KR20220003399A - 다초점 브릴루앙 산란광 기반 분광법을 수행하기 위한 시스템 - Google Patents

다초점 브릴루앙 산란광 기반 분광법을 수행하기 위한 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20220003399A
KR20220003399A KR1020200081167A KR20200081167A KR20220003399A KR 20220003399 A KR20220003399 A KR 20220003399A KR 1020200081167 A KR1020200081167 A KR 1020200081167A KR 20200081167 A KR20200081167 A KR 20200081167A KR 20220003399 A KR20220003399 A KR 20220003399A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
collimating lens
optical signal
subject
optical
lens
Prior art date
Application number
KR1020200081167A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102360753B1 (ko
Inventor
유장현
신광섭
Original Assignee
주식회사 브릴리온포토닉스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 브릴리온포토닉스 filed Critical 주식회사 브릴리온포토닉스
Priority to KR1020200081167A priority Critical patent/KR102360753B1/ko
Publication of KR20220003399A publication Critical patent/KR20220003399A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102360753B1 publication Critical patent/KR102360753B1/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/1025Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for confocal scanning
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/0008Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes provided with illuminating means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/0016Operational features thereof
    • A61B3/0025Operational features thereof characterised by electronic signal processing, e.g. eye models
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0075Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

본 출원의 실시예들은 적어도 일부가 곡률을 갖는 피사체의 표면에 제1 광신호를 공급하고, 상기 피사체로부터 반사된 제2 광신호를 수신하는 인터페이스 모듈; 상기 제1 광신호와 제2 광신호가 상호작용하여 발생한 브릴루앙 산란광을 포함하는 피사체의 광신호를 수신하여 상기 피사체에 대한 브릴루앙 산란광을 검출하는 분광 모듈; 및 상기 인터페이스 모듈과 상기 분광 모듈을 광학적으로 연결하는 복수의 광섬유를 포함하는, 다초점 브릴루앙 산란광 기반 분광법을 수행하기 위한 시스템에 관련된다.

Description

다초점 브릴루앙 산란광 기반 분광법을 수행하기 위한 시스템{SYSTEM FOR PERFORMING SPECTROSCOPY BASED ON MULTI-FOCAL BRILLOUIN SCATTERING LIGHT}
본 출원의 실시예들은 분광법을 수행하기 위한 시스템(이하, "분광 시스템")에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 각막과 같은, 피사체의 표면 상의 복수의 지점에 대한 브릴루앙 산란광을 분석하는, 다초점 브릴루앙 산란광 기반 분광 시스템에 관련된다.
인구 고령화 및 라이프스타일의 변화로 안과 의료시장은 지속적인 성장세에 있고, 진단 및 수술의 정확도를 높이는 고성능 의료장비에 대한 수요도 지속적으로 증가하고 있다. 종래에 안구 조직을 간접적으로 측정하는 장비들은 환자 인터페이스를 사용한다. 환자 인터페이스는 환자가 턱과 이마를 대고 움직임을 최소화 한 상태에서 측정을 하는 방식으로 편리성이 떨어지고, 생체 조직의 외형을 이미지화하는 데 그치므로 물성 정보를 측정하기 어려워 정확성이 떨어져 오진 및 의료사고로 이어질 위험성이 존재한다.
최근에는 다양한 의료 환경에 활용될 의료 장비에 대한 연구가 지속되고 있고, 브릴루앙 산란 현상을 이용하여 신체 조직의 물리적 특성을 측정할 수 있다는 가능성이 제기되고 있다.
브릴루앙 산란 현상은 조직 내의 분자들의 열적인 운동으로 인해 발생하는 음파에 의해 발생하는 현상이다. 브릴루앙 산란 현상에 의하면 빛이 산란하면서 도플러 효과에 의해 빛의 주파수가 해당하는 음파의 주파수만큼 변하므로, 음파의 주파수는 조직이 물리적으로 단단할수록 크고 조직이 물리적으로 약할수록 작게 나타난다.
선행문헌 1(한국 특허공개공보 제10-2016-0043089호, 발명의 명칭: 진단 시스템 및 진단 방법)은 단초점 렌즈를 통해 광원의 빛을 각막에 조사하여 발생한 브릴루앙 산란광을 이용하여 각막의 상태를 진단한다.
도 1은, 종래의 일 실시예에 따른, 단초점 스캔 방식에서 스캔 영역을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 단초점 스캔 방식에서 스캔 영역은 단초점 주변 영역으로서, 해당 영역은 각막의 극히 일부분에 불과하다. 이로 인해, 선행문헌 1과 같이 단초점 렌즈를 이용할 경우 한 번 스캐닝하면 각막의 일부 영역에 대한 정보를 얻을 수 밖에 없다. 각막 전체 영역에 대한 스캐닝을 위해서는, 단초점 렌즈의 초점 크기에 기초하여 각막 전체 영역을 가상으로 분할(segmentation)하고, 광원의 빛을 각막에 조사하여 브릴루앙 산란광을 획득하는 과정과 단초점 렌즈의 초점을 조정하는 과정을 분할 영역의 개수만큼 반복해야 하는 문제가 있다. 이로 인해, 준비 시간, 측정 시간 및 데이터 처리 시간 등이 오래 소모되는 한계가 있다.
한국 특허공개공보 제10-2016-0043089호 (2016.04.20.)
본 발명의 일 측면에 따르면 다초점을 가진 스캔 렌즈를 이용하여 획득된 피사체의 광신호에서 각 지점별 브릴루앙 산란광을 동시에 검출하는 분광 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 다초점 브릴루앙 산란광 기반 분광법을 수행하기 위한 시스템은: 피사체에 광신호를 공급하는 인터페이스 모듈 - 상기 인터페이스 모듈은: 상기 피사체의 표면에 광신호를 공급하는, 하나 이상의 광 주파수를 갖는 제1 광신호를 생성하도록 구성되는 광원; 상기 피사체의 표면 상의 복수의 지점을 각각 포커싱하도록 구성된 다초점의 스캔 렌즈; 및 상기 제1 광신호를 상기 스캔 렌즈로 진행하게 하고 상기 피사체로부터 반사된 제2 광신호를 상기 제1 광신호의 광경로와 상이한 광경로로 진행하게 하도록 구성된 써큘레이터를 포함함; 상기 제1 광신호와 제2 광신호가 상호작용하여 발생한 브릴루앙 산란광을 포함하는 피사체의 광신호를 수신하여 상기 피사체에 대한 브릴루앙 산란광을 검출하는 분광 모듈; 및 상기 인터페이스 모듈과 상기 분광 모듈을 광학적으로 연결하는 복수의 광섬유를 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 스캔 렌즈는, 기판; 및 기판 상에 형성된 복수의 대물 렌즈 셀을 포함하며, 상기 복수의 대물 렌즈 셀은 어댑터의 관통홀 상에 고정될 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 대물 렌즈 셀은 상기 기판에 대해 동일 평면 상에 배열되어 형성되며, 상기 복수의 대물 렌즈 셀 중 일부는 다른 일부와 상이한 초점 거리를 갖도록 구성될 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 대물 렌즈 셀은 동일한 초점 거리를 가지면서 3차원 배열 구조로 상기 기판 상에 형성되며, 상기 3차원 구조는 상기 피사체의 표면의 3차원 형상에 대응할 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 대물 렌즈 셀은 3차원 배열 구조로 상기 기판 상에 형성되며, 상기 복수의 대물 렌즈 셀 중 일부는 다른 일부와 상이한 초점 거리를 갖도록 구성되며, 상기 일부의 초점 거리와 상기 다른 일부의 초점 거리 간의 차이는 상기 일부가 형성된 위치와 다른 일부가 형성된 위치 간의 차이에 대응할 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 인터페이스 모듈은: 상기 복수의 지점 각각으로부터 반사되어 상기 스캔 렌즈를 통해 획득된 피사체의 각각의 서브 광신호를 상기 복수의 광섬유 각각과 커플링(coupling) 하도록 구성된 제1 시준 렌즈를 더 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 시준 렌즈는, 기판; 및 기판 상에 형성된 복수의 시준 렌즈 셀을 포함하고, 상기 시준 렌즈 셀은 상기 복수의 지점으로부터 각각 반사된 피사체의 각 서브 광신호가 각 시준 렌즈 셀을 통해 상기 복수의 광섬유의 일 단으로 각각 시준되도록 형성될 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 시준 렌즈의 각 시준 렌즈 셀은, 상기 광섬유의 MFD(Mode fields diameter) 보다 큰 초점 크기(focal spot size)를 갖도록 구성될 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 광섬유는 MFD는 3 내지 4um의 MFD를 갖도록 형성될 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 분광 모듈은, 상기 복수의 광섬유를 통해 진행한 피사체의 각 서브 광신호를 각각 평행하게 전파시키는 제2 시준 렌즈; 및 각 산란광에 포함된 브릴루앙 산란광을 검출하는 검출기를 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 분광 모듈은, 노이즈를 감소시키는 필터; 및 분산 스펙트럼을 생성하는 VIPA를 더 포함할 수도 있다.
