 동시에 전파되도록, 상기 제1 광섬유, 상기 제2 광섬유, 및 제3 광섬유로 결합된 광섬유 커플러, 및 상기 광섬유 커플러로부터 출력된 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔이 전파되는 광 전파 모듈을 포함할 수 있다. 상기 광 전파 모듈은 상기 제1 빔, 상기 제2 빔, 및 상기 방출광이 전파되는 광로(optical path), 복수의 광학 부재들, 상기 제3 광섬유와 결합되는 제1 콜리메이터(collimator), 및 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔을 상기 객체로 조사하기 위한 프로브(probe)와 결합된, 제4 광섬유와 결합되는 제2 콜리메이터를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 공초점 형광 현미경(confocal fluorescence microscope)에 탑재되어 제1 파장의 제1 빔을 객체(object)에 조사하고, 상기 객체로부터 방출된 방출광을 획득하고, 상기 획득된 방출광을 처리하는 광학 시스템은, 제1 광섬유에 결합되는 제1 레이저, 및 상기 제1 레이저로부터 출력된 상기 제1 빔이 전파되는 광 전파 모듈을 포함할 수 있다. 상기 광 전파 모듈은 상기 제1 빔 및 상기 방출광이 전파되는 광로(optical path), 복수의 광학 부재들, 상기 제1 광섬유와 결합되는 제1 콜리메이터(collimator), 및 상기 광 전파 모듈을 통해 전파되는 상기 제1 빔을 상기 객체로 조사하기 위한 프로브와 결합된, 제2 광섬유와 결합되는 제2 콜리메이터를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 공초점 형광 현미경(confocal fluorescence microscope)에 탑재되어 제1 파장의 제1 빔을 객체(object)에 조사하고, 상기 객체로부터 방출된 방출광을 획득하고, 상기 획득된 방출광을 처리하는 광학 시스템은, 제1 광섬유에 결합되는 제1 레이저, 및 상기 제1 레이저로부터 출력된 상기 제1 빔이 전파되는 광 전파 모듈을 포함할 수 있다. 상기 광 전파 모듈은 상기 제1 빔 및 상기 방출광이 전파되는 광로(optical path), 복수의 광학 부재들, 상기 제1 광섬유와 결합되는 제1 콜리메이터(collimator), 및 상기 광 전파 모듈을 통해 전파되는 상기 제1 빔을 상기 객체로 조사하기 위한 프로브와 결합된, 제2 광섬유와 결합되는 제2 콜리메이터를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 다파장의 레이저 빔을 구비한 공초점 형광 현미경의 광학 시스템은 콜리메이터를 구비함으로써 다파장의 레이저 빔을 높은 집광 효율을 갖도록 광섬유 코어에 효율적으로 집광시킬 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 공초점 형광 현미경의 광학 시스템을 구비한 광학 모듈 제품의 생산성이 증대될 수 있으며, 제품간의 공차가 줄어들 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 다파장의 레이저 빔을 구비한 공초점 형광 현미경의 광학 시스템은 콜리메이터를 구비함으로써 광학 부재들의 개수를 감소시킬 수 있고, 이를 통해 광효율을 증대시킬 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 공초점 형광 현미경의 광학 시스템은 광학 부재들이 이동할 수 있는 레일을 구비함으로써 사용자가 단파장 또는 다파장의 레이저 빔을 구비한 공초점 형광 현미경을 선택적으로 사용할 수 있고, 사용자의 사용 편의성이 증대될 수 있다.
이 외에, 본 개시를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 공초점 형광 현미경의 광학 시스템을 구비한 광학 모듈 제품의 생산성이 증대될 수 있으며, 제품간의 공차가 줄어들 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 다파장의 레이저 빔을 구비한 공초점 형광 현미경의 광학 시스템은 콜리메이터를 구비함으로써 광학 부재들의 개수를 감소시킬 수 있고, 이를 통해 광효율을 증대시킬 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 공초점 형광 현미경의 광학 시스템은 광학 부재들이 이동할 수 있는 레일을 구비함으로써 사용자가 단파장 또는 다파장의 레이저 빔을 구비한 공초점 형광 현미경을 선택적으로 사용할 수 있고, 사용자의 사용 편의성이 증대될 수 있다.
이 외에, 본 개시를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 복수 개의 레이저들을 광원으로 활용하는 다파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 광 전파 모듈에 포함되는 광로를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 광로를 포함하는 광 전파 모듈을 설명한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 제3 필터를 포함하는 광 전파 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 도 5의 복수의 광학 부재들의 광로에서의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 복수의 광학 부재들의 광로에서의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 제1 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 제1 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 제2 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 제2 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 복수 개의 레이저들을 광원으로 활용하는 다파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 광학 시스템 내에서 복수의 광학 부재들의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터의 사양을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 일 실시 예에 따른 하나의 레이저를 포함하는 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 일 실시 예에 따른 하나의 레이저를 포함하는 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 일 실시 예에 따른 광로 내 제2 빔 스플리터의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 광 전파 모듈에 포함되는 광로를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 광로를 포함하는 광 전파 모듈을 설명한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 제3 필터를 포함하는 광 전파 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 도 5의 복수의 광학 부재들의 광로에서의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 복수의 광학 부재들의 광로에서의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 제1 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 제1 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 제2 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 제2 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 복수 개의 레이저들을 광원으로 활용하는 다파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 광학 시스템 내에서 복수의 광학 부재들의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터의 사양을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 일 실시 예에 따른 하나의 레이저를 포함하는 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 일 실시 예에 따른 하나의 레이저를 포함하는 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 일 실시 예에 따른 광로 내 제2 빔 스플리터의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 복수 개의 레이저들을 광원으로 활용하는 다파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 일 실시 예에 따른 다파장 광학 시스템(101)(또는, 다파장 공초점 형광 현미경)은 복수의 레이저들(110), 광 전파 모듈(120), 복수의 광섬유들(130), 광섬유 커플러(fiber coupler)(140), 복수의 콜리메이터(collimator)(150), 제1 핀홀(161), 제2 핀홀(162), 제1 광검출기(171), 제2 광검출기(172), 및/또는 프로브(probe)(180)를 포함할 수 있다. 광검출기(예: 제1 광검출기(171), 제2 광검출기(172))는 PMT(photo multiplier tube)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 광섬유들(130)은 제1 광섬유(131), 제2 광섬유(132), 제3 광섬유(133) 및/또는 제4 광섬유(134)를 포함할 수 있다. 본 개시의 광섬유라는 용어는 복수의 레이저들(110)에서 출력되는 빔들이 통과, 전달 또는 전파되는 부재로 참조될 수 있으며, 연결 부재(connection member)라는 용어로 대체될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 레이저들(110)은 제1 레이저(111) 및 제2 레이저(112)를 포함할 수 있다. 복수의 레이저들(110)은 광학 시스템(101)에서 광원에 해당할 수 있다. 예를 들어, 복수의 레이저들(110)은 각각 피그테일(pigtail) 레이저 다이오드(laser diode, LD)일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(111)는 제1 파장(예: 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장)의 제1 빔(또는, 광선)을 방사할 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저(111)는 상기 제1 값의 파장을 갖는 제1 빔을 방사할 수 있다. 이는 상기 제1 빔이 상기 제1 값의 파장 값만 갖는다는 의미로 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 제1 빔은 지정된 범위의 파장대(예: 450nm 내지 500nm)를 갖는 광에 해당할 수 있으며, 상기 파장대의 파장 값들 중 가장 높은 피크의 파장 값이 상기 제1 값일 수 있다. 제2 레이저(112)는 제2 파장(예: 750nm 내지 800nm 사이에 해당하는 파장)의 제2 빔(또는, 광선)을 방사할 수 있다. 제2 레이저(112)는 제2 값의 파장을 갖는 제2 빔을 방사할 수 있다. 이는 상기 제2 빔이 상기 제2 값의 파장 값만 갖는다는 의미로 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 제2 빔은 지정된 범위의 파장대(예: 750nm 내지 800nm)를 갖는 광에 해당할 수 있으며, 상기 파장대의 파장 값들 중 가장 높은 피크의 파장 값이 상기 제2 값일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(111)의 제1 빔은 청색광(예: cyan)일 수 있다. 제2 레이저(112)의 제2 빔은 적색광일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 레이저들(110)은 광섬유 커플러(140)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저(111)는 제1 광섬유(131)를 통해 광섬유 커플러(140)와 연결될 수 있고, 제2 레이저(112)는 제2 광섬유(132)를 통해 광섬유 커플러(140)와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광섬유 커플러(140)는 광 전파 모듈(120)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 광 전파 모듈(120)에는 제1 콜리메이터(151)가 연결될 수 있고, 광섬유 커플러(140)는 제3 광섬유(133)를 통해 광 전파 모듈(120)의 제1 콜리메이터(151)에 연결될 수 있다. 결과적으로, 광섬유 커플러(140)는 제3 광섬유(133) 및 제1 콜리메이터(151)를 통해 광 전파 모듈(120)에 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 콜리메이터(151)는 파이버 포트(fiber port)에 해당할 수 있다. 제1 콜리메이터(151)는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)를 포함할 수 있다. 상기 콜리메이팅 렌즈는 입사된 광의 광경로를 평행하도록 조정해주는 렌즈를 의미할 수 있다. 제1 콜리메이터(151)에 포함된 상기 콜리메이팅 렌즈는 두 파장의 색수차를 방지하기 위한 achromatic coating lens일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광섬유 커플러(140)는 제1 광섬유(131), 제2 광섬유(132), 및 제3 광섬유(133)와는 별도의 구성요소로 언급하였으나 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 광섬유 커플러(140)는 제1 광섬유(131), 제2 광섬유(132), 및 제3 광섬유(133)로 연결된 소자로 이해될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(120)로 광섬유 커플러(140)로부터 출력된 제1 빔 및 제2 빔이 전파될 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저(111)에서 출력된 제1 빔은 제1 광섬유(131), 광섬유 커플러(140), 제3 광섬유(133) 및 제1 콜리메이터(151)를 통해 광 전파 모듈(120)로 전파될 수 있다. 예를 들어, 제2 레이저(112)에서 출력된 제2 빔은 제2 광섬유(132), 광섬유 커플러(140), 제3 광섬유(133) 및 제1 콜리메이터(151)를 통해 광 전파 모듈(120)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(120)은 복수의 광학 부재들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 전파 모듈(120)은 제1 빔 스플리터(beam splitter)(121), 제2 빔 스플리터(122), 제1 필터(123), 제2 필터(124), 제1 렌즈(125), 및/또는 제2 렌즈(126)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 빔 스플리터(121)와 제1 광검출기(171) 사이에는 제1 필터(123)가 배치될 수 있다. 제1 필터(123)와 제1 광검출기(171) 사이에는 제1 렌즈(125)가 배치될 수 있다 일 실시 예에서, 제1 렌즈(125)와 제1 광검출기(171) 사이에는 제1 핀홀(161)이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(122)와 제2 광검출기(172) 사이에는 제2 필터(124)가 배치될 수 있다. 제2 필터(124)와 제2 광검출기(172) 사이에는 제2 렌즈(126)가 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 렌즈(126)와 제2 광검출기(172) 사이에는 제2 핀홀(162)이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(120)은 프로브(180)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 광 전파 모듈(120)은 제2 콜리메이터(152)를 포함할 수 있고, 제2 콜리메이터(152)는 제4 광섬유(134)를 통해 프로브(180)와 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 콜리메이터(152)는 파이버 포트(fiber port)에 해당할 수 있다. 제2 콜리메이터(152)는 콜리메이팅 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 콜리메이팅 렌즈는 입사된 광의 광경로를 평행하도록 조정해주는 렌즈를 의미할 수 있다. 제2 콜리메이터(151)에 포함된 상기 콜리메이팅 렌즈는 두 파장의 색수차를 방지하기 위한 achromatic coating lens일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(111)에서 방사되는 제1 빔은 객체(190)(예: 세포)에 입사될 수 있다. 제1 빔이 객체(190)에 조사됨에 따라 형성되는 제1 방출광은 제1 광검출기(171)로 전파될 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저(111)에서 방사되는 제1 빔은 제2 빔 스플리터(122)에 의해 반사될 수 있다. 제2 빔 스플리터(122)에 반사된 제1 빔은 제1 빔 스플리터(121)를 투과하여 제4 광섬유(134)를 통해 프로브(180)로 전파될 수 있다. 프로브(180)로 전파된 제1 빔은 객체(190)에 입사될 수 있다.
일 예시에서, 제1 빔이 객체(190)에 조사됨에 따라 형성되는 제1 방출광은 제4 광섬유(134)를 통해 광 전파 모듈(120)로 전파될 수 있다. 광 전파 모듈(120)로 전파된 제1 방출광은 제1 빔 스플리터(121)에 반사될 수 있다. 제1 빔 스플리터(121)에 반사된 제1 방출광은 제1 필터(123), 제1 렌즈(125) 및 제1 핀홀(161)을 투과하여 제1 광검출기(171)로 전파될 수 있다. 제1 광검출기(171)는 전파된 제1 방출광을 증폭할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 광검출기(171)에서 증폭된 제1 방출광은 객체(190)(예: 세포)의 관찰 또는 객체(190)와 연관된 병변의 관찰에 활용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 방출광은 제1 빔이 여기(excited)되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 파장의 제1 빔이 객체(190)에 입사함에 따라 형성되는 제1 방출광은 제1 파장보다 높은 파장을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 필터(123)는 밴드 패스 필터(band pass filter)에 해당할 수 있다. 제1 렌즈(125)는 제1 렌즈(125)에 입사되는 빔의 포커싱을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(112)에서 방사되는 제2 빔은 객체(190)(예: 세포)에 입사될 수 있다. 제2 빔이 객체(190)에 조사됨에 따라 형성되는 제2 방출광은 제2 광검출기(172)로 전파될 수 있다. 예를 들어, 제2 레이저(112)에서 방사되는 제2 빔은 제2 빔 스플리터(122)에 의해 반사될 수 있다. 제2 빔 스플리터(122)에 반사된 제2 빔은 제1 빔 스플리터(121)를 투과하여 제4 광섬유(143)를 통해 프로브(180)로 전파될 수 있다. 프로브(180)로 전파된 제2 빔은 객체(190)에 입사될 수 있다.
일 예시에서, 제2 빔이 객체(190)에 조사됨에 따라 형성되는 제2 방출광은 제4 광섬유(134)를 통해 광 전파 모듈(120)로 전파될 수 있다. 광 전파 모듈(120)로 전파된 제2 방출광은 제1 빔 스플리터(121)를 투과할 수 있다. 제1 빔 스플리터(121)를 투과한 제2 방출광은 제2 필터(124), 제2 렌즈(126) 및 제2 핀홀(162)을 투과하여 제2 광검출기(172)로 전파될 수 있다. 제2 광검출기(172)는 전파된 제2 방출광을 증폭할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 방출광은 제2 빔이 여기(excited)되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 파장의 제2 빔이 객체(190)에 입사함에 따라 형성되는 제2 방출광은 제2 파장보다 높은 파장을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 광검출기(172)에서 증폭된 제2 방출광은 객체(190)(예: 세포)의 관찰 또는 객체(190)와 연관된 병변의 관찰에 활용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 필터(124)는 롱 패스 필터(long pass filter)에 해당할 수 있다. 제2 렌즈(126)는 제2 렌즈(126)에 입사되는 빔의 포커싱을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광학 시스템(101)이 광섬유 커플러(140)를 포함함에 따라 복수의 레이저들(110)에서 방사되는 빔들은 광섬유에 용이하게 모일 수 있다. 예를 들어, 광섬유 커플러(140)가 광학 시스템(101)에 포함되지 않는 경우 복수의 레이저들(110)에서 방사되는 빔들은 자유 공간에 방사되기 때문에 하나의 광섬유(예: 제3 광섬유(133))에 모이기 어려울 수 있다. 반면에, 일 실시 예에 따른 광학 시스템(101)이 광섬유 커플러(140)를 포함하는 경우 복수의 레이저들(110)에서 방사되는 빔들은 광섬유 커플러(140)를 통해 하나의 광섬유(예: 제3 광섬유(133))에 상대적으로 용이하게 모일 수 있다. 결과적으로, 광학 시스템(101)이 광섬유 커플러(140)에 포함됨에 따라 복수의 빔들이 하나의 광섬유에 모이는 효율(또는, 광집 효율)이 증대될 수 있다.
본 개시의 광 전파 모듈이라는 용어(term)는 광 전파 회로(circuit), 광학 회로(optical circuit), 공초점 형광 현미경, 광학 내시경 회로로 변경될 수 있다.
본 개시의 전파(propagate)하다라는 용어는 전송(transfer), 전달(delivery) 또는 송신(transmit)의 용어로 대체될 수 있다.
본 개시의 복수의 레이저들(110)은 2개의 레이저들(예: 제1 레이저(111) 및 제2 레이저(112))를 포함하는 것으로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이다. 예를 들어, 복수의 레이저들(110)은 제1 레이저(111) 및 제2 레이저(112)와 구별되는 추가적인 레이저를 더 포함할 수 있다. 일 예시로, 복수의 레이저들(110)은 제3 레이저를 더 포함할 수 있으며, 제3 레이저는 제1 레이저(111) 및 제2 레이저(112)와 다른 파장의 빔을 방사 또는 조사할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 광 전파 모듈에 포함되는 광로를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참고하면, 일 실시 예에 따른 광 전파 모듈(120)은 광로 (210)를 포함할 수 있다. 광로(210)는 제1 레이저(111) 및/또는 제2 레이저(112)에서 방사되는 빔들의 전파되는 경로(path)에 해당할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광로(210)는 제1 부분(211), 제2 부분(212), 및/또는 제3 부분(213)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 부분(211)은 제1 콜리메이터(151)와 제2 콜리메이터(152)를 연결할 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(211)은 제1 연결 부분(231) 및 제2 연결 부분(232)을 포함할 수 있다. 제1 연결 부분(231)은 제1 콜리메이터(151)와 연결될 수 있고, 제2 연결 부분(232)은 제2 콜리메이터(152)와 연결될 수 있다. 일 예시에서, 제1 연결 부분(231)은 후술되는 도 6에서 제1 콜리메이터(151)와 제1 부분(211)이 연결되는 결합 부분(coupled part) 또는 접합 부분(joint)으로 참조될 수 있다. 일 예시에서, 제2 연결 부분(231)은 후술되는 도 6에서 제2 콜리메이터(152)와 제1 부분(211)이 연결되는 결합 부분 또는 접합 부분으로 참조될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 부분(212)은 제1 부분(211)으로부터 연장되어 제1 광검출기(171)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 부분(212)은 제3 연결 부분(233)을 포함할 수 있다. 제3 연결 부분(233)은 제1 광검출기(171)와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 부분(213)은 제1 부분(211)으로부터 연장되어 제2 광검출기(172)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제3 부분(213)은 제4 연결 부분(234)을 포함할 수 있다. 제4 연결 부분(234)은 제2 광검출기(172)와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광로(210)에는 복수의 광학 부재들을 수용하기 위한 홈들이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(211)에는 빔 스플리터를 수용하기 위한 제1 홈(221), 제1 빔 스플리터(121)를 수용하기 위한 제2 홈(222), 및 제2 빔 스플리터(122)를 수용하기 위한 제3 홈(223)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 부분(212)에는 제1 필터(123)를 수용하기 위한 제4 홈(224)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 부분(213)에는 제2 필터(124)를 수용하기 위한 제5 홈(225)이 형성될 수 있고, 제2 필터(124)를 수용하기 위한 제6 홈(226)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광로(210)는 제4 부분(214)을 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제4 부분(214)은 제1 부분(211)에서 연장될 수 있다. 제4 부분(214)은 제3 콜리메이터가 결합될 수 있는 제5 연결 부분(235)에 연결될 수 있다. 결과적으로, 제4 부분(214)은 제1 부분(211)과 제5 연결 부분(235)을 연결할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(120)이 복수의 홈들을 포함함에 따라 광 전파 모듈(120)은 단파장 또는 다파장 모듈로 선택적으로 활용될 수 있다. 예를 들어, 광 전파 모듈(120)이 단파장 모듈로 사용되는 경우에는 제1 홈(221), 제2 홈(222) 및 제3 홈(223) 중 하나에만 빔 스플리터가 배치될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 광 전파 모듈(120)이 다파장 모듈로 사용되는 경우에는 제1 홈(221), 제2 홈(222) 및 제3 홈(223) 중 두개에만 빔 스플리터가 배치될 수 있다. 결과적으로, 광 전파 모듈(120)은 단파장 모듈 또는 다파장 모듈로 선택적으로 활용될 수 있다.
