KR20200096238A - 기능 모듈 및 기능 모듈이 장착된 현미경 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 현미경용 기능 모듈 (02)과 관련 있다. 기능 모듈 (02)은 기능 모듈 (02)을 현미경의 모듈 지지대에 탈거 가능하게 장착하기 위한 기계적 인터페이스 (11)로 구성된다. 기능 모듈 (02)은 현미경의 대물 렌즈 (03)로부터 기능 모듈 (02)까지 광경로 (09)를 설정하기 위한 광학 인터페이스 (12)로 구성된다. 또한, 기능 모듈 (02)은 적어도 하나 이상의 이미지 센서 (21)를 포함한다. 기능 모듈 (02)은 제1 그리고 제2 미세 전자기계 광학 시스템 (17, 18)으로 구성된다. 제1 미세 전자기계 광학 시스템 (17)은 이미지 센서 (21)로 향하는 제1 하위 광경로 (14)에서 피사계 심도를 향상시키기 위해 구성된다. 제2 미세 전자기계 광학 시스템 (18)은 이미지 센서 (21)로 향하는 제2 하위 광경로 (16)에서 피사계 심도를 향상시키기 위해 구성된다. 본 발명은 현미경과 더 관련 있다.
Description
본 발명은 현미경 용 기능 모듈에 관한 것이다. 기능 모듈은 현미경의 모듈 지지대에 마운트 할 수 있다. 또한, 본 발명은 기능 모듈을 포함하는 현미경에 관한 것이다.
DE 197 33 193 A1은 적응 광학을 갖춘 현미경을 교시한다. 투과파 전방 모듈레이터는 대물 렌즈와 튜브 렌즈 사이에 위치된다. 현미경은 공초점 현미경, 레이저 현미경, 통상적인 현미경 또는 분석 현미경에 사용될 수 있다.
US 7,345,816 B2는 샘플에 조명광을 조사하는 광원을 포함하는 광학 현미경을 보여준다. 가변 반사면을 가진 미러는 조명광을 반사시킨다. 보정 테이블은 초점 위치와 수차의 변화에 대응하는 반사면의 복수 형상의 복수 데이터를 저장한다.
US 7,269,344 B2는 가변 미러 및 전자 줌 기능을 제공하는 영상 광학 시스템을 갖춘 광학 장치를 교시하고 있다. 가변 미러의 광선 편향 기능은 사용될 이미지에 대응하는 물체 영역의 변화에 따라 변화된다. 이 솔루션은 가변 배율을 높이더라도 촬영된 이미지의 높은 선명도를 목표로 한다.
WO 2005/119331 A1은 2 자유도 회전 및 1 자유도 변환하는 다수의 마이크로미러를 포함하는 가변 초점거리 렌즈를 교시한다. 마이크로미러의 2 자유도 회전과 1 자유도 변환은 렌즈의 초점거리를 변경하고 조명과 동일한 위상 조건을 만족시키도록 제어된다. 렌즈는 회절 프레넬 렌즈이다.
WO 2007/134264 A2는 가변 초점거리 마이크로미러 어레이 렌즈를 갖는 제3원 영상 시스템을 도시한다. 마이크로미러 어레이 렌즈는 다수의 마이크로미러를 포함하고, 각각의 마이크로미러는 마이크로미러 어레이 렌즈의 초점거리를 변경시키도록 제어된다. 영상 시스템은 영상 장치에 의해 캡처된 이미지와 마이크로미러 어레이 렌즈의 초점 거리 정보를 사용하여 제3원 영상 데이터를 생성하는 영상 장치 및 영상 처리 장치로 구성된다.
Webb, S.E.D 등의 논문: 2006년 7월 15일자 Optics Letters, Volume 31, No. 14의 “Multidimensional single-molecule imaging in live cells using total-internal-reflection fluorescence microscopy”는 파장과 편광 모두에서 분리되는 살아있는 세포에서의 단일 분자를 영상화 할 수 있는 광시야 전반사 형광 현미경을 보여준다. 살아있는 세포의 원형질막에서 신호 전달 수용체에 결합된 형광 분자 단일 쌍 사이의 형광 공명 에너지 전달이 기술되어 있다.
US 2011/0096393 A1은 세 개 이상의 장치를 현미경에 연결할 수 있고, 동시에 사용될 수 있다고 교시하고 있다. 현미경 연결 포트를 포함한 현미경 연결 장치는 샘플을 관찰하기 위해 사용 된 현미경에 연결된다.