일 실시예에서,, 상기 제2 시준 렌즈는, 기판; 및 상기 기판 상에 형성된 복수의 시준 렌즈 셀을 포함하며, 상기 복수의 시준 렌즈 셀은 상기 복수의 광섬유의 타 단의 배열에 대응하는 배열로 형성될 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 시준 렌즈의 복수의 시준 렌즈 셀은 1차원으로 배열될 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 시준 렌즈의 복수의 시준 렌즈 셀은, 상기 제2 시준 렌즈의 렌즈 셀 배열과 직교, 평행 및 이들의 조합 중 하나를 포함한 배열로 형성될 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 시준 렌즈의 복수의 시준 렌즈 셀의 개수는 상기 스캔 렌즈의 복수의 대물 렌즈 셀의 개수 이상일 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 광원은, 루비듐 증기 셀을 이용하여 레이저 광에 따른 주파수 로킹 모듈 및 노이즈를 감쇄시키는 필터를 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 필터는, 에틸론 및 거울을 포함하고, 상기 거울은 상기 에탈론의 반사 각도를 조절하여 에탈론의 공진 주파수와 레이저의 공진 주파수를 일치시킬 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 필터는, 루비듐 증기 셀을 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 검출기가 브릴루앙 산란광에 대응하는 전기적 신호를 생성할 경우, 상기 전기적 신호에 기초하여 상기 피사체에 대한 브릴루앙 주파수를 산출하는 컴퓨팅 장치를 더 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 검출기가 피사체의 각 서브 광신호에 포함된 각 지점에서의 브릴루앙 산란광에 대응하는 전기적 신호 세트를 생성할 경우, 상기 전기적 신호 세트에 기초하여 각 지점에 대한 브릴루앙 주파수를 산출하도록 더 구성될 수도 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 분광 시스템은 다초점을 갖는 스캔 렌즈를 이용하여 피사체 상의 복수의 지점에 대한 브릴루앙 산란광을 검출함으로써 피사체의 다수의 지점에 대한 물리적 특성을 측정하는, 다초점 스캔 동작을 수행할 수 있다.
이러한 분광 시스템은 상기 피사체가 각막과 같은 안구 조직인 경우, 안구 조직의 강성 및 점탄성을 비접촉식으로 신속하고 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 피사체의 표면 상의 복수의 지점을 동시에 스캐닝할 수 있어, 단초점 렌즈를 이용하는 경우에 비해 (준비 시간, 측정 시간 및 데이터 처리 시간 등을 포함한) 피사체 분석 시간이 단축되는 효과를 가진다.
또한, 상기 분광 시스템은 루비듐 증기 셀을 이용하여 레이저 로킹 모듈을 포함하는 레이저 광원을 이용함으로써, 루비듐 증기 셀 및/또는 레이저 로킹 모듈을 갖지 않는, 기존의 레이저 광원에서 발생하는 주파수 드리프트를 줄일 수 있고, CCD 장치의 스펙트럼 패턴을 변화시키지 않아 사용자로 하여금 수시로 보정을 해야 하는 불편함을 야기하지 않을 수 있다.
또한, 상기 분광 시스템은, 노이즈를 감소시키면서 (대략, 60dB 이상의) 높은 소멸 수준(high-extinction level)을 갖는 필터를 이용하여, 다초점 스캔 동작을 수행할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명 또는 종래 기술의 실시예의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예에 대한 설명에서 필요한 도면이 아래에서 간단히 소개된다. 아래의 도면들은 본 명세서의 실시예를 설명하기 목적일 뿐 한정의 목적이 아니라는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 설명의 명료성을 위해 아래의 도면들에서 과장, 생략 등 다양한 변형이 적용된 일부 요소들이 도시될 수 있다.
도 1은, 종래의 일 실시예에 따른, 단초점 스캔 방식에서 스캔 영역을 도시한 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 분광 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 인터페이스 모듈의 개략적인 구성도이다.
도 4a 및 도 4b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 스캔 렌즈(130)의 개략적인 구성도이다.
도 5a 내지 도 5b는, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른, 스캔 렌즈(130)의 개략적인 측단면도이다.
도 6은, 도 5의 스캔 렌즈의 스캔 영역을 도시한 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 인터페이스 모듈로부터 광섬유를 통해 분광 모듈로 진행하는 피사체의 광신호의 개념도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 시준 렌즈의 개략적인 구성도이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 시준을 위해 배치된 광섬유 및 제1 시준 렌즈를 도시한 도면이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 분광 모듈의 개략적인 구성도이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 브릴루앙 주파수 산출 결과를 도시한 도면이다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 광원의 개략적인 구성도이다.
도 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 고압 루비듐 증기 셀을 사용할 때의 감쇄(attenuation) 스펙트럼 및 광원에 의한 브릴루앙 신호 스펙트럼을 비교하여 나타내는 그래프이다.
도 14는, 본 발명의 일 실시예에 따른 노치 필터의 개략적인 구성도이다.
도 15는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 에탈론을 갖는 노치 필터의 투과 특성을 나타내는 그래프이다.
도 16은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 노치 필터를 통해 진행하는 광신호를 도시한 도면이다.
도 17a 및 도 17b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 루비듐 필터의 구성도이다.
도 18은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 광원의 ASE 캐비티 다음의 레이저 경로에 삽입된 가열된 루비듐 증기 셀을 투과한 광의 세기(intensity) 대 증기 셀의 온도 사이의 그래프이다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 확정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것이지, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 발명 및 첨부 된 특허청구의 범위에서 사용되는 단수 표현은 아래위 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현도 포함하는 것을 의도한다. 또한 본 발명에서 사용한 "및/또는"이라는 용어에 대해서는 하나 또는 복수의 관련되는 열거한 항목들의 임의 또는 모든 가능한 조합들을 포함하는 것으로 이해 하여야 한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 출원의 실시예들에 따른 다초점 브릴루앙 산란광 기반 분광 시스템(또는, "분광 시스템"으로 지칭됨)은 피사체의 표면 상의 복수의 지점에 대한 브릴루앙 산란광을 분석하도록 구성된다. 이러한 분석 동작은 다초점 브릴루앙 산란광을 이용하여 피사체를 스캐닝하는 다초점 스캐닝 동작으로 지칭될 수 있다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 분광 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 상기 분광 시스템(1)은 피사체(2)에 다초점으로 광을 공급하는 인터페이스 모듈(10), 및 공급된 광이 피사체(2)에서 반사되어 발생한 브릴루앙 산란광을 검출하는 분광 모듈(50)을 포함한다. 상기 분광 시스템(1)에서 모듈(10, 50)은 복수의 광섬유(30A, .., 30N)를 통해 광학적으로 연결된다. 본 명세서에서 설명의 명료성을 위해 상기 복수의 광섬유(30A, .., 30N)는 복수의 광섬유(30)로 지칭될 수 있다.
또한, 상기 분광 시스템(1)은 검출된 브릴루앙 산란광을 분석하여 브릴루앙 이득 스펙트럼 및/또는 브릴루앙 주파수를 산출하는, 프로세서를 포함한 컴퓨팅 장치(70)를 더 포함할 수 있다. 상기 컴퓨팅 장치(70)는 인터페이스 모듈(10)의 적어도 일부 구성요소 및/또는 분광 모듈(50)의 적어도 일부 구성요소와 전기적으로 연결되어 해당 구성요소의 동작을 제어하도록 더 구성될 수 있다.
실시예들에 따른 분광 시스템(1)은 전적으로 하드웨어이거나, 전적으로 소프트웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 시스템은 데이터 처리 능력이 구비된 하드웨어 및 이를 구동시키기 위한 운용 소프트웨어를 통칭할 수 있다. 본 명세서에서 "부(unit)", "모듈(module)", "장치", 또는 "시스템" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 하드웨어는 CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.
피사체(2)는 브리루앙 산란광을 이용하여 물리적 특성을 분석하고자 하는 표적이다.
피사체(2)는 표면 중 적어도 일부가 비평탄 표면으로 구성된다. 상기 비평탄 표면은 곡률을 갖는 표면으로서, 구면 표면 및/또는 비구면 표면을 포함한다. 피사체(2)는 상기 인터페이스 모듈(10)의 광을 공급받고, 브릴루앙 산란광을 야기하는 반사광을 상기 분광 시스템(1)에 제공한다.
피사체(2)는 생물학적 조직일 수 있다. 일 실시예에서, 피사체(2)가 안구 조직인 경우, 상기 분광 시스템(1)은 각막 조직의 탄성도의 변화와 같은, 안구의 생체 조직(예컨대, 각막)의 특성을 분석하는데 사용될 브릴루앙 산란광을 검출할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 피사체(2)가 심혈관벽 조직인 경우, 상기 분광 시스템(1)은 심혈관벽의 조직의 물리적 특성을 분석하는데 사용될 브릴루앙 산란광을 검출할 수 있다.