한편, 제1 홈(221), 제2 홈(222) 및 제3 홈(223)에 모두 빔 스플리터가 배치되는 경우에도 도 19에 개시되는 실시 예에서는 단파장 모듈 또는 다파장 모듈로 선택적으로 활용될 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 도 19에서 후술한다.
일 실시 예에 따르면, 광로(210)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 광로(210)는 원기둥 형상을 가질 수 있다. 다만, 이는 일 예시일 뿐이다. 예를 들어, 광로(210)는 직육면체 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 광로(210)의 제1 부분(211)은 원기둥 형상을 가지고, 광로(210)의 제2 부분(212)은 직육면체 형상을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 홈들에는 각각 고정 부재(fixing member)가 배치될 수 있고, 고정 부재는 광학 부재를 홈에 고정할 수 있다. 예를 들어, 제3 홈(223)에는 고정 부재가 배치될 수 있고, 고정 부재는 제3 홈(223)에 배치된 제2 빔 스플리터(122)를 제3 홈(223)에 고정할 수 있다.
본 개시에서 광로(210)가 제1 부분(211), 제2 부분(212), 제3 부분(213) 및 제4 부분(214)을 포함하는 것으로 설명하였으나 이는 일 예시일 뿐이다. 예를 들어, 광로(210)는 제1 부분(211), 제2 부분(212) 및 제3 부분(213)만을 포함할 수 있고, 제4 부분(214)을 포함하지 않을 수 있다. 이하, 도 3에서는 제4 부분(214)을 포함하지 않는 광로가 설명된다.
본 개시에서는 광로(210)가 제1 부분(211), 제2 부분(212), 제3 부분(213) 및 제4 부분(214)을 포함하는 것으로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이다. 예를 들어, 제1 부분은 제1 광로로 대체될 수 있고, 제2 부분은 제2 광로로 대체될 수 있고, 제3 부분은 제3 광로로 대체될 수 있고, 제4 부분은 제4 광로로 대체될 수 있다.
본 개시의 광로(optical path)라는 용어는 선로(track), 경로(path) 또는 덕트(duct)라는 용어로 대체될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 광로를 포함하는 광 전파 모듈을 설명한다.
도 3을 참고하면, 일 실시 예에 따른 광로(310)는 제1 부분(311), 제2 부분(312), 및 제3 부분(313)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광로(310)에는 복수의 광학 부재들을 수용하기 위한 홈들이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(311)에는 제1 빔 스플리터(121)를 수용하기 위한 제1 홈(321), 및 제2 빔 스플리터(122)를 수용하기 위한 제2 홈(322)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 부분(312)에는 제1 필터(123)를 수용하기 위한 제3 홈(323)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 부분(313)에는 제2 필터(124)를 수용하기 위한 제4 홈(324)이 형성될 수 있고, 제2 필터(124)를 수용하기 위한 제5 홈(325)이 형성될 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참고하면, 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터(121)는 제1 파장(예: 약 450nm 내지 550nm 사이에 해당하는 파장)과 제1 파장보다 큰 제2 파장(예: 약 550nm 내지 650nm 사이에 해당하는 파장) 사이의 제1 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔을 투과시키지 않을 수 있다. 즉, 제1 빔 스플리터(121)는 제1 파장과 제2 파장 사이의 파장을 가지는 빔을 반사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(122)는 제3 파장(예: 약 750nm 내지 850 nm 사이에 해당하는 파장) 이상의 제2 파장대에 해당하는 빔을 투과시킬 수 있다. 상기 제3 파장(예: 약 750nm 내지 850nm 사이에 해당하는 파장)는 상기 제2 파장(예: 약 550nm 내지 650nm 사이에 해당하는 파장)보다 큰 파장일 수 있다. 제2 빔 스플리터(122)는 상기 제3 파장 미만의 파장을 가지는 빔을 투과시키지 않을 수 있다. 즉, 제2 빔 스플리터(122)는 상기 제3 파장 미만의 파장을 가지는 빔을 반사시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 필터(123)는 제4 파장(예: 약 450nm 내지 530nm 사이에 해당하는 파장) 및 제4 파장보다 큰 제5 파장(예: 약 530nm 내지 600nm 사이에 해당하는 파장) 사이의 제3 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔을 투과시킬 수 있다. 제1 필터(123)는 상기 제4 파장보다 낮거나 상기 제5 파장보다 큰 파장을 가지는 빔은 차단할 수 있다. 따라서, 제1 필터는 밴드 패스 필터에 해당할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 필터(124)는 제6 파장(예: 약 750nm 내지 850nm 사이에 해당하는 파장)보다 큰 제4 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔을 투과시킬 수 있다. 상기 제6 파장은 상기 제5 파장보다 큰 파장일 수 있다. 제2 필터(124)는 상기 제6 파장보다 낮은 파장을 가지는 빔을 차단할 수 있다. 따라서, 제2 필터(124)는 롱 패스 필터(long pass filter)에 해당할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 빔 스플리터(121)의 제1 파장대는 제1 필터(123)의 제3 파장대와 적어도 일부 중첩될 수 있다. 예를 들어, 제1 방출광은 제1 빔 스플리터(121)에서 반사되어 제1 필터(123)를 투과해서 제1 광검출기(171)로 전파되어야 할 수 있다. 따라서, 제1 파장대와 제3 파장대는 적어도 일부 중첩될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(122)의 제2 파장대는 제2 필터(124)의 제4 파장대와 적어도 일부 중첩될 수 있다. 예를 들어, 제2 방출광은 제2 빔 스플리터(122) 및 제2 필터(124)를 투과해서 제2 광검출기(172)로 전파되어야 할 수 있다. 따라서, 제2 파장대와 제4 파장대는 적어도 일부 중첩될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 제3 필터를 포함하는 광 전파 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참고하면, 일 실시 예에 따른 광 전파 모듈(120)은 제3 필터(524) 및/또는 제4 필터(525)를 포함할 수 있다.
본 개시의 도 5의 제3 필터(524)는 실질적으로 도 1의 제2 필터(124)에 대응할 수 있다. 즉, 제3 필터(524) 역시 제2 필터(124)와 마찬가지로 롱 패스 필터(LPF)에 해당할 수 있다. 본 개시의 도 5의 실시 예는 도 1의 실시 예에서 제4 필터(525)가 추가된 실시 예로 이해될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(122)와 제2 렌즈(126) 사이에 제3 필터(524) 및 제4 필터(525)가 배치됨에 따라 하나의 필터가 배치되는 경우에 비해서 높은 필터링 효율이 확보될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 빔 스플리터(121)는 도 2의 제1 홈(221)에 배치될 수 있고, 제2 빔 스플리터(122)는 도 2의 제3 홈(223)에 배치될 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 도 5의 복수의 광학 부재들의 광로에서의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참고하면, 일 실시 예에 따른 광 전파 모듈(120)은 복수의 광학 부재들을 포함할 수 있고, 복수의 광학 부재들은 각각 광로(210)에 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 빔 스플리터(121)는 제1 부분(211)에 배치될 수 있다. 제1 부분(211)에 배치된 제1 빔 스플리터(121)는 제1 부분(211)을 통과하는 빔들을 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 빔 스플리터(121)는 제1 레이저(111)의 제1 빔 및 제2 레이저(112)의 제2 빔을 투과시킬 수 있다. 제1 부분(211)에 배치된 제1 빔 스플리터(121)는 제1 부분(211)을 통과하는 방출광들을 반사시키거나 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 빔 스플리터(121)는 제1 부분(211)을 통과하는 제1 방출광을 반사시킬 수 있고, 제1 부분(211)을 통과하는 제2 방출광을 투과시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(122)는 제1 부분(211)에 배치될 수 있다. 제1 부분(211)에 배치된 제2 빔 스플리터(122)는 제1 부분(211)을 통과하는 빔들을 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 빔 스플리터(122)는 제1 레이저(111)의 제1 빔과 제2 레이저의 제2 빔을 반사시킬 수 있다. 제1 부분(211)에 배치된 제2 빔 스플리터(122)는 제1 부분(211)을 통과하는 방출광을 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 빔 스플리터(122)는 제1 부분(211)을 통과하는 제2 방출광을 투과시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 필터(123)는 제2 부분(212)에 배치될 수 있다. 제2 부분(212)에 배치된 제1 필터(123)는 지정된 파장대(예: 도 4의 제3 파장과 제4 파장 사이의 파장대)을 통과시키는 밴드 패스 필터일 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 렌즈(125)는 제2 부분(212)에 배치될 수 있고, 제1 렌즈(125)는 입사되는 제1 방출광의 포커싱을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 필터(524)는 제3 부분(213)에 배치될 수 있다. 제3 부분(213)에 배치된 제3 필터(524)는 지정된 파장(예: 도 4의 제6 파장 이상의 파장대)를 통과시키는 밴드 패스 필터일 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 렌즈(126)는 제3 부분(213)에 배치될 수 있고, 제2 렌즈(126)는 입사되는 제2 방출광의 포커싱을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제4 필터(525)는 제3 부분(213)에 배치될 수 있다. 제3 부분(213)에 배치된 제4 필터(525)는 지정된 파장(예: 도 4의 제6 파장 이상의 파장대)를 통과시키는 롱 패스 필터(LPF)일 수 있다.
본 개시의 도 6에서 광 전파 모듈(120)이 제3 부분(213)에 제3 필터(524) 및 제4 필터(525)를 모두 포함하는 것으로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이다. 광 전파 모듈(120)은 제3 필터(524) 및 제4 필터(525) 하나만 포함할 수 있다. 즉, 제3 필터(524) 및 제4 필터(525) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광로(210)의 제1 부분(211)은 제1 콜리메이터(151)와 제2 콜리메이터(152)를 연결할 수 있다. 광로(210)의 제2 부분(212)은 제1 부분(211)에서 연장되어 제1 연결 포트(653)에 연결될 수 있고, 제2 부분(212)은 제1 연결 포트(653)를 통해 제1 광검출기(171)에 연결될 수 있다. 광로(210)의 제3 부분(213)은 제1 부분(211)에서 연장되어 제2 연결 포트(654)에 연결될 수 있고, 제3 부분(213)은 제2 연결 포트(654)를 통해 제2 광검출기(172)에 연결될 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 일 실시 예에 따른 복수의 광학 부재들의 광로에서의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참고하면, 일 실시 예에 따른 도 7의 광 전파 모듈(120)은 도 6의 광 전파 모듈에 비해서 제4 필터(525)를 포함하지 않을 수 있다.
본 개시의 도 7의 실시 예는 도 6의 실시 예에서 제4 필터(525)가 제거된 실시 예에 해당할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 제1 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참고하면, 일 실시 예에 따른 단파장 광학 시스템(801)(또는, 단파장 공초점 형광 현미경)은 제1 레이저(811), 광 전파 모듈(820), 제1 빔 스플리터(821), 제2 빔 스플리터(822), 제1 광섬유(831), 제2 광섬유(832), 복수의 콜리메이터(850), 제1 필터(823), 제1 렌즈(825), 제1 핀홀(861), 및/또는 제1 광검출기(photo multiplier tube)(871)를 포함할 수 있다.
본 개시의 도 8의 제1 레이저(811), 광 전파 모듈(820), 복수의 콜리메이터(850), 제1 필터(823), 제1 렌즈(825), 제1 핀홀(861) 및 제1 광검출기(871)은 순서대로 도 1의 제1 레이저(111), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제1 필터(123), 제1 렌즈(125), 제1 핀홀(161) 및 제1 광검출기(171)에 대응할 수 있다. 따라서, 본 개시의 도 1의 제1 레이저(111), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제1 필터(123), 제1 렌즈(125), 제1 핀홀(161) 및 제1 광검출기(171)에 대한 설명은 도 8의 제1 레이저(811), 광 전파 모듈(820), 복수의 콜리메이터(850), 제1 필터(823), 제1 렌즈(825), 제1 핀홀(861) 및 제1 광검출기(871)에 적용될 수 있다.
본 개시의 도 8의 제1 빔 스플리터(821) 및 제2 빔 스플리터(822)는 각각 도 1의 제1 빔 스플리터(121) 및 제2 빔 스플리터(122)에 대응할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(811)는 제1 광섬유(831)를 통해 제1 콜리메이터(851)에 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 광 전파 모듈(820)은 제2 광섬유(832)를 통해 프로브에 연결될 수 있다. 제1 콜리메이터(851) 및 제2 콜리메이터(852)는 콜리메이팅 렌즈를 각각 포함할 수 있다. 상기 콜리메이팅 렌즈는 입사된 광의 광경로를 평행하도록 조정해주는 렌즈를 의미할 수 있다. 도 8에 도시된 제1 콜리메이터(851) 및 제2 콜리메이터(852)에 각각 포함된 콜리메이팅 렌즈는 도 1에 도시된 제1 콜리메이터(151) 및 제2 콜리메이터(152)에 각각 포함된 콜리메티팅 렌즈와 기능의 일부가 상이할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 콜리메이팅 렌즈는 입사된 광의 광경로를 평행하도록 조정해주는 기능뿐 아니라, 두 파장의 색수차를 방지하기 위한 기능을 포함하고 있으나, 도 8의 콜리메이팅 렌즈는 입사된 광의 광경로를 평행하도록 조정해주는 기능만 구비하고 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(811)에서 방사된 제1 빔은 제2 빔 스플리터(822)에 의해 반사될 수 있고, 제2 빔 스플리터(822)에 의해 반사된 제1 빔은 제1 빔 스플리터(821)를 투과할 수 있다. 투과된 제1 빔 스플리터(821)는 제2 콜리메이터(852) 및 제2 광섬유(832)를 통해 프로브로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로브에서 객체(예: 도 1의 객체(190))로 제1 빔이 입사됨에 따라 제1 방출광이 형성될 수 있다. 제1 방출광은 제2 광섬유(832)를 통해 광 전파 모듈(820)로 전파될 수 있다. 제1 방출광은 제1 빔 스플리터(821)에 의해 반사될 수 있다. 반사된 제1 방출광은 제1 필터(823), 제1 렌즈(825) 및 제1 핀홀(861)을 통과해서 제1 광검출기(871)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 방출광은 제1 빔에 비해 상대적으로 높은 파장을 가지므로 제1 빔은 제1 빔 스플리터(821)를 통과할 수 있고, 제1 방출광은 제1 빔 스플리터(821)를 통과하지 못하고 반사될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 빔 스플리터(821)는 도 2의 제2 홈(222)에 배치될 수 있고, 제2 빔 스플리터(822)는 도 2의 제3 홈(223)에 배치될 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 제1 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참고하면, 일 실시 예에 따른 단파장 광학 시스템(901)(또는, 단파장 공초점 형광 현미경)은 제1 레이저(911), 광 전파 모듈(920), 제1 광섬유(931), 제2 광섬유(932), 제2 빔 스플리터(922), 제2 필터(924), 제2 렌즈(926), 복수의 콜리메이터(950), 제2 핀홀(962), 및/또는 제1 광검출기 (971)를 포함할 수 있다.
본 개시의 도 9의 제1 레이저(911), 광 전파 모듈(920), 복수의 콜리메이터(950), 제2 빔 스플리터(922), 제2 렌즈(926), 제2 핀홀(962) 및 제1 광검출기(971)는 순서대로 도 1의 제1 레이저(111), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제2 빔 스플리터(122), 제2 렌즈(126), 제2 핀홀(162) 및 제1 광검출기(171)에 대응할 수 있다. 따라서, 본 개시의 도 1의 제1 레이저(111), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제2 빔 스플리터(122), 제2 렌즈(126), 제2 핀홀(162) 및 제1 광검출기(171)에 대한 설명은 각각 순서대로 본 개시의 도 9의 제1 레이저(911), 광 전파 모듈(920), 복수의 콜리메이터(950), 제2 빔 스플리터(922), 제2 렌즈(926), 제2 핀홀(962) 및 제1 광검출기(971)에 적용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 필터(924)는 밴드 패스 필터일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(911)는 제1 광섬유(931)를 통해 제1 콜리메이터(951)에 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 광 전파 모듈(920)은 제2 광섬유(932)를 통해 프로브에 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(911)에서 방사된 제1 빔은 제2 빔 스플리터(922)에 의해 반사될 수 있고, 제2 빔 스플리터(922)에 의해 반사된 제1 빔은 제2 콜리메이터(952) 및 제2 광섬유(932)를 통해 프로브로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로브에서 객체(예: 도 1의 객체(190))로 제1 빔이 입사됨에 따라 제1 방출광이 형성될 수 있다. 제1 방출광은 제2 광섬유(932)를 통해 광 전파 모듈(920)로 전파될 수 있다. 제1 방출광은 제2 필터(924), 제2 렌즈(926) 및 제2 핀홀(962)을 통과해서 제1 광검출기(971)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(922)는 제3 홈(223)에 배치될 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 제2 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참고하면, 일 실시 예에 따른 단파장 광학 시스템(1001)(또는, 단파장 공초점 형광 현미경)은 제2 레이저(1012), 광 전파 모듈(1020), 제1 광섬유(1031), 제2 광섬유(1032), 제2 빔 스플리터(1022), 제2 필터(1024), 제2 렌즈(1026), 복수의 콜리메이터(1050), 제2 핀홀(1062), 및/또는 제2 광검출기(1072)를 포함할 수 있다.
본 개시의 도 10의 제2 레이저(1012), 광 전파 모듈(1020), 복수의 콜리메이터(1050), 제2 빔 스플리터(1022), 제2 필터(1024), 제2 렌즈(1026), 제2 핀홀(1062) 및 제2 광검출기(1072)는 순서대로 도 1의 제2 레이저(112), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제2 빔 스플리터(122), 제2 필터(124), 제2 렌즈(126), 제2 핀홀(162) 및 제2 광검출기(172)에 대응할 수 있다. 따라서, 본 개시의 도 1의 제2 레이저(112), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제2 빔 스플리터(122), 제2 필터(124), 제2 렌즈(126), 제2 핀홀(162) 및 제2 광검출기(172)에 대한 설명은 각각 순서대로 본 개시의 도 10의 제2 레이저(1012), 광 전파 모듈(1020), 복수의 콜리메이터(1050), 제2 빔 스플리터(1022), 제2 필터(1024), 제2 렌즈(1026), 제2 핀홀(1062) 및 제2 광검출기(1072)에 적용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1012)는 제1 광섬유(1031)를 통해 제1 콜리메이터(1051)에 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 광 전파 모듈(1020)은 제2 광섬유(1032)를 통해 프로브에 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1011)에서 방사된 제2 빔은 제2 빔 스플리터(1022)에 의해 반사될 수 있고, 제2 빔 스플리터(1022)에 의해 반사된 제2 빔은 제2 콜리메이터(1052) 및 제2 광섬유(1032)를 통해 프로브로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로브에서 객체(예: 도 1의 객체(190))로 제2 빔이 입사됨에 따라 제2 방출광이 형성될 수 있다. 제2 방출광은 제2 광섬유(1032)를 통해 광 전파 모듈(1020)로 전파될 수 있다. 제2 방출광은 제2 필터(1024), 제2 렌즈(1026) 및 제2 핀홀(1062)을 통과해서 제2 광검출기(1072)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(1022)는 제3 홈(223)에 배치될 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 제2 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참고하면, 일 실시 예에 따른 단파장 광학 시스템(1101)(또는, 단파장 공초점 형광 현미경)은 제2 레이저(1112), 광 전파 모듈(1120), 제1 광섬유(1131), 제2 광섬유(1132), 제2 빔 스플리터(1122), 제2 필터(1124), 제2 렌즈(1126), 복수의 콜리메이터(1150), 제2 핀홀(1162), 및/또는 제2 광검출기 (1172)를 포함할 수 있다.