US 2007/0279733 A1에는 샘플을 영상화하는 광학 장치가 도시되어 있다. 그 광학 장치는 주요 대물 렌즈와 피사계 심도를 수정하기 위한 장치로 구성된다. 이 장치는 공간 배향에 대해 개별적으로 제어 가능하고 조정 가능한 마이크로미러를 갖는 마이크로미러 어레이를 나타낸다.
Shain, William J. 등의 논문: 2017년 3월 1일자 Optics Letters, Volume 42, No. 5 의 “Extended depth-of-field microscopy with a high-speed deformable mirror”는 업데이트 속도가 20kHz인 가변 미러를 사용하여 빠르고 광 효율적인 확장 피사계 심도(EDOF)를 제공하는 광시야 형광 현미경 추가물을 교시한다.
US 2006/0018651 A1은 최소 1개의 마이크로미러 어레이 렌즈, 이미지 센서 및 신호 프로세서를 포함하는 자동 포커싱 시스템을 제시한다. 마이크로미러 어레이 렌즈는 물체를 영상화 하고 영상을 이미지 센서에 초점 맞춘다.
본 발명의 목적은 현미경을 위한 기능 모듈과 강화된 피사계 심도로 효과적으로 영상을 기록 할 수 있는 해당 현미경을 제공하는 것이다.
전술 한 목적은 동봉된 청구항1에 따른 기능 모듈 및 청구항 15에 따른 현미경에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 기능 모듈은 현미경 또는 현미경의 본체에 장착될 수 있다. 특히, 발명에 따른 기능 모듈은 대물 렌즈를 포함하는 현미경 또는 현미경의 본체에 적용 가능하다. 따라서, 기능 모듈은 현미경 모듈 지지대에 탈착식으로 장착하기 위한 기계적 인터페이스; 특히 현미경의 기계적 연결부에 기능 모듈을 부착하기 위한 기계적 인터페이스로 구성된다. 모듈 지지대는 현미경, 특히 대물 렌즈를 포함하는 현미경의 본체에 형성된다. 또한, 기능 모듈은 현미경의 대물 렌즈로부터 기능 모듈까지의 광 경로를 설정하기 위한 광학 인터페이스로 구성된다. 광학 인터페이스는 가급적 기계적 인터페이스에 통합된다.
본 발명에 따른 기능 모듈은 광학 인터페이스를 통해 이미지 센서로 전송된 영상을 전기 신호로 변환하기 위한 적어도 하나의 이미지 센서를 더 포함한다. 여기에서 이미지 센서는 대물 렌즈로 촬영한 영상을 전기적 신호로 변환한다. 이미지 센서는 반도체(예: CMOS)가 바람직하다. 이미지 센서는 양극화에 민감한 이미지 센서가 선호된다.
본 발명에 따른 기능 모듈은 제1 미세 전자기계 광학 시스템과 제2 미세 전자기계 광학 시스템으로 구성된다. 제1 미세 전자기계 광학 시스템은 제1 광학 하위 경로에서 피사계 심도를 향상시키기 위해 구성된다. 제1 하위 광경로는 이미지 센서로 향한다. 여기에서 제1 미세 전자기계 광학 시스템은 피사계 심도를 향상시키기 위하여 제1 하위 광경로 및 이미지 센서로 이루어진 광학 인터페이스로 구성된다. 제2 미세 전자기계 광학 시스템은 제2 하위 광경로에서 피사계 심도를 향상시키기 위해 구성된다. 제2 하위 광경로도 이미지 센서로 향한다. 여기서, 제2 미세 전자기계 광학 시스템은 피사계 심도를 향상시키기 위하여 제2 하위 광경로 및 이미지 센서로 이루어진 광학 인터페이스로 구성된다. 제1 하위 광경로 및 제2 하위 광경로는 광학 인터페이스를 가로지르는 광경로로부터 유도된다. 제1 미세 전자기계 광학 시스템과 제2 미세 전자기계 광학 시스템은 각각 이미지를 이미지 센서로 유도하며, 여기서 이 영상은 피사계 심도가 강화된 영상을 생성하기에 적합하다. 가급적 제1 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 유도된 영상과 제2 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 유도된 영상은 현미경의 대물 렌즈에 의해 촬영된 동일한 영상을 나타낸다. 그렇지 않으면, 제1 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 유도된 영상 및 제2 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 유도된 영상은 현미경의 대물 렌즈에 의해 촬영된 영상의 상이한 영역을 나타낸다. 그렇지 않으면, 제1 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 유도된 영상 및 제2 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 유도된 영상은 현미경의 대물 렌즈에 의해 관찰되는 샘플의 이미지 센서에서 상이한 배율을 나타낸다. 그렇지 않으면, 제1 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 유도된 영상 및 제2 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 유도된 영상은 상이한 편광 상태 또는 상이한 빛의 스펙트럼 영역 또는 상이한 위상 상태를 나타낸다.