이하, 안구를 피사체(2)로 갖는 실시예들로 본 발명을 상세하게 서술하나, 본 발명의 피사체가 안구에 제한되지 않는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 인터페이스 모듈의 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 인터페이스 모듈(10)은 광원(110); 써큘레이터(120); 스캔 렌즈(130); 및 제1 시준 렌즈(150)를 포함한다. 상기 광학 요소(110, 120, 130, 및 150)로 형성된 광경로는 샘플 아암(sample arm)으로 지칭될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 인터페이스 모듈(10)은 스캔 렌즈(130)의 위치를 미세 조정하는 제1 미세 조정 장치(140); 및/또는 제1 시준 렌즈(150)의 위치를 미세 조정하는 제2 미세 조정 장치(160)를 더 포함할 수 있다.
광원(110)은 상기 피사체의 표면에 광신호를 공급하는, 하나 이상의 광 주파수를 갖는 제1 광신호를 생성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 광원(110)은 눈에 사용하기에 안전한 제1 광신호를 생성한다. 예를 들어, 광원(110)은 500 내지 800nm의 파장을 갖는 제1 광신호를 생성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 광원(110)은 780nm의 파장을 갖는 제1 광신호를 생성하도록 구성된다.
상기 광원(110)은, 예를 들어 분포형 궤환 레이저 다이오드(Distributed Feed-Back laser diode, DFB-LD)를 포함한, 가변 다이오드 레이저(tunable diode laser)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 분광 시스템(1)에서 상기 광원(110)의 광을 다초점으로 안구(2)에 공급하여 안구(2)의 특성을 분석하기 위한 브릴루앙 산란광을 획득하려면, 광원(110)의 레이저가 좀 더 안정되고 높은 순도를 가져야 한다. 이러한 광원(110)에 대해서 아래의 도 12 등을 참조하여 보다 상세하게 서술한다.
써큘레이터(120)는 광원(110)에서 발생한 제1 광신호 중 적어도 일부를 피사체(2)로 진행하게 하고, 또한 피사체(2)로부터 반사된 제2 광신호 중 적어도 일부를 제1 시준 렌즈(150)로 진행하도록 구성된다. 상기 써큘레이터(120)는, 예를 들어 편광 빔 스플리터(polarizing beam splitter)일 수 있으나, 이에 제한되진 않는다.
스캔 렌즈(130)는 안구(2)와 광원(110) 사이의 광경로 상에 위치하며, 복수의 초점을 갖는 다초점 대물 렌즈이다.
도 4a 및 도 4b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 스캔 렌즈(130)의 개략적인 구성도이다.
도 4a를 참조하면, 스캔 렌즈(130)는 광신호 중 적어도 일부를 전파하는 투명한 물질로 이루어진 기판(131); 및 상기 기판(131)의 일 표면 상에 형성된 복수의 대물 렌즈 셀(133)을 포함한다. 기판(131)은 어댑터(141)에 고정되어 복수의 대물 렌즈 셀(133)이 관통홀에 배치된다. 어댑터(141)를 통해 스캔 렌즈(130)와 제1 미세 조정 장치(140)가 결합되어 스캔 렌즈(130)와 안구(2) 사이의 거리가 조정된다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 스캔 렌즈(130)의 대물 렌즈 셀(133)은 상기 복수의 초점에 의해 광원(110)으로부터 발생한 제1 광신호를 상기 피사체(2)의 표면 상의 복수의 지점에서 각각 포커싱하도록 구성된다.
복수의 대물 렌즈 셀(133)의 배열 구조는 1차원 배열 및/또는 2차원 배열을 포함한다. 여기서, 2차원 배열은 n*n 배열 구조(n은 2이상의 정수), 또는 다양한 1차원 배열의 조합으로 이루어진 2차원 배열을 포함한다. 아래에서 서술되는 바와 같이, 분광 모듈(50)의 시준 렌즈 셀의 배열이 1차원일 경우, 인터페이스 모듈(10)의 시준 렌즈 셀은 상기 제2 시준 렌즈의 렌즈 셀 배열과 직교, 평행 및 이들의 조합 중 하나를 포함한 배열 구조로 형성될 수 있다.
기판(131), 복수의 대물 렌즈 셀(133)의 크기, 개수, 배열 구조는 피사체(2)의 크기 등에 기초하여 피사체(2)의 적어도 일부 표면이 스캔 렌즈(130)의 스캔 영역을 포함하도록 결정된다. 예를 들어, 안구(2)의 비평탄 표면인 각막의 대부분 또는 전체 영역를 한 번의 스캔 동작에 의해 스캐닝하기 위해, 상기 복수의 대물 렌즈 셀(133)은, 도 5b에 도시된 바와 같이 배열 구조는 5*5이고, 서브개구(sub-aperture)의 형태 및 크기는 사각형(square)/2mm, 기판(131)의 크기는 11mmХ11mmХ1mm를 갖도록 구성될 수 있다.
안구(2)의 표면의 정확한 스캔을 위해서, 스캔 렌즈(130)의 각 대물 렌즈 셀(133)은 안구(2)의 비평탄 표면 상의 복수의 지점을 각각 포커싱하도록 구성된다. 비평탄 표면의 경우 스캔 렌즈(130)(예컨대, 기판(131))와 안구(2) 사이의 거리는 안구(2)의 비평탄 표면의 위치에 따라 상이할 수 있다. 안구(2)는 구면의 단면을 가지므로, 안구(2)의 중심부로부터 스캔 렌즈(130)까지의 거리가 안구(2)의 가장자리로부터 스캔 렌즈(130)까지의 거리 보다 가깝다. 따라서, 스캔 렌즈(130)는 각 대물 렌즈 셀(133)에 대해서 상이한 초점 거리 및/또는 형성 지점을 갖도록 구성된다.
도 5a 내지 도 5b는, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른, 스캔 렌즈(130)의 개략적인 단면도이다.
도 5a를 참조하면, 일 실시예에서, 스캔 렌즈(130)는 동일한 초점 거리를 갖는 복수의 대물 렌즈 셀(133)을 포함한다. 여기서, 상기 복수의 대물 렌즈 셀(133)은 3차원 배열 구조로 기판(131) 상에 형성된다. 그러면, 복수의 대물 렌즈 셀(133) 중 일부는 기판(131)에 대해 다른 일부와 상이한 형성 깊이를 가진다.
일 실시예에서, 상기 3차원 배열 구조는 상기 피사체의 비평탄 표면의 3차원 형상에 대응하는 것일 수 있다. 상기 3차원 배열 구조에서 각 대물 렌즈 셀(133)의 형성 깊이는 안구(2)의 비평탄 표면 상의 각 지점과 다초점 대물 렌즈(130)(예컨대, 기판(131)) 사이의 간격에 대응한다.
예를 들어, 비평탄 표면이 오목한 구면 표면(spherical surface)인 경우, 3차원 배열 구조 또한 동일한 방향으로 오목한 구면 표면일 수 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 안구(2)의 중심부(C)에 대응하는 렌즈 셀(133C)은 기판(131)의 표면으로부터 상대적으로 깊이 형성된다. 기판(131)에 대한 렌즈 셀(133C)의 형성 깊이는 렌즈 셀(133C)의 초점 거리 및 렌즈 셀(133C)과 안구(2)의 중심부(C) 사이의 거리에 기초한다. 반면 안구(2)의 가장자리(A)에 대응하는 렌즈 셀(133A)은 기판(131)의 표면 상에 형성된다. 그리고, 안구(2)의 가운데 지점(B)에 대응하는 렌즈 셀(133B)은 렌즈 셀(133A) 보다 깊지만, 렌즈 셀(133C) 보다 얕은 깊이로 기판(131) 상에 형성된다. 즉, 비평탄 표면의 각 지점(A, B, C, D, E)과 스캔 렌즈(130) 사이의 간격 각각의 차이는 각 대물 렌즈 셀(133A, 133B, 133C, 133D, 133E)의 형성 깊이로 인해 보완된다.
도 5b를 참조하면, 다른 일 실시예에서, 스캔 렌즈(130)는 기판(131)에 대하여 동일한 깊이로 형성된 복수의 대물 렌즈 셀(133)을 포함한다. 예를 들어, 상기 복수의 대물 렌즈 셀(133)은 평탄한 평면 상에 위치한 배열로 형성될 수 있다.
