KR20210055764A - 멀티 소스 조명 유닛 및 그 작동 방법 - Google Patents

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KR20210055764A
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지안 장
이시앙 왕
지웬 강
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

조명 유닛은 샘플의 제1 영역을 조명하기 위해 제1 방향으로 제1 전자파를 출력하기 위한 회로를 포함하는 제1 전자파 소스; 제1 방향과 실질적으로 반대인 제2 방향으로 제2 전자파를 출력하기 위한 회로를 포함하는 제2 전자파 소스; 및 샘플의 제2 영역을 조명하기 위해 제2 전자파를 실질적으로 제1 방향으로 반사하도록 구성된 반사기를 포함한다.

Description

멀티 소스 조명 유닛 및 그 작동 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018년 10월 11일자로 제출되고 그 전체가 본 명세서에 참조로 편입되어 있는 미국 특허출원 제62/744,558호의 우선권을 주장한다.
기술 분야
본 발명에 따른 장치 및 방법은 일반적으로 광학장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 2 개의 전자파 소스를 갖는 조명 유닛에 관한 것이다.
조명 유닛은 다양한 용도, 예를 들면 반도체 웨이퍼 검사 시스템, 리소그래피 시스템, 프로젝터 시스템, 생물학적 샘플 이미징 시스템 등을 위한 광학 시스템들의 핵심 컴포넌트들 중 하나이다. LED(Light Emitting Diode: 발광 다이오드) 램프 또는 크세논 램프와 같은 광원을 포함하는 조명 유닛은 종종 고정 시야를 갖는 단조 전자파를 제공한다. 본 기술분야에는 추가적인 개선이 요구된다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 조명 유닛이 제공된다. 조명 유닛은 샘플의 제1 영역을 조명하기 위해 제1 방향으로 제1 전자파를 출력하기 위한 회로를 포함하는 제1 전자파 소스; 제1 방향과 실질적으로 반대인 제2 방향으로 제2 전자파를 출력하기 위한 회로를 포함하는 제2 전자파 소스; 및 샘플의 제2 영역을 조명하기 위해 제2 전자파를 실질적으로 제1 방향으로 반사하도록 구성된 반사기를 포함한다.
조명 유닛은 제1 전자파 소스를 제어하기 위한 회로를 포함하는 제1 컨트롤러; 및 제2 전자파 소스를 제어하기 위한 회로를 포함하는 제2 컨트롤러를 더 포함할 수 있으며, 제1 컨트롤러와 제2 컨트롤러는 시너지적으로 또는 독립적으로 작동할 수 있다.
조명 유닛은 제1 전자파 소스를 이동시키기 위해 제1 컨트롤러에 의해 제어되는 제1 이동 메커니즘 및 제2 전자파 소스를 이동시키기 위해 제2 컨트롤러에 의해 제어되는 제2 이동 메커니즘을 더 포함할 수 있으며, 제1 이동 메커니즘과 제2 이동 메커니즘 중 적어도 하나는 서보 모터, 로봇 아암, 자기 부상 시스템, 또는 자력 제어 시스템 중 하나을 포함한다.
조명 유닛은 제1 전자파 소스의 조명면과 마주하며 제1 전자파 소스로부터 출력되는 제1 전자파를 확산시키도록 구성된 제1 디퓨저 및 제1 디퓨저와 마주하며 제1 디퓨저를 통해 확산된 제1 전자파를 시준하는 집광기를 더 포함할 수 있다. 반사기의 직경은 제1 디퓨저의 직경보다 클 수 있으며, 집광기는 제1 디퓨저와 실질적으로 동일한 크기를 가질 수 있다. 집광기와 제1 디퓨저는 접촉할 수 있다.
조명 유닛은 반사기와 마주하며 반사기로부터 반사된 제2 전자파를 확산시키도록 구성된 제2 디퓨저를 더 포함할 수 있다. 제2 디퓨저의 크기는 제1 디퓨저의 크기보다 클 수 있다. 제1 디퓨저와 제2 디퓨저는 동일한 재료 또는 상이한 재료로 제작될 수 있다.
조명 유닛은 제1 디퓨저와 제2 디퓨저 중 적어도 하나를 사전 결정된 위치로 투영하도록 구성된 투영 렌즈를 더 포함할 수 있으며, 투영 렌즈의 반경은 제2 디퓨저의 반경과 실질적으로 동일하다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 제1 전자파 소스로부터의 제1 전자파를 샘플의 제1 영역으로 확산시키도록 구성된 제1 디퓨저; 및 제2 전자파 소스로부터의 제2 전자파를 샘플의 제2 영역으로 확산시키도록 구성된 제2 디퓨저를 포함하는 조명 유닛이 제공되며, 제1 및 제2 디퓨저로부터 확산된 제1 및 제2 전자파는 샘플의 제1 및 제2 영역을 동시에 조명한다. 제1 디퓨저와 제2 디퓨저는 서로 겹칠 수 있다. 제1 디퓨저의 크기는 제2 디퓨저의 크기보다 작을 수 있다. 제1 디퓨저와 제2 디퓨저가 동일한 평면에 배치되도록 제1 디퓨저는 제2 디퓨저의 요부(concave portion)에 배치될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 전자파 소스로부터 유래된 제1 및 제2 전자파가 동일한 전파 방향을 갖도록 제1 및 제2 전자파 소스는 병렬로 배치될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 전자파 소스는 배면을 맞댄 형태로 배치될 수 있고, 조명 유닛은 제2 전자파를 제1 전자파의 전파 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 반사하는 반사기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 제1 방향으로 제1 전자파를 출력하기 위한 회로를 포함하는 제1 전자파 소스; 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 제2 전자파를 출력하기 위한 회로를 포함하는 제2 전자파 소스; 제1 전자파 소스와 마주하며 시야각을 제공하기 위해 출력된 제1 전자파를 확장하도록 구성된 제1 빔 익스팬더; 제1 빔 익스팬더와 마주하며 확장된 제1 전자파를 시준하도록 구성된 빔 콜리메이터; 제2 전자파 소스와 마주하며 출력된 제2 전자파를 반사하도록 구성된 빔 반사기; 및 빔 반사기와 마주하며 시야각을 제공하기 위해 반사된 제2 전자파를 확장하도록 구성된 제2 빔 익스팬더를 포함하는, 조명 디바이스가 제공된다. 조명 디바이스는 제1 빔 익스팬더와 제2 빔 익스팬더 중 적어도 하나를 사전 결정된 위치로 투영하도록 구성된 투영 렌즈를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 샘플의 제1 영역을 조명하기 위해 제1 방향으로 제1 전자파를 출력하는 단계; 제1 방향과 실질적으로 반대인 제2 방향으로 제2 전자파를 출력하는 단계; 및 샘플의 제2 영역을 조명하기 위해 제2 전자파를 실질적으로 제1 방향으로 반사하는 단계를 포함하는, 샘플을 조명하는 방법이 제공된다.
상기 방법은: 제1 전자파를 제1 빔 익스팬더를 통과시키는 단계: 확장된 제1 전자파를 콜리메이터를 통과시키는 단계; 반사된 제2 전자파를 제2 빔 익스팬더를 통과시키는 단계: 및 시준된 제1 전자파 및 확장된 제2 전자파를 투영 렌즈를 통과시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
아래의 주제는 상세하게 설명되고 동봉된 도면에 도시된 다양한 구체적인 예시적인 실시예를 통해 교시된다. 본 발명을 예시할 목적으로, 현재 바람직한 형태가 도면에 도시되어 있으나, 본 발명은 도시된 정확한 배치 및 수단에 국한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 배면을 맞댄 형태로 배치된 2 개의 전자파 소스를 갖는 예시적인 조명 유닛을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 도 1의 조명 유닛에 의해 조명되는 샘플의 표면을 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 도 1의 조명 유닛을 작동하는 예시적인 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 조명면들이 동일한 방향을 향하도록 배치된 2 개의 전자파 소스를 갖는 다른 예시적인 조명 유닛을 도시하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 디퓨저의 작동 메커니즘을 보여주는, 디퓨저를 투과하는 파(wave)를 도시하는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 도 4의 조명 유닛을 작동하는 예시적인 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 배면을 맞댄 형태로 배치된 2 개의 전자파 소스를 갖는 다른 예시적인 조명 유닛을 도시하는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 도 7의 조명 유닛을 작동하는 예시적인 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 배면을 맞댄 형태로 배치된 2 개의 전자파 소스를 갖는 다른 예시적인 조명 유닛을 도시하는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 도 9의 조명 유닛을 작동하는 예시적인 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 서로 이동 가능한 2 개의 전자파 소스를 갖는 다른 예시적인 조명 유닛을 도시하는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 2 개의 전자파 소스를 갖는 조명 유닛을 이용하는 이미징 시스템의 예시적인 배치를 도시한다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 2 개의 전자파 소스를 갖는 조명 유닛을 이용하는 이미징 시스템의 다른 예시적인 배치를 도시한다.
이제 예시적인 실시예들에 대한 참조가 상세하게 이루어질 것이며, 그 예들은 첨부 도면에 도시되어 있다. 이하의 설명은 달리 표현되지 않는 한 상이한 도면들에서 동일한 번호들이 동일하거나 유사한 요소들을 나타내는 첨부 도면들을 참조한다. 이하의 예시적인 실시예들의 설명에 기재된 구현들은 본 발명에 따른 모든 구현들을 나타내는 것은 아니다. 대신에, 이들은 단지 첨부된 청구범위에 명시된 본 발명과 관련된 양태들에 따른 장치들 및 방법들의 예들일뿐이다. 예를 들어, 몇몇 실시예는 가시광을 이용하는 맥락에서 설명되지만, 본 개시는 이에 국한되지 않는다. 다른 유형의 전자파, 예를 들면, 적외선, 자외선, X선, 및 형광 광(fluorescent light)도 유사하게 적용될 수 있다.
IC(integrated circuit: 집적 회로) 칩 상의 트랜지스터, 커패시터, 다이오드 등과 같은 회로 컴포넌트들의 패킹 밀도를 대폭적으로 증가시킴으로써 디바이스들의 물리적 크기를 축소하면서도 전자 디바이스들의 강화된 컴퓨팅 파워가 달성될 수 있다. 예를 들어, 스마트폰에서 (엄지손톱 크기의) IC 칩은 20 억 개가 넘는 트랜지스터를 포함할 수 있는데, 각 트랜지스터의 크기는 사람 머리카락의 1/1000 미만이다. 당연히, 반도체 IC 제조는 수백 개의 개별 단계를 갖는 복잡한 프로세스이다. 단 하나의 단계에서의 에러들도 최종 제품의 기능에 크게 영향을 미칠 수 있다. 하나의 "킬러 결함(killer defect)" 조차도 디바이스의 작동 불능을 초래할 수 있다. 제조 프로세스의 목표는 프로세스의 전체 수율을 향상시키는 것이다. 예를 들어, 50 단계의 프로세스에서 75 %의 수율을 얻기 위해서는, 각 개별 단계가 99.4 %가 넘는 수율을 가져야 하며, 개별 단계의 수율이 95 %이면 전체 프로세스의 수율은 7 %로 떨어진다.