본 발명에 따른 기능 모듈의 이점은 적어도 두 개의 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 더 많은 빛을 수용할 수 있기 때문에 현미경으로 검사할 샘플의 낮은 광 수준에서도 강화된 심도(EDoF)의 영상을 제작할 수 있다는 것이다. 이는 이상적인 반사 및 산란, 비네팅 등으로 인한 손실이 없다는 점을 고려할 때 대물 렌즈에 의해 수용된 빛이 100%에 가까울 수 있다. 발명에 따른 기능 모듈의 또 다른 이점은 두 개의 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 더 빠른 포커싱이 가능하기 때문에, 향상된 피사계 심도(EDoF)를 갖는 영상을 더 짧은 시간에 생성할 수 있다는 것이다.
발명의 추가적인 장점, 세부사항 및 개선사항은 도면을 참고하여 발명의 실시예에 대한 다음과 같은 설명으로부터 명백해질 것이다. 다음과 같이 표시된다:
도 1은 본 발명에 따른 현미경의 첫번째 실시예의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 현미경의 두번째 실시예의 개략도이다.
도 1은 본 발명에 따른 현미경의 첫번째 실시예의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 현미경의 두번째 실시예의 개략도이다.
본 발명에 따른 기능 모듈의 일 실시예에서 기능 모듈은 적어도 2개의 이미지 센서로 구성된다. 제1 하위 광경로 및 제2 하위 광경로는 제1 이미지 센서에 향한다. 여기서 제1 미세 전자기계 광학 시스템 및 제2 미세 전자기계 광학 시스템은 제1 이미지 센서와 연결된다. 가급적 기능 모듈은 최소 3개의 미세 전자기계 광학 시스템으로 구성된다. 가급적 하나 이상의 미세 전자기계 광학 시스템은 제2 이미지 센서와 연결된다.
본 발명에 따른 기능 모듈의 일 실시예에서 각각의 미세 전자기계 광학 시스템은 가변 마이크로미러 어레이를 포함한다. 가변 마이크로미러들은 각각 2 자유도 회전과 1 자유도 변환을 보여준다. 제1 미세 전자기계 광학 시스템의 가변 마이크로미러에 대한 자유도 변환은 제1 하위 광경로를 따른다. 제2 미세 전자기계 광학 시스템 가변 마이크로미러의 자유도 변환은 제2 하위 광경로를 따른다. 제1 미세 전자기계 광학 시스템의 가변 마이크로미러의 2 자유도 회전은 제1 하위 광경로와 수직이다. 제2 미세 전자기계 광학 시스템의 가변 마이크로미러의 2 자유도 회전은 제2 하위 광경로와 수직이다.
미세 전자기계 광학 시스템은 미러 어레이 렌즈 시스템이다. 이러한 미러 어레이 렌즈 시스템은 MALS라는 상표로 제공된다.
제1 미세 전자기계 광학 시스템 및 제2 미세 전자기계 광학 시스템은 동일하다. 그렇지 않으면 제1 미세 전자기계 광학 시스템과 제2 미세 전자기계 광학 시스템은 서로 다른 미러 어레이 렌즈 시스템이다.
가급적, 각각의 미세 전자기계 광학 시스템은 프레넬 렌즈를 형성한다.
본 발명에 따른 기능 모듈의 일 실시예에서, 각각의 미세 전자기계 광학 시스템은 빔 스플리터, 컬러 빔 스필리터 또는 편광 빔 스플리터로 향한다. 빔 스플리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터는 2개의 하위 광경로와 빛을 이미지 센서로 향하게 한다. 빔 스플리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터는 광학 인터페이스를 통과하는 광경로를 제1 미세 전자기계 광학 시스템으로 향하는 제1 하위 광경로 및 제2 미세 전자기계 광학 시스템으로 향하는 제2 하위 광경로로 분할한다. 또한, 제1 미세 전자기계 광학 시스템은 빔 스플리터, 컬러 빔 스필리터 또는 편광 빔 스플리터를 통해 이미지 센서로 광학적으로 유도된다. 또한, 제2 미세 전자기계 광학 시스템은 빔 스플리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터를 통해 이미지 센서로 광학적으로 유도된다.
가급적, 빔 스플리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터는 제1 미세 전자기계 광학 시스템과 광학 인터페이스 사이에 위치한다. 가급적, 빔 스플리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터는 제2 미세 전자기계 광학 시스템과 광학 인터페이스 사이에 위치한다.