상기 실시예에서, 복수의 대물 렌즈 셀(133) 중 일부는 다른 일부와 상이한 초점 거리를 갖는다. 각 대물 렌즈 셀(133)의 초점 거리는 각 대물 렌즈 셀(133A, 133B, 133C, 133D, 133E)과 해당하는 비평탄 표면의 지점(A, B, C, D, E) 사이의 간격에 각각 대응한다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 복수의 렌즈 셀(133A 내지 133E)은 기판(131)의 표면 상에 형성되며, 안구(2)의 중심부(C)와 해당 렌즈 셀(133C) 사이의 간격이 가장 짧고, 안구(2)의 가장자리(A, E)와 해당 렌즈 셀(133A, 133E) 사이의 간격이 가장 길다. 그러면, 렌즈 셀(133C)은 가장 짧은 초점 거리(fC)를 가지며, 렌즈 셀(133A, 133E)은 상대적으로 긴 초점 거리(fA, fE)를 가진다. 즉, 비평탄 표면의 각 지점과 스캔 렌즈(130) 사이의 간격 각각의 차이는 각 대물 렌즈 셀(133)의 개별적인 초점 거리로 인해 보완된다.
또 다른 일 실시예에서, 스캔 렌즈(130)는 일부와 다른 일부가 상이한 초점 거리를 갖는 복수의 대물 렌즈 셀(133)을 포함하며, 상기 복수의 대물 렌즈 셀(133)은 3차원 배열 구조로 상기 기판(131) 상에 형성될 수 있다. 그러면, 복수의 대물 렌즈 셀(133)은 기판(131)에 대하여 일부와 다른 일부가 상이한 깊이로 형성된다. 이 경우, 비평탄 표면의 각 지점과 스캔 렌즈(130) 사이의 간격 각각의 차이는 각 대물 렌즈 셀(133)의 형성 깊이 및 각 대물 렌즈 셀(133)의 개별적인 초점 거리의 조합으로 인해 보완된다.
전술한 도 5a 및 도 5b 등의 배열 구조 및 초점 구성을 갖는 대물 렌즈 셀(133)은 다양한 방식에 의해 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 대물 렌즈 셀(133)은 포토레지스트를 마스킹으로 사용하여 포토레지스트의 하부에 위치한 기판(131)을 에칭하는 과정을 통해 제조된다. 여기서 에칭하는 과정은 반응 이온 에칭(RIE, Reactive Ion Etching)일 수 있다.
다른 일 실시예에서, 복수의 대물 렌즈 셀(133)은 기판133을 레이저로 절삭하는 레이저 가공 과정을 통해 제조된다.
이러한 스캔 렌즈(130)는 안구(2)의 비평탄 표면 상의 복수의 지점을 포커싱하므로, 복수의 대물 렌즈 셀(133)에 의해 분광 시스템(1)은 안구(2)의 적어도 일부로/로부터 복수의 광신호를 동시에 전파하거나 받을 수 있다.
도 6은, 도 5의 스캔 렌즈(130)의 스캔 영역을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 각막 전체를 스캐닝하기 위해 5*5 배열을 갖는 대물 렌즈 셀(133)이 사용되는 경우, 스캔 렌즈(130)는 안구(2)의 비평탄 표면의 25개 지점을 동시에 포커싱하도록 구성됨으로써, 상기 분광 시스템(1)은 25개의 서브 스캔 영역에 대한 정보를 획득하게 된다. 이로 인해, 상기 분광 시스템(1)은 도 1에 도시된 단초점 스캔 방식에 비해 넓은 스캔 영역을 갖게 되고, 결국 보다 빠른 스캔 성능을 가진다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 인터페이스 모듈로부터 광섬유를 통해 분광 모듈로 진행하는 피사체의 광신호의 개념도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 광원(110)으로부터 제1 광신호가 안구(2)에 공급되면, 써큘레이터(120)와 스캔 렌즈(130) 사이의 광경로 상에는 안구(2)로 입사하는 제1 광신호 및 안구(2)로부터 반사된 제2 광신호가 서로 반대방향으로 진행한다. 하나 이상의 주파수로 가변되는 제1 광신호가 입력되면, 상기 써큘레이터(120)와 스캔 렌즈(130) 사이의 광경로 상에 서로 주파수가 상이한 제1 광신호 및 제2 광신호가 존재하게 된다. 상기 광경로 구간 상의 제1 광신호와 제2 광신호 간의 주파수 차이 값이 안구(2)의 브릴루앙 주파수 값에 해당할 경우, 제1 광신호와 제2 광신호의 상호작용에 의해 제2 광신호가 증폭되는, 브릴루앙 산란이 발생한다. 인터페이스 모듈(10) 내를 진행하는 안구(2)의 광신호는 이러한 브릴루앙 산란광을 포함하게 된다.
상기 브릴루앙 산란광을 포함한 안구(2)의 광신호는 인터페이스 모듈(10)의 내부를 진행하여 인터페이스 모듈(10)의 제1 시준 렌즈(150)를 통해 출력된다. 출력된 안구(2)의 광신호는 복수의 광섬유(30)를 통해 분광 모듈(50)로 진행한다. 이를 위해, 복수의 광섬유(30)의 일 단은 인터페이스 모듈(10)의 출력단(제1 시준 렌즈(150)에 대향하고, 타 단은 분광 모듈(50)의 입력단에 대향한다.
광섬유(30)는 중심부에 굴절률이 높은 유리, 바깥 부분에 굴절률이 낮은 유리를 사용하여 중심부 유리를 통과하는 빛이 전반사가 일어나도록 한 광학적 섬유이다. 광섬유(30)는 광신호가 진행하는 코어; 및 코어를 감싼 클래드를 포함한다. 일 실시예에서, 광섬유(30)는 SMF(Single Mode Fiber)일 수 있다.
광섬유(30)의 수는 서브 광신호의 수에 대응한다. 스캔 렌즈(130)가 n*n의 대물 렌즈 셀(133)을 포함한 경우, 광섬유(30)의 수는 n2일 수 있다. 예를 들어, 도 3의 5*5 배열의 스캔 렌즈(130)를 포함한 경우, 분광 시스템(1)은 25개의 광섬유(30)를 포함할 수 있다.
브릴루앙 산란광을 포함한 안구(2)의 광신호는 다수의 서브 광신호로 이루어진다. 각 서브 광신호는 각각의 초점으로부터 반사되어 각 대물 렌즈 셀(133)을 각각 통과한 광신호로서, 각 지점에 대한 브릴루앙 산란광을 포함한다.
각 지점별 서브 광신호가 서로 구분되어야 분광 모듈(50)에서 안구(2)의 각 지점별 서브 광신호를 각각 분석할 수 있다. 이를 위해, 제1 시준 렌즈(150)는 안구(2)의 복수의 지점 각각으로부터 반사되어 상기 스캔 렌즈(130)를 통해 획득된 안구(2)의 각 서브 광신호를 상기 복수의 광섬유(30) 각각과 커플링(coupling)하도록 구성된다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 시준 렌즈의 개략적인 구성도이고, 도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 시준을 위해 배치된 광섬유 및 제1 시준 렌즈를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 제1 시준 렌즈(150)는 광신호 중 적어도 일부를 전파하는 투명한 물질로 이루어진 기판(151); 및 기판(151) 상에 형성된 복수의 시준 렌즈 셀(153)을 포함한다. 상기 제1 시준 렌즈(150)의 복수의 시준 렌즈 셀(153)의 개수는 상기 스캔 렌즈(130)의 복수의 대물 렌즈 셀(133)의 개수 이상으로서, 복수의 시준 렌즈 셀(153)의 배열 구조는 상기 복수의 대물 렌즈 셀(133)의 배열 구조를 포함한다. 일 예에서, 복수의 대물 렌즈 셀(133)이 도 4에 도시된 바와 같이 5*5 배열 구조로 형성된 경우, 복수의 시준 렌즈 셀(153)은 도 7에 도시된 바와 같이, m*m(여기서, m>5)의 배열 구조로 형성될 수 있다. 다른 일 예에서, 복수의 대물 렌즈 셀(133)이 5*5 배열 구조로 형성된 경우, 상기 복수의 시준 렌즈 셀(153) 또한 도 8에 도시된 바와 같이, 5*5 배열 구조로 형성될 수 있다.
제1 및/또는 제2 미세 조정 장치(140, 160)에 의해 스캔 렌즈(130)와 제1 시준 렌즈(150)의 위치가 조정된다. 제1 시준 렌즈(150)의 복수의 시준 렌즈 셀(153) 및/또는 복수의 광섬유(30)는 상기 복수의 광섬유(30)의 각 다발로 각 지점별 서브 광신호를 시준하도록 상기 시스템(1) 내에 배치된다. 그러면, 각 대물 렌즈 셀(133)을 통해 각각 진행한 서브 광신호가 각 시준 렌즈 셀(153)로 각각 진행하도록, 제1 시준 렌즈(150)를 통과한 안구(2)의 광신호가 복수의 광섬유(30)로 입력된다.
일부 실시예에서, 복수의 광섬유(30)의 일 단은 복수의 시준 렌즈 셀(153)의 배열에 대응하도록 배열된다. 또한, 복수의 광섬유(30) 각각의 일 단은 단일 서브 광신호를 각각 수신할 수 있는 위치에 배치된다. 배치된 복수의 광섬유(30)의 일단는 제1 지지대(41)에 의해 고정된다.