킬러 결함은 다이 상의 매크로/마이크로 크랙 또는 보이드, 플립 칩 언더필 보이드(lip-chip underfill void), 씰 결락, 층간 박리, 금속 인터커넥트의 보이드, 나노미터 스케일 패턴 결함 등을 포함하여, 반도체 제조 프로세스의 다양한 단계에서 발생하는 임의의 치명적인 손상 또는 결함일 수 있다. 반도체 디바이스의 크기가 (결함과 함께) 점점 더 작아짐에 따라, 결함들을 식별하는 것은 더 어렵고 고비용이 되고 있다. 현재, 반도체 제조 라인의 엔지니어들은 최종 제품에 미치는 그 영향을 최소화하기 위해 작은 결함들의 위치를 식별하는 데 어떤 때는 몇 시간(심지어는 며칠)을 소비하기도 한다.
광학 이미징은 많은 유형의 결함을 식별하기 위한 대규모의 신속한 비파괴 검사 방법을 제공한다. 결함 식별을 지원하기 위해, 종래의 시스템들은 웨이퍼의 일부에 걸쳐 특정 파장으로 발광하는 광원(예를 들면, 조명 유닛)을 사용하며 추가 분석을 위해 웨이퍼 이미지들을 캡처한다. 이미징 대상 웨이퍼는 보통 상이한 광 반사율을 갖는 상이한 영역들을 포함한다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼에서, 금속 적층 영역은 그 주변 영역보다 높은 반사율을 가질 수 있다. 이 경우에, 균일한 광으로 반도체 웨이퍼를 조사하는 것은 종종 캡처된 이미지가 과도한 콘트라스트를 갖는 것을 초래하는데; 즉, 금속 적층 영역은 노출 과다가 되는 반면 주변 영역은 노출 부족이 된다. 다른 예로서, 고르지 않은 구조를 포함하는 반도체 웨이퍼에서, 고르지 않은 구조의 피크 및 밸리는 강한 그림자를 드리울 수 있는 반면, 고르지 않은 구조의 주변 영역은 입사하는 조명 광을 최적으로 반사한다. 그 결과의 저품질의 이미지들은 다시 결함 식별에 어려움 또는 심지어는 실패는 초래하는데, 이는 제조된 반도체 디바이스들의 성능과 신뢰성을 저하시키거나 심지어는 디바이스들의 작동 불능을 초래할 수 있다. 이들 저품질의 이미지는 또한 이미징 후 분석 프로세스를 장기화시키며, 그에 따라 결함 검사의 효율성을 저하시키고 스루풋을 저하시킨다.
본 발명의 몇몇 실시예는 고품질의 웨이퍼 이미지들을 획득하는 데 기여하는 복수의 조명 구성을 제공하며, 그에 따라 결함 식별의 정확성과 효율성을 개선하는데, 이는 제조된 반도체 디바이스들의 성능과 신뢰성뿐만 아니라 스루풋을 향상시킨다. 예를 들어, 개시된 실시예들은 상이한 전자파들 또는 동일한 전자파들의 상이한 강도로 동시에 샘플의 상이한 영역들을 조명하는 능력을 제공한다. 이들 상이한 조명 구성을 사용함으로써, 개시된 실시예들은 콘트라스트의 효과를 최소화하며 종래의 시스템 하에서 발생할 수 있는 강한 그림자를 저감시킬 수 있다. 또한, 기재된 실시예들은 조명 영역 또는 시야각을 조정하는 능력을 제공한다. 복수의 강도의 광 또는 복수의 파장의 광을 사용하여 동시에 샘플의 상이한 영역들을 조명하는 능력을 제공함으로써, 이미지들의 품질이 향상되는데, 이는 다시 결함 검출의 정확성과 효율성이 향상되게 하며, 그에 따라 스루풋의 증가로 이어진다.
본 명세서에서 사용되는 경우, 특별히 달리 언급되지 않는 한, "또는"이라는 용어는 실행 불가능한 경우를 제외하고는 모든 가능한 조합을 포괄한다. 예를 들어, 데이터베이스가 A 또는 B를 포함할 수 있다고 언급되는 경우, 특별히 달리 언급되거나 실행 불가능하지 않는 한 데이터베이스는 A, 또는 B, 또는 A와 B를 포함할 수 있다. 두 번째 예로서, 데이터베이스가 A, B, 또는 C를 포함할 수 있다고 언급되는 경우, 특별히 달리 언급되거나 실행 불가능하지 않는 한, 데이터베이스는 A, 또는 B, 또는 C, 또는 A와 B, 또는 A와 C, 또는 B와 C, 또는 A와 B와 C를 포함할 수 있다.
이제 도 1, 즉 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 배면을 맞댄 형태로 배치된 2 개의 전자파 소스를 갖는 예시적인 조명 유닛을 도시하는 개략도가 참조된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 조명 유닛(100)은 조명면(112), 파 발생기(wave generator)(110), 및 컨트롤러(104)를 포함하는 제1 전자파 소스를 포함한다. 파 발생기(110)는 다양한 방법으로, 예를 들면 화학 에너지를 전자파로 변환함으로써 제1 전자파를 발생시키도록 구성된 회로를 포함한다. 파 발생기(110)로부터 발생된 전자파(116)는 조명면(112)을 통해 방출되어 전방 방향으로 전파된다. 컨트롤러(104)는 예를 들어, 파 발생기에 공급되는 전류를 조정함으로써 파 발생기(110)를 제어함으로써 전자파(116)의 강도를 제어할 수 있다. 컨트롤러(104)는 파 발생기(110)에 포함된 컴포넌트, 또는 유선으로 파 발생기(110)에 연결된 분리형 컴포넌트, 또는 적외선 신호, 무선 신호, WIFI 신호, 또는 임의의 전기통신 신호와 같은 무선 원격 신호에 의해 파 발생기(110)를 제어하는 무선 원격 컴포넌트(도시되지 않음)일 수 있다.
조명 유닛(100)은 조명면(106), 파 발생기(108), 및 컨트롤러(102)를 포함하는 제2 전자파 소스를 더 포함할 수 있다. 파 발생기(108)는 다양한 방법으로, 예를 들면 전기 에너지를 제2 전자파로 변환함으로써 제2 전자파를 발생시키도록 구성된 회로를 포함한다. 파 발생기(108)로부터 발생된 전자파(118)는 조명면(106)을 통해 방출되어 후방 방향으로 전파된다. 컨트롤러(102)는 예를 들어, 파 발생기(108)에 공급되는 전류를 조정함으로써 파 발생기(108)를 제어함으로써 전자파(118)의 강도를 제어할 수 있다. 파 발생기(110)와 파 발생기(108)는 배면을 맞댄 형태로 배치될 수 있는데, 즉 파 발생기(110)와 파 발생기(108)는 서로 인접한 반면 조명면들(106, 112)은 파 발생기들(110, 108)에 의해 서로 이격되어 있으며, 조명면들(106 및 112)은 상반 방향, 예를 들면 각각 후방 및 전방 방향을 향하고 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 전자파 소스 및 제2 전자파 소스는 동일한 유형 또는 상이한 유형의 전자파 소스일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들을 제한함이 없이, 제1 전자파 소스는 유기 발광 다이오드 유형일 수 있는 한편, 제2 전자파 소스는 무기 발광 다이오드 유형일 수 있다. 제1 전자파의 대역폭은 제2 전자파의 대역폭과 동일하거나 상이할 수 있다. 제1 및 제2 전자파의 대역폭은 협대역폭일 수도 있고 또는 광대역폭일 수도 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 또는 제2 전자파 소스의 유형은 무기 발광 다이오드(inorganic LED), 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode: OLED), 냉음극 형광 램프, 플라즈마 램프, 텅스텐 램프, 크세논 램프, 수은 아크 램프, 또는 수은 크세논 방전 램프 등일 수 있다. 제1 및 제2 전자파 소스는 동일한 크기 또는 상이한 크기를 가질 수 있다. 제1 전자파의 강도는 특히 시너지적(synergetic)이거나 독립적으로 컨트롤러들(102 및 104)의 제어 방식에 따라 제2 전자파의 강도와 동일하거나 상이할 수 있다.
조명 유닛(100)은 제2 전자파 소스로부터 전송된 전자파(118)를 시준하도록 구성된 반사기(114)를 더 포함한다. 반사기(114)의 반사면은 다양한 입사각을 갖는 들어오는 전자파가 실질적으로 전방 방향으로 전파되는 실질적으로 평행한 전자파를 형성하도록 곡면 미러의 표면에서 반사될 수 있도록 곡면 미러일 수 있다. 몇몇 실시예에서, "실질적으로 평행한 전자파"는 반사된 전자파의 평행으로부터의 편차가 ±15° 미만임을 의미하고, "실질적으로 전방 방향으로"는 반사된 전자파의 전방 방향으로부터의 편차가 ±15° 미만임을 의미한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 반사기(114)의 반경은 반사기(114)와 제2 전자파 소스 사이의 거리의 2 배일 수 있다. 반사기(114)는 곡면 미러에 국한되지 않고, 전자파의 전파 방향을 변경할 수 있는 임의의 콜리메이터(collimator) 또는 디바이스일 수 있다. 또한, 반사기(114)는 특정 방향(이 경우에는 전방 방향)에 평행하거나 실질적으로 평행하게 진행하는 전자파만 통과하도록 특정 전자파를 필터링할 수 있다. 제2 전자파를 전방 방향으로 시준함으로써, 조명 유닛(100)은 제1 전자파와 제2 전자파로 샘플(122)을 실질적으로 동시에 조명할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 샘플을 실질적으로 동시에 조명하는 2 개의 전자파가 전자파의 전파 및 검출에 있어서의 지연 및 조명 유닛들을 제어함에 있어서의 지연을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 컨트롤러들(102 및 104)은 전자파(118)의 출력과 전자파(116)의 출력 사이에 제어된 지속시간이 존재하도록 파 발생기들(108 및 110)을 각각 제어함으로써 전자파들(118 및 116)의 출력의 개시 시간을 제어할 수 있다.