가급적, 제1 하위 광경로와 제2 하위 광경로는 서로 수직이고, 빔 스플리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터 내에서 서로 교차한다.
가급적, 제1 미세 전자기계 광학 시스템과 빔 스플리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터 및 광학 인터페이스가 직선으로 배열된다. 가급적, 제2 미세 전자기계 광학 시스템과 빔 스플리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터 및 이미지 센서는 직선으로 배열된다.
가급적, 빔 스플리터는 편광 스플리터가 적합하다. 편광 빔 스플리터는 광경로의 광을 편광시킨다.
본 발명에 따른 기능 모듈의 일 실시예에서 파장판은 제1 하위 광경로 상에 및/또는 제2 하위 광경로 상에 위치한다. 1개의 파장판 또는 각각의 파장판은 λ/4 파장판이 적합하다. 가급적 제1 하위 광경로 상에 제1 파장판이 있고, 제2 하위 광경로 상에 제2 파장판이 위치한다. 가급적 제1 파장판은 제1 미세 전자기계 광학 시스템과 빔 스플리터 사이의 제1 하위 광경로에 위치한다. 가급적 제2 파장판은 제2 미세 전자기계 광학 시스템과 빔 스플리터 사이의 제2 하위 광경로에 위치한다.
본 발명에 따른 기능 모듈의 일 실시예에서 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터이며, 기능 모듈은 제1 미세 전자기계 광학 시스템과 빔 스플리터 사이의 제1 하위 광경로에 위치하는 제1 λ/4 파장판을 추가로 포함한다. 그리고 제2 λ/4 파장판은 제2 미세 전자기계 광학 시스템과 빔 스플리터 사이의 제2 하위 광경로에 위치한다. 이 실시예에서 단 하나의 미세 전자기계 광학 시스템을 포함하는 종래 기술로 구현된 실시예에 비해 두 개의 미세 전자기계 광학 시스템에서 최대 75% 이상의 빛을 수집할 수 있기 때문에, 현미경으로 검사할 샘플의 매우 낮은 광도 수준에서 강화된 피사계 심도로 영상을 획득할 수 있다는 특별한 장점을 보여준다. 대물 렌즈에 의해 수집된 빛의 거의 100%가 이미지 센서로 향할 수 있다.
본 발명에 따른 기능 모듈의 일 실시예에서 렌즈, 컬러 필터, 능동 음향-광학 변조기, 능동 전기-광학 변조기 및/또는 수동 또는 능동 간섭계 소자는 제1 하위 광경로, 제2 하위 광경로 및/또는 광경로에 위치한다. 이러한 추가 구성요소는 특정 기능을 제공할 수 있다.
렌즈, 컬러 필터, 능동 음향-광학 변조기, 능동 전기-광학 변조기 및/또는 수동 또는 능동 간섭계 소자는 제1 미세 전자기계 광학 시스템과 빔 스플리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터 사이, 제2 미세 전자기계 광학 시스템과 빔 스플리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터 사이, 빔 스플리터와 이미지센서 및/또는 광학 인터페이스 사이에 위치한다. 렌즈, 컬러 필터, 능동 음향-광학 변조기, 능동 전기-광학 변조기 및/또는 수동 또는 능동 간섭계 소자는 제1 미세 전자기계 광학 시스템과 빔 스플리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터 사이의 제1 하위 광경로 및/또는 제2 미세 전자기계 광학 시스템과 빔 스플리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터 사이의 제2 하위 광경로에 위치한다. 제1 미세 전자기계 광학 시스템과 빔 스플리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터 사이의 렌즈와 제2 미세 전자기계 광학 시스템과 빔 스프리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터 사이의 렌즈는 빔 스플리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터와 이미지 센서 사이의 렌즈와 결합된다. 그리고 광학 인터페이스의 렌즈는 제1 하위 광경로 및 제2 하위 광경로에 대한 다양한 배율 및 이미지 센서에 의한 순차적 검출로 이어질 수 있다.
본 발명에 따른 기능 모듈의 일 실시예에서 기능 모듈은 두 개의 미세 전자기계 광학 시스템과 이미지 센서의 동기화 된 제어를 위한 제어 장치를 추가로 구성한다. 가급적, 제어 장치는 이미지 센서에 의해 변환된 이미지를 처리하도록 추가로 구성된다. 두 개의 미세 전자기계 광학 시스템은 전체 기능 모듈에 필요한 정확한 기능에 따라 서로 다른 방식으로 동기화 할 수 있다.
가급적, 제어 장치는 제1 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 프레넬 렌즈 또는 격자를 형성하고, 제2 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 프레넬 렌즈 또는 격자를 형성하도록 추가로 구성된다.