예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 지지대(41)는 다수의 지지층으로 이루어진다. 복수의 시준 렌즈 셀(153)에 대응하는 복수의 광섬유(30)가 배열의 높이에 따라 지지층별로 배치되고, 서브 광신호가 시준되는지 확인되면, 글루(glue)에 의해 해당 층의 광섬유(30)가 고정된다. 하나의 지지층 상에 광섬유(30)를 고정하는 과정을 반복하여 복수의 광섬유(30)를 고정하는 제1 지지대(41)를 형성한다.
다른 일부 실시예에서, 제1 시준 렌즈(150)의 복수의 시준 렌즈 셀(153)을 마주보는 복수의 광섬유(30)의 일 단들과 제2 미세 조정 장치(160)의 지지블록(supporting block) 간의 단차가 있는 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 지지블록과 상기 복수의 광섬유(30)의 일 단들을 고정하는 제1 지지대(41) 사이에 추가 블록이 배치될 수 있다.
서브 광신호가 각 광섬유(30)별로 시준되는지 여부는 각 시준 렌즈 셀(153)에서 출력되는 서브 광신호의 파워(power)와 해당 광섬유(30)로 입력된 서브 광신호의 파워(power)의 비율이 임계 비율 이상인지 여부에 따라 결정된다. 여기서, 임계 비율은 안구(2)의 다초점 광신호로부터 브릴루앙 산란광을 검출할 수 있는 파워의 기준이다. 예를 들어, 임계 비율은 60%로 설정될 수 있으나, 본 발명의 시준의 판단이 이에 제한되진 않으며 다른 적절한 값이 임계 비율로 활용될 수 있다.
일 실시예에서, 각 시준 렌즈 셀(153)은 비구면 형태(aspheric shape)의 표면 구조를 가진다. 또한, 상기 복수의 시준 렌즈 셀(153)은 각각의 초점 크기(focal spot size)가 광섬유의 MFD(Mode fields diameter) 보다 크도록 구성된다.
비구면 형태 하에서 초점 크기가 광섬유의 MFD 보다 큰 경우, 단일 서브 광신호가 광섬유(30)의 각 광섬유(30)로 각각 입력되어 색수차가 방지된다. 그러면, 각 서브 광신호가 광섬유(30)를 통해 분광 모듈(50)로 전달되는 과정에서의 신호의 손실이 최소화되고, 결국 국부적 효율(local efficiency)이 높아진다.
복수의 광섬유(30)가 SMF(Single Mode Fiber)인 경우, 상기 복수의 시준 렌즈 셀(153) 각각은 비구면 형태로서 SMF의 MFD(예컨대, 대략 3 ~ 4 um) 보다 큰 초점 크기를 갖도록 구성된다.
도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한 시준 구조에 의해, 각 지점별 서브 광신호가 각각의 단일 광섬유(30A, .., 30N)를 통해 분광 모듈(50)로 개별적으로 진행함으로써, 각 지점별 서브 광신호는 각각의 단일 광섬유(30A, .., 30N)로 구분된다.
분광 모듈(50)은 브릴루앙 산란광을 포함한 안구(2)의 광신호를 인터페이스 모듈(10)로부터 수신한다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 분광 모듈(50)의 개략적인 구성도이다.
도 10을 참조하면, 분광 모듈(50)은 제2 시준 렌즈(510); 필터(530); VIPA (550); 및 이미저(imager)(570)를 포함한다.
제2 시준 렌즈(510)는 분광 모듈(50)의 입력 단으로서 복수의 광섬유(30)로부터 브릴루앙 산란광을 포함한 안구(2)의 광신호를 수신한다.
일 실시예에서, 제2 시준 렌즈(510)는 광신호 중 적어도 일부를 전파하는 투명한 물질로 이루어진 기판(511) 및 상기 기판(511) 상에 형성된 복수의 시준 렌즈 셀(513)을 포함한다.
상기 제2 시준 렌즈(510)의 복수의 시준 렌즈 셀(513)은 상기 복수의 광섬유(30)에서 안구(2)의 광신호가 출력되는 타단의 배열에 대응되도록 배열된다. 또한, 상기 복수의 광섬유(30)의 타 단은 각각의 시준 렌즈 셀(513)과 커플링될 수 있도록 위치가 고정된다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 지지대(43)에 의해 복수의 광섬유(30)의 타 단의 위치가 고정된다. 이로 인해, 상기 안구(2)의 각 서브 광신호는 각 시준 렌즈 셀(153)을 통해 평행하게 진행한다.
일 실시예에서, 상기 복수의 시준 렌즈 셀(513)은 1차원으로 배열된다. 또한, 복수의 광섬유(30)에서 분광 모듈(50)에 대향하는 타 단은 1차원으로 배열된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 분광 시스템(1)이 5*5 배열의 스캔 렌즈(130), 제1 시준 렌즈(150)를 포함한 경우, 상기 복수의 광섬유(30)의 타 단은 1*25의 배열로 형성된다.
이러한 복수의 광섬유(30)의 타단 및 복수의 시준 렌즈 셀(513)의 배열로 인해 인터페이스 모듈(10) 내에서 2차원으로 진행하였던 복수의 서브 광신호는 분광 모듈(50) 내에서 1차원으로 진행하게 된다.
필터(530)는 안구(2)의 광신호를 분석하기 이전에 브릴루앙 신호가 아닌 주파수 성분을 제거하도록 구성된다.
일 실시예에서, 필터(530)는 루비듐(Rb) 증기 셀을 포함할 수 있다. 루비듐 증기 셀은 고압의 물질일 수 있다. 루비듐 증기 셀을 통과하는 광은 레이저 광원(110)과 같은 주파수에서 프레넬 반사광 또는 탄성 산란광들을 제거할 수 있고, 60dB 이상, 예컨대 80dB 이상의 노이즈 신호 감쇄 효율을 얻을 수 있다.
또한, 다른 일 실시예에서, 필터(530)는 다수의 에탈론 및 거울을 포함할 수 있다.
이와 같이, 분광 모듈(50)은 필터(530)를 통해 주파수 드리프트 및 노이즈에 대한 민감도를 증가시키지 않고, 주파수 안정도를 높일 수 있으며, 노이즈가 획기적으로 줄어든다. 결국 순도 높은 광 신호를 획득할 수 있다. 필터(530)에 대한 구체적인 구성에 대해서는 아래의 도 14 내지 도 17을 참조하여 보다 상세하게 서술한다.
VIPA(Virtually Imaged Phase Array)(550)는 입력 광의 스펙트럼을 다른 각도들 또는 공간 지점들로 분산시키는 광학 구성요소이다. 일 실시예에서, VIPA(550)는 단일 스테이지의 VIPA일 수 있다.
VIPA(550)는 분산을 위한 슬릿(slit)을 포함하며, 광 신호의 전파를 그대로 유지하면서 슬릿 방향에 평행한 하나의 공간 방향을 따라 분산 스펙트럼을 생성한다. 슬릿 외부로 광신호가 진행할 경우 해당 광신호에 대한 분산 스펙트럼이 형성되지 않는다.
상기 슬릿은 분광 모듈(50)의 입력단인 제2 시준 렌즈(510)에 평행한 1차원 배열을 가진다. 복수의 광섬유(30)의 타 단의 배열 구조, 제2 시준 렌즈(510)의 렌즈 셀(513)의 배열 구조, 및 VIPA(550)의 슬릿의 배치 구조로 인해, 브릴루앙 산란광을 포함한 안구(2)의 광신호가 분산되어 안구(2)의 광신호에 대한 분산 스펙트럼이 생성된다. VIPA(550)에 의해 생성된 안구(2)의 광신호에 대한 분산 스펙트럼은 브릴루앙 산란광의 스펙트럼을 포함한다.
이미저(570)는 VIPA(550)에 의해 생성된 안구(2)의 광신호의 분산 스펙트럼에서 브릴루앙 산란광의 스펙트럼을 검출하여 브릴루앙 산란광에 대응하는 전기적 신호로 변환한다.
이미저(570)는, 예를 들어 EMCCD와 같은 CCD 카메라를 포함할 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않으며 분광 시스템(1)은 광학 신호를 전기적 신호로 변환하는 다양한 이미저(570)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 이미저(570)는 컴퓨팅 장치(70)와 전기적으로 연결된다. 컴퓨팅 장치(70)는 이미저(570)에 의해 검출된 브릴루앙 산란광에 기초하여 안구(2)의 브릴루앙 주파수를 산출한다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(70)는 수신된 신호들을 브릴루앙 이득 스펙트럼의 형태로 변환함으로써 시험 광섬유의 물리적인 변화를 산출할 수 있다.