본 개시의 도 11의 제2 레이저(1112), 광 전파 모듈(1120), 복수의 콜리메이터(1150), 제2 빔 스플리터(1122), 제2 렌즈(1126), 제2 핀홀(1162) 및 제2 광검출기(1172)는 순서대로 도 1의 제2 레이저(112), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제2 빔 스플리터(122), 제2 렌즈(126), 제2 핀홀(162) 및 제2 광검출기(172)에 대응할 수 있다. 따라서, 본 개시의 도 1의 제1 레이저(111), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제2 빔 스플리터(122), 제2 렌즈(126), 제2 핀홀(162) 및 제2 광검출기(172)에 대한 설명은 각각 순서대로 본 개시의 도 9의 제2 레이저(1112), 광 전파 모듈(1120), 복수의 콜리메이터(1150), 제2 빔 스플리터(1122), 제2 렌즈(1126), 제2 핀홀(1162) 및 제2 광검출기(1172)에 적용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 필터(1124)는 밴드 패스 필터일 수 있다. 따라서, 본 개시의 도 11의 제2 필터(1124)는 도 9의 제2 필터(924)에 대응할 수 있고, 도 9의 제2 필터(924)에 대한 설명은 도 11의 제2 필터(1124)에 적용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1112)는 제1 광섬유(1131)를 통해 제1 콜리메이터(1151)에 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 광 전파 모듈(1120)은 제2 광섬유(1132)를 통해 프로브에 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1112)에서 방사된 제2 빔은 제2 빔 스플리터(1122)에 의해 반사될 수 있고, 제2 빔 스플리터(1122)에 의해 반사된 제2 빔은 제2 콜리메이터(1152) 및 제2 광섬유(1132)를 통해 프로브로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로브에서 객체(예: 도 1의 객체(190))로 제2 빔이 입사됨에 따라 제2 방출광이 형성될 수 있다. 제2 방출광은 제2 광섬유(1132)를 통해 광 전파 모듈(1120)로 전파될 수 있다. 제2 방출광은 제2 필터(1124), 제2 렌즈(1126) 및 제2 핀홀(1162)을 투과해서 제2 광검출기(1172)로 전파될 수 있다.
도 12는 일 실시 예에 따른 복수 개의 레이저들을 광원으로 활용하는 다파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참고하면, 일 실시 예에 따른 다파장 광학 시스템(1201)(또는, 다파장 공초점 형광 현미경)은 복수의 레이저들(1210), 광 전파 모듈(1220), 복수의 광섬유들(1230), 광섬유 커플러(140), 복수의 콜리메이터(1250), 제1 핀홀(1261), 제2 핀홀(1262), 제1 광검출기(1271), 제2 광검출기(1272), 및/또는 프로브(1280)를 포함할 수 있다.
도 12의 복수의 레이저들(1210)은 도 1의 복수의 레이저들(110)과 다른 레이저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 12의 복수의 레이저들(1210)은 제1 레이저(1211) 및 제2 레이저(1212)를 포함할 수 있다. 제1 레이저(1211)는 제1 파장(예: 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장)의 빔을 방사할 수 있다. 제2 레이저(1212)는 제3 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 빔을 방사할 수 있다. 반면에, 도 1의 복수의 레이저들(110)은 제1 파장(예: 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장)의 빔을 방사하는 제1 레이저(111) 및 제2 파장(예: 750nm 내지 800nm 사이에 해당하는 파장)의 빔을 방사하는 제2 레이저(112)를 포함할 수 있다.
결과적으로, 도 12의 실시 예는 도 1의 제2 파장(예: 750nm 내지 800nm 사이에 해당하는 파장)의 빔을 방사하는 제2 레이저(112)가 제3 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 빔을 방사하는 제2 레이저(1212)로 대체된 실시 예에 해당할 수 있다.
도 12의 제2 필터(1224)는 도 1의 제2 필터(1224)와 다르게 밴드 패스 필터일 수 있다. 예를 들어, 도 1의 제2 필터(1224)는 롱 패스 필터 일 수 있고, 반면에 도 12의 제2 필터(1224)는 밴드 패스 필터일 수 있다. 또한, 도 12에서 제2 필터(1224)는 하나로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이다. 예를 들어, 광 전파 모듈(1220)은 제2 필터(1224) 및 제2 필터(1224)와 평행하게 배치되는 제3 필터를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 레이저들(1210)은 제1 레이저(1211) 및 제2 레이저(1212)를 포함할 수 있다. 복수의 레이저들(1210)은 광학 시스템(1201)에서 광원에 해당할 수 있다. 예를 들어, 복수의 레이저들(1210)은 각각 피그테일(pigtail) 레이저 다이오드(laser diode, LD)일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 레이저들(1210)은 광섬유 커플러(1240)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저(1211)는 제1 광섬유(1231)를 통해 광섬유 커플러(1240)와 연결될 수 있고, 제2 레이저(1212)는 제2 광섬유(1232)를 통해 광섬유 커플러(1240)와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광섬유 커플러(1240)는 광 전파 모듈(1220)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 광 전파 모듈(1220)에는 제1 콜리메이터(1251)를 포함할 수 있고, 광섬유 커플러(1240)는 제3 광섬유(1233)를 통해 광 전파 모듈(1220)의 제1 콜리메이터(1251)에 연결될 수 있다. 결과적으로, 광섬유 커플러(1240)는 제3 광섬유(1233) 및 제1 콜리메이터(1251)를 통해 광 전파 모듈(1220)에 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 콜리메이터(1251)는 파이버 포트(fiber port)에 해당할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1220)로 광섬유 커플러(1240)로부터 출력된 제1 빔 및 제2 빔이 전파될 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저(1211)에서 출력된 제1 빔은 제1 광섬유(1231), 광섬유 커플러(1240), 제3 광섬유(1233) 및 제1 콜리메이터(1251)를 통해 광 전파 모듈(1220)로 전파될 수 있다. 예를 들어, 제2 레이저(1212)에서 출력된 제2 빔은 제2 광섬유(1232), 광섬유 커플러(1240), 제3 광섬유(1233) 및 제1 콜리메이터(1251)를 통해 광 전파 모듈(1220)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1220)은 복수의 광학 부재들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 전파 모듈(1220)은 제1 빔 스플리터(1221), 제2 빔 스플리터(1222), 제1 필터(1223), 제2 필터(1224), 제1 렌즈(1225), 및/또는 제2 렌즈(1226)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 빔 스플리터(1221)와 제1 광검출기(1271) 사이에는 제1 필터(1223)가 배치될 수 있다. 제1 필터(1223)와 제1 광검출기(1271) 사이에는 제1 렌즈(1225)가 배치될 수 있다 일 실시 예에서, 제1 렌즈(1225)와 제1 광검출기(1271) 사이에는 제1 핀홀(1261)이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(1222)와 제2 광검출기(1272) 사이에는 제2 필터(1224)가 배치될 수 있다. 제2 필터(1224)와 제2 광검출기(1272) 사이에는 제2 렌즈(1226)가 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 렌즈(1226)와 제2 광검출기(1272) 사이에는 제2 핀홀(1262)이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1220)은 프로브(1280)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 광 전파 모듈(1220)은 제2 콜리메이터(1252)를 포함할 수 있고, 제2 콜리메이터(1252)는 제4 광섬유(1234)를 통해 프로브(1280)와 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 콜리메이터(1252)는 파이버 포트(fiber port)에 해당할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(1211)에서 방사되는 제1 빔은 객체(1290)에 입사될 수 있다. 제1 빔이 객체(1290)에 조사됨에 따라 형성되는 제1 방출광은 제1 광검출기(1271)로 전파될 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저(1211)에서 방사되는 제1 빔은 제2 빔 스플리터(1222)에 의해 반사될 수 있다. 제2 빔 스플리터(1222)에 반사된 제1 빔은 제1 빔 스플리터(1221)를 투과하여 제4 광섬유(1234)를 통해 프로브(1280)로 전파될 수 있다. 프로브(1280)로 전파된 제1 빔은 객체(1290)에 입사될 수 있다.
일 예시에서, 제1 빔이 객체(1290)에 조사됨에 따라 형성되는 제1 방출광은 제4 광섬유(1234)를 통해 광 전파 모듈(1220)로 전파될 수 있다. 광 전파 모듈(1220)로 전파된 제1 방출광은 제1 빔 스플리터(1221)에 반사될 수 있다. 제1 빔 스플리터(1221)에 반사된 제1 방출광은 제1 필터(1223), 제1 렌즈(1225) 및 제1 핀홀(1261)을 투과하여 제1 광검출기(1271)로 전파될 수 있다. 제1 광검출기(1271)는 전파된 제1 방출광을 증폭할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 방출광은 제1 빔이 여기(excited)되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 파장의 제1 빔이 객체(1290)에 입사함에 따라 형성되는 제1 방출광은 제1 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)보다 높은 파장을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 필터(1223)는 밴드 패스 필터에 해당할 수 있다. 제1 렌즈(1225)는 제1 렌즈(1225)에 입사되는 빔의 포커싱을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1212)에서 방사되는 제2 빔은 객체에 입사될 수 있다. 제2 빔이 객체(1290)에 조사됨에 따라 형성되는 제2 방출광은 제2 광검출기(1272)로 전파될 수 있다. 예를 들어, 제2 레이저(1212)에서 방사되는 제2 빔은 제2 빔 스플리터(1222)에 의해 반사될 수 있다. 제2 빔 스플리터(1222)에 반사된 제2 빔은 제1 빔 스플리터(1221)를 투과하여 제4 광섬유(1243)를 통해 프로브(1280)로 전파될 수 있다. 프로브(1280)로 전파된 제2 빔은 객체에 입사될 수 있다.
일 예시에서, 제2 빔이 객체에 조사됨에 따라 형성되는 제2 방출광은 제4 광섬유(1234)를 통해 광 전파 모듈(1220)로 전파될 수 있다. 광 전파 모듈(1220)로 전파된 제2 방출광은 제1 빔 스플리터(1221)를 투과할 수 있다. 제1 빔 스플리터(1221)를 투과한 제2 방출광은 제2 필터(1224), 제2 렌즈(1226) 및 제2 핀홀(1262)을 투과하여 제2 광검출기(1272)로 전파될 수 있다. 제2 광검출기(1272)는 전파된 제2 방출광을 증폭할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 방출광은 제2 빔이 여기(excited)되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 파장의 제2 빔이 객체(1290)에 입사함에 따라 형성되는 제2 방출광은 제2 파장보다 높은 파장을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 필터(1224)는 롱 패스 필터에 해당할 수 있다. 제2 렌즈(1226)는 제2 렌즈(1226)에 입사되는 빔의 포커싱을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 광검출기(1271)는 제1 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 제1 빔을 위한 광검출기일 수 있다. 예를 들어, 제1 광검출기(1271)는 제1 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 제1 빔이 객체(1290)에 입사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제1 방출광을 수신할 수 있고, 제1 방출광을 증폭할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 광검출기(1272)는 제3 파장(예: 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장)의 제2 빔을 위한 광검출기일 수 있다. 예를 들어, 제2 광검출기(1272)는 제2 파장(예: 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장)의 제2 빔이 객체(1290)에 입사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제2 방출광을 수신할 수 있고, 제2 방출광을 증폭할 수 있다.
도 13은 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참고하면, 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터(1221)는 제7 파장(예: 약 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장)과 제7 파장보다 큰 제8 파장(예: 약 500nm 내지 550nm 사이에 해당하는 파장) 사이의 제5 파장대에 해당하는 빔을 투과시키지 않을 수 있다. 즉, 제1 빔 스플리터(1221)는 제7 파장과 제8 파장 사이의 제5 파장대에 해당하는 빔을 반사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(1222)는 상기 제8 파장보다 큰 제9 파장(예: 약 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장) 이상의 제6 파장대에 해당하는 빔을 투과시킬 수 있다. 제2 빔 스플리터(1222)는 상기 제9 파장 미만의 파장을 가지는 빔을 투과시키지 않을 수 있다. 즉, 제2 빔 스플리터(1222)는 상기 제9 파장 미만의 파장을 가지는 빔을 반사시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 필터(1223)는 제10 파장(예: 약 400nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장) 및 제10 파장보다 큰 제11 파장(예: 약 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장) 사이의 제7 파장대에 해당하는 빔을 투과시킬 수 있다. 제1 필터(1223)는 상기 제10 파장보다 낮거나 상기 제11 파장보다 큰 파장을 가지는 빔을 차단할 수 있다. 따라서, 제1 필터(1223)는 밴드 패스 필터에 해당할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 필터(1224)는 제12 파장(예: 약 450nm 내지 530nm 사이에 해당하는 파장) 및 제12 파장보다 큰 제13 파장(예: 약 530nm 내지 600nm 사이에 해당하는 파장) 사이의 제8 파장대에 해당하는 빔을 투과시킬 수 있다. 제2 필터(1224)는 상기 제12 파장보다 낮거나 상기 제13 파장보다 큰 파장을 가지는 빔은 차단할 수 있다. 따라서, 제2 필터(1224)는 밴드 패스 필터에 해당할 수 있다.
도 14는 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참고하면, 일 실시 예에 따른 다파장 광학 시스템(1401)(또는, 다파장 공초점 형광 현미경)은 복수의 레이저들(1410), 광 전파 모듈(1420), 복수의 광섬유들(1430), 광섬유 커플러(1440), 복수의 콜리메이터(1450), 제1 핀홀(1461), 제2 핀홀(1462), 제1 광검출기(1471), 및/또는 제2 광검출기(1472)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도 14의 복수의 레이저들(1410), 복수의 광섬유들(1430), 광섬유 커플러(1440), 복수의 콜리메이터(1450), 제1 핀홀(1461), 제2 핀홀(1462), 제1 광검출기(1471) 및 제2 광검출기(1472)는 각각 순서대로 도 12의 복수의 레이저들(1210), 복수의 광섬유들(1230), 광섬유 커플러(1240), 복수의 콜리메이터(1250), 제1 핀홀(1261), 제2 핀홀(1262), 제1 광검출기(1271) 및 제2 광검출기(1272)에 대응할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1420)은 복수의 광학 부재들을 포함할 수 있다. 복수의 광학 부재들은 제1 빔 스플리터(1421), 제2 빔 스플리터(1422), 제1 필터(1423), 제1 렌즈(1424), 제2 필터(1425), 및 제2 렌즈(1426)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도 14의 광 전파 모듈(1420)의 복수의 광학 부재들은 도 12의 광 전파 모듈(1220)의 광학 부재들과 다르게 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 14의 제1 빔 스플리터(1421)는 도 2의 제1 홈(221)에 배치될 수 있다. 반면에, 도 12의 제1 빔 스플리터(1221)는 도 2의 제2 홈(222)에 배치될 수 있다. 또한, 도 14의 제2 빔 스플리터(1422) 도 2의 제2 홈(222)에 배치될 수 있다. 반면에, 도 12의 제2 빔 스플리터(1222)는 제3 홈(223)에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광섬유 커플러(1440)에서 출력된 제1 빔은 제1 빔 스플리터(1421)에 의해 반사될 수 있다. 반사된 제1 빔은 제4 광섬유(1434)를 통해 프로브로 전파될 수 있고, 제1 빔은 프로브에서 출력되어 객체(예: 도 1의 객체(170))에 반사될 수 있다. 제1 빔이 객체에 반사됨에 따라 형성되는 제1 방출광은 프로브 및 제4 광섬유(1434)를 통해 광 전파 모듈(1420)로 전파될 수 있다. 제1 방출광은 제1 빔 스플리터(1421), 제2 빔 스플리터(1422), 제2 필터(1425), 제2 렌즈(1426) 및 제2 핀홀(1462)을 투과할 수 있다. 투과된 제1 방출광은 제2 광검출기(1472)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광섬유 커플러(1440)에서 출력된 제2 빔은 제1 빔 스플리터(1421)에 의해 반사될 수 있다. 반사된 제2 빔은 제4 광섬유(1434)를 통해 프로브로 전파될 수 있고, 제2 빔은 프로브에서 출력되어 객체(예: 도 1의 객체(170))에 반사될 수 있다. 제2 빔이 객체에 반사도미에 따라 형성되는 제2 방출광은 프로브 및 제4 광섬유(1434)를 통해 광 전파 모듈(1420)로 전파될 수 있다. 제2 방출광은 제1 빔 스플리터(1421)를 투과할 수 있고, 제2 빔 스플리터(1422)에 반사될 수 있다. 반사된 제2 방출광은 제1 필터(1423), 제1 렌즈(1424), 및 제1 핀홀(1461)을 투과할 수 있고, 제1 광검출기(1471)로 전파될 수 있다.
도 15는 일 실시 예에 따른 광학 시스템 내에서 복수의 광학 부재들의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참고하면, 일 실시 예에 따른 제1 콜리메이터(1451)는 광로(210)의 제4 부분(214)과 연결될 수 있다. 제2 콜리메이터(1452)는 광로(210)의 제1 부분(211)과 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 광검출기(1471)와 연결을 위한 제1 연결 포트(1553)는 제2 부분(212)과 연결될 수 있다. 제2 광검출기(1472)와 연결을 위한 제2 연결 포트(1554)는 제3 부분(213)과 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 빔 스플리터(1421)는 제1 홈(221)에 배치될 수 있고, 제2 빔 스플리터(1422)는 제2 홈(222)에 배치될 수 있다. 제1 필터(1423)는 제4 홈(224)에 배치될 수 있고, 제2 필터(1425)는 제5 홈(225)에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1420)은 제2 필터(1425) 이외에 추가로 제3 필터(1525)를 포함할 수 있다. 제3 필터(1525)는 제2 필터(1425)와 실질적으로 동일하게 밴드 패스 필터일 수 있다. 제3 필터(1525)는 제6 홈(226)에 배치될 수 있다.
본 개시의 도 15에서 광 전파 모듈(1420)이 제2 필터(1425) 및 제3 필터(1525)를 포함하는 것으로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이다. 예를 들어, 광 전파 모듈(1420)은 제2 필터(1425) 및 제3 필터(1525) 중 하나만 포함할 수 있다.
도 16은 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터의 사양을 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참고하면, 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터(1421)는 제14 파장(예: 약 400nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)과 제15 파장(예: 약 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장) 사이의 제9 파장대를 투과시킬 수 있다. 제1 빔 스플리터(1421)는 제16 파장(예: 약 500nm 내지 550nm 사이에 해당하는 파장)과 제17 파장(예: 약 550nm 내지 600nm 사이에 해당하는 파장) 사이의 제10 파장대를 투과시킬 수 있다. 제1 빔 스플리터(1421)는 제18 파장(예: 약 600nm 내지 650nm 사이에 해당하는 파장) 이상의 제11 파장대를 투과시킬 수 있다. 결과적으로, 제1 빔 스플리터(1421)는 복수의 파장대를 투과시키는 밴드 패스(band pass)의 특성을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(1422)는 제19 파장(예: 약 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장) 이상의 제12 파장대를 투과시킬 수 있다. 결과적으로, 제2 빔 스플리터(1422)는 롱 패스(long pass)의 특성을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 필터(1423)는 제20 파장(예: 약 400nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장) 이상 제21 파장(예: 약 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장) 이하의 제13 파장대를 투과시킬 수 있다. 결과적으로, 제1 필터(1423)는 밴드 패스 필터일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 필터(1425)는 제22 파장(예: 약 450nm 내지 530nm 사이에 해당하는 파장) 이상 제23 파장(예: 약 530nm 내지 600nm 사이에 해당하는 파장) 이하의 제14 파장대를 투과시킬 수 있다. 결과적으로, 제2 필터(1425)는 밴드 패스 필터일 수 있다.