가급적, 제어 장치는 상이한 초점 값을 갖는 복수의 이미지를 촬영하여 겹쳐진 영상을 생성하도록 추가로 구성된다. 서로 다른 초점 값은 두 개의 미세 전자기계 광학 시스템을 제어하여 얻으며, 특히 두 미세 전자기계 광학 시스템의 가변 마이크로미러를 보다 구체적으로 움직임으로써 얻는다. ;두 미세 전자기계 광학 시스템의 가변 마이크로미러를 움직여 각각의 초점 거리의 값을 갖는 프레넬 렌즈 또는 격자를 형성. 두 개의 미세 전자기계 광학 시스템의 초점 위치는 필요한 기능에 따라 동일하거나 상이할 수 있다. 초점 위치의 변화는 동기화 되거나 독립적일 수 있다.
가급적, 제어 장치는 강회된 피사계 심도를 갖는 영상으로 영상을 겹치는 처리를 하도록 추가로 구성된다.
가급적, 제어 장치는 제3원 영상을 얻기 위한 피사계 심도가 강화된 영상 또는 겹쳐진 영상을 처리하도록 추가로 구성된다. 제어 장치는 제3원 영상을 얻기 위한 피사계 심도가 강화된 다수의 영상 또는 다수의 겹쳐진 영상을 처리하도록 추가로 구성된다.
가급적, 제어 장치는 두 개의 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 미리 정의된 초점 위치를 따르거나, 두 개의 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 다른 초점 위치를 따르거나, 두 개의 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 적어도 하나의 특정 초점 위치를 검색하도록 추가로 구성된다. 둘 이상의 초점 위치는 공간적으로 분리될 수 있다. 즉, XY 평면에서 분리할 수 있다. 이런 분리는 고정 또는 조정 가능한 광학 배열을 사용하거나 편광 또는 스펙트럼 범위에 의해 또는 이들의 조합에 의해 얻는 것이 바람직하다.
대안적으로, 제어 장치는 시간적 분리를 초래하는 등록 시간에 기초하여 두 개 이상의 초점 위치를 분리하도록 추가로 구성하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 하위 광경로는 개별적으로 차단되거나 일정 시간 동안 꺼진다. 이러한 셔터 기능을 제공하기 위해 기능 모듈은 가급적 셔터(예: 기계식 셔터, 전자 광학 셔터 또는 음향 광학 셔터)로 구성된다. 또는, 셔터 기능은 스펙트럼 분리 또는 편광 전환에 기초한다.
가급적, 제어 장치는 기능 모듈 및 기능 모듈과 함께 제공되는 현미경의 가변 감도를 각각 제공하도록 추가로 구성된다. 가급적, 제어 장치는 강화된 피사계 심도로 영상을 생성하는 가변 효율을 제공하도록 추가로 구성된다.
가급적, 제어 장치는 제1 하위 광경로의 영상과 제2 하위 광경로의 영상을 분할하도록 추가로 구성된다. 이러한 분할은 편광, 스펙트럼 범위, 빛의 위상 또는 초점 위치에 기초하여 얻는 것이 바람직하다.
가급적, 제어 장치는 현미경의 대물 렌즈에 의해 촬영된 상이한 영역을 제1 미세 전자기계 광학 시스템과 제2 미세 전자기계 광학 시스템에 의해 지시되도록 추가로 구성된다.
가급적, 제어 장치는 형광 검출 효율을 강화시키기 위해 추가로 구성된다.
가급적, 제어 장치는 제1 하위 광경로와 제2 하위 광경로의 배율이 다르도록 추가로 구성된다. 가급적, 제어 장치는 제1 하위 광경로와 제2 하위 광경로의 가변 배율을 위해 추가로 구성된다.
가급적, 제어 장치는 제1 하위 광경로와 제2 하위 광경로의 상이한 피사계 심도 값을 위해 추가로 구성된다. 가급적, 제어 장치는 제1 하위 광경로와 제2 하위 광경로의 가변 피사계 심도 값을 위해 추가로 구성된다.
가급적, 제어 장치는 제1 하위 광경로와 제2 하위 광경로에서 횡방향 또는 축방향 분해능의 상이한 값을 위해 추가로 구성된다. 가급적, 제어 장치는 제1 하위 광경로와 제2 하위 광경로에서 횡방향 또는 충방향 가변 분해능 값을 위해 추가로 구성된다.
가급적, 제어 장치는 제1 하위 광경로와 제2 하위 광경로의 이중 색 검출을 위해 추가로 구성된다.