상기 분산 스펙트럼은 각 렌즈 셀(133, 153, 513)을 통해 진행한 각각의 서브 광신호로 이루어진 안구(2)의 광신호에 의해 유도된다. 분산 스펙트럼은 각 서브 광신호가 분산된 복수의 서브 영역을 포함한다. 서브 영역의 위치에 따라 서브 광신호가 출력된 광섬유가 결정된다. 그러면, 컴퓨팅 장치(70)는 이미저(570)에 의해 검출된 브릴루앙 산란광과 해당 브릴루앙 산란광이 검출된 서브 영역의 위치에 기초하여 안구(2)의 각 지점에서의 브릴루앙 주파수를 각각 산출할 수 있다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 브릴루앙 주파수 산출 결과를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 분광 모듈(50)은 n*n 배열 구조의 렌즈 셀(133, 153, 513)을 통해 브릴루앙 산란광을 검출하여 n2개의 브릴루앙 주파수 쌍을 산출한다. 각 브릴루앙 주파수 쌍은 해당 지점에서의 브릴루앙 주파수를 나타낸다.
상기 컴퓨팅 장치(70)는 각각의 브릴루앙 산란광이 검출된 서브 영역의 위치에 기초하여 해당 브릴루앙 산란광을 출력한 광섬유에 대응하는 안구(2)의 지점을 결정하고, n2개의 지점 각각에서의 브릴루앙 주파수 쌍을 획득한다.
추가적으로, 인터페이스 모듈(10)은 적어도 하나의 주파수 기준을 제공하기 위해, 광원(110)의 광이 분석 대상인 피사체(2)로 진행하지 않고, 다른 객체로 진행하는 광경로를 갖도록 더 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 인터페이스 모듈(10)은 피사체(2)와 상이한 물질로서, 특정 환경 조건(예컨대, 온도 등) 하에서 해당 물질의 브릴루앙 주파수가 공지된 기준 물질(170); 및 기준 물질에 광원(110)의 광을 포커싱하는 보조 대물 렌즈(미도시)를 더 포함한다. 상기 기준 물질(170)은 물, PMMA 플라스틱 등을 포함하나, 이에 제한되진 않는다. 상기 보조 대물 렌즈는 피사체(예컨대, 안구)(2)에 대향하는 대물 렌즈(130)와 같은 다초점 대물 렌즈일 수 있다. 도 3에 나타난, 광학 요소(110, 120, 170)로 형성된 광경로는 레퍼런스 아암(reference arm)으로 지칭될 수 있다.
또한, 인터페이스 모듈(10)은 샘플 아암을 진행하는 광을 온/오프하는 제1 셔터(181), 및 레퍼런스 아암을 진행하는 광을 온/오프하는 제2 셔터(183)를 포함한다. 분광 시스템(1)은 광원(110)의 광이 샘플 아암 상으로 진행할 경우 제1 셔터(181)는 온 상태로 제어하고, 제2 셔터(182)는 오프 상태로 제어하도록 구성된다. 또한 분광 시스템(1)은 광원(110)의 광이 레퍼런스 아암 상으로 진행할 경우 제1 셔터(181)는 오프 상태로 제어하고, 제2 셔터(183)는 온 상태로 제어하도록 구성된다.
또한, 상기 실시예에서, 써큘레이터(120)는 제1 및 제2 셔터(181, 182)의 온/오프 상태에 따라 분광 모듈(50)로 진행하는 광경로를 샘플 아암 또는 레퍼런스 아암으로 전환하도록 더 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 써큘레이터(120)의 전환 동작은 컴퓨팅 장치(70)에 의해 제어될 수 있다.
상기 실시예에서, 분광 시스템(1)은 샘플 아암으로 진행한 안구(2)의 광신호를 수신하여 안구(2)의 복수의 지점에서의 브릴루앙 주파수를 산출한다. 또한, 분광 시스템(1)은 레퍼런스 아암으로 진행한 기준 물질(170)의 광신호를 수신하여 기준 물질(170)의 브릴루앙 주파수를 산출한다. 컴퓨팅 장치(70)는 기준 물질170의 브릴루앙 주파수 및 안구(2)의 브릴루앙 주파수(예컨대, 복수의 지점에 대한 브릴루앙 주파수 쌍의 세트)에 기초하여 실시간 스캔 환경 조건에 따른 오차가 보정된 안구(2)의 브릴루앙 주파수를 산출할 수 있다.
이와 같이 분광 시스템(1)은 전술한 스캔 렌즈(130), 그리고 다초점 브릴루앙 산란광을 포함한 안구(2)의 광신호를 각 서브 광신호 별로 시준하는 제1 및 제2 시준 렌즈(150, 510)를 이용하여 안구(2)의 비평탄 표면 상의 복수의 지점 각각에 대한 브릴루앙 주파수를 동시에 산출할 수 있다.
나아가, 상기 분광 시스템(1)은 브릴루앙 주파수를 산출하여 각 지점에 대한 물리적 특성을 획득할 수 있고, 획득된 물리적 특성에 기초하여 피사체(예컨대, 안구)(2)의 이미지를 생성할 수 있다. 이와 같이, 사용자는 분광 시스템(1)을 사용하여 안구(2)의 복수의 지점을 동시에 스캔할 수 있다.
추가적으로, 분광 시스템(1)은 좀더 주파수가 안정되고 노이즈를 줄여 순도 높은 레이저 광원(110)을 포함한다.
종래의 브릴루앙 산란광을 분석하는 분광 시스템의 레이저 광원은 항온, 항습 시스템에서도 10분당 약 100MHz 정도의 주파수 드리프트가 발생한다. 이것은 CCD 센서의 스펙트럼 패턴을 변화시키고, 작동자가 수시로 보정을 해야 하는 불편함을 야기한다. 또한, 물체 및 광학 부품들에서 반사된 빛들이 브릴루앙 분광기에 들어가게 되면 매우 약한 브릴루앙 신호를 분리하기가 어려워지기 때문에, 백그라운드 노이즈(background noise)는 브릴루앙 측정에서 중요한 문제가 된다. 뿐만 아니라, 주파수 드리프트 및 백그라운드 노이즈에 대한 민감도가 증가하여 브릴루앙 시프트 측정에 의한 물질의 강성 계산이 부정확해 지는 문제가 있다. 이에 따라, 좀더 주파수가 안정되고 노이즈를 줄여 순도 높은 레이저 광원이 필요하다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 광원(110)의 개략적인 구성도이다.
도 12를 참조하면, 광원(110)은 레이저 광원으로서, 튜너블(tunable) 레이저(111), 레이저 로킹 모듈(112) 및 클린업(clean-up) 필터(113)를 포함할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 튜너블 레이저(111)는 DFB 레이저(114)가 사용될 수 있고, TEC(thermoelectric controller)가 연결되어 항온을 조절할 수 있다. 레이저 로킹 모듈(112)은 루비듐 증기 셀(115)을 이용하여 구성될 수 있다. 클린업(clean-up) 필터(113)는 한 쌍의 오목 거울로 구성된 FP(Fabry-Perot)을 포함한다.
구체적으로, 단일 주파수 다이오드 레이저의 출력은 빛을 발산하기 전에 일련의 렌즈(미도시)를 사용하여 공간적으로 재-성형된다. 상기 출력은 분광 모듈에 루비듐 증기 셀(115)로 입력되며, 780nm에 로킹된다. 주된 빔의 경로는 모드 매칭 렌즈를 통해 공초점의 FP 캐비티로 계속 이어진다. 상기 FP 캐비티는 ASE(amplified spontaneous emission) 노이즈 필터링을 위해 사용된다. 캐비티 다음 제2 피크 오프로부터 광 검출기로의 신호는, 캐비티 길이를 조정함으로써, 레이저 라인에 대해 캐비티 공명을 로킹하는데 사용된다. 그러면, 필터링된 광은 편광 유지 광섬유에 커플링되어 피사체(예컨대, 안구)(2)로 출력된다.
또한, 상기 광원(110)은 ASE 노이즈를 필터링하는 캐비티를 포함한다. 상기 클린업 필터113는 한 쌍의 오목거울 중 하나(예컨대, 곡률 반경 5mm)를 갖는 공초점 캐비티를 포함하며, 상기 공초점 캐비티는 압전 소자(piezoelectric transducer(PZT))에 장착된다. 압전 소자(PZT)에 인가되는 전압에 의해 한 쌍의 오목 거울의 간격이 변화하게 된다. 압전 소자(PZT)에 의해 캐비티의 길이가 조정되어 열 드리프트의 영향이 보상된다.
이와 같이 루비듐 증기 셀(115)을 이용한 레이저 로킹 모듈(112)과 클린업 필터(113)를 포함하여 구성된 광원(110)은 기존의 1GHz 이상의 주파수 드리프트가 10MHz 이하로 줄어들 수 있고, 레이저-대-ASE 비율(laser-to-ASE ratio)이 기존의 50-55db에서 80db 이상으로 개선될 수 있다. 결국, 이러한 주파수 로킹 모듈(112)을 갖는 광원(110)은 안정되고 순도 높은 레이저 광신호를 공급할 수 있다. 상기 광원(110)에서 펌프 광신호는 고정 원자(stationary atoms)로부터의 프로브 포화를 떨어뜨려 도플러 선폭 증대(Doppler broadening) 없이 초 미세 스펙트럼을 분석할 수 있다.