도 17은 일 실시 예에 따른 하나의 레이저를 포함하는 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참고하면, 일 실시 예에 따른 광학 시스템(또는, 공초점 형광 현미경)(1701)은 제2 레이저(1412), 광 전파 모듈(1720), 제1 콜리메이터(1451) 및/또는 제2 콜리메이터(1452)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1412)는 제3 파장(예: 405 nm)의 빔을 방사 또는 조사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1412)는 제1 광섬유(1431)를 통해 제1 콜리메이터(1451)와 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 콜리메이터(1451)는 광 전파 모듈(1720)과 연결되므로 결과적으로, 제2 레이저(1412)는 제1 광섬유(14310 및 제1 콜리메이터(1451)를 통해 광 전파 모듈(17200과 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1720)은 제2 콜리메이터(1452)를 통해 제2 광섬유(1432)와 연결될 수 있고, 결과적으로 광 전파 모듈(1720)은 제2 광섬유(1432)를 프로브와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1720)은 제1 빔 스플리터(1421), 제2 빔 스플리터(1422), 제1 필터(1423) 및 제1 렌즈(1424)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1412)에서 방사된 제3 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 빔은 제1 빔 스플리터(1421)에 반사되어 제2 콜리메이터(1452) 및 제2 광섬유(1432)로 전파될 수 있다. 전파된 빔은 객체(예: 도 1의 객체(190))에 조사될 수 있고, 방출광이 형성될 수 있다. 형성된 방출광은 프로브를 통해 제2 광섬유(1432)로 전파될 수 있다. 방출광은 제1 빔 스플리터(1421)를 투과하고 제2 빔 스플리터(1422)에 반사될 수 있다. 반사된 방출광은 제1 필터(1423) 및 제1 핀홀(1461)을 투과하여 제1 광검출기(1471)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(141)에서 방사된 제3 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 빔은 제1 빔 스플리터(1421)에 반사되지만, 방출광은 제1 빔 스플리터(1421)를 투과하는 것은 방출광은 제3 파장의 빔에 비해 상대적으로 높은 파장을 가지기 때문이다. 즉, 제3 파장의 빔이 객체에 반사됨에 따라 방출광은 여기(excited)될 수 있고, 제3 파장의 빔보다 상대적으로 높은 파장을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 빔 스플리터(1421)는 도 2의 제1 홈(221)에 배치될 수 있고, 제2 빔 스플리터(1422)는 도 2의 제2 홈(222)에 배치될 수 있다.
도 18은 일 실시 예에 따른 하나의 레이저를 포함하는 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참고하면, 일 실시 예에 따른 광학 시스템(또는, 공초점 형광 현미경)(1801)은 제2 레이저(1412), 광 전파 모듈(1820), 제1 콜리메이터(1451) 및/또는 제2 콜리메이터(1452)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1412)는 제3 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 빔을 방사 또는 조사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1412)는 제1 광섬유(1431)를 통해 제1 콜리메이터(1451)와 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 콜리메이터(1451)는 광 전파 모듈(1720)과 연결되므로 결과적으로, 제2 레이저(1412)는 제1 광섬유(14310 및 제1 콜리메이터(1451)를 통해 광 전파 모듈(17200과 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1720)은 제2 콜리메이터(1452)를 통해 제2 광섬유(1432)와 연결될 수 있고, 결과적으로 광 전파 모듈(1720)은 제2 광섬유(1432)를 프로브와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1820)은 제1 빔 스플리터(1421), 제2 필터(1425) 및 제1 렌즈(1426)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1412)에서 방사된 제3 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 빔은 제1 빔 스플리터(1421)에 반사되어 제2 콜리메이터(1452) 및 제2 광섬유(1432)로 전파될 수 있다. 전파된 빔은 객체(예: 도 1의 객체(190))에 조사될 수 있고, 방출광이 형성될 수 있다. 형성된 방출광은 프로브를 통해 제2 광섬유(1432)로 전파될 수 있다. 방출광은 제1 빔 스플리터(1421)를 투과할 수 있다. 반사된 방출광은 제2 필터(1425) 및 제2 핀홀(1462)을 투과하여 제1 광검출기(1471)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(141)에서 방사된 제3 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 빔은 제1 빔 스플리터(1421)에 반사되지만, 방출광은 제1 빔 스플리터(1421)를 투과하는 것은 방출광은 제3 파장의 빔에 비해 상대적으로 높은 파장을 가지기 때문이다. 즉, 제3 파장의 빔이 객체에 조사됨에 따라 상기 제3 파장의 빔은 여기(excited)될 수 있고, 방출광은 제3 파장의 빔보다 상대적으로 높은 파장을 가질 수 있다.
도 19는 일 실시 예에 따른 광로 내 제2 빔 스플리터의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참고하면, 일 실시 예에 따른 광로(210)의 제1 부분(211)에는 제2 빔 스플리터(1422)가 배치될 수 있다. 도 19는, 도 15의 도면을 기준으로, 제1 부분(211)의 단면을 제3 부분(213)에서 제1 부분(211)을 향해 바라본 모습이다. 광로(210)의 제1 부분(211)의 상측 가장자리에 제1 레일(1921)이 형성될 수 있고, 제1 부분(211)의 하측 가장자리에 제2 레일(1922)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 레일(1921) 및 제2 레일(1922)은 제2 빔 스플리터(1422)가 삽입될 수 있는 슬롯(slot)의 양 끝단에서 광로(210)의 길이방향에 수직인 방향을 따라 형성될 수 있다. 상기 슬롯의 양 끝단은 제2 홈(222)일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광학 시스템(101)의 적어도 하나의 프로세서는 제2 빔 스플리터를 광로(210) 내 제1 부분(211)에 위치시키거나, 제2 빔 스플리터를 이동시켜 제2 빔 스플리터가 광로(210) 외의 공간(1910)으로 이동하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로세서는 도 17의 실시 예와 같이 제2 빔 스플리터(1422)가 활용되어야하는 경우에 제1 레일(1921) 및 제2 레일(1922)을 제어하여 제2 빔 스플리터(1422)가 제1 부분(211)에 위치하도록 제어할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 적어도 하나의 프로세서는 도 18의 실시 예와 같이 제2 빔 스플리터(1422)가 활용되지 않는 경우에 제1 레일(1921) 및 제2 레일(1922)을 제어하여 제2 빔 스플리터(1422)를 공간(1910)으로 이동시킬 수 있다.
결과적으로, 적어도 하나의 프로세서는 지정된 조건에 따라 제1 위치(예: 광로(210)의 제1 부분(211) 내)에 위치하는 제2 빔 스플리터(1422)를 제2 위치(예: 공간(1910))으로 이동시키거나, 제2 위치에 위치하는 제2 빔 스플리터(1422)를 제1 위치로 이동시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(1422)가 광로(210)의 제1 부분(211) 밖으로 이동하여 공간(1910)에 위치하는 경우에는 광 전파 모듈(예: 광 전파 모듈(1820))의 광로(210)를 통과하는 빔들 또는 방출광들이 제2 빔 스플리터(1422)를 투과하지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광학 시스템(101)은 제2 빔 스플리터(1422)의 위치를 제어함으로써 광 전파 모듈(예: 광 전파 모듈(1420))의 호환성을 증대시킬 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시된 광 전파 모듈(1420)에 제1 홈(221), 제2 홈(222) 및 제3 홈(223)에 각각 빔 스플리터들이 배치될 수 있다. 일 예시에서, 적어도 하나의 프로세서는 미리 결정된 조건을 만족하는 경우 빔 스플리터들 중 일부는 광로(210) 내로 이동시키고 일부는 광로(210) 밖으로 이동시킬 수 있다.
결과적으로, 광 전파 모듈(1420)은 다파장을 이용하는 광 전파 모듈과 단파장을 이용하는 광 전파 모듈로서의 기능을 모두 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광학 시스템(101)은 디스플레이를 더 포함할 수 있고, 적어도 하나의 프로세서는 디스플레이에 광 전파 모듈(1420)의 홈들에 배치된 빔 스플리터들의 상태를 표시할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로세서는 제1 홈(221)의 제1 빔 스플리터(121)가 제1 부분(221)에 배치되지 않은 상태(예: out 상태)임을 표시할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 제2 홈(222)의 제2 빔 스플리터(122)가 제1 부분(221)에 배치된 상태(예: in 상태)임을 표시할 수 있다. 결과적으로, 적어도 하나의 프로세서는 광 전파 모듈(1420)에 배치된 빔 스플리터들의 상태를 표시함으로써 사용자에게 현재 광 전파 모듈(1420)이 다파장 모듈로 활용되고 있는지 단파장 모듈로 활용되고 있는지 알려줄(notify)수 있다. 광학 부재(예: 빔 스플리터)의 상태가 디스플레이에 표시될 수 있다는 설명은 필터들(예: 제1 필터, 제2 필터)에도 동일하게 적용될 수 있음을 통상의 기술자에게 자명하다.
일 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 프로세서는 디스플레이에 표시된 광학 부재들의 상태를 외부 장치(예: 사용자의 단말)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로세서는 광학 부재들의 상태를 외부 장치로 전송함으로써 광학 시스템(101)과 원거리에 위치한 사용자가 광학 부재들의 상태를 식별할 수 있도록 만들 수 있다.
본 개시의 도 19에서는 빔 스플리터들이 광로(210)의 레일에 고정되는 것으로 설명하였으나 이는 일 예시일 뿐이다. 예를 들어, 본원의 도 1 내지 도 18의 실시 예에서 빔 스플리터들은 홈(예: 제1 홈(221))에 고정된 채로 움직이지 않을 수 있다.
본 개시의 도 19에서는 제2 빔 스플리터(1422)를 기준으로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이고, 다른 빔 스플리터에도 실질적으로 도 19에서 설명된 내용이 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 19에서 설명되고 있는 내용은 제1 빔 스플리터(1421)에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 개시의 도 19에서는 제2 빔 스플리터(1422)를 기준으로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이고, 필터들에도 실질적으로 도 19에서 설명된 내용이 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 19에서 설명되고 있는 내용은 제1 필터(1423), 제2 필터(1425), 및 제3 필터(1525)에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 개시에서는 제2 빔 스플리터(1422)의 이동이 광 전파 모듈(120) 또는 광학 시스템(101) 내의 적어도 하나의 프로세서에 위해서 수행되는 것으로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이다. 제2 빔 스플리터(1422)는 광 전파 모듈(120) 또는 광학 시스템(101)에 대한 사용자 입력에 따라 이동될 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 공초점 형광 현미경(confocal fluorescence microscope)에 탑재되어 제1 파장의 제1 빔을 출력하는 제1 레이저와 제2 파장의 제2 빔을 출력하는 제2 레이저를 객체(object)에 조사(irradiate)하고, 상기 객체로부터 방출된 방출광을 획득하고, 상기 획득된 방출광을 처리하는 광학 시스템은 제1 광섬유에 결합되는 상기 제1 레이저와 제2 광섬유에 결합되는 상기 제2 레이저를 포함할 수 있다. 광학 시스템은 상기 제1 광섬유를 통해 전파되는 상기 제1 빔과 상기 제2 광섬유를 통해 전파되는 상기 제2 빔이 제3 광섬유를 통해 동시에 전파되도록, 상기 제1 광섬유 및 상기 제2 광섬유를 제3 광섬유로 결합하는 광섬유 커플러 및 상기 광섬유 커플러로부터 출력된 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔이 전파되는 광 전파 모듈을 포함할 수 있다. 광 전파 모듈은 상기 제1 빔, 상기 제2 빔, 및 상기 방출광이 전파되는 광로(optical path), 복수의 광학 부재들, 상기 제3 광섬유와 결합되는 제1 콜리메이터(collimator) 및 제1 빔 및 상기 제2 빔을 상기 객체로 조사하기 위한 프로브와 결합된, 제4 광섬유와 결합되는 제2 콜리메이터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 전파 모듈의 상기 복수의 광학 부재들은 상기 제1 파장과 상기 제1 파장보다 큰 제2 파장 사이의 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔을 투과시키지 않는 제1 빔 스플리터, 및 상기 제2 파장보다 큰 제3 파장 이하의 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔을 투과시키지 않는 제2 빔 스플리터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 빔 스플리터에 투과되지 않은 빔은 상기 제1 빔 스플리터에 반사될 수 있다. 상기 제2 빔 스플리터에 투과되지 않은 빔은 상기 제2 빔 스플리터에 반사될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 전파 모듈의 상기 복수의 광학 부재들은 제4 파장과 상기 제4 파장보다 큰 제5 파장 사이의 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔만 투과하는 제1 필터 및 상기 제5 파장보다 큰 제6 파장 이상의 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔을 투과시키는 제2 필터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 빔이 상기 객체에 조사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제1 방출광은 상기 제4 파장과 상기 제5 파장 사이의 상기 파장대에 해당하는 파장을 가질 수 있다. 상기 제2 빔이 상기 객체에 조사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제2 방출광은 상기 제6 파장 이상의 파장대에 해당하는 파장을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 전파 모듈은 제1 광검출기(photo multiplier tube) 및 제2 광검출기를 더 포함할 수 있다. 상기 광 전파 모듈의 상기 광로는 상기 제1 콜리메이터와 상기 제2 콜리메이터를 연결하는 제1 부분, 상기 제1 부분으로부터 연장되어 상기 제1 광검출기와 연결되는 제2 부분 및 상기 제1 부분으로부터 연장되어 상기 제2 광검출기와 연결되는 제3 부분을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 빔이 상기 객체에 입사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제1 방출광은 상기 제1 광검출기로 전파될 수 있다. 상기 제2 빔이 상기 객체에 입사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제2 방출광은 상기 제2 광검출기로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 전파 모듈은 상기 제1 콜리메이터가 결합될 수 있는(capable of being coupled) 제1 연결 부분 및 제3 콜리메이터가 결합될 수 있는 제5 연결 부분을 포함할 수 있다. 상기 광 전파 모듈의 상기 광로는 상기 제1 부분과 상기 제5 연결 부분을 연결하는 제4 부분을 포함하고, 상기 제1 레이저와 상기 제2 레이저의 광학 특성에 기반하여 결정된 상기 제1 연결 부분 또는 상기 제5 연결 부분 중 하나의 연결 부분에, 상기 하나의 연결 부분과 대응되는 콜리메이터가 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 광학 부재들은 제1 빔 스플리터 및 제2 빔 스플리터를 포함할 수 있다. 상기 광로의 상기 제1 부분에는 상기 제1 빔 스플리터를 수용하기 위한 제1 홈이 형성될 수 있고, 상기 제2 빔 스플리터를 수용하기 위한 제2 홈이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 홈에는 제1 레일(rail)이 배치될 수 있고, 상기 제2 빔 스플리터는 상기 제1 레일 상에 고정될 수 있다. 상기 제2 빔 스플리터가 상기 제1 레일 상의 제1 위치에 있는 경우 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔은 상기 제2 빔 스플리터로 입사(incident)될 수 있고, 상기 제2 빔 스플리터가 상기 제1 레일을 따라 상기 제1 위치에서 지정된 거리만큼 이동하는 경우 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔은 상기 제2 빔 스플리터로 입사되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 빔 스플리터의 상기 제1 레일 상에서의 위치는 상기 광 전파 모듈에 포함되는 적어도 하나의 프로세서에 의해 제어되거나 사용자 입력에 따라 제어될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 전파 모듈은 제1 빔 스플리터, 제1 필터, 입사되는 빔의 포커싱을 조절하는 제1 렌즈, 제1 핀홀(pin hole) 및 제1 광검출기(photo multiplier tube)를 포함할 수 있다. 상기 제1 빔 스플리터와 상기 제1 광검출기 사이에는 상기 제1 필터가 배치될 수 있다. 상기 제1 필터와 상기 제1 광검출기 사이에는 상기 제1 렌즈가 배치될 수 있다. 상기 제1 렌즈와 상기 제1 광검출기 사이에는 상기 제1 렌즈에서 출력된 빔을 통과시키는 상기 제1 핀홀이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 빔이 상기 객체에 입사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제1 방출광의 중심 파장이 상기 제1 빔의 상기 제1 파장보다 높은 파장을 가질 수 있다. 상기 제2 빔이 상기 객체에 입사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제2 방출광의 중심 파장이 상기 제2 빔의 상기 제2 파장보다 높은 파장을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 빔의 상기 제1 파장은 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장일 수 있고, 상기 제2 빔의 상기 제2 파장은 750nm 내지 800nm 사이에 해당하는 파장일 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 공초점 형광 현미경(confocal fluorescence microscope)에 탑재되어 제1 파장의 제1 빔을 객체(object)에 조사하고, 상기 객체로부터 방출된 방출광을 획득하고, 상기 획득된 방출광을 처리하는 광학 시스템은 제1 광섬유에 결합되는 제1 레이저 및 상기 제1 레이저로부터 출력된 상기 제1 빔이 전파되는 광 전파 모듈을 포함할 수 있다. 상기 광 전파 모듈은 상기 제1 빔 및 상기 방출광이 상기 객체에 전파되는 광로(optical path), 복수의 광학 부재들, 상기 제1 광섬유와 결합되는 제1 콜리메이터(collimator) 및 상기 광 전파 모듈을 통해 전파되는 상기 제1 빔을 상기 객체로 조사하기 위한 프로브와 결합된, 제2 광섬유와 결합되는 제2 콜리메이터를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 복수 개의 레이저들을 광원으로 활용하는 다파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 일 실시 예에 따른 다파장 광학 시스템(101)(또는, 다파장 공초점 형광 현미경)은 복수의 레이저들(110), 광 전파 모듈(120), 복수의 광섬유들(130), 광섬유 커플러(fiber coupler)(140), 복수의 콜리메이터(collimator)(150), 제1 핀홀(161), 제2 핀홀(162), 제1 광검출기(171), 제2 광검출기(172), 및/또는 프로브(probe)(180)를 포함할 수 있다. 광검출기(예: 제1 광검출기(171), 제2 광검출기(172))는 PMT(photo multiplier tube)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 광섬유들(130)은 제1 광섬유(131), 제2 광섬유(132), 제3 광섬유(133) 및/또는 제4 광섬유(134)를 포함할 수 있다. 본 개시의 광섬유라는 용어는 복수의 레이저들(110)에서 출력되는 빔들이 통과, 전달 또는 전파되는 부재로 참조될 수 있으며, 연결 부재(connection member)라는 용어로 대체될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 레이저들(110)은 제1 레이저(111) 및 제2 레이저(112)를 포함할 수 있다. 복수의 레이저들(110)은 광학 시스템(101)에서 광원에 해당할 수 있다. 예를 들어, 복수의 레이저들(110)은 각각 피그테일(pigtail) 레이저 다이오드(laser diode, LD)일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(111)는 제1 파장(예: 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장)의 제1 빔(또는, 광선)을 방사할 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저(111)는 상기 제1 값의 파장을 갖는 제1 빔을 방사할 수 있다. 이는 상기 제1 빔이 상기 제1 값의 파장 값만 갖는다는 의미로 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 제1 빔은 지정된 범위의 파장대(예: 450nm 내지 500nm)를 갖는 광에 해당할 수 있으며, 상기 파장대의 파장 값들 중 가장 높은 피크의 파장 값이 상기 제1 값일 수 있다. 제2 레이저(112)는 제2 파장(예: 750nm 내지 800nm 사이에 해당하는 파장)의 제2 빔(또는, 광선)을 방사할 수 있다. 제2 레이저(112)는 제2 값의 파장을 갖는 제2 빔을 방사할 수 있다. 이는 상기 제2 빔이 상기 제2 값의 파장 값만 갖는다는 의미로 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 제2 빔은 지정된 범위의 파장대(예: 750nm 내지 800nm)를 갖는 광에 해당할 수 있으며, 상기 파장대의 파장 값들 중 가장 높은 피크의 파장 값이 상기 제2 값일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(111)의 제1 빔은 청색광(예: cyan)일 수 있다. 제2 레이저(112)의 제2 빔은 적색광일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 레이저들(110)은 광섬유 커플러(140)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저(111)는 제1 광섬유(131)를 통해 광섬유 커플러(140)와 연결될 수 있고, 제2 레이저(112)는 제2 광섬유(132)를 통해 광섬유 커플러(140)와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광섬유 커플러(140)는 광 전파 모듈(120)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 광 전파 모듈(120)에는 제1 콜리메이터(151)가 연결될 수 있고, 광섬유 커플러(140)는 제3 광섬유(133)를 통해 광 전파 모듈(120)의 제1 콜리메이터(151)에 연결될 수 있다. 결과적으로, 광섬유 커플러(140)는 제3 광섬유(133) 및 제1 콜리메이터(151)를 통해 광 전파 모듈(120)에 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 콜리메이터(151)는 파이버 포트(fiber port)에 해당할 수 있다. 제1 콜리메이터(151)는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)를 포함할 수 있다. 상기 콜리메이팅 렌즈는 입사된 광의 광경로를 평행하도록 조정해주는 렌즈를 의미할 수 있다. 제1 콜리메이터(151)에 포함된 상기 콜리메이팅 렌즈는 두 파장의 색수차를 방지하기 위한 achromatic coating lens일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광섬유 커플러(140)는 제1 광섬유(131), 제2 광섬유(132), 및 제3 광섬유(133)와는 별도의 구성요소로 언급하였으나 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 광섬유 커플러(140)는 제1 광섬유(131), 제2 광섬유(132), 및 제3 광섬유(133)로 연결된 소자로 이해될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(120)로 광섬유 커플러(140)로부터 출력된 제1 빔 및 제2 빔이 전파될 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저(111)에서 출력된 제1 빔은 제1 광섬유(131), 광섬유 커플러(140), 제3 광섬유(133) 및 제1 콜리메이터(151)를 통해 광 전파 모듈(120)로 전파될 수 있다. 예를 들어, 제2 레이저(112)에서 출력된 제2 빔은 제2 광섬유(132), 광섬유 커플러(140), 제3 광섬유(133) 및 제1 콜리메이터(151)를 통해 광 전파 모듈(120)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(120)은 복수의 광학 부재들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 전파 모듈(120)은 제1 빔 스플리터(beam splitter)(121), 제2 빔 스플리터(122), 제1 필터(123), 제2 필터(124), 제1 렌즈(125), 및/또는 제2 렌즈(126)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 빔 스플리터(121)와 제1 광검출기(171) 사이에는 제1 필터(123)가 배치될 수 있다. 제1 필터(123)와 제1 광검출기(171) 사이에는 제1 렌즈(125)가 배치될 수 있다 일 실시 예에서, 제1 렌즈(125)와 제1 광검출기(171) 사이에는 제1 핀홀(161)이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(122)와 제2 광검출기(172) 사이에는 제2 필터(124)가 배치될 수 있다. 제2 필터(124)와 제2 광검출기(172) 사이에는 제2 렌즈(126)가 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 렌즈(126)와 제2 광검출기(172) 사이에는 제2 핀홀(162)이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(120)은 프로브(180)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 광 전파 모듈(120)은 제2 콜리메이터(152)를 포함할 수 있고, 제2 콜리메이터(152)는 제4 광섬유(134)를 통해 프로브(180)와 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 콜리메이터(152)는 파이버 포트(fiber port)에 해당할 수 있다. 제2 콜리메이터(152)는 콜리메이팅 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 콜리메이팅 렌즈는 입사된 광의 광경로를 평행하도록 조정해주는 렌즈를 의미할 수 있다. 제2 콜리메이터(151)에 포함된 상기 콜리메이팅 렌즈는 두 파장의 색수차를 방지하기 위한 achromatic coating lens일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(111)에서 방사되는 제1 빔은 객체(190)(예: 세포)에 입사될 수 있다. 제1 빔이 객체(190)에 조사됨에 따라 형성되는 제1 방출광은 제1 광검출기(171)로 전파될 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저(111)에서 방사되는 제1 빔은 제2 빔 스플리터(122)에 의해 반사될 수 있다. 제2 빔 스플리터(122)에 반사된 제1 빔은 제1 빔 스플리터(121)를 투과하여 제4 광섬유(134)를 통해 프로브(180)로 전파될 수 있다. 프로브(180)로 전파된 제1 빔은 객체(190)에 입사될 수 있다.