가급적, 기능 모듈은 3가지 색상에 대한 빔 스플리터, 이중 컬러 빔 스플리터 세트 또는 차례대로 배열된 유전체 미러에 의해 구성되는 다중 컬러 빔 스플리터 장치로 구성된다. 이 다중-색상 빔 스플리터 장치는 개별 스펙트럼 영역이 있는 여러 채널을 제공한다. 이것들은 두 개 이상의 채널이다. 기능 모듈의 실시예는 가급적 위에서 전술한 바와 같이 하나 이상의 이미지 센서를 포함한다. 채널 수와 하위 광경로의 수는 가급적 이미지 센서의 수가 증가함에 따라 더 확장된다. 또는, 기능 모듈은 하나의 채널에서 상이한 색상을 분할하는 음향-광학 액추에이터 또는 간섭계를 포함한다.
가급적, 제어 장치는 제1 하위 광경로와 제2 하위 광경로의 다중 스펙트럼 검출을 위해 추가로 구성된다.
가급적, 제어 장치는 제1 하위 광경로와 제2 하위 광경로의 민감-편광 검출을 위해 추가로 구성된다.
가급적, 제어 장치는 제1 하위 광경로와 제2 하위 광경로의 민감-위상 검출을 위해 추가로 구성된다.
본 발명에 따른 현미경은 현미경으로 검사할 샘플로부터 빛을 수집하기 위한 대물 렌즈를 포함한다. 현미경은 발명에 따라 기능 모듈을 추가로 구성한다. 기능 모듈의 기계적 인터페이스는 현미경의 모듈 지지대에 장착된다. 따라서, 광학 인터페이스를 통해 대물 렌즈로부터 기능 모듈로의 광경로가 확립된다. 광경로는 기능 모듈 내에서 제1 하위 광경로 및 제2 하위 광경로로 분할된다.
가급적, 현미경은 본 발명에 따른 기능 모듈의 일 실시예를 포함한다.
가급적, 현미경은 검사할 샘플을 조명하기 위한 조명을 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 현미경의 일 실시예의 개략도를 보여준다. 이 현미경은 본체 01와 본 발명에 따른 기능 모듈 02의 일 실시예를 포함한다. 현미경의 본체01는 현미경으로 검사할 샘플 04로부터 빛을 수집하기 위한 대물 렌즈 03를 포함한다. 현미경의 본체 01는 현미경의 광경로 09로 조명 06의 빛을 공급하기 위한 렌즈 07와 빔 스플리터 08를 포함한 서로 다른 형태의 조명 06을 추가로 포함한다.
기능 모듈 02은 현미경의 본체 01의 모듈 지지부 (도시되지 않음)에 장착하기 위한 기계적 인터페이스 10를 포함한다. 중간 이미지 평면 11과 동공 12은 기계적 인터페이스 10 내에 위치할 수 있는 광학 인터페이스를 형성하고, 본체 01의 광경로 09를 기능 모듈 02로 확장한다. 기능 모듈 02은 현미경 본체 01의 모듈 지지대 (도시되지 않음)에 탈거 가능하게 장착된다. 따라서 기능 모듈 02는 다른 모듈로 교체할 수 있다. (도시되지 않음)
기능 모듈 02은 광경로 09를 제1 하위 광경로 14와 제2 하위 광경로 16로 분할하는 빔 스플리터 13를 포함한다. 제1 하위 광경로 14와 제2 하위 광경로 16는 서로 직교한다. 제1 하위 광경로 14는 광경로 09와 동축으로 정렬된다.
기능 모듈 02의 제1 미세 전자기계 광학 시스템 17은 제1 하위 광경로 14에 위치한다. 기능 모듈 02의 제2 미세 전자기계 광학 시스템 18은 제2 하위 광경로 16에 위치한다. 각각의 미세 전자기계 광학 시스템 17, 18은 가변 마이크로미러 19 어레이로 구성되어 있다. 각각의 가변 마이크로미러 19는 2 자유도 회전 1 자유도 변환을 보여준다.
기능 모듈 02는 이미지 센서 21을 추가로 구성한다. 제1 미세 전자기계 광학 시스템 17과 제2 미세 전자기계 광학 시스템 18의 마이크로미러 19에 의해 반사되는 빛은 빔 스플리터 13를 통해 이미지 센서 21로 향한다.