도 13은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 고압 루비듐 증기 셀을 사용할 때의 감쇄(attenuation) 스펙트럼 및 광원에 의한 브릴루앙 신호 스펙트럼을 비교하여 나타내는 그래프이다. 도 13에서 압력 9uPa, 온도 65°에서 10cm의 루비듐 증기 셀을 사용할 때의 필터 투과 감쇄 스펙트럼, 레이저 스펙트럼, 각막 및 방수(aqueous humor)의 브릴루앙 신호 스펙트럼이 비교 도시된다. 여기서 필터 투과 감쇄 스펙트럼은 일점 쇄선으로 도시되었고, 레이저 스펙트럼은 굵은 실선으로 도시되었다. 각막의 브릴루앙 신호 스펙트럼은 브릴루앙 1로 지시되어 점선으로 도시되었고, 방수의 브릴루앙 신호 스펙트럼은 브릴루앙 2로 지시되어 가는 실선으로 도시되었다.
또한, 노이즈 신호를 감쇄하기 위해서, 분광 시스템(1)은 안정되고 순도 높은 레이저 광원과 함께 또는 별개로 노이즈 레벨을 획기적으로 줄일 수 있는 소거 필터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전술한 필터(530)가 노이즈 레벨을 획기적으로 줄일 수 있는 소거 필터일 수 있다.
상기 필터(530)는 노이즈 레벨은 감소하면서 브릴루앙 산란광을 검출하기에 적합한 높은 소멸 수준(high-extinction level)을 갖는 필터 광을 출력하도록 구성된다. 브릴루앙 분광 시스템에서 요구되는 높은 소멸 수준은 60dB 보다 높은 수준으로서, 예를 들어 대략 80dB 이상의 수준이다.
일 실시예에서, 필터(530)는 에탈론을 포함한 노치 필터일 수 있다.
도 14는, 본 발명의 일 실시예에 따른 노치 필터의 개략적인 구성도이다.
도 14를 참조하면, 노치 필터(530)는 에탈론(etalon) 및 상기 에탈론 외부의 적어도 하나의 거울을 포함하며, 상기 적어도 하나의 거울은 상기 에탈론으로부터 반사된 입사 광을 적어도 한 번 상기 에탈론으로 재-진행하도록 구성된다.
에탈론은 일정한 두께의 투명한 유리 양표면에 거울면을 코팅해서 만들어 진다. 외부의 광이 에탈론에서 반사될 때, 공진 주파수에 맞는 광은 투과하고, 그렇지 않은 나머지 광은 99% 이상 반사하게 된다. 거울의 각도를 조절하면 에탈론의 반사 각도를 조절할 수 있고, 에탈론의 공진 주파수가 레이저 주파수와 일치하도록 필터를 제작할 수 있다.
예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 노치 필터(530)의 거울은 광신호가 4번의 반사 이후 필터를 통과하도록 각도가 조절된다. 이러한 필터는 레이저 광의 세기를 줄이고, 주파수가 다른 브릴루앙 신호는 대부분 통과시킬 수 있는 투과 특성을 가질 수 있다.
도 15는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 에탈론을 갖는 노치 필터의 투과 특성을 나타내는 그래프이고, 도 16은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 노치 필터를 통해 진행하는 광신호를 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 노치 필터(530)는 레이저의 주파수 대역의 투과율은 0으로 조절하면서 브릴루앙 신호의 주파수 대역의 투과율을 1로 조절할 수 있다. 그러면, 도 16에 도시된 바와 같이, 레이저 주파수 대역의 노이즈 성분이 제거되고 검출하고자 하는 브릴루앙 신호 대역의 성분만을 포함한 광신호가 VIPA(550) 및 이미저(570)로 진행한다.
일부 실시예에서, 상기 노치 필터(530)는 다음의 사양으로 제작된 필터일 수 있다.
Figure pat00001
상기 표 1의 사양을 갖는 노치 필터(530)를 이용하면, 80dB의 소멸 수준을 가지면서 97% 이상의 출력량(throughput)을 갖는 필터링 광을 얻을 수 있다.
다른 일 실시예에서, 필터(530)는 루비듐 증기 셀을 포함한 루비듐 필터일 수 있다.
도 17a 및 도 17b는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 루비듐 필터의 구성도이다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, 루비듐 필터(530)는 루비듐 증기로 채워진 증기 셀(531)을 포함한다. 루비듐 필터(530)는 상기 증기 셀(531)을 이용하여 브릴루앙 신호에서 산란/반사된 광을 필터링하도록 구성된다.
또한, 상기 증기 셀은 알루미늄 챔버(533)와 우수한 열 접촉을 위한 열 인터페이스 패드(535)로 감싸진다. 상기 열 인터페이스 패드(535)는, 유연한 캡톤(kapton) 히터와 같은, 넓은 온도에서 안정적으로 유지되는 폴리아미드(polyimide) 필름일 수 있다. 상기 열 인터페이스 패드(535)는 플렉서블한 밴드(537)로 고정된다. 상기 밴드는, 예를 들어 실리콘 밴드(537)일 수 있으나, 이에 제한되진 않는다.
증기 셀(531)의 온도가 증가되면 내부 루비듐 증기의 압력이 증가하여 스펙트럼 소멸이 증가한다. 이러한 루비듐 증기 셀(531)을 이용한 필터(530)는 60dB 이상, 예컨대 80dB 이상의 노이즈 감쇄 효율을 얻을 수 있다.
도 18은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 광원(110)의 ASE 캐비티 다음의 레이저 경로에 삽입된 가열된 루비듐 증기 셀(531)을 투과한 광의 세기(intensity) 대 증기 셀(531)의 온도 사이의 그래프이다.
측정된 소멸(extinction)은 대략 -46dB에서 포화되었으며, 이는 ~2nm에 걸쳐 집적된 필터링 후 잔류 ASE 수준에 해당한다. 이에 기초할 때, 루비듐 필터(530)를 통과한 광신호가 VIPA(550)로 진행하면, 소멸 수준(extinction level)이 더 높아진다.
이와 같이, 루비듐 필터(530)를 이용하면, 안구 공막 측정 및 추가적인 광섬유 세팅을 위해 충분한 수준의 감쇄 효율을 얻을 수 있다. 예를 들어, 분광 시스템(1)은 65°에서 80db 이상의 노이즈 감쇄 효율을 얻을 수 있고, 레이저 라인에 있는 탄성 산란광들을 제거할 수 있다.
상기 분광 시스템(1) 또는 일부 구성요소가 본 명세서에 서술되지 않은 다른 구성요소를 포함할 수도 있다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 분광 시스템(1) 또는 컴퓨팅 장치(70)는 네트워크 인터페이스, 데이터 엔트리를 위한 입력 장치, 데이터를 저장하는 메모리, 및 디스플레이, 인쇄 또는 다른 데이터 표시를 위한 출력 장치를 포함하는, 본 명세서에 서술된 동작에 필요한 다른 하드웨어 요소를 포함할 수도 있다.
이와 같이 본 출원에 따른 분광 시스템(1)은 스캔 렌즈(130)를 이용하여 피사체(2)의 표면 상의 다수의 지점을 동시에 스캐닝할 수 있다. 특히, 상기 스캔 렌즈(130)는, 피사체(2)의 비평탄 표면 상의 다수의 지점을 각각 포커싱하는 복수의 대물 렌즈 셀(133)을 포함함으로써, 비평탄 표면을 갖는 피사체(2)를 동시에 스캐닝할 수 있다.