일 예시에서, 제1 빔이 객체(190)에 조사됨에 따라 형성되는 제1 방출광은 제4 광섬유(134)를 통해 광 전파 모듈(120)로 전파될 수 있다. 광 전파 모듈(120)로 전파된 제1 방출광은 제1 빔 스플리터(121)에 반사될 수 있다. 제1 빔 스플리터(121)에 반사된 제1 방출광은 제1 필터(123), 제1 렌즈(125) 및 제1 핀홀(161)을 투과하여 제1 광검출기(171)로 전파될 수 있다. 제1 광검출기(171)는 전파된 제1 방출광을 증폭할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 광검출기(171)에서 증폭된 제1 방출광은 객체(190)(예: 세포)의 관찰 또는 객체(190)와 연관된 병변의 관찰에 활용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 방출광은 제1 빔이 여기(excited)되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 파장의 제1 빔이 객체(190)에 입사함에 따라 형성되는 제1 방출광은 제1 파장보다 높은 파장을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 필터(123)는 밴드 패스 필터(band pass filter)에 해당할 수 있다. 제1 렌즈(125)는 제1 렌즈(125)에 입사되는 빔의 포커싱을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(112)에서 방사되는 제2 빔은 객체(190)(예: 세포)에 입사될 수 있다. 제2 빔이 객체(190)에 조사됨에 따라 형성되는 제2 방출광은 제2 광검출기(172)로 전파될 수 있다. 예를 들어, 제2 레이저(112)에서 방사되는 제2 빔은 제2 빔 스플리터(122)에 의해 반사될 수 있다. 제2 빔 스플리터(122)에 반사된 제2 빔은 제1 빔 스플리터(121)를 투과하여 제4 광섬유(143)를 통해 프로브(180)로 전파될 수 있다. 프로브(180)로 전파된 제2 빔은 객체(190)에 입사될 수 있다.
일 예시에서, 제2 빔이 객체(190)에 조사됨에 따라 형성되는 제2 방출광은 제4 광섬유(134)를 통해 광 전파 모듈(120)로 전파될 수 있다. 광 전파 모듈(120)로 전파된 제2 방출광은 제1 빔 스플리터(121)를 투과할 수 있다. 제1 빔 스플리터(121)를 투과한 제2 방출광은 제2 필터(124), 제2 렌즈(126) 및 제2 핀홀(162)을 투과하여 제2 광검출기(172)로 전파될 수 있다. 제2 광검출기(172)는 전파된 제2 방출광을 증폭할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 방출광은 제2 빔이 여기(excited)되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 파장의 제2 빔이 객체(190)에 입사함에 따라 형성되는 제2 방출광은 제2 파장보다 높은 파장을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 광검출기(172)에서 증폭된 제2 방출광은 객체(190)(예: 세포)의 관찰 또는 객체(190)와 연관된 병변의 관찰에 활용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 필터(124)는 롱 패스 필터(long pass filter)에 해당할 수 있다. 제2 렌즈(126)는 제2 렌즈(126)에 입사되는 빔의 포커싱을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광학 시스템(101)이 광섬유 커플러(140)를 포함함에 따라 복수의 레이저들(110)에서 방사되는 빔들은 광섬유에 용이하게 모일 수 있다. 예를 들어, 광섬유 커플러(140)가 광학 시스템(101)에 포함되지 않는 경우 복수의 레이저들(110)에서 방사되는 빔들은 자유 공간에 방사되기 때문에 하나의 광섬유(예: 제3 광섬유(133))에 모이기 어려울 수 있다. 반면에, 일 실시 예에 따른 광학 시스템(101)이 광섬유 커플러(140)를 포함하는 경우 복수의 레이저들(110)에서 방사되는 빔들은 광섬유 커플러(140)를 통해 하나의 광섬유(예: 제3 광섬유(133))에 상대적으로 용이하게 모일 수 있다. 결과적으로, 광학 시스템(101)이 광섬유 커플러(140)에 포함됨에 따라 복수의 빔들이 하나의 광섬유에 모이는 효율(또는, 광집 효율)이 증대될 수 있다.
본 개시의 광 전파 모듈이라는 용어(term)는 광 전파 회로(circuit), 광학 회로(optical circuit), 공초점 형광 현미경, 광학 내시경 회로로 변경될 수 있다.
본 개시의 전파(propagate)하다라는 용어는 전송(transfer), 전달(delivery) 또는 송신(transmit)의 용어로 대체될 수 있다.
본 개시의 복수의 레이저들(110)은 2개의 레이저들(예: 제1 레이저(111) 및 제2 레이저(112))를 포함하는 것으로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이다. 예를 들어, 복수의 레이저들(110)은 제1 레이저(111) 및 제2 레이저(112)와 구별되는 추가적인 레이저를 더 포함할 수 있다. 일 예시로, 복수의 레이저들(110)은 제3 레이저를 더 포함할 수 있으며, 제3 레이저는 제1 레이저(111) 및 제2 레이저(112)와 다른 파장의 빔을 방사 또는 조사할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 광 전파 모듈에 포함되는 광로를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참고하면, 일 실시 예에 따른 광 전파 모듈(120)은 광로 (210)를 포함할 수 있다. 광로(210)는 제1 레이저(111) 및/또는 제2 레이저(112)에서 방사되는 빔들의 전파되는 경로(path)에 해당할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광로(210)는 제1 부분(211), 제2 부분(212), 및/또는 제3 부분(213)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 부분(211)은 제1 콜리메이터(151)와 제2 콜리메이터(152)를 연결할 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(211)은 제1 연결 부분(231) 및 제2 연결 부분(232)을 포함할 수 있다. 제1 연결 부분(231)은 제1 콜리메이터(151)와 연결될 수 있고, 제2 연결 부분(232)은 제2 콜리메이터(152)와 연결될 수 있다. 일 예시에서, 제1 연결 부분(231)은 후술되는 도 6에서 제1 콜리메이터(151)와 제1 부분(211)이 연결되는 결합 부분(coupled part) 또는 접합 부분(joint)으로 참조될 수 있다. 일 예시에서, 제2 연결 부분(231)은 후술되는 도 6에서 제2 콜리메이터(152)와 제1 부분(211)이 연결되는 결합 부분 또는 접합 부분으로 참조될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 부분(212)은 제1 부분(211)으로부터 연장되어 제1 광검출기(171)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 부분(212)은 제3 연결 부분(233)을 포함할 수 있다. 제3 연결 부분(233)은 제1 광검출기(171)와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 부분(213)은 제1 부분(211)으로부터 연장되어 제2 광검출기(172)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 제3 부분(213)은 제4 연결 부분(234)을 포함할 수 있다. 제4 연결 부분(234)은 제2 광검출기(172)와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광로(210)에는 복수의 광학 부재들을 수용하기 위한 홈들이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(211)에는 빔 스플리터를 수용하기 위한 제1 홈(221), 제1 빔 스플리터(121)를 수용하기 위한 제2 홈(222), 및 제2 빔 스플리터(122)를 수용하기 위한 제3 홈(223)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 부분(212)에는 제1 필터(123)를 수용하기 위한 제4 홈(224)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 부분(213)에는 제2 필터(124)를 수용하기 위한 제5 홈(225)이 형성될 수 있고, 제2 필터(124)를 수용하기 위한 제6 홈(226)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광로(210)는 제4 부분(214)을 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제4 부분(214)은 제1 부분(211)에서 연장될 수 있다. 제4 부분(214)은 제3 콜리메이터가 결합될 수 있는 제5 연결 부분(235)에 연결될 수 있다. 결과적으로, 제4 부분(214)은 제1 부분(211)과 제5 연결 부분(235)을 연결할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(120)이 복수의 홈들을 포함함에 따라 광 전파 모듈(120)은 단파장 또는 다파장 모듈로 선택적으로 활용될 수 있다. 예를 들어, 광 전파 모듈(120)이 단파장 모듈로 사용되는 경우에는 제1 홈(221), 제2 홈(222) 및 제3 홈(223) 중 하나에만 빔 스플리터가 배치될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 광 전파 모듈(120)이 다파장 모듈로 사용되는 경우에는 제1 홈(221), 제2 홈(222) 및 제3 홈(223) 중 두개에만 빔 스플리터가 배치될 수 있다. 결과적으로, 광 전파 모듈(120)은 단파장 모듈 또는 다파장 모듈로 선택적으로 활용될 수 있다.
한편, 제1 홈(221), 제2 홈(222) 및 제3 홈(223)에 모두 빔 스플리터가 배치되는 경우에도 도 19에 개시되는 실시 예에서는 단파장 모듈 또는 다파장 모듈로 선택적으로 활용될 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 도 19에서 후술한다.
일 실시 예에 따르면, 광로(210)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 광로(210)는 원기둥 형상을 가질 수 있다. 다만, 이는 일 예시일 뿐이다. 예를 들어, 광로(210)는 직육면체 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 광로(210)의 제1 부분(211)은 원기둥 형상을 가지고, 광로(210)의 제2 부분(212)은 직육면체 형상을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 홈들에는 각각 고정 부재(fixing member)가 배치될 수 있고, 고정 부재는 광학 부재를 홈에 고정할 수 있다. 예를 들어, 제3 홈(223)에는 고정 부재가 배치될 수 있고, 고정 부재는 제3 홈(223)에 배치된 제2 빔 스플리터(122)를 제3 홈(223)에 고정할 수 있다.
본 개시에서 광로(210)가 제1 부분(211), 제2 부분(212), 제3 부분(213) 및 제4 부분(214)을 포함하는 것으로 설명하였으나 이는 일 예시일 뿐이다. 예를 들어, 광로(210)는 제1 부분(211), 제2 부분(212) 및 제3 부분(213)만을 포함할 수 있고, 제4 부분(214)을 포함하지 않을 수 있다. 이하, 도 3에서는 제4 부분(214)을 포함하지 않는 광로가 설명된다.
본 개시에서는 광로(210)가 제1 부분(211), 제2 부분(212), 제3 부분(213) 및 제4 부분(214)을 포함하는 것으로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이다. 예를 들어, 제1 부분은 제1 광로로 대체될 수 있고, 제2 부분은 제2 광로로 대체될 수 있고, 제3 부분은 제3 광로로 대체될 수 있고, 제4 부분은 제4 광로로 대체될 수 있다.
본 개시의 광로(optical path)라는 용어는 선로(track), 경로(path) 또는 덕트(duct)라는 용어로 대체될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 광로를 포함하는 광 전파 모듈을 설명한다.
도 3을 참고하면, 일 실시 예에 따른 광로(310)는 제1 부분(311), 제2 부분(312), 및 제3 부분(313)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광로(310)에는 복수의 광학 부재들을 수용하기 위한 홈들이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(311)에는 제1 빔 스플리터(121)를 수용하기 위한 제1 홈(321), 및 제2 빔 스플리터(122)를 수용하기 위한 제2 홈(322)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 부분(312)에는 제1 필터(123)를 수용하기 위한 제3 홈(323)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 부분(313)에는 제2 필터(124)를 수용하기 위한 제4 홈(324)이 형성될 수 있고, 제2 필터(124)를 수용하기 위한 제5 홈(325)이 형성될 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참고하면, 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터(121)는 제1 파장(예: 약 450nm 내지 550nm 사이에 해당하는 파장)과 제1 파장보다 큰 제2 파장(예: 약 550nm 내지 650nm 사이에 해당하는 파장) 사이의 제1 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔을 투과시키지 않을 수 있다. 즉, 제1 빔 스플리터(121)는 제1 파장과 제2 파장 사이의 파장을 가지는 빔을 반사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(122)는 제3 파장(예: 약 750nm 내지 850 nm 사이에 해당하는 파장) 이상의 제2 파장대에 해당하는 빔을 투과시킬 수 있다. 상기 제3 파장(예: 약 750nm 내지 850nm 사이에 해당하는 파장)는 상기 제2 파장(예: 약 550nm 내지 650nm 사이에 해당하는 파장)보다 큰 파장일 수 있다. 제2 빔 스플리터(122)는 상기 제3 파장 미만의 파장을 가지는 빔을 투과시키지 않을 수 있다. 즉, 제2 빔 스플리터(122)는 상기 제3 파장 미만의 파장을 가지는 빔을 반사시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 필터(123)는 제4 파장(예: 약 450nm 내지 530nm 사이에 해당하는 파장) 및 제4 파장보다 큰 제5 파장(예: 약 530nm 내지 600nm 사이에 해당하는 파장) 사이의 제3 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔을 투과시킬 수 있다. 제1 필터(123)는 상기 제4 파장보다 낮거나 상기 제5 파장보다 큰 파장을 가지는 빔은 차단할 수 있다. 따라서, 제1 필터는 밴드 패스 필터에 해당할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 필터(124)는 제6 파장(예: 약 750nm 내지 850nm 사이에 해당하는 파장)보다 큰 제4 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔을 투과시킬 수 있다. 상기 제6 파장은 상기 제5 파장보다 큰 파장일 수 있다. 제2 필터(124)는 상기 제6 파장보다 낮은 파장을 가지는 빔을 차단할 수 있다. 따라서, 제2 필터(124)는 롱 패스 필터(long pass filter)에 해당할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 빔 스플리터(121)의 제1 파장대는 제1 필터(123)의 제3 파장대와 적어도 일부 중첩될 수 있다. 예를 들어, 제1 방출광은 제1 빔 스플리터(121)에서 반사되어 제1 필터(123)를 투과해서 제1 광검출기(171)로 전파되어야 할 수 있다. 따라서, 제1 파장대와 제3 파장대는 적어도 일부 중첩될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(122)의 제2 파장대는 제2 필터(124)의 제4 파장대와 적어도 일부 중첩될 수 있다. 예를 들어, 제2 방출광은 제2 빔 스플리터(122) 및 제2 필터(124)를 투과해서 제2 광검출기(172)로 전파되어야 할 수 있다. 따라서, 제2 파장대와 제4 파장대는 적어도 일부 중첩될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 제3 필터를 포함하는 광 전파 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참고하면, 일 실시 예에 따른 광 전파 모듈(120)은 제3 필터(524) 및/또는 제4 필터(525)를 포함할 수 있다.