이제 도 2, 즉 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 1의 조명 유닛에 의해 조명되는 샘플의 표면을 도시하는 개략도가 참조된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 샘플의 표면(200)은 제1 전자파에 의해 조명되는 영역(202)과 제2 전자파에 의해 조명되는 영역(204)을 포함한다. 영역(202)과 영역(204)은 2 개의 상이한 전자파에 의해 조명될 수 있는데, 예를 들어 영역(202)은 형광 광(fluorescent light)에 의해 조명되는 반면 영역(204)은 백색 광에 의해 조명될 수 있거나, 동일한 전자파, 예를 들면 백색 광에 의해 조명될 수도 있다. 영역(202)과 영역(204)은 상이한 강도를 갖는 동일한 전자파에 의해 조명될 수도 있는데, 예를 들어 영역(202)은 고강도 광으로 조명될 수 있는 반면 영역(204)은 저강도 광으로 조명된다. 도 1의 조명 유닛을 사용하면, 샘플의 2 개의 상이한 영역이 2 개의 상이한 전자파에 의한 조명 하에서 상이하게 관찰 또는 이미징될 수 있다.
이제 도 3, 즉 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 1에 도시된 조명 유닛을 작동하는 예시적인 방법을 나타내는 플로우차트가 참조된다. 도 3에서, 단계 S302 및 S304는 제1 전자파 소스를 작동시키는 단계들을 기술한다. 단계 S302에서는, 제1 전자파가 도 1의 파 발생기(110)와 같은 제1 전자파 소스로부터 방출되어 전자파(116)와 같이 전방 방향으로 전송된다. 제1 전자파는 특히 협대역폭 또는 광대역폭의 전자파일 수 있다. 단계 S304에서, 제1 전자파는 도 2의 영역(202)과 같은, 샘플의 제1 영역으로 출력된다. 도 3에서, 단계 S306 및 S308은 제2 전자파 소스를 작동시키는 단계들을 기술한다. 단계 S306에서는, 도 1의 전자파(118)와 같은 제2 전자파가 파 발생기(108)와 같은 제2 전자파 소스로부터 방출되며, 후방 방향으로 전송되어 도 1의 반사기(114)와 같은 반사기에 충돌한다. 단계 S308에서, 반사기에 의해 반사 및 시준된 제2 전자파는 전방 방향으로 전파되어, 도 2의 영역(204)과 같은 샘플의 제2 영역으로 출력된다. 그 결과, 단계 S310에서, 샘플의 제1 영역은 제1 전자파에 의해 조명되는 한편, 샘플의 제2 영역은 제2 전자파에 의해 조명된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 전자파는 샘플의 제1 영역과 제2 영역을 실질적으로 동시에 조명할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 샘플의 제1 및 제2 영역을 실질적으로 동시에 조명하는 2 개의 전자파가 전자파의 전파 및 검출에 있어서의 지연 및 조명 유닛들을 제어함에 있어서의 지연을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 전자파의 출력의 개시 시간들은 제1 전자파의 출력과 제2 전자파의 출력 사이에 제어된 지속시간이 존재하도록 제어된다.
이제 도 4, 즉 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 조명면들이 동일한 방향을 향하도록 배치된 2 개의 전자파 소스를 갖는 다른 예시적인 조명 유닛을 도시하는 개략도가 참조된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 조명 유닛(400)은 조명면(414), 파 발생기(412), 및 컨트롤러(404)를 포함하는 제1 전자파 소스를 포함한다. 파 발생기(412)는 다양한 방법으로, 예를 들면 화학 에너지를 전자파로 변환함으로써 제1 전자파를 발생시키도록 구성된 회로를 포함한다. 파 발생기(412)로부터 발생된 전자파(416)는 조명면(414)을 통해 방출되어 전방 방향으로 전파된다. 컨트롤러(404)는 예를 들어, 파 발생기(412)에 공급되는 전류를 조정함으로써 파 발생기(412)를 제어함으로써 전자파(416)의 강도를 제어할 수 있다. 컨트롤러(404)는 파 발생기(412)에 포함된 컴포넌트, 또는 유선으로 파 발생기(412)에 연결된 분리형 컴포넌트, 또는 적외선 신호, 무선 신호, WIFI 신호, 또는 임의의 전기통신 신호와 같은 원격 신호에 의해 파 발생기(412)를 제어하는 무선 원격 컴포넌트(도시되지 않음)일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 조명 유닛(400)은 제1 전자파 소스의 조명면(414)과 마주하는 디퓨저(418)를 더 포함한다. 디퓨저(418)는 제1 전자파 소스로부터 전송된 들어오는 전자파(418)를 확산시키도록 구성된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 디퓨저(418)는 제1 전자파 소스의 조명면(414)과 마주하며 원하는 시야를 제공하기 위해 전자파(418)를 확장시키도록 구성된 임의의 빔 익스팬더일 수 있다. 디퓨저의 작동 메커니즘이 도 5에 개략적으로 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전자파(502)가 디퓨저(504)에 들어가면, 디퓨저에서의 전자파의 산란으로 인해 전자파는 재분산된다. (각 θ로 나타낸) 특정 산란각을 갖는 산란된 전자파가 최대 강도를 차지하며, 전자파 강도는 산란각 θ의 증가에 따라 감소한다. 디퓨저(504)의 전시야각(full viewing angle)은 전자파의 강도가 전자파의 최대 강도의 50 %로 감소하는 산란각을 갖는 전자파로 정의될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 조명 유닛(400)은 조명면(408), 파 발생기(406), 및 컨트롤러(402)를 포함하는 제2 전자파 소스를 더 포함한다. 파 발생기(406)는 다양한 방법으로, 예를 들면 전기 에너지를 제2 전자파로 변환함으로써 제2 전자파를 발생시키도록 구성된 회로를 포함한다. 파 발생기(406)로부터 발생된 전자파(410)는 조명면(408)을 통해 방출되어 전방 방향으로 전파된다. 컨트롤러(402)는 예를 들어, 파 발생기에 공급되는 전류를 조정함으로써 파 발생기(406)를 제어함으로써 전자파(410)의 강도를 제어할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 조명 유닛(400)은 제2 전자파 소스의 조명면(408)과 마주하는 디퓨저(420)를 더 포함한다. 디퓨저(420)는 제2 전자파 소스로부터 전송된 들어오는 전자파(410)를 확산시키도록 구성된다. 디퓨저(420)의 크기는 디퓨저(418)의 크기보다 클 수 있다. 디퓨저(418)와 디퓨저(420)는 서로 겹칠 수 있다. 디퓨저(418)와 디퓨저(420)가 동일한 평면에 배치되도록 디퓨저(418)는 디퓨저(420)의 요부(concave portion)에 배치될 수 있다. 디퓨저(418)와 디퓨저(420)는 동일한 재료 또는 상이한 재료로 제작될 수 있다.
디퓨저(418)를 통해 확산된 전자파(416)는 디퓨저(420)를 통해 확산된 전자파(410)와 합쳐져서는 넓은 조명 영역을 형성한다. 그리고, 확산된 전자파(422, 424)의 산란각에 의해 개략적으로 나타낸 바와 같이, 디퓨저(420)는 디퓨저(418)보다 작은 시야각을 갖도록 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 조명 유닛(400)은 작은 시야각으로 넓은 조명 영역을 제공할 수 있다. 또한, 확산된 전자파(422 및 424)가 상이한 품질(예를 들면, 연성/경성)을 갖도록 디퓨저(420)와 디퓨저(418)는 상이한 광산란도를 갖는 상이한 재료로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 디퓨저(418)를 통해 확산되는 광은 연광(soft light)인 반면 디퓨저(420)를 통해 확산되는 광은 경광(hard light)이 되도록 디퓨저(418)는 디퓨저(420)보다 높은 광산란도를 갖도록 선택될 수 있다. 이와 같이, 조명 유닛(400)은 상이한 연성/경성 레벨을 갖는 2 개의 상이한 전자파를 제공할 수 있다.
이제 도 6, 즉 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 4에 도시된 조명 유닛을 작동하는 예시적인 방법을 나타내는 플로우차트가 참조된다. 도 6에서, 단계 S602 및 S604는 제1 전자파 소스를 작동시키는 단계들을 기술한다. 단계 S602에서는, 도 4의 전자파(416)와 같은 제1 전자파가 도 4의 파 발생기(412)와 같은 제1 전자파 소스로부터 방출되어 전방 방향으로 전송된다. 제1 전자파는 특히 협대역폭 또는 광대역폭의 전자파일 수 있다. 단계 S604에서, 제1 전자파는 도 4의 디퓨저(418)와 같은 제1 디퓨저로 들어가며, 확산된 제1 전자파는 샘플의 제1 영역을 조명한다.
도 6에서, 단계 S606 및 S608은 제2 전자파 소스를 작동시키는 단계들을 기술한다. 단계 S606에서, 전자파(410)와 같은 제2 전자파는 파 발생기(406)와 같은 제2 전자파 소스로부터 방출되어 전방 방향으로 전송된다. 제2 전자파는 특히 협대역폭 또는 광대역폭의 전자파일 수 있다. 단계 S608에서, 제2 전자파는 디퓨저(420)와 같은 제2 디퓨저로 들어가며, 확산된 제2 전자파는 샘플의 제2 영역을 조명한다. 몇몇 실시예에서는, 제1 영역과 제2 영역이 겹치지만, 다른 실시예에서는 겹치지 않는다. 그 결과, 단계 S610에서, 샘플의 제1 영역은 확산된 제1 전자파에 의해 조명되는 한편, 샘플의 제2 영역은 확산된 제2 전자파에 의해 조명된다. 제2 디퓨저는 제1 디퓨저보다 작은 시야각을 갖도록 선택될 수 있는데, 이러한 방식으로 샘플은 작은 시야각으로 넓은 조명 영역을 가질 수 있다. 제2 디퓨저는 제1 디퓨저보다 작은 산란도를 갖도록 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 샘플은 2 개의 상이한 연성 레벨(levels of softness)을 갖는 2 개의 전자파에 의해 조명될 수 있는데, 이 경우에, 보다 연성의 제1 전자파는 보다 경성의 제2 전자파에 의해 둘러싸이며, 제2 전자파는 제1 전자파와 부분적으로 또는 완전히 겹칠 수 있다.