나아가, 루비듐 증기 셀(115, 531)을 이용하여, 안정되고 순도 높은 레이저 광원(110)을 제공할 뿐만 아니라 필터(530)를 통해 노이즈 수준을 획기적으로 감소시키면서 높은 소멸 수준(high-extinction level)을 가질 수 있어, 다초점 스캔을 통해 브릴루앙 산란광을 검출하는 분광 시스템(1)을 구현할 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
1: 분광 시스템 30: 광섬유
2: 피사체 50: 분광 모듈
10: 인터페이스 모듈 510: 제2 시준 렌즈
110: 광원 530: 필터
120: 써큘레이터 550: VIPA
130: 스캔 렌즈 570: 이미저
140, 160: 미세 조정 장치 70: 컴퓨팅 장치
150: 제1 시준 렌즈
170: 기준 물질
181, 182: 셔터

Claims (20)

  1. 다초점 브릴루앙 산란광 기반 분광법을 수행하기 위한 시스템에 있어서,
    피사체에 광신호를 공급하는 인터페이스 모듈로서, 상기 인터페이스 모듈은: 상기 피사체의 표면에 광신호를 공급하는, 하나 이상의 광 주파수를 갖는 제1 광신호를 생성하도록 구성되는 광원;
    상기 피사체의 표면 상의 복수의 지점을 각각 포커싱하도록 구성된 다초점의 스캔 렌즈; 및
    상기 제1 광신호를 상기 스캔 렌즈로 진행하게 하고 상기 피사체로부터 반사된 제2 광신호를 상기 제1 광신호의 광경로와 상이한 광경로로 진행하게 하도록 구성된 써큘레이터를 포함한, 인터페이스 모듈;
    상기 제1 광신호와 제2 광신호가 상호작용하여 발생한 브릴루앙 산란광을 포함하는 피사체의 광신호를 수신하여 상기 피사체에 대한 브릴루앙 산란광을 검출하는 분광 모듈; 및
    상기 인터페이스 모듈과 상기 분광 모듈을 광학적으로 연결하는 복수의 광섬유를 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스캔 렌즈는,
    기판; 및 기판 상에 형성된 복수의 대물 렌즈 셀을 포함하며,
    상기 복수의 대물 렌즈 셀은 어댑터의 관통홀 상에 고정된 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 대물 렌즈 셀은 상기 기판에 대해 동일 평면 상에 배열되어 형성되며,
    상기 복수의 대물 렌즈 셀 중 일부는 다른 일부와 상이한 초점 거리를 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 분광 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 대물 렌즈 셀은 동일한 초점 거리를 가지면서 3차원 배열 구조로 상기 기판 상에 형성되며,
    상기 3차원 구조는 상기 피사체의 표면의 3차원 형상에 대응하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 대물 렌즈 셀은 3차원 배열 구조로 상기 기판 상에 형성되며,
    상기 복수의 대물 렌즈 셀 중 일부는 다른 일부와 상이한 초점 거리를 갖도록 구성되며,
    상기 일부의 초점 거리와 상기 다른 일부의 초점 거리 간의 차이는 상기 일부가 형성된 위치와 다른 일부가 형성된 위치 간의 차이에 대응하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 인터페이스 모듈은:
    상기 복수의 지점 각각으로부터 반사되어 상기 스캔 렌즈를 통해 획득된 피사체의 각각의 서브 광신호를 상기 복수의 광섬유 각각과 커플링(coupling) 하도록 구성된 제1 시준 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 시준 렌즈는,
    기판; 및 기판 상에 형성된 복수의 시준 렌즈 셀을 포함하며,
    상기 시준 렌즈 셀은 상기 복수의 지점으로부터 각각 반사된 피사체의 각 서브 광신호가 각 시준 렌즈 셀을 통해 상기 복수의 광섬유의 일 단으로 각각 시준되도록 형성된 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 시준 렌즈의 각 시준 렌즈 셀은,
    상기 광섬유의 MFD(Mode fields diameter) 보다 큰 초점 크기(focal spot size)를 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 광섬유의 MFD는 3 내지 4um인 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 분광 모듈은,
    상기 복수의 광섬유를 통해 진행한 피사체의 각 서브 광신호를 각각 평행하게 전파시키는 제2 시준 렌즈; 및
    각 산란광에 포함된 브릴루앙 산란광을 검출하는 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 분광 모듈은,
    노이즈를 감소시키는 필터; 및
    분산 스펙트럼을 생성하는 VIPA를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제2 시준 렌즈는,
    기판; 및 상기 기판 상에 형성된 복수의 시준 렌즈 셀을 포함하며,
    상기 복수의 시준 렌즈 셀은 상기 복수의 광섬유의 타 단의 배열에 대응하는 배열로 형성된 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 시준 렌즈의 복수의 시준 렌즈 셀은 1차원으로 배열된 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 시준 렌즈의 복수의 시준 렌즈 셀은,
    상기 제2 시준 렌즈의 렌즈 셀 배열과 직교, 평행 및 이들의 조합 중 하나를 포함한 배열로 형성된 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 제1 시준 렌즈의 복수의 시준 렌즈 셀의 개수는 상기 스캔 렌즈의 복수의 대물 렌즈 셀의 개수 이상인 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 상기 광원은,
    루비듐 증기 셀을 이용하여 레이저 광에 따른 주파수 로킹 모듈 및 노이즈를 감쇄시키는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제11항에 있어서, 상기 필터는,
    에틸론 및 거울을 포함하고,
    상기 거울은 상기 에탈론의 반사 각도를 조절하여 에탈론의 공진 주파수와 레이저의 공진 주파수를 일치시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제11항에 있어서, 상기 필터는,
    루비듐 증기 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 검출기가 브릴루앙 산란광에 대응하는 전기적 신호를 생성할 경우, 상기 전기적 신호에 기초하여 상기 피사체에 대한 브릴루앙 주파수를 산출하는 컴퓨팅 장치를 더 포함하는 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 컴퓨팅 장치는,
    상기 검출기가 피사체의 각 서브 광신호에 포함된 각 지점에서의 브릴루앙 산란광에 대응하는 전기적 신호 세트를 생성할 경우, 상기 전기적 신호 세트에 기초하여 각 지점에 대한 브릴루앙 주파수를 산출하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 시스템.
KR1020200081167A 2020-07-01 2020-07-01 다초점 브릴루앙 산란광 기반 분광법을 수행하기 위한 시스템 KR102360753B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200081167A KR102360753B1 (ko) 2020-07-01 2020-07-01 다초점 브릴루앙 산란광 기반 분광법을 수행하기 위한 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200081167A KR102360753B1 (ko) 2020-07-01 2020-07-01 다초점 브릴루앙 산란광 기반 분광법을 수행하기 위한 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220003399A true KR20220003399A (ko) 2022-01-10
KR102360753B1 KR102360753B1 (ko) 2022-02-10

Family

ID=79347324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200081167A KR102360753B1 (ko) 2020-07-01 2020-07-01 다초점 브릴루앙 산란광 기반 분광법을 수행하기 위한 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102360753B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012237647A (ja) * 2011-05-11 2012-12-06 Univ Of Tokyo 多焦点共焦点ラマン分光顕微鏡
KR20160043089A (ko) 2013-10-11 2016-04-20 웨이브라이트 게엠베하 진단 시스템 및 진단 방법
KR101791920B1 (ko) * 2016-06-20 2017-11-20 을지대학교 산학협력단 단일검출기 기반의 다초점 광 단층 영상 시스템
KR20190006659A (ko) * 2017-07-11 2019-01-21 한국과학기술연구원 브릴루앙 산란을 이용한 형상 센싱 장치, 방법 및 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012237647A (ja) * 2011-05-11 2012-12-06 Univ Of Tokyo 多焦点共焦点ラマン分光顕微鏡
KR20160043089A (ko) 2013-10-11 2016-04-20 웨이브라이트 게엠베하 진단 시스템 및 진단 방법
KR101791920B1 (ko) * 2016-06-20 2017-11-20 을지대학교 산학협력단 단일검출기 기반의 다초점 광 단층 영상 시스템
KR20190006659A (ko) * 2017-07-11 2019-01-21 한국과학기술연구원 브릴루앙 산란을 이용한 형상 센싱 장치, 방법 및 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR102360753B1 (ko) 2022-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7705992B2 (en) Optical coherence tomography system
US7576866B2 (en) Optical tomography system
EP2290336B1 (en) A wavelength tuned laser light source
US9816803B2 (en) Method and system for low coherence interferometry
EP2659223B1 (en) Integrated optical coherence tomography system
US20140293290A1 (en) Method and System for Compact Optical Coherence Tomography
CN108572161B (zh) 基于分波阵面干涉仪的光学相干层析成像装置
US7777892B2 (en) Tomography system and method of adjusting quality of image obtained by optical tomography system
US20080252900A1 (en) Optical tomography system
JP2014098723A (ja) 一体型クロックを備えた光コヒーレンストモグラフィ用レーザ光源
JP2017501385A (ja) ランダム波長計測器
JP4686277B2 (ja) 距離測定装置および距離測定方法
US7375812B2 (en) Method and system for reducing parasitic spectral noise in tunable semiconductor source spectroscopy system
US11846545B2 (en) Device and method for the spectroscopic analysis of Brillouin scattered light
CN112704494A (zh) 光谱仪
JPH0329802A (ja) 干渉計
KR102360753B1 (ko) 다초점 브릴루앙 산란광 기반 분광법을 수행하기 위한 시스템
US7310357B2 (en) Providing low-coherence light
JP2017138333A (ja) Oct撮像に用いられる統合化された増幅器付き平衡光検出器システム
RU2498226C1 (ru) Волоконно-оптическая сенсорная система
KR102394398B1 (ko) 프로브형 브릴루앙 광산란 측정 장치
WO2022246902A1 (en) Cost-effective line-scan optical coherence tomography apparatus
JP2017148109A (ja) 光干渉断層計
KR20100086189A (ko) 접촉형 테라헤르츠 시간 도메인 분광 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right