본 개시의 도 5의 제3 필터(524)는 실질적으로 도 1의 제2 필터(124)에 대응할 수 있다. 즉, 제3 필터(524) 역시 제2 필터(124)와 마찬가지로 롱 패스 필터(LPF)에 해당할 수 있다. 본 개시의 도 5의 실시 예는 도 1의 실시 예에서 제4 필터(525)가 추가된 실시 예로 이해될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(122)와 제2 렌즈(126) 사이에 제3 필터(524) 및 제4 필터(525)가 배치됨에 따라 하나의 필터가 배치되는 경우에 비해서 높은 필터링 효율이 확보될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 빔 스플리터(121)는 도 2의 제1 홈(221)에 배치될 수 있고, 제2 빔 스플리터(122)는 도 2의 제3 홈(223)에 배치될 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 도 5의 복수의 광학 부재들의 광로에서의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참고하면, 일 실시 예에 따른 광 전파 모듈(120)은 복수의 광학 부재들을 포함할 수 있고, 복수의 광학 부재들은 각각 광로(210)에 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 빔 스플리터(121)는 제1 부분(211)에 배치될 수 있다. 제1 부분(211)에 배치된 제1 빔 스플리터(121)는 제1 부분(211)을 통과하는 빔들을 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 빔 스플리터(121)는 제1 레이저(111)의 제1 빔 및 제2 레이저(112)의 제2 빔을 투과시킬 수 있다. 제1 부분(211)에 배치된 제1 빔 스플리터(121)는 제1 부분(211)을 통과하는 방출광들을 반사시키거나 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 빔 스플리터(121)는 제1 부분(211)을 통과하는 제1 방출광을 반사시킬 수 있고, 제1 부분(211)을 통과하는 제2 방출광을 투과시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(122)는 제1 부분(211)에 배치될 수 있다. 제1 부분(211)에 배치된 제2 빔 스플리터(122)는 제1 부분(211)을 통과하는 빔들을 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 빔 스플리터(122)는 제1 레이저(111)의 제1 빔과 제2 레이저의 제2 빔을 반사시킬 수 있다. 제1 부분(211)에 배치된 제2 빔 스플리터(122)는 제1 부분(211)을 통과하는 방출광을 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 빔 스플리터(122)는 제1 부분(211)을 통과하는 제2 방출광을 투과시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 필터(123)는 제2 부분(212)에 배치될 수 있다. 제2 부분(212)에 배치된 제1 필터(123)는 지정된 파장대(예: 도 4의 제3 파장과 제4 파장 사이의 파장대)을 통과시키는 밴드 패스 필터일 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 렌즈(125)는 제2 부분(212)에 배치될 수 있고, 제1 렌즈(125)는 입사되는 제1 방출광의 포커싱을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 필터(524)는 제3 부분(213)에 배치될 수 있다. 제3 부분(213)에 배치된 제3 필터(524)는 지정된 파장(예: 도 4의 제6 파장 이상의 파장대)를 통과시키는 밴드 패스 필터일 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 렌즈(126)는 제3 부분(213)에 배치될 수 있고, 제2 렌즈(126)는 입사되는 제2 방출광의 포커싱을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제4 필터(525)는 제3 부분(213)에 배치될 수 있다. 제3 부분(213)에 배치된 제4 필터(525)는 지정된 파장(예: 도 4의 제6 파장 이상의 파장대)를 통과시키는 롱 패스 필터(LPF)일 수 있다.
본 개시의 도 6에서 광 전파 모듈(120)이 제3 부분(213)에 제3 필터(524) 및 제4 필터(525)를 모두 포함하는 것으로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이다. 광 전파 모듈(120)은 제3 필터(524) 및 제4 필터(525) 하나만 포함할 수 있다. 즉, 제3 필터(524) 및 제4 필터(525) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광로(210)의 제1 부분(211)은 제1 콜리메이터(151)와 제2 콜리메이터(152)를 연결할 수 있다. 광로(210)의 제2 부분(212)은 제1 부분(211)에서 연장되어 제1 연결 포트(653)에 연결될 수 있고, 제2 부분(212)은 제1 연결 포트(653)를 통해 제1 광검출기(171)에 연결될 수 있다. 광로(210)의 제3 부분(213)은 제1 부분(211)에서 연장되어 제2 연결 포트(654)에 연결될 수 있고, 제3 부분(213)은 제2 연결 포트(654)를 통해 제2 광검출기(172)에 연결될 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 일 실시 예에 따른 복수의 광학 부재들의 광로에서의 배치 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참고하면, 일 실시 예에 따른 도 7의 광 전파 모듈(120)은 도 6의 광 전파 모듈에 비해서 제4 필터(525)를 포함하지 않을 수 있다.
본 개시의 도 7의 실시 예는 도 6의 실시 예에서 제4 필터(525)가 제거된 실시 예에 해당할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 제1 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참고하면, 일 실시 예에 따른 단파장 광학 시스템(801)(또는, 단파장 공초점 형광 현미경)은 제1 레이저(811), 광 전파 모듈(820), 제1 빔 스플리터(821), 제2 빔 스플리터(822), 제1 광섬유(831), 제2 광섬유(832), 복수의 콜리메이터(850), 제1 필터(823), 제1 렌즈(825), 제1 핀홀(861), 및/또는 제1 광검출기(photo multiplier tube)(871)를 포함할 수 있다.
본 개시의 도 8의 제1 레이저(811), 광 전파 모듈(820), 복수의 콜리메이터(850), 제1 필터(823), 제1 렌즈(825), 제1 핀홀(861) 및 제1 광검출기(871)은 순서대로 도 1의 제1 레이저(111), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제1 필터(123), 제1 렌즈(125), 제1 핀홀(161) 및 제1 광검출기(171)에 대응할 수 있다. 따라서, 본 개시의 도 1의 제1 레이저(111), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제1 필터(123), 제1 렌즈(125), 제1 핀홀(161) 및 제1 광검출기(171)에 대한 설명은 도 8의 제1 레이저(811), 광 전파 모듈(820), 복수의 콜리메이터(850), 제1 필터(823), 제1 렌즈(825), 제1 핀홀(861) 및 제1 광검출기(871)에 적용될 수 있다.
본 개시의 도 8의 제1 빔 스플리터(821) 및 제2 빔 스플리터(822)는 각각 도 1의 제1 빔 스플리터(121) 및 제2 빔 스플리터(122)에 대응할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(811)는 제1 광섬유(831)를 통해 제1 콜리메이터(851)에 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 광 전파 모듈(820)은 제2 광섬유(832)를 통해 프로브에 연결될 수 있다. 제1 콜리메이터(851) 및 제2 콜리메이터(852)는 콜리메이팅 렌즈를 각각 포함할 수 있다. 상기 콜리메이팅 렌즈는 입사된 광의 광경로를 평행하도록 조정해주는 렌즈를 의미할 수 있다. 도 8에 도시된 제1 콜리메이터(851) 및 제2 콜리메이터(852)에 각각 포함된 콜리메이팅 렌즈는 도 1에 도시된 제1 콜리메이터(151) 및 제2 콜리메이터(152)에 각각 포함된 콜리메티팅 렌즈와 기능의 일부가 상이할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 콜리메이팅 렌즈는 입사된 광의 광경로를 평행하도록 조정해주는 기능뿐 아니라, 두 파장의 색수차를 방지하기 위한 기능을 포함하고 있으나, 도 8의 콜리메이팅 렌즈는 입사된 광의 광경로를 평행하도록 조정해주는 기능만 구비하고 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(811)에서 방사된 제1 빔은 제2 빔 스플리터(822)에 의해 반사될 수 있고, 제2 빔 스플리터(822)에 의해 반사된 제1 빔은 제1 빔 스플리터(821)를 투과할 수 있다. 투과된 제1 빔 스플리터(821)는 제2 콜리메이터(852) 및 제2 광섬유(832)를 통해 프로브로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로브에서 객체(예: 도 1의 객체(190))로 제1 빔이 입사됨에 따라 제1 방출광이 형성될 수 있다. 제1 방출광은 제2 광섬유(832)를 통해 광 전파 모듈(820)로 전파될 수 있다. 제1 방출광은 제1 빔 스플리터(821)에 의해 반사될 수 있다. 반사된 제1 방출광은 제1 필터(823), 제1 렌즈(825) 및 제1 핀홀(861)을 통과해서 제1 광검출기(871)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 방출광은 제1 빔에 비해 상대적으로 높은 파장을 가지므로 제1 빔은 제1 빔 스플리터(821)를 통과할 수 있고, 제1 방출광은 제1 빔 스플리터(821)를 통과하지 못하고 반사될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 빔 스플리터(821)는 도 2의 제2 홈(222)에 배치될 수 있고, 제2 빔 스플리터(822)는 도 2의 제3 홈(223)에 배치될 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 제1 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참고하면, 일 실시 예에 따른 단파장 광학 시스템(901)(또는, 단파장 공초점 형광 현미경)은 제1 레이저(911), 광 전파 모듈(920), 제1 광섬유(931), 제2 광섬유(932), 제2 빔 스플리터(922), 제2 필터(924), 제2 렌즈(926), 복수의 콜리메이터(950), 제2 핀홀(962), 및/또는 제1 광검출기 (971)를 포함할 수 있다.
본 개시의 도 9의 제1 레이저(911), 광 전파 모듈(920), 복수의 콜리메이터(950), 제2 빔 스플리터(922), 제2 렌즈(926), 제2 핀홀(962) 및 제1 광검출기(971)는 순서대로 도 1의 제1 레이저(111), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제2 빔 스플리터(122), 제2 렌즈(126), 제2 핀홀(162) 및 제1 광검출기(171)에 대응할 수 있다. 따라서, 본 개시의 도 1의 제1 레이저(111), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제2 빔 스플리터(122), 제2 렌즈(126), 제2 핀홀(162) 및 제1 광검출기(171)에 대한 설명은 각각 순서대로 본 개시의 도 9의 제1 레이저(911), 광 전파 모듈(920), 복수의 콜리메이터(950), 제2 빔 스플리터(922), 제2 렌즈(926), 제2 핀홀(962) 및 제1 광검출기(971)에 적용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 필터(924)는 밴드 패스 필터일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(911)는 제1 광섬유(931)를 통해 제1 콜리메이터(951)에 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 광 전파 모듈(920)은 제2 광섬유(932)를 통해 프로브에 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(911)에서 방사된 제1 빔은 제2 빔 스플리터(922)에 의해 반사될 수 있고, 제2 빔 스플리터(922)에 의해 반사된 제1 빔은 제2 콜리메이터(952) 및 제2 광섬유(932)를 통해 프로브로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로브에서 객체(예: 도 1의 객체(190))로 제1 빔이 입사됨에 따라 제1 방출광이 형성될 수 있다. 제1 방출광은 제2 광섬유(932)를 통해 광 전파 모듈(920)로 전파될 수 있다. 제1 방출광은 제2 필터(924), 제2 렌즈(926) 및 제2 핀홀(962)을 통과해서 제1 광검출기(971)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(922)는 제3 홈(223)에 배치될 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 제2 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참고하면, 일 실시 예에 따른 단파장 광학 시스템(1001)(또는, 단파장 공초점 형광 현미경)은 제2 레이저(1012), 광 전파 모듈(1020), 제1 광섬유(1031), 제2 광섬유(1032), 제2 빔 스플리터(1022), 제2 필터(1024), 제2 렌즈(1026), 복수의 콜리메이터(1050), 제2 핀홀(1062), 및/또는 제2 광검출기(1072)를 포함할 수 있다.
본 개시의 도 10의 제2 레이저(1012), 광 전파 모듈(1020), 복수의 콜리메이터(1050), 제2 빔 스플리터(1022), 제2 필터(1024), 제2 렌즈(1026), 제2 핀홀(1062) 및 제2 광검출기(1072)는 순서대로 도 1의 제2 레이저(112), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제2 빔 스플리터(122), 제2 필터(124), 제2 렌즈(126), 제2 핀홀(162) 및 제2 광검출기(172)에 대응할 수 있다. 따라서, 본 개시의 도 1의 제2 레이저(112), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제2 빔 스플리터(122), 제2 필터(124), 제2 렌즈(126), 제2 핀홀(162) 및 제2 광검출기(172)에 대한 설명은 각각 순서대로 본 개시의 도 10의 제2 레이저(1012), 광 전파 모듈(1020), 복수의 콜리메이터(1050), 제2 빔 스플리터(1022), 제2 필터(1024), 제2 렌즈(1026), 제2 핀홀(1062) 및 제2 광검출기(1072)에 적용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1012)는 제1 광섬유(1031)를 통해 제1 콜리메이터(1051)에 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 광 전파 모듈(1020)은 제2 광섬유(1032)를 통해 프로브에 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1011)에서 방사된 제2 빔은 제2 빔 스플리터(1022)에 의해 반사될 수 있고, 제2 빔 스플리터(1022)에 의해 반사된 제2 빔은 제2 콜리메이터(1052) 및 제2 광섬유(1032)를 통해 프로브로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로브에서 객체(예: 도 1의 객체(190))로 제2 빔이 입사됨에 따라 제2 방출광이 형성될 수 있다. 제2 방출광은 제2 광섬유(1032)를 통해 광 전파 모듈(1020)로 전파될 수 있다. 제2 방출광은 제2 필터(1024), 제2 렌즈(1026) 및 제2 핀홀(1062)을 통과해서 제2 광검출기(1072)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(1022)는 제3 홈(223)에 배치될 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 제2 레이저를 광원으로 활용하는 단파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참고하면, 일 실시 예에 따른 단파장 광학 시스템(1101)(또는, 단파장 공초점 형광 현미경)은 제2 레이저(1112), 광 전파 모듈(1120), 제1 광섬유(1131), 제2 광섬유(1132), 제2 빔 스플리터(1122), 제2 필터(1124), 제2 렌즈(1126), 복수의 콜리메이터(1150), 제2 핀홀(1162), 및/또는 제2 광검출기 (1172)를 포함할 수 있다.
본 개시의 도 11의 제2 레이저(1112), 광 전파 모듈(1120), 복수의 콜리메이터(1150), 제2 빔 스플리터(1122), 제2 렌즈(1126), 제2 핀홀(1162) 및 제2 광검출기(1172)는 순서대로 도 1의 제2 레이저(112), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제2 빔 스플리터(122), 제2 렌즈(126), 제2 핀홀(162) 및 제2 광검출기(172)에 대응할 수 있다. 따라서, 본 개시의 도 1의 제1 레이저(111), 광 전파 모듈(120), 복수의 콜리메이터(150), 제2 빔 스플리터(122), 제2 렌즈(126), 제2 핀홀(162) 및 제2 광검출기(172)에 대한 설명은 각각 순서대로 본 개시의 도 9의 제2 레이저(1112), 광 전파 모듈(1120), 복수의 콜리메이터(1150), 제2 빔 스플리터(1122), 제2 렌즈(1126), 제2 핀홀(1162) 및 제2 광검출기(1172)에 적용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 필터(1124)는 밴드 패스 필터일 수 있다. 따라서, 본 개시의 도 11의 제2 필터(1124)는 도 9의 제2 필터(924)에 대응할 수 있고, 도 9의 제2 필터(924)에 대한 설명은 도 11의 제2 필터(1124)에 적용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1112)는 제1 광섬유(1131)를 통해 제1 콜리메이터(1151)에 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 광 전파 모듈(1120)은 제2 광섬유(1132)를 통해 프로브에 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1112)에서 방사된 제2 빔은 제2 빔 스플리터(1122)에 의해 반사될 수 있고, 제2 빔 스플리터(1122)에 의해 반사된 제2 빔은 제2 콜리메이터(1152) 및 제2 광섬유(1132)를 통해 프로브로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로브에서 객체(예: 도 1의 객체(190))로 제2 빔이 입사됨에 따라 제2 방출광이 형성될 수 있다. 제2 방출광은 제2 광섬유(1132)를 통해 광 전파 모듈(1120)로 전파될 수 있다. 제2 방출광은 제2 필터(1124), 제2 렌즈(1126) 및 제2 핀홀(1162)을 투과해서 제2 광검출기(1172)로 전파될 수 있다.
도 12는 일 실시 예에 따른 복수 개의 레이저들을 광원으로 활용하는 다파장 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참고하면, 일 실시 예에 따른 다파장 광학 시스템(1201)(또는, 다파장 공초점 형광 현미경)은 복수의 레이저들(1210), 광 전파 모듈(1220), 복수의 광섬유들(1230), 광섬유 커플러(140), 복수의 콜리메이터(1250), 제1 핀홀(1261), 제2 핀홀(1262), 제1 광검출기(1271), 제2 광검출기(1272), 및/또는 프로브(1280)를 포함할 수 있다.
도 12의 복수의 레이저들(1210)은 도 1의 복수의 레이저들(110)과 다른 레이저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 12의 복수의 레이저들(1210)은 제1 레이저(1211) 및 제2 레이저(1212)를 포함할 수 있다. 제1 레이저(1211)는 제1 파장(예: 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장)의 빔을 방사할 수 있다. 제2 레이저(1212)는 제3 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 빔을 방사할 수 있다. 반면에, 도 1의 복수의 레이저들(110)은 제1 파장(예: 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장)의 빔을 방사하는 제1 레이저(111) 및 제2 파장(예: 750nm 내지 800nm 사이에 해당하는 파장)의 빔을 방사하는 제2 레이저(112)를 포함할 수 있다.
결과적으로, 도 12의 실시 예는 도 1의 제2 파장(예: 750nm 내지 800nm 사이에 해당하는 파장)의 빔을 방사하는 제2 레이저(112)가 제3 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 빔을 방사하는 제2 레이저(1212)로 대체된 실시 예에 해당할 수 있다.
도 12의 제2 필터(1224)는 도 1의 제2 필터(1224)와 다르게 밴드 패스 필터일 수 있다. 예를 들어, 도 1의 제2 필터(1224)는 롱 패스 필터 일 수 있고, 반면에 도 12의 제2 필터(1224)는 밴드 패스 필터일 수 있다. 또한, 도 12에서 제2 필터(1224)는 하나로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이다. 예를 들어, 광 전파 모듈(1220)은 제2 필터(1224) 및 제2 필터(1224)와 평행하게 배치되는 제3 필터를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 레이저들(1210)은 제1 레이저(1211) 및 제2 레이저(1212)를 포함할 수 있다. 복수의 레이저들(1210)은 광학 시스템(1201)에서 광원에 해당할 수 있다. 예를 들어, 복수의 레이저들(1210)은 각각 피그테일(pigtail) 레이저 다이오드(laser diode, LD)일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 레이저들(1210)은 광섬유 커플러(1240)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저(1211)는 제1 광섬유(1231)를 통해 광섬유 커플러(1240)와 연결될 수 있고, 제2 레이저(1212)는 제2 광섬유(1232)를 통해 광섬유 커플러(1240)와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광섬유 커플러(1240)는 광 전파 모듈(1220)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 광 전파 모듈(1220)에는 제1 콜리메이터(1251)를 포함할 수 있고, 광섬유 커플러(1240)는 제3 광섬유(1233)를 통해 광 전파 모듈(1220)의 제1 콜리메이터(1251)에 연결될 수 있다. 결과적으로, 광섬유 커플러(1240)는 제3 광섬유(1233) 및 제1 콜리메이터(1251)를 통해 광 전파 모듈(1220)에 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 콜리메이터(1251)는 파이버 포트(fiber port)에 해당할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1220)로 광섬유 커플러(1240)로부터 출력된 제1 빔 및 제2 빔이 전파될 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저(1211)에서 출력된 제1 빔은 제1 광섬유(1231), 광섬유 커플러(1240), 제3 광섬유(1233) 및 제1 콜리메이터(1251)를 통해 광 전파 모듈(1220)로 전파될 수 있다. 예를 들어, 제2 레이저(1212)에서 출력된 제2 빔은 제2 광섬유(1232), 광섬유 커플러(1240), 제3 광섬유(1233) 및 제1 콜리메이터(1251)를 통해 광 전파 모듈(1220)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1220)은 복수의 광학 부재들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 전파 모듈(1220)은 제1 빔 스플리터(1221), 제2 빔 스플리터(1222), 제1 필터(1223), 제2 필터(1224), 제1 렌즈(1225), 및/또는 제2 렌즈(1226)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 빔 스플리터(1221)와 제1 광검출기(1271) 사이에는 제1 필터(1223)가 배치될 수 있다. 제1 필터(1223)와 제1 광검출기(1271) 사이에는 제1 렌즈(1225)가 배치될 수 있다 일 실시 예에서, 제1 렌즈(1225)와 제1 광검출기(1271) 사이에는 제1 핀홀(1261)이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(1222)와 제2 광검출기(1272) 사이에는 제2 필터(1224)가 배치될 수 있다. 제2 필터(1224)와 제2 광검출기(1272) 사이에는 제2 렌즈(1226)가 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 렌즈(1226)와 제2 광검출기(1272) 사이에는 제2 핀홀(1262)이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1220)은 프로브(1280)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 광 전파 모듈(1220)은 제2 콜리메이터(1252)를 포함할 수 있고, 제2 콜리메이터(1252)는 제4 광섬유(1234)를 통해 프로브(1280)와 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 콜리메이터(1252)는 파이버 포트(fiber port)에 해당할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 레이저(1211)에서 방사되는 제1 빔은 객체(1290)에 입사될 수 있다. 제1 빔이 객체(1290)에 조사됨에 따라 형성되는 제1 방출광은 제1 광검출기(1271)로 전파될 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저(1211)에서 방사되는 제1 빔은 제2 빔 스플리터(1222)에 의해 반사될 수 있다. 제2 빔 스플리터(1222)에 반사된 제1 빔은 제1 빔 스플리터(1221)를 투과하여 제4 광섬유(1234)를 통해 프로브(1280)로 전파될 수 있다. 프로브(1280)로 전파된 제1 빔은 객체(1290)에 입사될 수 있다.