이제 도 7, 즉 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 배면을 맞댄 형태로 배치된 2 개의 전자파 소스를 갖는 예시적인 조명 유닛을 도시하는 개략도가 참조된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 조명 유닛(700)은 조명면(718), 파 발생기(716), 및 컨트롤러(704)를 포함하는 제1 전자파 소스를 포함한다. 파 발생기(716)는 다양한 방법으로, 예를 들면 화학 에너지를 전자파로 변환함으로써 제1 전자파를 발생시키도록 구성된 회로를 포함한다. 파 발생기(716)에 의해 발생된 전자파(720)는 조명면(718)을 통해 방출되어 전방 방향으로 전파된다. 컨트롤러(704)는 예를 들어, 파 발생기(716)에 공급되는 전류를 조정함으로써 파 발생기(716)를 제어함으로써 전자파(720)의 강도를 제어할 수 있다. 컨트롤러(704)는 파 발생기(716)에 포함된 컴포넌트, 또는 유선으로 파 발생기(716)에 연결된 분리형 컴포넌트, 또는 적외선 신호, 무선 신호, WIFI 신호, 또는 임의의 전기통신 신호와 같은 원격 신호에 의해 파 발생기(716)를 제어하는 무선 원격 컴포넌트(도시되지 않음)일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 조명 유닛(700)은 제1 전자파 소스의 조명면(718)과 마주하는 디퓨저(722)를 더 포함한다. 디퓨저(722)는 제1 전자파 소스로부터 전송된 들어오는 전자파(720)를 확산시키도록 구성된다.
조명 유닛(700)은 조명면(712), 파 발생기(714), 및 컨트롤러(702)를 포함하는 제2 전자파 소스를 더 포함할 수 있다. 파 발생기(714)는 다양한 방법으로, 예를 들면 전기 에너지를 제2 전자파로 변환함으로써 제2 전자파를 발생시키도록 구성된 회로를 포함한다. 파 발생기(714)에 의해 발생된 전자파(708)는 조명면(712)을 통해 방출되어 후방 방향으로 전파된다. 컨트롤러(702)는 예를 들어, 파 발생기에 공급되는 전류를 조정함으로써 파 발생기(714)를 제어함으로써 전자파(708)의 강도를 제어할 수 있다. 파 발생기(714)와 파 발생기(716)는 앞서 정의된 배면을 맞댄 구성의 형태로 배치될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 전자파 소스와 제2 전자파 소스는 동일한 유형 또는 상이한 유형의 전자파 소스일 수 있다. 제1 전자파의 대역폭은 제2 전자파의 대역폭과 동일하거나 상이할 수 있다. 제1 및 제2 전자파의 대역폭은 협대역폭일 수도 있고 또는 광대역폭일 수도 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 전자파 소스의 유형은 무기 발광 다이오드(inorganic LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 냉음극 형광 램프, 플라즈마 램프, 텅스텐 램프, 크세논 램프, 수은 아크 램프, 또는 수은 크세논 방전 램프 등일 수 있다. 제1 및 제2 전자파 소스는 동일한 크기 또는 상이한 크기를 가질 수 있다. 제1 전자파의 강도는 특히 시너지적이거나 독립적으로 컨트롤러들(102 및 104)의 방식에 따라 제2 전자파의 강도와 동일하거나 상이할 수 있다.
조명 유닛(700)은 제2 전자파 소스로부터 전송된 전자파(708)를 반사 및 시준하도록 구성된 반사기(706)를 더 포함한다. 반사기(706)의 반사면은 다양한 입사각을 갖는 들어오는 전자파가 전방 방향으로 전파되는 평행한 전자파를 형성하도록 곡면 미러의 표면에서 반사될 수 있도록 곡면 미러일 수 있다. 반사기(706)는 곡면 미러에 국한되지 않으며, 전자파의 전파 방향을 변경할 수 있거나 특정 방향(이 경우에는 전방 방향)에 평행하거나 실질적으로 평행하게 진행하는 전자파만 통과하도록 특정 전자파를 필터링할 수 있는 임의의 콜리메이터 또는 디바이스일 수 있다.
조명 유닛(700)은 반사기(706)와 마주하는 디퓨저(724)를 더 포함한다. 디퓨저(724)는 들어오는 반사된 제2 전자파(710)를 확산시키도록 구성된다. 디퓨저(724)의 크기는 디퓨저(722)의 크기보다 클 수 있다. 디퓨저의 크기는 반사기(706)의 크기와 유사할 수 있다. 디퓨저(722)와 디퓨저(724)는 서로 겹칠 수 있다. 디퓨저(722)와 디퓨저(724)가 동일한 평면에 배치되도록 디퓨저(722)는 디퓨저(724)의 요부(concave portion)에 배치될 수 있다. 디퓨저(722)와 디퓨저(724)는 동일한 재료 또는 상이한 재료로 제작될 수 있다. 디퓨저(722)를 통해 확산된 전자파(720)는 디퓨저(724)를 통해 확산된 전자파(710)와 합쳐져서는 넓은 조명 영역을 형성한다. 그리고, 확산된 전자파(726 및 728)의 산란각에 의해 개략적으로 나타낸 바와 같이, 디퓨저(724)는 디퓨저(722)보다 작은 시야각을 갖도록 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 조명 유닛(700)은 작은 시야각으로 넓은 조명 영역을 제공할 수 있다. 또한, 확산된 전자파(726 및 728)가 상이한 품질(예를 들면, 연성/경성)을 갖도록 디퓨저(722)와 디퓨저(724)는 상이한 광산란도를 갖는 상이한 재료로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 디퓨저(724)를 통해 확산되는 광은 연광인 반면 디퓨저(722)를 통해 확산되는 광은 경광이 되도록 디퓨저(724)는 디퓨저(722)보다 높은 광산란도를 갖도록 선택될 수 있다. 이와 같이, 조명 유닛(700)은 상이한 연성/경성 레벨을 갖는 2 개의 상이한 전자파를 제공할 수 있다.
이제 도 8, 즉 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 7에 도시된 조명 유닛을 작동하는 예시적인 방법을 나타내는 플로우차트가 참조된다. 도 8에서, 단계 S802 및 S804는 제1 전자파 소스를 작동시키는 단계들을 기술한다. 단계 S802에서는, 도 7의 전자파(720)와 같은 제1 전자파가 도 7의 파 발생기(716)와 같은 제1 전자파 소스로부터 방출되어 전방 방향으로 전송된다. 제1 전자파는 특히 협대역폭 또는 광대역폭의 전자파일 수 있다. 단계 S804에서, 제1 전자파는 도 7의 디퓨저(722)와 같은 제1 디퓨저로 들어가며, 확산된 제1 전자파는 샘플의 제1 영역을 조명한다.
도 8에서, 단계 S806 내지 S810은 제2 전자파 소스를 작동시키는 단계들을 기술한다. 단계 S806에서, 도 7의 전자파(708)와 같은 제2 전자파는 제2 전자파 소스로부터 방출되어 후방 방향으로 전송된다. 제2 전자파는 특히 협대역폭 또는 광대역폭의 전자파일 수 있다. 단계 S808에서, 제2 전자파는 반사기에 의해 반사 및 시준되어 전방 방향으로 전파된다. 단계 S810에서, 반사된 제2 전자파는 도 7의 디퓨저(724)와 같은 제2 디퓨저로 들어가며, 확산된 제2 전자파는 샘플의 제2 영역을 조명한다. 그 결과, 단계 S812에서, 샘플의 제1 영역은 확산된 제1 전자파에 의해 조명되는 한편, 샘플의 제2 영역은 (예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같은) 확산된 제2 전자파에 의해 조명된다. 제2 디퓨저는 제1 디퓨저보다 작은 시야각을 갖도록 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 샘플은 작은 시야각으로 넓은 조명 영역을 가질 수 있다. 제2 디퓨저는 제1 디퓨저보다 작은 산란도를 갖도록 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 샘플은 2 개의 상이한 연성 레벨을 갖는 2 개의 전자파에 의해 조명될 수 있는데, 이 경우에, 보다 연성의 제1 전자파는 보다 경성의 제2 전자파에 의해 둘러싸인다.
이제 도 9, 즉 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 앞서 정의된 배면을 맞댄 구성 형태로 배치된 2 개의 전자파 소스를 갖는 예시적인 조명 유닛을 도시하는 개략도가 참조된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 조명 유닛(900)은 조명면(918), 파 발생기(916), 및 컨트롤러(904)를 포함하는 제1 전자파 소스를 포함한다. 파 발생기(916)는 다양한 방법으로, 예를 들면 화학 에너지를 전자파로 변환함으로써 제1 전자파를 발생시키도록 구성된 회로를 포함한다. 파 발생기(916)에 의해 발생된 전자파(920)는 조명면(918)을 통해 방출되어 전방 방향으로 전파된다. 컨트롤러(904)는 예를 들어, 파 발생기에 공급되는 전류를 조정함으로써 파 발생기(916)를 제어함으로써 전자파(920)의 강도를 제어할 수 있다. 컨트롤러(904)는 파 발생기(916)에 포함된 컴포넌트, 또는 유선으로 파 발생기(916)에 연결된 분리형 컴포넌트, 또는 원격 신호에 의해 파 발생기(916)를 제어하는 무선 원격 컴포넌트(도시되지 않음)일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 조명 유닛(900)은 제1 전자파 소스의 조명면(918)과 마주하는 디퓨저(922)를 더 포함한다. 디퓨저(922)는 제1 전자파 소스로부터 전송된 들어오는 전자파(920)를 확산시키도록 구성된다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 디퓨저(922)와 조명면(918)은 실질적으로 동일한 반경을 갖는 원 형상을 가질 수 있다. 여기서, "실질적으로 동일한 반경"이라 함은 디퓨저(922)의 반경과 조명면(918)의 반경에 최대 ±10 % 차가 있을 수 있음을 의미한다.
조명 유닛(900)은 디퓨저(922)와 마주하는 집광기(condenser)(928)를 더 포함한다. 집광기(928)는 디퓨저(922)를 투과한 들어오는 전자파를 시준하도록 구성된다. 집광기(928)는 렌즈와 같은 광학 콜리메이터일 수 있으나, 렌즈에 국한되지는 않는다. 집광기(928)는 전자파의 전파 방향을 변경할 수 있거나 특정 방향(이 경우에는 전방 방향)에 평행하거나 실질적으로 평행하게 진행하는 전자파만 통과하도록 특정 전자파를 필터링할 수 있는 임의의 콜리메이터 또는 디바이스일 수 있다. 집광기(928)는 광학 콜리메이터에 국한되지 않으며; 디퓨저(922)를 통해 전송된 들어오는 전자파를 수렴하도록 구성된 임의의 요소 또는 디바이스일 수 있다. 집광기(928)는 동시에 시준 기능과 수렴 기능을 모두 제공할 수 있다. 집광기(928)와 디퓨저(922)는 서로 접촉하거나 이격될 수 있다. 집광기(928)는 디퓨저(922)의 크기와 실질적으로 동일하거나 상이한 크기를 가질 수 있다. 여기서, "실질적으로 동일한"이라 함은 집광기(928)의 크기와 디퓨저(922)의 크기가 최대 ±10 %의 차가 있을 수 있음을 의미한다.