도 2는 본 발명에 따른 현미경의 두 번째 실시예의 개략도를 보여준다. 현미경은 본 발명에 따른 기능 모듈 02의 두 번째 실시예를 포함한다. 본체 01는 도 1에 나타난 실시예와 유사하다. 기능 모듈 02의 두 번째 실시예는 도 1에 나타난 기능 모듈 02의 첫 번째 실시예의 모든 구성 요소를 포함한다. 또한, 빔 스플리터 13는 광경로 09의 빛을 편광시킨다. 또한, 제1 미세 전자기계 광학 시스템 17은 제1 하위 광경로 14에 있는 제1 λ/4 파장판 23으로 구성된다. 또한, 제2 미세 전자기계 광학 시스템 18은 제2 하위 광경로 16에 있는 제2 λ/4 파장판 24으로 구성된다.
또한, 제1 미세 전자기계 광학 시스템 17은 제1 하위 광경로 14 상에 렌즈 또는 컬러 필터와 같은 제1 광학 요소 26를 포함할 수 있다. 또한, 제2 미세 전자기계 광학 시스템 18은 제2 하위 광경로 16 상에 렌즈 또는 컬리 필터와 같은 제2 광학 요소 27를 포함할 수 있다. 렌즈 또는 컬러 필터와 같은 제3 광학 요소 28는 빔 스플리터 13와 이미지 센서 21 사이에 위치될 수 있다. 렌즈 또는 컬러 필터와 같은 제4 광학 요소 29는 광경로 09 상에 위치될 수 있다.
01
본체
02 기능 모듈
03 대물 렌즈
04 샘플
05 -
06 조명
07 렌즈
08 빔 스플리터
09 광경로
10 기계적 인터페이스
11 중간 이미지 평면
12 동공
13 빔 스플리터
14 제1 하위 광경로
15 -
16 제2 하위 광경로
17 제1 미세 전자기계 광학 시스템
18 제2 미세 전자기계 광학 시스템
19 가변 마이크로미러
20
21 이미지 센서
22 -
23 제1 λ/4 파장판
24 제2 λ/4 파장판
25 -
26 제1 광학 요소
27 제2 광학 요소
28 제3 광학 요소
29 제4 광학 요소
02 기능 모듈
03 대물 렌즈
04 샘플
05 -
06 조명
07 렌즈
08 빔 스플리터
09 광경로
10 기계적 인터페이스
11 중간 이미지 평면
12 동공
13 빔 스플리터
14 제1 하위 광경로
15 -
16 제2 하위 광경로
17 제1 미세 전자기계 광학 시스템
18 제2 미세 전자기계 광학 시스템
19 가변 마이크로미러
20
21 이미지 센서
22 -
23 제1 λ/4 파장판
24 제2 λ/4 파장판
25 -
26 제1 광학 요소
27 제2 광학 요소
28 제3 광학 요소
29 제4 광학 요소
Claims (15)
- 현미경을 위한 기능 모듈 (2)로서,
상기 현미경의 모듈 지지대에 상기 기능 모듈 (02)을 탈거 가능하게 장착하기 위한 기계적 인터페이스 (10);
상기 현미경의 대물 렌즈 (03)로부터 상기 기능 모듈 (02)까지 광경로 (09)를 설정하기 위한 광학 인터페이스 (11, 12);
하나 이상의 이미지 센서 (21); 및
제1 미세 전자기계 광학 시스템 (17) 및 제2 미세 전자기계 광학 시스템 (18)
을 포함하며,
상기 제1 미세 전자기계 광학 시스템 (17)은 상기 이미지 센서 (21)로 향하는 제1 하위 광경로 (14) 상의 피사계 심도(a depth of field)를 향상시키도록 되어 있고, 상기 제2 미세 전자기계 광학 시스템 (18)은 상기 이미지 센서 (21)로 향하는 제2 하위 광경로 (16)의 피사계 심도를 향상시키도록 되어 있는,
기능 모듈. - 제1항에 있어서, 상기 미세 전자기계 광학 시스템들 (17, 18) 각각은 가변 마이크로미러들 (19)의 어레이를 포함하며, 상기 가변 마이크로미러들 (19) 각각은 2 자유도 회전(two degrees of freedom rotation) 및 1 자유도 변환(one degree of freedom translation)을 보여주는 것을 특징으로 하는, 기능 모듈.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 미세 전자기계 광학 시스템들 (17, 18) 각각은 빔 스플리터, 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터 (13) 로 향하도록 되어 있고, 상기 빔 스플리터, 상기 컬러 빔 스플리터 또는 상기 편광 빔 스플리터 (13)는 상기 이미지 센서 (21)로 향하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는, 기능 모듈.