일 예시에서, 제1 빔이 객체(1290)에 조사됨에 따라 형성되는 제1 방출광은 제4 광섬유(1234)를 통해 광 전파 모듈(1220)로 전파될 수 있다. 광 전파 모듈(1220)로 전파된 제1 방출광은 제1 빔 스플리터(1221)에 반사될 수 있다. 제1 빔 스플리터(1221)에 반사된 제1 방출광은 제1 필터(1223), 제1 렌즈(1225) 및 제1 핀홀(1261)을 투과하여 제1 광검출기(1271)로 전파될 수 있다. 제1 광검출기(1271)는 전파된 제1 방출광을 증폭할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 방출광은 제1 빔이 여기(excited)되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 파장의 제1 빔이 객체(1290)에 입사함에 따라 형성되는 제1 방출광은 제1 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)보다 높은 파장을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 필터(1223)는 밴드 패스 필터에 해당할 수 있다. 제1 렌즈(1225)는 제1 렌즈(1225)에 입사되는 빔의 포커싱을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1212)에서 방사되는 제2 빔은 객체에 입사될 수 있다. 제2 빔이 객체(1290)에 조사됨에 따라 형성되는 제2 방출광은 제2 광검출기(1272)로 전파될 수 있다. 예를 들어, 제2 레이저(1212)에서 방사되는 제2 빔은 제2 빔 스플리터(1222)에 의해 반사될 수 있다. 제2 빔 스플리터(1222)에 반사된 제2 빔은 제1 빔 스플리터(1221)를 투과하여 제4 광섬유(1243)를 통해 프로브(1280)로 전파될 수 있다. 프로브(1280)로 전파된 제2 빔은 객체에 입사될 수 있다.
일 예시에서, 제2 빔이 객체에 조사됨에 따라 형성되는 제2 방출광은 제4 광섬유(1234)를 통해 광 전파 모듈(1220)로 전파될 수 있다. 광 전파 모듈(1220)로 전파된 제2 방출광은 제1 빔 스플리터(1221)를 투과할 수 있다. 제1 빔 스플리터(1221)를 투과한 제2 방출광은 제2 필터(1224), 제2 렌즈(1226) 및 제2 핀홀(1262)을 투과하여 제2 광검출기(1272)로 전파될 수 있다. 제2 광검출기(1272)는 전파된 제2 방출광을 증폭할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 방출광은 제2 빔이 여기(excited)되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 파장의 제2 빔이 객체(1290)에 입사함에 따라 형성되는 제2 방출광은 제2 파장보다 높은 파장을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 필터(1224)는 롱 패스 필터에 해당할 수 있다. 제2 렌즈(1226)는 제2 렌즈(1226)에 입사되는 빔의 포커싱을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 광검출기(1271)는 제1 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 제1 빔을 위한 광검출기일 수 있다. 예를 들어, 제1 광검출기(1271)는 제1 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 제1 빔이 객체(1290)에 입사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제1 방출광을 수신할 수 있고, 제1 방출광을 증폭할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 광검출기(1272)는 제3 파장(예: 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장)의 제2 빔을 위한 광검출기일 수 있다. 예를 들어, 제2 광검출기(1272)는 제2 파장(예: 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장)의 제2 빔이 객체(1290)에 입사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제2 방출광을 수신할 수 있고, 제2 방출광을 증폭할 수 있다.
도 13은 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참고하면, 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터(1221)는 제7 파장(예: 약 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장)과 제7 파장보다 큰 제8 파장(예: 약 500nm 내지 550nm 사이에 해당하는 파장) 사이의 제5 파장대에 해당하는 빔을 투과시키지 않을 수 있다. 즉, 제1 빔 스플리터(1221)는 제7 파장과 제8 파장 사이의 제5 파장대에 해당하는 빔을 반사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(1222)는 상기 제8 파장보다 큰 제9 파장(예: 약 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장) 이상의 제6 파장대에 해당하는 빔을 투과시킬 수 있다. 제2 빔 스플리터(1222)는 상기 제9 파장 미만의 파장을 가지는 빔을 투과시키지 않을 수 있다. 즉, 제2 빔 스플리터(1222)는 상기 제9 파장 미만의 파장을 가지는 빔을 반사시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 필터(1223)는 제10 파장(예: 약 400nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장) 및 제10 파장보다 큰 제11 파장(예: 약 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장) 사이의 제7 파장대에 해당하는 빔을 투과시킬 수 있다. 제1 필터(1223)는 상기 제10 파장보다 낮거나 상기 제11 파장보다 큰 파장을 가지는 빔을 차단할 수 있다. 따라서, 제1 필터(1223)는 밴드 패스 필터에 해당할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 필터(1224)는 제12 파장(예: 약 450nm 내지 530nm 사이에 해당하는 파장) 및 제12 파장보다 큰 제13 파장(예: 약 530nm 내지 600nm 사이에 해당하는 파장) 사이의 제8 파장대에 해당하는 빔을 투과시킬 수 있다. 제2 필터(1224)는 상기 제12 파장보다 낮거나 상기 제13 파장보다 큰 파장을 가지는 빔은 차단할 수 있다. 따라서, 제2 필터(1224)는 밴드 패스 필터에 해당할 수 있다.
도 14는 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참고하면, 일 실시 예에 따른 다파장 광학 시스템(1401)(또는, 다파장 공초점 형광 현미경)은 복수의 레이저들(1410), 광 전파 모듈(1420), 복수의 광섬유들(1430), 광섬유 커플러(1440), 복수의 콜리메이터(1450), 제1 핀홀(1461), 제2 핀홀(1462), 제1 광검출기(1471), 및/또는 제2 광검출기(1472)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도 14의 복수의 레이저들(1410), 복수의 광섬유들(1430), 광섬유 커플러(1440), 복수의 콜리메이터(1450), 제1 핀홀(1461), 제2 핀홀(1462), 제1 광검출기(1471) 및 제2 광검출기(1472)는 각각 순서대로 도 12의 복수의 레이저들(1210), 복수의 광섬유들(1230), 광섬유 커플러(1240), 복수의 콜리메이터(1250), 제1 핀홀(1261), 제2 핀홀(1262), 제1 광검출기(1271) 및 제2 광검출기(1272)에 대응할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1420)은 복수의 광학 부재들을 포함할 수 있다. 복수의 광학 부재들은 제1 빔 스플리터(1421), 제2 빔 스플리터(1422), 제1 필터(1423), 제1 렌즈(1424), 제2 필터(1425), 및 제2 렌즈(1426)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도 14의 광 전파 모듈(1420)의 복수의 광학 부재들은 도 12의 광 전파 모듈(1220)의 광학 부재들과 다르게 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 14의 제1 빔 스플리터(1421)는 도 2의 제1 홈(221)에 배치될 수 있다. 반면에, 도 12의 제1 빔 스플리터(1221)는 도 2의 제2 홈(222)에 배치될 수 있다. 또한, 도 14의 제2 빔 스플리터(1422) 도 2의 제2 홈(222)에 배치될 수 있다. 반면에, 도 12의 제2 빔 스플리터(1222)는 제3 홈(223)에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광섬유 커플러(1440)에서 출력된 제1 빔은 제1 빔 스플리터(1421)에 의해 반사될 수 있다. 반사된 제1 빔은 제4 광섬유(1434)를 통해 프로브로 전파될 수 있고, 제1 빔은 프로브에서 출력되어 객체(예: 도 1의 객체(170))에 반사될 수 있다. 제1 빔이 객체에 반사됨에 따라 형성되는 제1 방출광은 프로브 및 제4 광섬유(1434)를 통해 광 전파 모듈(1420)로 전파될 수 있다. 제1 방출광은 제1 빔 스플리터(1421), 제2 빔 스플리터(1422), 제2 필터(1425), 제2 렌즈(1426) 및 제2 핀홀(1462)을 투과할 수 있다. 투과된 제1 방출광은 제2 광검출기(1472)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광섬유 커플러(1440)에서 출력된 제2 빔은 제1 빔 스플리터(1421)에 의해 반사될 수 있다. 반사된 제2 빔은 제4 광섬유(1434)를 통해 프로브로 전파될 수 있고, 제2 빔은 프로브에서 출력되어 객체(예: 도 1의 객체(170))에 반사될 수 있다. 제2 빔이 객체에 반사도미에 따라 형성되는 제2 방출광은 프로브 및 제4 광섬유(1434)를 통해 광 전파 모듈(1420)로 전파될 수 있다. 제2 방출광은 제1 빔 스플리터(1421)를 투과할 수 있고, 제2 빔 스플리터(1422)에 반사될 수 있다. 반사된 제2 방출광은 제1 필터(1423), 제1 렌즈(1424), 및 제1 핀홀(1461)을 투과할 수 있고, 제1 광검출기(1471)로 전파될 수 있다.
도 15는 일 실시 예에 따른 광학 시스템 내에서 복수의 광학 부재들의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참고하면, 일 실시 예에 따른 제1 콜리메이터(1451)는 광로(210)의 제4 부분(214)과 연결될 수 있다. 제2 콜리메이터(1452)는 광로(210)의 제1 부분(211)과 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 광검출기(1471)와 연결을 위한 제1 연결 포트(1553)는 제2 부분(212)과 연결될 수 있다. 제2 광검출기(1472)와 연결을 위한 제2 연결 포트(1554)는 제3 부분(213)과 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 빔 스플리터(1421)는 제1 홈(221)에 배치될 수 있고, 제2 빔 스플리터(1422)는 제2 홈(222)에 배치될 수 있다. 제1 필터(1423)는 제4 홈(224)에 배치될 수 있고, 제2 필터(1425)는 제5 홈(225)에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1420)은 제2 필터(1425) 이외에 추가로 제3 필터(1525)를 포함할 수 있다. 제3 필터(1525)는 제2 필터(1425)와 실질적으로 동일하게 밴드 패스 필터일 수 있다. 제3 필터(1525)는 제6 홈(226)에 배치될 수 있다.
본 개시의 도 15에서 광 전파 모듈(1420)이 제2 필터(1425) 및 제3 필터(1525)를 포함하는 것으로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이다. 예를 들어, 광 전파 모듈(1420)은 제2 필터(1425) 및 제3 필터(1525) 중 하나만 포함할 수 있다.
도 16은 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터, 제2 빔 스플리터, 제1 필터 및 제2 필터의 사양을 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참고하면, 일 실시 예에 따른 제1 빔 스플리터(1421)는 제14 파장(예: 약 400nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)과 제15 파장(예: 약 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장) 사이의 제9 파장대를 투과시킬 수 있다. 제1 빔 스플리터(1421)는 제16 파장(예: 약 500nm 내지 550nm 사이에 해당하는 파장)과 제17 파장(예: 약 550nm 내지 600nm 사이에 해당하는 파장) 사이의 제10 파장대를 투과시킬 수 있다. 제1 빔 스플리터(1421)는 제18 파장(예: 약 600nm 내지 650nm 사이에 해당하는 파장) 이상의 제11 파장대를 투과시킬 수 있다. 결과적으로, 제1 빔 스플리터(1421)는 복수의 파장대를 투과시키는 밴드 패스(band pass)의 특성을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(1422)는 제19 파장(예: 약 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장) 이상의 제12 파장대를 투과시킬 수 있다. 결과적으로, 제2 빔 스플리터(1422)는 롱 패스(long pass)의 특성을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 필터(1423)는 제20 파장(예: 약 400nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장) 이상 제21 파장(예: 약 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장) 이하의 제13 파장대를 투과시킬 수 있다. 결과적으로, 제1 필터(1423)는 밴드 패스 필터일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 필터(1425)는 제22 파장(예: 약 450nm 내지 530nm 사이에 해당하는 파장) 이상 제23 파장(예: 약 530nm 내지 600nm 사이에 해당하는 파장) 이하의 제14 파장대를 투과시킬 수 있다. 결과적으로, 제2 필터(1425)는 밴드 패스 필터일 수 있다.
도 17은 일 실시 예에 따른 하나의 레이저를 포함하는 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참고하면, 일 실시 예에 따른 광학 시스템(또는, 공초점 형광 현미경)(1701)은 제2 레이저(1412), 광 전파 모듈(1720), 제1 콜리메이터(1451) 및/또는 제2 콜리메이터(1452)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1412)는 제3 파장(예: 405 nm)의 빔을 방사 또는 조사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1412)는 제1 광섬유(1431)를 통해 제1 콜리메이터(1451)와 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 콜리메이터(1451)는 광 전파 모듈(1720)과 연결되므로 결과적으로, 제2 레이저(1412)는 제1 광섬유(14310 및 제1 콜리메이터(1451)를 통해 광 전파 모듈(17200과 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1720)은 제2 콜리메이터(1452)를 통해 제2 광섬유(1432)와 연결될 수 있고, 결과적으로 광 전파 모듈(1720)은 제2 광섬유(1432)를 프로브와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1720)은 제1 빔 스플리터(1421), 제2 빔 스플리터(1422), 제1 필터(1423) 및 제1 렌즈(1424)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1412)에서 방사된 제3 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 빔은 제1 빔 스플리터(1421)에 반사되어 제2 콜리메이터(1452) 및 제2 광섬유(1432)로 전파될 수 있다. 전파된 빔은 객체(예: 도 1의 객체(190))에 조사될 수 있고, 방출광이 형성될 수 있다. 형성된 방출광은 프로브를 통해 제2 광섬유(1432)로 전파될 수 있다. 방출광은 제1 빔 스플리터(1421)를 투과하고 제2 빔 스플리터(1422)에 반사될 수 있다. 반사된 방출광은 제1 필터(1423) 및 제1 핀홀(1461)을 투과하여 제1 광검출기(1471)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(141)에서 방사된 제3 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 빔은 제1 빔 스플리터(1421)에 반사되지만, 방출광은 제1 빔 스플리터(1421)를 투과하는 것은 방출광은 제3 파장의 빔에 비해 상대적으로 높은 파장을 가지기 때문이다. 즉, 제3 파장의 빔이 객체에 반사됨에 따라 방출광은 여기(excited)될 수 있고, 제3 파장의 빔보다 상대적으로 높은 파장을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 빔 스플리터(1421)는 도 2의 제1 홈(221)에 배치될 수 있고, 제2 빔 스플리터(1422)는 도 2의 제2 홈(222)에 배치될 수 있다.
도 18은 일 실시 예에 따른 하나의 레이저를 포함하는 광학 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참고하면, 일 실시 예에 따른 광학 시스템(또는, 공초점 형광 현미경)(1801)은 제2 레이저(1412), 광 전파 모듈(1820), 제1 콜리메이터(1451) 및/또는 제2 콜리메이터(1452)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1412)는 제3 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 빔을 방사 또는 조사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1412)는 제1 광섬유(1431)를 통해 제1 콜리메이터(1451)와 연결될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 콜리메이터(1451)는 광 전파 모듈(1720)과 연결되므로 결과적으로, 제2 레이저(1412)는 제1 광섬유(14310 및 제1 콜리메이터(1451)를 통해 광 전파 모듈(17200과 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1720)은 제2 콜리메이터(1452)를 통해 제2 광섬유(1432)와 연결될 수 있고, 결과적으로 광 전파 모듈(1720)은 제2 광섬유(1432)를 프로브와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광 전파 모듈(1820)은 제1 빔 스플리터(1421), 제2 필터(1425) 및 제1 렌즈(1426)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(1412)에서 방사된 제3 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 빔은 제1 빔 스플리터(1421)에 반사되어 제2 콜리메이터(1452) 및 제2 광섬유(1432)로 전파될 수 있다. 전파된 빔은 객체(예: 도 1의 객체(190))에 조사될 수 있고, 방출광이 형성될 수 있다. 형성된 방출광은 프로브를 통해 제2 광섬유(1432)로 전파될 수 있다. 방출광은 제1 빔 스플리터(1421)를 투과할 수 있다. 반사된 방출광은 제2 필터(1425) 및 제2 핀홀(1462)을 투과하여 제1 광검출기(1471)로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레이저(141)에서 방사된 제3 파장(예: 350nm 내지 450nm 사이에 해당하는 파장)의 빔은 제1 빔 스플리터(1421)에 반사되지만, 방출광은 제1 빔 스플리터(1421)를 투과하는 것은 방출광은 제3 파장의 빔에 비해 상대적으로 높은 파장을 가지기 때문이다. 즉, 제3 파장의 빔이 객체에 조사됨에 따라 상기 제3 파장의 빔은 여기(excited)될 수 있고, 방출광은 제3 파장의 빔보다 상대적으로 높은 파장을 가질 수 있다.
도 19는 일 실시 예에 따른 광로 내 제2 빔 스플리터의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참고하면, 일 실시 예에 따른 광로(210)의 제1 부분(211)에는 제2 빔 스플리터(1422)가 배치될 수 있다. 도 19는, 도 15의 도면을 기준으로, 제1 부분(211)의 단면을 제3 부분(213)에서 제1 부분(211)을 향해 바라본 모습이다. 광로(210)의 제1 부분(211)의 상측 가장자리에 제1 레일(1921)이 형성될 수 있고, 제1 부분(211)의 하측 가장자리에 제2 레일(1922)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 레일(1921) 및 제2 레일(1922)은 제2 빔 스플리터(1422)가 삽입될 수 있는 슬롯(slot)의 양 끝단에서 광로(210)의 길이방향에 수직인 방향을 따라 형성될 수 있다. 상기 슬롯의 양 끝단은 제2 홈(222)일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광학 시스템(101)의 적어도 하나의 프로세서는 제2 빔 스플리터를 광로(210) 내 제1 부분(211)에 위치시키거나, 제2 빔 스플리터를 이동시켜 제2 빔 스플리터가 광로(210) 외의 공간(1910)으로 이동하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로세서는 도 17의 실시 예와 같이 제2 빔 스플리터(1422)가 활용되어야하는 경우에 제1 레일(1921) 및 제2 레일(1922)을 제어하여 제2 빔 스플리터(1422)가 제1 부분(211)에 위치하도록 제어할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 적어도 하나의 프로세서는 도 18의 실시 예와 같이 제2 빔 스플리터(1422)가 활용되지 않는 경우에 제1 레일(1921) 및 제2 레일(1922)을 제어하여 제2 빔 스플리터(1422)를 공간(1910)으로 이동시킬 수 있다.
결과적으로, 적어도 하나의 프로세서는 지정된 조건에 따라 제1 위치(예: 광로(210)의 제1 부분(211) 내)에 위치하는 제2 빔 스플리터(1422)를 제2 위치(예: 공간(1910))으로 이동시키거나, 제2 위치에 위치하는 제2 빔 스플리터(1422)를 제1 위치로 이동시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 빔 스플리터(1422)가 광로(210)의 제1 부분(211) 밖으로 이동하여 공간(1910)에 위치하는 경우에는 광 전파 모듈(예: 광 전파 모듈(1820))의 광로(210)를 통과하는 빔들 또는 방출광들이 제2 빔 스플리터(1422)를 투과하지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광학 시스템(101)은 제2 빔 스플리터(1422)의 위치를 제어함으로써 광 전파 모듈(예: 광 전파 모듈(1420))의 호환성을 증대시킬 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시된 광 전파 모듈(1420)에 제1 홈(221), 제2 홈(222) 및 제3 홈(223)에 각각 빔 스플리터들이 배치될 수 있다. 일 예시에서, 적어도 하나의 프로세서는 미리 결정된 조건을 만족하는 경우 빔 스플리터들 중 일부는 광로(210) 내로 이동시키고 일부는 광로(210) 밖으로 이동시킬 수 있다.