조명 유닛(900)은 조명면(912), 파 발생기(914), 및 컨트롤러(902)를 포함하는 제2 전자파 소스를 더 포함한다. 파 발생기(914)는 다양한 방법으로, 예를 들면 전기 에너지를 제2 전자파로 변환함으로써 제2 전자파를 발생시키도록 구성된 회로를 포함한다. 파 발생기(914)에 의해 발생된 전자파(908)는 조명면(912)을 통해 방출되어 후방 방향으로 전파된다. 컨트롤러(902)는 예를 들어, 파 발생기에 공급되는 전류를 조정함으로써 파 발생기(914)를 제어함으로써 전자파(908)의 강도를 제어할 수 있다. 파 발생기(914)와 파 발생기(916)는 파 발생기들이 완전히 겹치거나 부분적으로 겹치는 배면을 맞댄 형태로 배치될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 전자파 소스와 제2 전자파 소스는 동일한 유형 또는 상이한 유형의 전자파 소스일 수 있다. 제1 전자파의 대역폭은 제2 전자파의 대역폭과 동일하거나 상이할 수 있다. 제1 및 제2 전자파의 대역폭은 특히 협대역폭일 수도 있고 또는 광대역폭일 수도 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 전자파 소스의 유형은 무기 발광 다이오드(inorganic LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 냉음극 형광 램프, 플라즈마 램프, 텅스텐 램프, 크세논 램프, 수은 아크 램프, 또는 수은 크세논 방전 램프 등일 수 있다. 제1 및 제2 전자파 소스는 동일한 크기 또는 상이한 크기를 가질 수 있다. 제1 전자파의 강도는 시너지적이거나 독립적으로 컨트롤러들(102 및 104)의 방식에 따라 제2 전자파의 강도와 동일하거나 상이할 수 있다.
조명 유닛(900)은 제2 전자파 소스로부터 전송된 전자파(908)를 시준하도록 구성된 반사기(906)를 더 포함한다. 반사기(906)의 반사면은 다양한 입사각을 갖는 들어오는 전자파가 전방 방향으로 전파되는 평행한 전자파를 형성하도록 곡면 미러의 표면에서 반사될 수 있도록 곡면 미러일 수 있다. 반사기(906)는 곡면 미러에 국한되지 않으며; 전자파의 전파 방향을 변경할 수 있거나 특정 방향(이 경우에는 전방 방향)에 평행하거나 실질적으로 평행하게 진행하는 전자파만 통과하도록 특정 전자파를 필터링할 수 있는 임의의 콜리메이터 또는 디바이스일 수 있다.
조명 유닛(900)은 반사기(906)와 마주하는 디퓨저(924)를 더 포함한다. 디퓨저(924)는 들어오는 반사된 제2 전자파(910)를 확산시키도록 구성된다. 디퓨저(924)의 크기는 디퓨저(922)의 크기보다 클 수 있다. 디퓨저(924)의 크기는 반사기(906)의 크기와 유사할 수 있다. 디퓨저(922)와 디퓨저(924)는 서로 겹칠 수 있다. 디퓨저(922)와 디퓨저(924)가 동일한 평면에 배치되도록 디퓨저(922)는 디퓨저(924)의 요부에 배치될 수 있다. 디퓨저(922)와 디퓨저(924)는 동일한 재료 또는 상이한 재료로 제작될 수 있다.
제1 전자파 소스로부터 방출된 제1 전자파는 집광기(928)에 의해 시준 또는 수렴된다. 또한, 집광기(928) 이전에, 제1 전자파는 디퓨저(922)를 투과하며 디퓨저에 의해 재분산된다. 이러한 방식으로, 큰 시야각을 갖는 비교적 작은 조명 영역이 얻어질 수 있다. 디퓨저(922)와 집광기(928)를 투과한 전자파(920)는 디퓨저(924)를 통해 확산된 전자파(910)와 합쳐져서는 넓은 조명 영역을 형성한다. 그리고, 확산된 전자파(926, 930)의 산란각에 의해 개략적으로 나타낸 바와 같이, 디퓨저(924)는 디퓨저(922)보다 작은 시야각을 갖도록 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 조명 유닛(900)은 작은 시야각으로 넓은 조명 영역을 제공할 수 있다. 전자파(930)는 샘플의 제1 영역을 조명하고 전자파(926)는 샘플의 제2 영역을 조명한다. 제1 영역과 제2 영역은 겹칠 수도 있고 겹치지 않을 수도 있다.
확산된 전자파(926 및 928)가 상이한 품질(예를 들면, 연성/경성)을 갖도록 디퓨저(922)와 디퓨저(924)는 상이한 광산란도를 갖는 상이한 재료로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 디퓨저(924)를 통해 확산되는 광은 연광인 반면 디퓨저(922)를 통해 확산되는 광은 경광이 되도록 디퓨저(924)는 디퓨저(922)보다 높은 광산란도를 갖도록 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 조명 유닛(900)은 상이한 연성/경성 레벨을 갖는 2 개의 상이한 전자파를 제공할 수 있다.
컨트롤러(902)와 컨트롤러(904)는 시너지적으로 또는 독립적으로 작동할 수 있다. 컨트롤러(902)와 컨트롤러(904)는 각각 2 개의 전자파 소스의 광속(luminous flux)을 제어할 수 있다. 그 각각의 제어 회로를 튜닝함으로써, 조명용 이미지 시스템에의 가용 광속이 다양한 시야에 대해 균형화될 수 있다.
2 개의 전자파 소스는 동시에 작동할 수 있다. 제2 전자파 소스는 ON 상태로 유지하면서 제1 전자파 소스를 OFF 시키면, 조명 유닛은 링 형상의 조명을 제공한다. 이러한 방식으로, 조명 유닛은 암시야 모드(dark field mode)처럼 거동하는데, 이는 고주파 기능은 활성화되고 있는 반면 저주파 기능은 비활성화되고 있음을 나타낸다. 이러한 조명 모드에서는 이미지의 콘트라스트가 강화될 수 있다.
예로서, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 515 내지 575 nm 범위의 파장을 갖는 녹색 LED가 제1 및 제2 전자파 소스에 사용된다. 상대 광도(relative luminous intensity) 50 %에서의 LED의 시야각은 약 120°인 반면, 상대 광도 85 %에서의 시야각은 약 60°이다. 전시야에서 조명을 비교적 균일하게 하기 위해, 60°의 시야각이 사용될 수 있다. 히트 싱크(thermal sink)를 사용하는 경우, LED 크기는 Φ = 10 mm일 수 있다. 전방 방향의 조명을 위해, Φ = 10 mm 크기의 디퓨저(922)가 조명면(918) 앞에 배치된다. 조명면(918)과 디퓨저(922) 사이의 이격 거리는 약 8.66 mm이다. 디퓨저(922)에 이어, 약 8.66 mm의 유효 초점 길이를 갖는 컬렉터 렌즈(928)가 사용되어, 조명면(918)으로부터의 광이 디퓨저(922)를 통해 확산되고 컬렉터 렌즈(928)에 의해 시준되도록 한다. 디퓨저(922)는 ±30°의 균일한 산란광각을 갖는다. 이러한 방식으로, 전방 방향의 조명을 위해, 30°의 시야각으로 Φ = 10 mm의 조명 영역이 달성될 수 있다.
반면에, 후방 방향의 조명에는, 조명면(912)의 60°의 시야각이 또한 사용된다. 조명면(912) 앞에 반사기(906)가 배치된다. 반사기(906)와 조명면(912) 사이의 이격 거리는 약 30 mm이다. 반사기(906)의 곡률 반경은 약 60 mm이다. LED 소스 2로부터의 광은 반사기(906)에 의해 시준되어 전방 방향으로 전파된다. 반사기(906)와 마주하는 디퓨저(924)는, 반사기(906)에 의해 시준된 광이 디퓨저(924)를 통해 확산되도록 배치된다. 디퓨저(924)는 디퓨저(922)와 접촉하며 동심을 이룬다. 디퓨저(924)는 Φ = 30 mm의 크기를 가지며, 그 균일한 산란광각은 약 ±10°이다. 이러한 방식으로, 후방 방향의 조명을 위해, 10°의 시야각으로 Φ = 30 mm의 조명 영역이 달성될 수 있다.
조명 유닛(900)은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른, 2 개의 전자파 소스로부터 유래된 전자파를 투영하는 투영 렌즈(932)를 더 포함할 수 있다. 투영 렌즈(932)는 렌즈의 배율에 따라 들어오는 전자파를 특정 위치로 지향시킬 수 있다. 집광기(928)의 후방 초점 평면이 디퓨저와 겹치지 않을 때, 적절한 배율을 갖는 투영 렌즈를 사용하여 디퓨저를 집광기의 후방 초점 평면에 공액이 되게 할 수 있다. 배율은 투영 렌즈와 디퓨저 사이의 거리를 변경함으로써 튜닝될 수 있다.
이제 도 10, 즉 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 도 9에 도시된 바와 같이 2 개의 전자파 소스를 갖는 조명 유닛을 작동하는 예시적인 방법을 나타내는 플로우차트가 참조된다. 도 10에서, 단계 S1001 내지 S1004는 제1 전자파 소스를 작동시키는 단계들을 기술한다. 단계 S1001에서는, 도 9의 전자파(920)와 같은 제1 전자파가 제1 전자파 소스로부터 방출되어 전방 방향으로 도 9의 디퓨저(922)와 같은 제1 디퓨저로 전송된다. 제1 전자파 소스는 특히 협대역폭 또는 광대역폭의 전자파일 수 있다. 제1 디퓨저는 들어오는 제1 전자파를 산란 메커니즘에 의해 재분산시킨다. 특정 산란각을 갖는 산란된 제1 전자파가 최대 강도를 차지하며, 전자파 강도는 산란각의 증가에 따라 감소한다. 단계 S1002에서, 확산된 제1 전자파는 제1 디퓨저와 마주하는, 도 9의 집광기(928)와 같은, 집광기를 통과한다. 집광기는 확산된 제1 전자파를 전방 방향으로 시준 또는 수렴함으로써 제1 전자파를 집속할 수 있다. 단계 S1003에서, 옵션으로서, 집속된 제1 전자파는 도 9의 투영 렌즈(932)와 같은 투영 렌즈를 통과한다. 단계 S1004에서, 투영 렌즈를 투과한 제1 전자파는 샘플의 제1 영역으로 출력된다.