- 제3항에 있어서, 상기 빔 스플리터, 상기 컬러 빔 스플리터 또는 상기 편광 빔 스플리터 (13)는 상기 제1 미세 전자기계 광학 시스템 (17)과 상기 광학 인터페이스 (11, 12) 사이에 위치하며, 상기 빔 스플리터, 상기 컬러 빔 스플리터 또는 상기 편광 빔 스플리터 (13)는 상기 제2 미세 전자기계 광학 시스템 (18)과 상기 이미지 센서 (21) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는, 기능 모듈.
- 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제1 하위 광경로 (14)와 상기 제2 하위 광경로 (16)는 서로 수직이며, 상기 빔 스플리터 내에서 또는 상기 편광 빔 스플리터 (13) 내에서 서로 교차하는 것을 특징으로 하는, 기능 모듈.
- 제3항 내지 제5항 중 한 항에 있어서, 상기 제1 미세 전자기계 광학 시스템 (17)과 상기 빔 스플리터, 상기 컬러 빔 스플리터 또는 상기 편광 빔 스플리터 (13), 및 상기 광학 인터페이스 (11, 12)는 일직선 상에 배열되며, 상기 제2 미세 전자기계 광학 시스템 (18), 상기 빔 스플리터, 상기 컬러 빔 스플리터 또는 상기 편광 빔 스플리터 (13), 및 상기 이미지 센서 (21)는 일직선 상에 배열되는 것을 특징으로 하는, 기능 모듈.
- 제3항 내지 제6항 중 한 항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 상기 편광 빔 스플리터 (13)인 것을 특징으로 하는, 기능 모듈.
- 제1항 내지 제7항 중 한 항에 있어서, 파장판 (23, 24)은 상기 제1 하위 광경로 (14) 상에 및/또는 상기 제2 하위 광경로 (16) 상에 위치하는 것을 특징으로 하는, 기능 모듈.
- 제1항 내지 제8항 중 한 항에 있어서, 렌즈 (26, 27, 28, 29), 컬러 필터, 능동 음향-광학 변조기, 능동 전기-광학 변조기 및/또는 간섭계 소자는 상기 제1 하위 광경로 (14) 상에, 상기 제2 하위 광경로 (16) 상에 및/또는 상기 광경로 (09) 상에 위치하는 것을 특징으로 하는, 기능 모듈.
- 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 파장판 (23, 24), 상기 렌즈 (26, 27, 28, 29), 상기 컬러 필터, 상기 능동 음향-광학 변조기, 상기 능동 전기-광학 변조기 및/또는 상기 간섭계 소자는 상기 제1 미세 전자기계 광학 시스템 (17)과 상기 빔 스플리터 (13) 사이, 상기 제2 미세 전자기계 광학 시스템 (18)과 상기 빔 스플리터, 상기 컬러 빔 스플리터 또는 편광 빔 스플리터 (13) 사이, 상기 빔 스플리터, 상기 컬러 빔 스플리터 또는 상기 편광 빔 스플리터 (13)와 상기 이미지 센서 (21) 사이 그리고/또는 상기 광학 인터페이스 (11, 12)에 위치하는 것을 특징으로 하는, 기능 모듈.
- 제1항 내지 제10항 중 한 항에 있어서, 상기 미세 전자기계 광학 시스템들(17, 18)과 상기 이미지 센서 (21)의 동기화된 제어를 위한 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 기능 모듈.
- 제11항에 있어서, 상기 제어 장치는 겹쳐진 영상들(a stack of images)을 생성하도록 서로 다른 초점 값들을 갖는 복수 개의 영상들(images)을 촬영하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는, 기능 모듈.
- 제12항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 초점 거리의 다양한 값들을 갖는 프레넬 렌즈들(Fresnel lenses with varying values of the focal length)을 형성하기 위해 상기 미세 전자기계 광학 시스템 (17, 18)의 상기 가변 마이크로미러들 (19)을 움직이도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는, 기능 모듈.
- 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 제어 장치는 향상된 피사계 심도를 갖는 영상으로 상기 겹쳐진 영상들을 처리하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는, 기능 모듈.
- 제1항 내지 제14항 중 한 항에 따른 기능 모듈 (2) 및 대물 렌즈(03)를 포함하는 현미경으로서, 상기 기능 모듈 (02)의 상기 기계적 인터페이스 (10)가 상기 현미경의 모듈 지지대에 장착되는, 현미경.
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|---|---|---|---|
| EP17202113.1A EP3486706B1 (en) | 2017-11-16 | 2017-11-16 | Functional module and microscope equipped with the same |
| EP17202113.1 | 2017-11-16 | ||
| PCT/EP2018/078996 WO2019096547A1 (en) | 2017-11-16 | 2018-10-23 | Functional module and microscope equipped with the same |
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