결과적으로, 광 전파 모듈(1420)은 다파장을 이용하는 광 전파 모듈과 단파장을 이용하는 광 전파 모듈로서의 기능을 모두 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 광학 시스템(101)은 디스플레이를 더 포함할 수 있고, 적어도 하나의 프로세서는 디스플레이에 광 전파 모듈(1420)의 홈들에 배치된 빔 스플리터들의 상태를 표시할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로세서는 제1 홈(221)의 제1 빔 스플리터(121)가 제1 부분(221)에 배치되지 않은 상태(예: out 상태)임을 표시할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 제2 홈(222)의 제2 빔 스플리터(122)가 제1 부분(221)에 배치된 상태(예: in 상태)임을 표시할 수 있다. 결과적으로, 적어도 하나의 프로세서는 광 전파 모듈(1420)에 배치된 빔 스플리터들의 상태를 표시함으로써 사용자에게 현재 광 전파 모듈(1420)이 다파장 모듈로 활용되고 있는지 단파장 모듈로 활용되고 있는지 알려줄(notify)수 있다. 광학 부재(예: 빔 스플리터)의 상태가 디스플레이에 표시될 수 있다는 설명은 필터들(예: 제1 필터, 제2 필터)에도 동일하게 적용될 수 있음을 통상의 기술자에게 자명하다.
일 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 프로세서는 디스플레이에 표시된 광학 부재들의 상태를 외부 장치(예: 사용자의 단말)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로세서는 광학 부재들의 상태를 외부 장치로 전송함으로써 광학 시스템(101)과 원거리에 위치한 사용자가 광학 부재들의 상태를 식별할 수 있도록 만들 수 있다.
본 개시의 도 19에서는 빔 스플리터들이 광로(210)의 레일에 고정되는 것으로 설명하였으나 이는 일 예시일 뿐이다. 예를 들어, 본원의 도 1 내지 도 18의 실시 예에서 빔 스플리터들은 홈(예: 제1 홈(221))에 고정된 채로 움직이지 않을 수 있다.
본 개시의 도 19에서는 제2 빔 스플리터(1422)를 기준으로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이고, 다른 빔 스플리터에도 실질적으로 도 19에서 설명된 내용이 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 19에서 설명되고 있는 내용은 제1 빔 스플리터(1421)에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 개시의 도 19에서는 제2 빔 스플리터(1422)를 기준으로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이고, 필터들에도 실질적으로 도 19에서 설명된 내용이 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 19에서 설명되고 있는 내용은 제1 필터(1423), 제2 필터(1425), 및 제3 필터(1525)에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 개시에서는 제2 빔 스플리터(1422)의 이동이 광 전파 모듈(120) 또는 광학 시스템(101) 내의 적어도 하나의 프로세서에 위해서 수행되는 것으로 설명되었으나 이는 일 예시일 뿐이다. 제2 빔 스플리터(1422)는 광 전파 모듈(120) 또는 광학 시스템(101)에 대한 사용자 입력에 따라 이동될 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 공초점 형광 현미경(confocal fluorescence microscope)에 탑재되어 제1 파장의 제1 빔을 출력하는 제1 레이저와 제2 파장의 제2 빔을 출력하는 제2 레이저를 객체(object)에 조사(irradiate)하고, 상기 객체로부터 방출된 방출광을 획득하고, 상기 획득된 방출광을 처리하는 광학 시스템은 제1 광섬유에 결합되는 상기 제1 레이저와 제2 광섬유에 결합되는 상기 제2 레이저를 포함할 수 있다. 광학 시스템은 상기 제1 광섬유를 통해 전파되는 상기 제1 빔과 상기 제2 광섬유를 통해 전파되는 상기 제2 빔이 제3 광섬유를 통해 동시에 전파되도록, 상기 제1 광섬유 및 상기 제2 광섬유를 제3 광섬유로 결합하는 광섬유 커플러 및 상기 광섬유 커플러로부터 출력된 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔이 전파되는 광 전파 모듈을 포함할 수 있다. 광 전파 모듈은 상기 제1 빔, 상기 제2 빔, 및 상기 방출광이 전파되는 광로(optical path), 복수의 광학 부재들, 상기 제3 광섬유와 결합되는 제1 콜리메이터(collimator) 및 제1 빔 및 상기 제2 빔을 상기 객체로 조사하기 위한 프로브와 결합된, 제4 광섬유와 결합되는 제2 콜리메이터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 전파 모듈의 상기 복수의 광학 부재들은 상기 제1 파장과 상기 제1 파장보다 큰 제2 파장 사이의 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔을 투과시키지 않는 제1 빔 스플리터, 및 상기 제2 파장보다 큰 제3 파장 이하의 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔을 투과시키지 않는 제2 빔 스플리터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 빔 스플리터에 투과되지 않은 빔은 상기 제1 빔 스플리터에 반사될 수 있다. 상기 제2 빔 스플리터에 투과되지 않은 빔은 상기 제2 빔 스플리터에 반사될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 전파 모듈의 상기 복수의 광학 부재들은 제4 파장과 상기 제4 파장보다 큰 제5 파장 사이의 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔만 투과하는 제1 필터 및 상기 제5 파장보다 큰 제6 파장 이상의 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔을 투과시키는 제2 필터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 빔이 상기 객체에 조사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제1 방출광은 상기 제4 파장과 상기 제5 파장 사이의 상기 파장대에 해당하는 파장을 가질 수 있다. 상기 제2 빔이 상기 객체에 조사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제2 방출광은 상기 제6 파장 이상의 파장대에 해당하는 파장을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 전파 모듈은 제1 광검출기(photo multiplier tube) 및 제2 광검출기를 더 포함할 수 있다. 상기 광 전파 모듈의 상기 광로는 상기 제1 콜리메이터와 상기 제2 콜리메이터를 연결하는 제1 부분, 상기 제1 부분으로부터 연장되어 상기 제1 광검출기와 연결되는 제2 부분 및 상기 제1 부분으로부터 연장되어 상기 제2 광검출기와 연결되는 제3 부분을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 빔이 상기 객체에 입사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제1 방출광은 상기 제1 광검출기로 전파될 수 있다. 상기 제2 빔이 상기 객체에 입사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제2 방출광은 상기 제2 광검출기로 전파될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 전파 모듈은 상기 제1 콜리메이터가 결합될 수 있는(capable of being coupled) 제1 연결 부분 및 제3 콜리메이터가 결합될 수 있는 제5 연결 부분을 포함할 수 있다. 상기 광 전파 모듈의 상기 광로는 상기 제1 부분과 상기 제5 연결 부분을 연결하는 제4 부분을 포함하고, 상기 제1 레이저와 상기 제2 레이저의 광학 특성에 기반하여 결정된 상기 제1 연결 부분 또는 상기 제5 연결 부분 중 하나의 연결 부분에, 상기 하나의 연결 부분과 대응되는 콜리메이터가 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 광학 부재들은 제1 빔 스플리터 및 제2 빔 스플리터를 포함할 수 있다. 상기 광로의 상기 제1 부분에는 상기 제1 빔 스플리터를 수용하기 위한 제1 홈이 형성될 수 있고, 상기 제2 빔 스플리터를 수용하기 위한 제2 홈이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 홈에는 제1 레일(rail)이 배치될 수 있고, 상기 제2 빔 스플리터는 상기 제1 레일 상에 고정될 수 있다. 상기 제2 빔 스플리터가 상기 제1 레일 상의 제1 위치에 있는 경우 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔은 상기 제2 빔 스플리터로 입사(incident)될 수 있고, 상기 제2 빔 스플리터가 상기 제1 레일을 따라 상기 제1 위치에서 지정된 거리만큼 이동하는 경우 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔은 상기 제2 빔 스플리터로 입사되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 빔 스플리터의 상기 제1 레일 상에서의 위치는 상기 광 전파 모듈에 포함되는 적어도 하나의 프로세서에 의해 제어되거나 사용자 입력에 따라 제어될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광 전파 모듈은 제1 빔 스플리터, 제1 필터, 입사되는 빔의 포커싱을 조절하는 제1 렌즈, 제1 핀홀(pin hole) 및 제1 광검출기(photo multiplier tube)를 포함할 수 있다. 상기 제1 빔 스플리터와 상기 제1 광검출기 사이에는 상기 제1 필터가 배치될 수 있다. 상기 제1 필터와 상기 제1 광검출기 사이에는 상기 제1 렌즈가 배치될 수 있다. 상기 제1 렌즈와 상기 제1 광검출기 사이에는 상기 제1 렌즈에서 출력된 빔을 통과시키는 상기 제1 핀홀이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 빔이 상기 객체에 입사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제1 방출광의 중심 파장이 상기 제1 빔의 상기 제1 파장보다 높은 파장을 가질 수 있다. 상기 제2 빔이 상기 객체에 입사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제2 방출광의 중심 파장이 상기 제2 빔의 상기 제2 파장보다 높은 파장을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 빔의 상기 제1 파장은 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장일 수 있고, 상기 제2 빔의 상기 제2 파장은 750nm 내지 800nm 사이에 해당하는 파장일 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 공초점 형광 현미경(confocal fluorescence microscope)에 탑재되어 제1 파장의 제1 빔을 객체(object)에 조사하고, 상기 객체로부터 방출된 방출광을 획득하고, 상기 획득된 방출광을 처리하는 광학 시스템은 제1 광섬유에 결합되는 제1 레이저 및 상기 제1 레이저로부터 출력된 상기 제1 빔이 전파되는 광 전파 모듈을 포함할 수 있다. 상기 광 전파 모듈은 상기 제1 빔 및 상기 방출광이 상기 객체에 전파되는 광로(optical path), 복수의 광학 부재들, 상기 제1 광섬유와 결합되는 제1 콜리메이터(collimator) 및 상기 광 전파 모듈을 통해 전파되는 상기 제1 빔을 상기 객체로 조사하기 위한 프로브와 결합된, 제2 광섬유와 결합되는 제2 콜리메이터를 포함할 수 있다.
Claims (15)
- 공초점 형광 현미경(confocal fluorescence microscope)에 탑재되어 제1 파장의 제1 빔을 출력하는 제1 레이저와 제2 파장의 제2 빔을 출력하는 제2 레이저를 객체(object)에 조사(irradiate)하고, 상기 객체로부터 방출된 방출광(emission light)을 획득하고, 상기 획득된 방출광을 처리하는 광학 시스템에 있어서,
제1 광섬유에 결합되는 상기 제1 레이저와 제2 광섬유에 결합되는 상기 제2 레이저;
상기 제1 광섬유를 통해 전파되는 상기 제1 빔과 상기 제2 광섬유를 통해 전파되는 상기 제2 빔이 제3 광섬유를 통해 동시에 전파되도록, 상기 제1 광섬유, 상기 제2 광섬유, 및 제3 광섬유로 결합된 광섬유 커플러; 및
상기 광섬유 커플러로부터 출력된 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔이 전파되는 광 전파 모듈을 포함하고,
상기 광 전파 모듈은:
상기 제1 빔, 상기 제2 빔, 및 상기 방출광이 전파되는 광로(optical path);
복수의 광학 부재들;
상기 제3 광섬유와 결합되는 제1 콜리메이터(collimator); 및
상기 제1 빔 및 상기 제2 빔을 상기 객체로 조사하기 위한 프로브(probe)와 결합된, 제4 광섬유와 결합되는 제2 콜리메이터를 포함하고, 상기 제2 콜리메이터는 상기 광로를 따라 전파되는 평행한 광에 해당하는 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔을 집광하여 상기 제4 광섬유에 전파시키고,
상기 제2 콜리메이터와 상기 프로브 사이에는 상기 제4 광섬유 이외의 광학 요소가 배치되지 않고, 상기 제2 콜리메이터를 투과한 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔은 상기 제4 광섬유를 통해 상기 프로브로 전파되는, 광학 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 광 전파 모듈의 상기 복수의 광학 부재들은:
상기 제1 파장과 상기 제1 파장보다 큰 제2 파장 사이의 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔을 투과시키지 않는 제1 빔 스플리터, 및
상기 제2 파장보다 큰 제3 파장 이하의 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔을 투과시키지 않는 제2 빔 스플리터를 포함하는, 광학 시스템. - 청구항 2에 있어서,
상기 제1 빔 스플리터에 투과되지 않은 빔은 상기 제1 빔 스플리터에 반사되고,
상기 제2 빔 스플리터에 투과되지 않은 빔은 상기 제2 빔 스플리터에 반사되는, 광학 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 광 전파 모듈의 상기 복수의 광학 부재들은:
제4 파장과 상기 제4 파장보다 큰 제5 파장 사이의 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔만 투과하는 제1 필터; 및
상기 제5 파장보다 큰 제6 파장 이상의 파장대에 해당하는 파장을 가지는 빔을 투과시키는 제2 필터를 포함하는, 광학 시스템. - 청구항 4에 있어서,
상기 제1 빔이 상기 객체에 조사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제1 방출광은 상기 제4 파장과 상기 제5 파장 사이의 상기 파장대에 해당하는 파장을 가지고,
상기 제2 빔이 상기 객체에 조사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제2 방출광은 상기 제6 파장 이상의 파장대에 해당하는 파장을 가지는, 광학 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 광 전파 모듈은 제1 광검출기 및 제2 광검출기를 더 포함하고,
상기 광 전파 모듈의 상기 광로는:
상기 제1 콜리메이터와 상기 제2 콜리메이터를 연결하는 제1 부분;
상기 제1 부분으로부터 연장되어 상기 제1 광검출기와 연결되는 제2 부분; 및
상기 제1 부분으로부터 연장되어 상기 제2 광검출기와 연결되는 제3 부분을 포함하는, 광학 시스템. - 청구항 6에 있어서,
상기 제1 빔이 상기 객체에 조사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제1 방출광은 상기 제1 광검출기로 전파되고,
상기 제2 빔이 상기 객체에 조사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제2 방출광은 상기 제2 광검출기로 전파되는, 광학 시스템. - 청구항 6에 있어서,
상기 광 전파 모듈은 상기 제1 콜리메이터가 결합될 수 있는(capable of being coupled) 제1 연결 부분(connection portion) 및 제3 콜리메이터가 결합될 수 있는 제2 연결 부분을 포함하고,
상기 광 전파 모듈의 상기 광로는 상기 제1 부분과 상기 제2 연결 부분을 연결하는 제4 부분을 포함하고,
상기 제1 레이저와 상기 제2 레이저의 광학 특성에 기반하여 결정된 상기 제1 연결 부분 또는 상기 제2 연결 부분 중 하나의 연결 부분에, 상기 하나의 연결 부분과 대응되는 콜리메이터가 결합되는, 광학 시스템. - 청구항 6에 있어서,
상기 복수의 광학 부재들은 제1 빔 스플리터 및 제2 빔 스플리터를 포함하고,
상기 광로의 상기 제1 부분에는:
상기 제1 빔 스플리터를 수용하기 위한 제1 홈이 형성되고,
상기 제2 빔 스플리터를 수용하기 위한 제2 홈이 형성되는, 광학 시스템. - 청구항 9에 있어서,
상기 제2 홈에는 제1 레일(rail)이 배치되고,
상기 제2 빔 스플리터는 상기 제1 레일 상에 고정되고,
상기 제2 빔 스플리터가 상기 제1 레일 상의 제1 위치에 있는 경우 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔은 상기 제2 빔 스플리터로 입사(incident)되고,
상기 제2 빔 스플리터가 상기 제1 레일을 따라 상기 제1 위치에서 지정된 거리만큼 이동하는 경우 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔은 상기 제2 빔 스플리터로 입사되지 않는, 광학 시스템. - 청구항 10에 있어서,
상기 제2 빔 스플리터의 상기 제1 레일 상에서의 위치는 상기 광 전파 모듈에 포함되는 적어도 하나의 프로세서에 의해 제어되거나 사용자 입력에 따라 제어되는, 광학 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 광 전파 모듈은 제1 빔 스플리터, 제1 필터, 입사되는 빔의 포커싱을 조절하는 제1 렌즈, 제1 핀홀(pin hole) 및 제1 광검출기를 포함하고,
상기 제1 빔 스플리터와 상기 제1 광검출기 사이에는 상기 제1 필터가 배치되고,
상기 제1 필터와 상기 제1 광검출기 사이에는 상기 제1 렌즈가 배치되고,
상기 제1 렌즈와 상기 제1 광검출기 사이에는 상기 제1 렌즈에서 출력된 빔을 통과시키는 상기 제1 핀홀이 배치되는, 광학 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 빔이 상기 객체에 조사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제1 방출광의 중심 파장이 상기 제1 빔의 상기 제1 파장보다 높은 파장을 가지고,
상기 제2 빔이 상기 객체에 조사된 것에 응답하여 상기 객체로부터 방출된 제2 방출광의 중심 파장이 상기 제2 빔의 상기 제2 파장보다 높은 파장을 가지는, 광학 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 빔의 상기 제1 파장은 450nm 내지 500nm 사이에 해당하는 파장이고,
상기 제2 빔의 상기 제2 파장은 750nm 내지 800nm 사이에 해당하는 파장인, 광학 시스템. - 공초점 형광 현미경(confocal fluorescence microscope)에 탑재되어 제1 파장의 제1 빔을 객체(object)에 조사하고, 상기 객체로부터 방출된 방출광을 획득하고, 상기 획득된 방출광을 처리하는 광학 시스템에 있어서,
제1 광섬유에 결합되는 제1 레이저; 및
상기 제1 레이저로부터 출력된 상기 제1 빔이 전파되는 광 전파 모듈을 포함하고,
상기 광 전파 모듈은:
상기 제1 빔 및 상기 방출광이 전파되는 광로(optical path);
복수의 광학 부재들,
상기 제1 광섬유와 결합되는 제1 콜리메이터(collimator); 및
상기 광 전파 모듈을 통해 전파되는 상기 제1 빔을 상기 객체로 조사하기 위한 프로브와 결합된, 제2 광섬유와 결합되는 제2 콜리메이터를 포함하고, 상기 제2 콜리메이터는 상기 광로를 따라 전파되는 평행한 광에 해당하는 상기 제1 빔을 집광하여 상기 제2 광섬유에 전파시키고,
상기 제2 콜리메이터와 상기 프로브 사이에는 상기 제2 광섬유 이외의 광학 요소가 배치되지 않고, 상기 제2 콜리메이터를 투과한 상기 제1 빔은 상기 제2 광섬유를 통해 상기 프로브로 전파되는, 광학 시스템.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| KR1020220127164A KR102567223B1 (ko) | 2022-10-05 | 2022-10-05 | 공초점 형광 현미경에 탑재된 광학 시스템 |
| PCT/KR2022/019587 WO2024075895A1 (ko) | 2022-10-05 | 2022-12-05 | 공초점 형광 현미경을 이용한 이미지 처리 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220127164A KR102567223B1 (ko) | 2022-10-05 | 2022-10-05 | 공초점 형광 현미경에 탑재된 광학 시스템 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102567223B1 true KR102567223B1 (ko) | 2023-08-16 |
Family
ID=87848161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220127164A KR102567223B1 (ko) | 2022-10-05 | 2022-10-05 | 공초점 형광 현미경에 탑재된 광학 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102567223B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090118774A (ko) * | 2008-05-14 | 2009-11-18 | 한국과학기술원 | 하이컨텐트 스크리닝을 위한 공초점 형광 현미경 |
| KR20140068359A (ko) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | 한양대학교 산학협력단 | 이중 검출 형광 공초점 현미경 장치 및 그 영상을 획득하는 방법 |
| KR101502236B1 (ko) * | 2013-10-25 | 2015-03-12 | 한양대학교 산학협력단 | 3 차원 다색 형광 공초점 현미경 및 이를 사용하는 시편의 깊이의 정보를 생성하는 방법 |
| KR20150087578A (ko) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | 연세대학교 산학협력단 | 회절 위상 현미경 시스템 및 이를 이용한 측정방법 |
-
2022
- 2022-10-05 KR KR1020220127164A patent/KR102567223B1/ko active IP Right Grant
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