도 10에서, 단계 S1005 내지 S1008은 제2 전자파 소스를 작동시키는 단계들을 기술한다. 단계 S1005에서, 도 9의 전자파(908)와 같은 제2 전자파는 제2 전자파 소스로부터 후방 방향으로 방출되어 도 9의 반사기(906)와 같은 반사기에 도달한다. 후방 방향은 전방 방향과 반대이다. 반사기는 제2 전자파의 전파 방향을 전방 방향으로 변경하고는 제2 전자파를 시준한다. 제2 전자파의 유형은 제1 전자파의 유형과 동일하거나 상이할 수 있다. 단계 S1006에서, 반사된 제2 전자파는 반사기와 마주하는, 도 9의 디퓨저(924)와 같은, 제2 디퓨저를 통과한다. 제2 디퓨저는 반사된 제2 전자파를 산란 메커니즘에 의해 재분산시킨다. 단계 S1007에서, 옵션으로서, 확산된 제2 전자파는 투영 렌즈를 통과한다. 단계 S1008에서, 제2 전자파는 샘플의 제2 영역으로 출력된다. 단계 S1009에서, 단계 S1001 내지 S1008의 동작의 결과로서, 제1 전자파와 제2 전자파는 샘플의 2 개의 상이한 영역을 동시에 조명할 수 있다. 예를 들어, 제1 영역은 전자기 스펙트럼의 적색광에 의해 조명될 수 있는 반면, 제2 영역은 전자기 스펙트럼의 청색광에 의해 조명될 수 있다. 제1 영역과 제2 영역은 상이한 강도를 갖는 동일한 전자파에 의해 조명될 수도 있다. 예를 들어, 제1 영역은 고강도 광으로 조명될 수 있는 반면 제2 영역은 저강도 광으로 조명된다. 제1 및 제2 영역은 겹칠 수도 있고 겹치지 않을 수도 있다. 또한, 제1 및 제2 디퓨저의 상이한 조합을 선택함으로써, 본 조명 방법은 다양한 시야각 또는 다양한 전자파 품질을 갖는 다양한 조명 영역을 제공할 수 있다.
이제 도 11, 즉 본 발명의 몇몇 예시적인 실시예에 따른 서로 이동 가능한 2 개의 전자파 소스를 갖는 예시적인 조명 유닛을 도시하는 개략도가 참조된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 조명 유닛(1100)은 조명면(1118), 드라이버(1116), 및 컨트롤러(1104)를 포함하는 제1 전자파 소스(1134)를 포함한다. 드라이버(1116)는 예를 들어, 모종의 에너지를 조명면(1118)을 통해 방출되는 전자파(1120)로 변환함으로써 제1 전자파를 발생시키도록 구성된 회로를 포함한다. 컨트롤러(1104)는 드라이버(1116)를 제어함으로써 전자파(1120)의 강도를 제어할 수 있다. 드라이버(1116)는 제1 전자파 소스를 전후 방향으로 이동시키도록 구성된 제1 이동 메커니즘을 더 포함한다. 제1 이동 메커니즘은 서보 모터, 또는 로봇 아암, 또는 자기 부상 시스템, 또는 자력 제어 시스템 등을 포함할 수 있다. 컨트롤러(1104)는 제1 이동 메커니즘의 회로를 제어함으로써 이동의 방향 및 속도를 제어할 수 있다.
조명 유닛(1100)은 조명면(1112), 드라이버(1114), 및 컨트롤러(1102)를 포함하는 제2 전자파 소스(1132)를 더 포함한다. 드라이버(1114)는 제2 전자파(1108)를 발생시키도록 구성된 회로를 포함한다. 발생된 제2 전자파(1108)는 조명면(1112)을 통해 방출된다. 컨트롤러(1102)는 드라이버(1114)를 제어함으로써 전자파(1108)의 강도를 제어할 수 있다. 드라이버(1114)는 제2 전자파 소스(1132)를 전후 방향으로 이동시키도록 구성된 제2 이동 메커니즘을 더 포함한다. 제2 이동 메커니즘은 서보 모터, 또는 로봇 아암, 또는 자기 부상 시스템, 또는 자력 제어 시스템 등을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 이동 메커니즘은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 컨트롤러(1102)는 제2 이동 메커니즘의 회로를 제어함으로써 이동의 방향 및 속도를 제어할 수 있다. 제1 및 제2 전자파 소스는 제1 및 제2 전자파 소스가 서로 완전히 겹치거나 부분적으로 겹치는 배면을 맞댄 형태로 배치된다. 컨트롤러(1102 및 1104)는 각각 드라이버(1114 및 1116)에 포함될 수도 있고, 또는 드라이버(1114 및 1116)로부터 분리될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 조명 유닛(1100)은 디퓨저(1122), 집광기(1126), 반사기(1106), 디퓨저(1124), 및 옵션으로, 투영 렌즈(도시되지는 않으나, 도 9의 투영 렌즈(932)와 유사함)를 더 포함한다. 디퓨저(1122), 집광기(1126), 반사기(1106), 디퓨저(1124), 및 투영 렌즈의 기능은 도 9에 도시된 바와 같은 디퓨저(922), 집광기(928), 반사기(906), 디퓨저(924), 및 투영 렌즈(932)의 기능과 유사하며, 그래서 간결함을 위해, 여기서는 상세한 설명은 생략한다. 디퓨저(1124)를 통해 확산된 전자파(1110)는 집광기(1126)를 투과한 전자파와 합쳐져서는 큰 조명 영역을 형성한다. 디퓨저(1124)는 디퓨저(1122)보다 작은 시야각을 갖도록 선택될 수 있다. 전자파(1128)는 샘플의 제1 영역을 조명하고 전자파(1130)는 샘플의 제2 영역을 조명한다. 이 경우, 제2 영역은 제1 영역을 둘러싼다. 제1 및 제2 조명 영역은 전자파 소스를 이동시킴으로써 조정될 수 있는데, 예를 들어, 전자파 소스(1132)를 반사기(1106) 쪽으로 이동시키면 제2 조명 영역을 증대시킬 수 있고, 전자파 소스(1132)를 디퓨저(1122) 쪽으로 이동시키면 제2 조명 영역을 축소시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템의 요건에 따라 조명 영역 또는 시야각이 즉시 조정될 수 있다. 제1 및 제2 조명 영역은 겹칠 수도 있고 겹치지 않을 수도 있다.
이제 도 12, 즉 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 2 개의 전자파 소스를 갖는 조명 유닛을 이용하는 이미징 시스템의 예시적인 배치가 참조된다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 이미징 시스템(1200)은 전술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 2 개의 전자파 소스를 갖는 조명 유닛(1202)을 포함한다. 조명 유닛(1202)은 이미징 시스템의 조명 유닛으로 사용된다. 이미징 시스템(1200)은 대물렌즈(1208), 튜브 렌즈(1204)와 튜브 렌즈(1206), 및 2 개의 빔 스플리터(1210 및 1212)를 더 포함한다. 빔 스플리터(1210 및 1212)는 2 개의 삼각형 글라스 프리즘, 또는 금속 코팅 미러, 또는 다이크로익 미러식 프리즘(dichroic mirrored prism) 등으로 제작될 수 있다. 빔 스플리터(1210)는 조명 유닛(1202)으로부터 방출되는 전자파(1230)를 전자파(1232)와 전자파(1234)로 분할하도록 구성된다. 전자파(1232)는 튜브 렌즈(1206)로 들어가고 전자파(1234)는 빔 스플리터(1212)로 들어간다. 빔 스플리터(1212)는 전자파(1234)를 각각 튜브 렌즈(1204)와 대물렌즈(1208)로 들어가는 전자파(1236)와 전자파(1238)로 더 분할하도록 구성된다. 대물렌즈(1208)는 공통 대물렌즈일 수 있다. 튜브 렌즈(1204)는 고배율 이미징 시스템을 위한 큰 초점 거리를 갖는 렌즈(1214)를 포함할 수 있다. 튜브 렌즈(1206)는 저배율 이미징 시스템을 위한 작은 초점 거리를 갖는 렌즈(1218)를 포함할 수 있다. 튜브 렌즈(1204), 튜브 렌즈(1206), 및 대물렌즈(1208)를 투과한 전자파들은 각각 샘플들(1216, 1220, 1228)을 조명한다. 본 발명의 몇몇 실시예에 개시된 조명 유닛들은, 좁은 시야와 넓은 시야 양자 모두 및 조명 영역과 시야의 적응형 조정을 고려하기 때문에 고배율, 통상 배율, 및 저배율을 포함하는 이러한 이미징 시스템에 사용될 수 있다.
예를 들어, 도 12에 나타낸 바와 같은 이미징 시스템(1200)의 예에 도시된 바와 같이, 공통 대물렌즈(1208)는 약 85 mm의 유효 초점 거리 및 무한원 보정(infinity corrected)을 갖는 대물렌즈일 수 있다. 고배율 이미징 시스템용의 튜브 렌즈(1204)는 약 215 mm의 유효 초점 거리를 갖는 렌즈일 수 있다. 약 0.12의 물체 공간 NA(numerical aperture: 개구수) 및 Φ = 2.4 mm의 시야가 달성될 수 있다. 저배율 이미지 시스템용의 튜브 렌즈(1206)는 약 42.5 mm의 유효 초점 거리를 갖는 렌즈일 수 있다. 약 0.026의 물체 공간 NA 및 Φ = 12 mm의 시야가 달성될 수 있다. 이러한 방식으로 및 본 발명에 개시된 조명 유닛들을 사용함으로써, 고배율, 통상 배율, 및 저배율을 커버하는 이미징 시스템이 빔 스플리터(1210 및 1212)의 도움으로 달성될 수 있다.
이제 도 13, 즉 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 2 개의 전자파 소스를 갖는 조명 유닛을 이용하는 이미징 시스템의 예시적인 배치가 참조된다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 이미징 시스템(1300)은 전술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 2 개의 전자파 소스를 갖는 조명 유닛(1302)을 포함한다. 조명 유닛(1302)은 본 시스템의 조명 유닛으로 사용된다. 이미징 시스템(1300)은 렌즈 어레이 M, N, 및 K를 더 포함한다. 각 렌즈 어레이는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 도 13에서, 어레이 M은 대물렌즈(1304), …, 대물렌즈(1310)로 나타낸 복수의 공통 대물렌즈를 포함하고; 어레이 N은 렌즈(1314), …, 렌즈(1318)로 나타낸 복수의 고배율 렌즈를 포함하며; 어레이 K는 렌즈(1320), …, 렌즈(1328)로 나타낸 복수의 저배율 렌즈를 포함한다. 이미징 시스템(1300)은 2 개의 빔 스플리터(1350 및 1360)를 더 포함한다. 빔 스플리터(1350)는 조명 유닛(1302)으로부터 방출되는 전자파를 어레이 M의 대물렌즈(1304) 및 빔 스플리터(1360)로 각각 들어가는 2 개의 전자파로 분할한다. 빔 스플리터(1360)는 빔 스플리터(1350)로부터 전송되는 전자파를 어레이 K의 대물렌즈(1320) 및 어레이 N의 대물렌즈(1318)로 각각 들어가는 2 개의 전자파로 더 분할한다. 대물렌즈 어레이 M, N, 및 K를 투과한 전자파들은 각각 샘플들(1342, 1340, 및 1336)을 조명한다. 본 출원의 몇몇 실시예에 개시된 조명 유닛들은, 좁은 시야와 넓은 시야 양자 모두 및 조명 영역과 시야의 적응형 조정을 고려하기 때문에 이러한 이미징 시스템에 사용될 수 있다.
다음의 조항들을 사용하여 실시예들이 추가로 설명될 수 있다:
1. 샘플의 제1 영역을 조명하기 위해 제1 방향으로 제1 전자파를 출력하기 위한 회로를 포함하는 제1 전자파 소스;
제1 방향과 실질적으로 반대인 제2 방향으로 제2 전자파를 출력하기 위한 회로를 포함하는 제2 전자파 소스; 및
샘플의 제2 영역을 조명하기 위해 제2 전자파를 실질적으로 제1 방향으로 반사하도록 구성된 반사기:
를 포함하는, 조명 유닛.
2. 조항 1의 조명 유닛은:
제1 전자파 소스를 제어하기 위한 회로를 포함하는 제1 컨트롤러; 및
제2 전자파 소스를 제어하기 위한 회로를 포함하는 제2 컨트롤러:
를 더 포함하며,
제1 컨트롤러와 제2 컨트롤러는 독립적으로 작동한다.
3. 조항 2의 조명 유닛은:
제1 전자파 소스를 제1 방향으로 이동시키기 위해 제1 컨트롤러에 의해 제어되는 제1 이동 메커니즘:
을 더 포함한다.
4. 조항 2 내지 조항 3 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛은:
제2 전자파 소스를 제2 방향으로 이동시키기 위해 제2 컨트롤러에 의해 제어되는 제2 이동 메커니즘:
을 더 포함한다.
5. 조항 3 내지 조항 4 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛에서, 제1 이동 메커니즘 또는 제2 이동 메커니즘은 서보 모터, 로봇 아암, 자기 부상 시스템, 또는 자력 제어 시스템을 포함한다.
6. 조항 5의 조명 유닛에서, 서보 모터, 로봇 아암, 자기 부상 시스템, 또는 자력 제어 시스템을 포함하는 제1 이동 메커니즘 또는 제2 이동 메커니즘은 서보 모터, 로봇 아암, 자기 부상 시스템, 또는 자력 제어 시스템 중 하나 이상을 포함하는 제1 이동 메커니즘 및 제2 이동 메커니즘를 포함한다.
7. 조항 1 내지 조항 6 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛은:
제1 전자파 소스의 조명면과 마주하며 제1 전자파 소스로부터 출력되는 제1 전자파를 확산시키도록 구성된 제1 디퓨저:
를 더 포함한다.
8. 조항 7의 조명 유닛에서, 반사기의 직경은 제1 디퓨저의 직경보다 크다.
9. 조항 7 내지 조항 8 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛은:
제1 디퓨저와 마주하며 제1 디퓨저를 통해 확산된 제1 전자파를 시준하는 집광기:
를 더 포함한다.
10. 조항 9의 조명 유닛에서, 집광기와 제1 디퓨저는 접촉한다.
11. 조항 9 내지 조항 10 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛에서, 집광기는 제1 디퓨저와 실질적으로 동일한 크기를 갖는다.
12. 조항 7 내지 조항 11 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛은:
반사기와 마주하며 반사기로부터 반사된 제2 전자파를 확산시키도록 구성된 제2 디퓨저:
를 더 포함한다.
13. 조항 12의 조명 유닛에서, 제2 디퓨저의 크기는 제1 디퓨저의 크기보다 크다.
14. 조항 12 내지 조항 13 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛에서, 제1 디퓨저와 제2 디퓨저는 동일한 재료로 제작된다.
15. 조항 12 내지 조항 13 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛에서, 제1 디퓨저와 제2 디퓨저는 상이한 재료로 제작된다.
16. 조항 7 내지 조항 15 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛은:
제1 디퓨저와 제2 디퓨저 중 적어도 하나를 사전 결정된 위치로 투영하도록 구성된 투영 렌즈:
를 더 포함한다.
17. 조항 16의 조명 유닛에서, 투영 렌즈의 반경은 제2 디퓨저의 반경과 실질적으로 동일하다.
18. 조항 1 내지 조항 17 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛에서, 제1 전자파 소스와 제2 전자파 소스는 배면을 맞대고 배치된다.
19. 조항 1 내지 조항 18 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛에서, 제1 전자파와 제2 전자파는 동일한 유형의 전자파이다.
20. 조항 1 내지 조항 18 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛에서, 제1 전자파와 제2 전자파는 상이한 유형의 전자파이다.
21. 조항 1 내지 조항 20 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛에서, 제1 전자파와 제2 전자파 중 적어도 하나는 광대역 전자파이다.
22. 조항 1 내지 조항 21 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛에서, 반사기의 반경은 반사기와 제2 전자파 소스 사이의 거리의 실질적으로 2 배이다.
23. 조항 1 내지 조항 21 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛에서, 제1 영역과 제2 영역은 서로 겹치지 않는다.
24. 조항 1 내지 조항 21 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛에서, 제1 영역과 제2 영역은 서로 부분적으로 겹친다.
25. 조명 유닛으로서,
제1 전자파 소스로부터의 제1 전자파를 샘플의 제1 영역으로 확산시키도록 구성된 제1 디퓨저; 및
제2 전자파 소스로부터의 제2 전자파를 샘플의 제2 영역으로 확산시키도록 구성된 제2 디퓨저:
를 포함하고,
제1 및 제2 디퓨저로부터 확산된 제1 및 제2 전자파는 샘플의 제1 및 제2 영역을 동시에 조명한다.
26. 조항 25의 조명 유닛에서, 제1 디퓨저와 제2 디퓨저는 서로 겹친다.
27. 조항 25 내지 조항 26 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛에서, 제1 디퓨저의 크기는 제2 디퓨저의 크기보다 작다.
28. 조항 25의 조명 유닛에서, 제1 디퓨저와 제2 디퓨저가 동일한 평면에 배치되도록 제1 디퓨저는 제2 디퓨저의 요부(concave portion)에 배치된다.
29. 조항 25 내지 조항 28 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛은:
제2 전자파를 제1 전자파의 전파 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 반사하는 반사기:
를 더 포함한다.
30. 조항 1 내지 조항 29 중 어느 하나의 조항의 조명 유닛을 조명원으로 사용하는 이미징 시스템.
31. 조항 30의 이미징 시스템은:
상이한 개구수를 갖는 적어도 2 개의 튜브 렌즈:
를 더 포함한다.
32. 조항 30 내지 조항 31 중 어느 하나의 조항의 이미징 시스템은:
상이한 시야를 갖는 적어도 2 개의 튜브 렌즈:
를 더 포함한다.
33. 조항 30의 이미징 시스템에서,
이미징 시스템은 복수의 이미징 시스템을 포함하고;
복수의 이미징 시스템 중 적어도 하나는 상이한 개구수를 갖는 적어도 2 개의 튜브 렌즈를 포함하며; 및
제1 전자파와 제2 전자파는 적어도 하나의 빔 스플리터를 통과함으로써 복수의 이미징 시스템에 도달한다.
34. 제1 방향으로 제1 전자파를 출력하기 위한 회로를 포함하는 제1 전자파 소스;
제1 방향과 실질적으로 반대인 제2 방향으로 제2 전자파를 출력하기 위한 회로를 포함하는 제2 전자파 소스;
제1 전자파 소스와 마주하며 제1 시야각을 제공하기 위해 출력된 제1 전자파를 확장하도록 구성된 제1 빔 익스팬더;
제1 빔 익스팬더와 마주하며 확장된 제1 전자파를 시준하도록 구성된 빔 콜리메이터;
제2 전자파 소스와 마주하며 출력된 제2 전자파를 반사하도록 구성된 빔 반사기; 및
빔 반사기와 마주하며 제2 시야각을 제공하기 위해 반사된 제2 전자파를 확장하도록 구성된 제2 빔 익스팬더:
를 포함하는, 조명 디바이스.
35. 조항 34의 조명 디바이스는:
제1 빔 익스팬더와 제2 빔 익스팬더 중 적어도 하나를 사전 결정된 위치로 투영하도록 구성된 투영 렌즈:
를 더 포함한다.
36. 조항 34 내지 조항 35 중 어느 하나의 조항의 조명 디바이스를 조명원으로 사용하는 이미징 시스템.
37. 샘플의 제1 영역을 조명하기 위해 제1 방향으로 제1 전자파를 출력하는 단계;
제1 방향과 실질적으로 반대인 제2 방향으로 제2 전자파를 출력하는 단계; 및
샘플의 제2 영역을 조명하기 위해 제2 전자파를 실질적으로 제1 방향으로 반사하는 단계:
를 포함하는, 샘플을 조명하는 방법.
38. 조항 37의 방법은:
제1 전자파를 제1 빔 익스팬더를 통과시키는 단계:
를 더 포함한다.
39. 조항 38의 방법은:
확장된 제1 전자파를 콜리메이터를 통과시키는 단계; 및
반사된 제2 전자파를 제2 빔 익스팬더를 통과시키는 단계:
를 더 포함한다.
40. 조항 39의 방법은:
시준된 제1 전자파 및 확장된 제2 전자파를 투영 렌즈를 통과시키는 단계:
를 더 포함한다.
전술한 실시예들은 샘플을 조명하는 것에 대한 것이지만, 설명된 실시예들은 다른 분야들에도 사용될 수 있다. 예를 들면, 생명과학 및 의학 연구에서, 조직(tissues)의 광학 특성을 결정함으로써, 예를 들면 조직에 의한 하나 이상의 파장의 광의 흡수를 측정함으로써 생리학적 파라미터들(예를 들면, 혈류, 산소 소비량, 헤모글로빈과 같은 조직 대사물의 농도)이 측정될 수 있다. 상이한 생리학적 데이터를 동시에 수집할 수 있는 것, 예를 들면 상이한 광 파장을 사용하여 조직 산소화(tissue oxygenation) 및 총 혈액량과 같은 조직 파라미터들을 실시간으로 동시에 모니터링할 수 있는 것이 바람직하다.
방법, 장치(시스템), 및 컴퓨터 프로그램 제품의 플로우차트 도면 또는 블록도를 참조하여 예시적인 실시예들이 위에서 설명되었다. 플로우차트 도면 또는 블록도의 각 블록 및 플로우차트 도면 또는 블록도의 블록들의 조합은 (예를 들면, 도 1, 도 4, 도 7, 도 9, 및 도 11에 도시된 다양한 컨트롤러에 명령어들을 전달함으로써) 컴퓨터 프로그램 명령어들을 사용하여 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 명령어는 컴퓨터의 프로세서 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치에 제공되어 기계를 생성할 수 있으며, 그래서 컴퓨터의 프로세서 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치를 통해 실행되는 명령어들은 플로우차트 또는 블록도의 블록 또는 블록들에 특정된 기능들/동작들을 구현하기 위한 수단을 생성하게 된다.
이들 컴퓨터 프로그램 명령어는 또한 컴퓨터의 하드웨어 프로세서 코어, 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치, 또는 기타 디바이스들이 특정 방식으로 기능하도록 지시할 수 있는 컴퓨터 가독 매체에 저장될 수 있으며, 그래서 컴퓨터 가독 매체에 저장된 명령어들은 플로우차트 또는 블록도의 블록 또는 블록들에 특정된 기능/동작을 구현하는 명령어들을 포함하는 제조 물품을 형성하게 된다.
컴퓨터 프로그램 명령어들은 또한 일련의 작동 단계가 컴퓨터, 다른 프로그램 가능한 장치, 또는 다른 디바이스들에서 수행되어 컴퓨터 구현 프로세스를 생성할 수 있도록 컴퓨터, 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치, 또는 다른 디바이스에 로드될 수 있으며, 그래서 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 장치에서 실행되는 명령어들은 플로우차트 또는 블록도의 블록 또는 블록들에 특정된 기능들/동작들을 구현하기 위한 프로세스들을 제공하게 된다.
하나 이상의 컴퓨터 가독 매체의 임의의 조합이 이용될 수 있다. 컴퓨터 가독 매체는 비일시적 컴퓨터 가독 저장 매체일 수 있다. 컴퓨터 가독 저장 매체는 예를 들면, 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선, 또는 반도체 시스템, 장치, 또는 디바이스, 또는 전술한 것들의 임의의 적절한 조합일 수 있으나 이들에 국한되지는 않는다. 컴퓨터 가독 저장 매체의 보다 구체적인 예들(비망라적인 목록)은 다음을 포함한다: 하나 이상의 와이어를 갖는 전기 연결, 휴대용 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, RAM(random access memory: 랜덤 액세스 메모리), ROM(read-only memory: 읽기 전용 메모리), 소거 가능한 프로그램 가능한 읽기 전용 메모리(EPROM, EEPROM 또는 플래시 메모리), 광섬유, CD-ROM(포터블 컴팩트 디스크 읽기 전용 메모리), 광학 저장 디바이스, 자기 저장 디바이스, 또는 전술한 것들의 임의의 적절한 조합. 본 문헌의 맥락에서, 컴퓨터 가독 저장 매체는 명령어 실행 시스템, 장치, 또는 디바이스에 의해 또는 이와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 포함하거나 저장할 수 있는 임의의 유형의(tangible) 매체일 수 있다.
컴퓨터 가독 매체에 구현된 프로그램 코드는 무선, 유선, 광섬유 케이블, RF, IR 등, 또는 전술한 것들의 임의의 적절한 조합을 포함하지만 이에 국한되지 않는, 임의의 적절한 매체를 사용하여 전송될 수 있다.
예시적인 실시예들의 동작들을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 Java, Smalltalk, C++ 등과 같은 객체 지향 프로그래밍 언어 및 "C" 프로그래밍 언어 또는 유사한 프로그래밍 언어와 같은 종래의 절차형 프로그래밍 언어들을 포함하는, 하나 이상의 프로그래밍 언어의 임의의 조합으로 작성될 수 있다.
도면들의 플로우차트 및 블록도들은 다양한 실시예에 따른 시스템들, 방법들, 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 가능한 구현의 아키텍처, 기능, 및 작동의 예들을 예시한다. 몇몇 대체 구현에서는, 블록에 언급된 기능들이 도면들에 언급된 순서를 벗어나서 발생할 수 있다는 점에 또한 유의해야 한다. 예를 들어, 연속적으로 도시된 2 개의 블록은 실제로는 실질적으로 동시에 실행될 수도 있으며, 또는 블록들은 관련된 기능에 따라 어떤 때는 역순으로 실행될 수도 있다.
설명된 실시예들은 상호 배타적이지 않으며, 하나의 예시적인 실시예와 관련하여 설명된 요소들, 컴포넌트들, 재료들, 또는 단계들은 원하는 설계 목적을 달성하기 위해 적절한 방식으로 다른 실시예들과 결합되거나 이로부터 제거될 수 있음이 이해된다.
본 명세서에서의 "몇몇 실시예" 또는 "몇몇 예시적인 실시예"에 대한 언급은 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 본 명세서의 다양한 곳에서의 "일 실시예", "몇몇 실시예", 또는 "몇몇 예시적인 실시예"라는 어구의 출현은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니며, 다른 실시예들과 반드시 상호 배타적인 별개의 또는 대체 실시예들도 아니다.
본 명세서에 기재된 예시적인 방법들의 단계들은 반드시 기재된 순서대로 수행되어야 하는 것은 아니라는 것이 이해되어야 하며, 이러한 방법들의 단계들의 순서는 단지 예시라는 것이 이해되어야 한다. 마찬가지로, 이러한 방법들에는 추가 단계들이 포함될 수도 있고, 다양한 실시예에 따른 방법들에서는 특정 단계들이 생략되거나 통합될 수도 있다.
본 출원에서 사용되는 경우, "예시적인"이라는 단어는 본 명세서에서 예, 사례, 또는 예시로서 기능함을 의미하도록 사용된다. 본 명세서에서 "예시적인"것으로 기술된 임의의 양태 또는 설계는 반드시 다른 양태들 또는 설계들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다. 오히려, 그 단어의 사용은 구체적인 방식으로 개념을 제시하기 위한 것이다.
달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 각 수치 및 범위는 마치 "약" 또는 "대략" 등과 같은 단어가 그 값 또는 범위의 값 앞에 오는 것처럼 근사적이라고 해석되어야 한다.
청구범위에서의 도면 번호 또는 도면 참조 라벨의 사용은 청구범위의 해석을 용이하게 하기 위해 특허청구된 주제의 하나 이상의 가능한 실시예를 식별하기 위한 것이다. 그러한 사용은 이들 청구범위의 범위를 반드시 대응하는 도면들에 나타낸 실시예들로 국한시키는 것으로 해석되어서는 안 된다.
이하의 방법 청구항들의 요소들은, 만일 있는 경우에, 대응하는 라벨링과 함께 특정 시퀀스로 기재되지만, 청구항의 기재가 그러한 요소들의 일부 또는 전부를 구현하기 위한 특정 시퀀스를 달리 암시하지 않는 한, 이들 요소는 반드시 그 특정 시퀀스로 구현되는 것으로 국한시키고자 하는 것은 아니다.
기재된 실시예들의 본질을 설명하기 위해 기재 및 예시된 부분들의 세부사항, 재료, 및 배치에 있어서의 다양한 변경이 이하의 청구범위에 표현된 범위로부터 일탈함이 없이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이루어질 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다.

Claims (15)

  1. 샘플의 제1 영역을 조명하기 위해 제1 방향으로 제1 전자파를 출력하기 위한 회로를 포함하는 제1 전자파 소스;
    상기 제1 방향과 실질적으로 반대인 제2 방향으로 제2 전자파를 출력하기 위한 회로를 포함하는 제2 전자파 소스; 및
    상기 샘플의 제2 영역을 조명하기 위해 상기 제2 전자파를 실질적으로 상기 제1 방향으로 반사하도록 구성된 반사기:
    를 포함하는, 조명 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 조명 유닛은:
    상기 제1 전자파 소스를 제어하기 위한 회로를 포함하는 제1 컨트롤러; 및
    상기 제2 전자파 소스를 제어하기 위한 회로를 포함하는 제2 컨트롤러:
    를 더 포함하며,
    상기 제1 컨트롤러와 상기 제2 컨트롤러는 독립적으로 작동하는,
    조명 유닛.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 전자파 소스를 상기 제1 방향으로 이동시키기 위해 상기 제1 컨트롤러에 의해 제어되는 제1 이동 메커니즘:
    을 더 포함하는, 조명 유닛.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 전자파 소스를 상기 제2 방향으로 이동시키기 위해 상기 제2 컨트롤러에 의해 제어되는 제2 이동 메커니즘:
    을 더 포함하는, 조명 유닛.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 이동 메커니즘 또는 상기 제2 이동 메커니즘은 서보 모터, 로봇 아암, 자기 부상 시스템, 또는 자력 제어 시스템을 포함하는,
    조명 유닛.
  6. 제5 항에 있어서,
    서보 모터, 로봇 아암, 자기 부상 시스템, 또는 자력 제어 시스템을 포함하는 상기 제1 이동 메커니즘 또는 상기 제2 이동 메커니즘은 서보 모터, 로봇 아암, 자기 부상 시스템, 또는 자력 제어 시스템 중 하나 이상을 포함하는 상기 제1 이동 메커니즘 및 상기 제2 이동 메커니즘를 포함하는,
    조명 유닛.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전자파 소스의 조명면과 마주하며 상기 제1 전자파 소스로부터 출력되는 상기 제1 전자파를 확산시키도록 구성된 제1 디퓨저:
    를 더 포함하는, 조명 유닛.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 반사기의 직경은 상기 제1 디퓨저의 직경보다 큰,
    조명 유닛.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 디퓨저와 마주하며 상기 제1 디퓨저를 통해 확산된 상기 제1 전자파를 시준하는 집광기(condenser):
    를 더 포함하는, 조명 유닛.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 집광기와 상기 제1 디퓨저는 접촉하는,
    조명 유닛.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 집광기는 상기 제1 디퓨저와 실질적으로 동일한 크기를 갖는,
    조명 유닛.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 반사기와 마주하며 상기 반사기로부터 반사된 상기 제2 전자파를 확산시키도록 구성된 제2 디퓨저:
    를 더 포함하는, 조명 유닛.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 디퓨저의 크기는 상기 제1 디퓨저의 크기보다 큰,
    조명 유닛.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 디퓨저와 상기 제2 디퓨저는 동일한 재료로 제작되는,
    조명 유닛.
  15. 샘플의 제1 영역을 조명하기 위해 제1 방향으로 제1 전자파를 출력하는 단계;
    상기 제1 방향과 실질적으로 반대인 제2 방향으로 제2 전자파를 출력하는 단계; 및
    상기 샘플의 제2 영역을 조명하기 위해 상기 제2 전자파를 실질적으로 상기 제1 방향으로 반사하는 단계:
    를 포함하는, 샘플을 조명하는 방법.
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