KR20240075395A - 외부환경에 강인한 디지털 홀로그래픽 현미경 - Google Patents

외부환경에 강인한 디지털 홀로그래픽 현미경 Download PDF

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KR20240075395A
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digital holographic
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한국광기술원
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Abstract

외부환경에 강인한 디지털 홀로그래픽 현미경을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 광원에서 조사되는 광을 대상물 방향으로 반사시키거나, 대상물의 방향에서 반사되어 진행하는 광은 통과시키는 빔 스플리터와 상기 빔 스플리터에서 반사된 광을 대상물로 포커싱하는 대물렌즈와 상기 대물렌즈의 표면에 위치하여 편광 방향에 따라, 투과 또는 반사여부를 결정하는 반투과 미러 및 상기 빔 스플리터를 통과하여 진행하는 광을 원편광으로 변환하는 파장판을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경용 광학계를 제공한다.

Description

외부환경에 강인한 디지털 홀로그래픽 현미경{Digital Holographic Microscope Robust in External Environment}
본 발명은 외부 환경에 강인한 디지털 홀로그래픽 현미경에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적인 현미경이 통상 일반 광원을 물체에 비추어 물체로부터 반사 또는 투과되는 빛의 세기를 측정함으로 물체의 형상을 측정하는 장치라면, 디지털 홀로그래픽 현미경은 빛이 물체에 비추어졌을 경우 발생하는 회절광과 기준광 간의 간섭현상을 측정하고 이를 디지털 방식으로 기록하여, 이들 정보로부터 물체의 형상정보를 복원하는 장치이다.
종래의 광학적 홀로그래픽 현미경의 경우는, 빛의 간섭무늬 정보를 특수 필름으로 기록한다. 기존의 광학적 홀로그래픽 현미경은 기준광을 간섭무늬가 기록된 특수필름에 비추어, 본래 측정 대상 물체가 위치하던 자리에 가상의 측정 대상 물체의 형상을 복원한다.
한편, 디지털 홀로그래픽 현미경은 레이저와 같은 단일 파장의 빛을 생성하고, 이를 광분할기를 이용하여 2개의 빛으로 분할하여, 하나의 빛은 이미지 센서에 직접 비추고(기준광이라 한다), 다른 빛은 측정 대상 물체에 비춘다. 측정 대상 물체로부터 반사되거나 투과된 빛을 이미지 센서에 비추면(물체광이라 한다) 이미지 센서에서 기준광과 물체광이 간섭현상을 일으키게 되는데, 디지털 홀로그래픽 현미경은 이러한 빛의 간섭무늬 정보를 디지털 이미지 센서로 기록하고, 기록된 간섭무늬 정보를 가지고 컴퓨터를 활용하여 측정 대상 물체의 형상을 복원한다. 이때, 기록되는 간섭무늬 정보를 통상 홀로그램이라고 지칭한다.
디지털 홀로그래픽 현미경은 종래의 광학적 홀로그래픽 방식과 비교하였을 때, 빛의 간섭무늬 정보를 디지털 이미지 센서로 측정하고 디지털 방식으로 저장하고, 저장된 간섭무늬 정보를 광학적 방식이 아닌 컴퓨터 장치 등을 이용한 수치연산 방식을 통하여 가공해서 측정 대상 물체의 형상을 복원한다는 점에서 차이가 있다.
종래의 디지털 홀로그래픽 현미경은 도 4 및 도 5에 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 광원(410)은 광을 조사하며, 빔 스플리터(420)는 광원(410)이 조사하는 광 경로 상에서 조사된 광을 분기시킨다. 분기된 광 중 반사미러(430)로 진행한 광은 반사미러(430)에서 반사되며 기준광이 된다. 분기된 광 중 나머지 광은 대물렌즈(440)를 거쳐 대상물(450)로 조사되며, 대상물(450)에서 반사되며 물체광이 된다. 반사미러(430) 및 대상물(450)에서 반사된 기준광과 물체광은 간섭되며, 이미지 센서(460)가 간섭무늬를 기록하여 분석장치(470)에서 분석이 진행된다.
한편, 도 5를 참조하면, 종래의 디지털 홀로그래픽 현미경(500) 내 빔 스플리터(420) 대신 편광 빔 스플리터(510)가 포함될수 있다. 편광 빔 스플리터(510)은 광원(410)에서 조사된 광을 편광방향에 따라 분기시킨다. 분기된 광은 종래의 디지털 홀로그래픽 현미경(400)에서와 같이 기준광 및 물체광으로서 간섭된다. 이때, 간섭을 유도하고자 편광 빔 스플리터(510)와 이미지 센서(460) 사이에 파장판(520, Wave Plate)이 배치된다. 파장판(520)은 반사미러(430) 및 대상물(450)에서 각각 반사되어 편광 빔 스플리터(510)를 거친 선편광 빔들을 편광방향에 따라 서로 다른 방향의 원편광 빔으로 변환한다. 원편광 빔으로 변환된 광들은 간섭되며 이미지 센서(460)에 기록된다.
기준광 및 물체광의 간섭은 광의 세기(Intensity) 또는 진폭(Amplitude)과 함께 위상(Phase) 역시 영향을 미친다. 종래의 디지털 홀로그래픽 현미경(400, 500) 내 기준광이 생성되기 위해서는 (편광) 빔 스플리터(420, 510)에서 분기된 광이 반사미러(430)까지 진행해야 하며, 반사미러(430)에서 반사된 광은 다시 (편광) 빔 스플리터(420, 510)로 진행해야 한다.
이때, 반사미러(430)는 외부에 노출된 환경에 배치된다. 특히, 반사미러(430)가 진동에 노출될 경우, 반사미러(430)가 진동하며 기준광의 위상을 변화시키게 된다. 기준광의 위상 변화는 간섭광의 위상을 변화시켜, 기록되는 대상물의 정보를 변화시키는 문제를 야기하여, 관찰자에게 부정확한 대상물의 정보를 제공할 수 있다.
또한, 대물렌즈(440)의 특성으로 발생할 수 있는 광학적 수차를 보정하기 위하여 빔스플리터(510)과 반사미러(430) 사이에 대물렌즈(440)과 동일한 렌즈를 추가하여 수차를 보정할 수 있다. 그러나 동일한 형태의 렌즈라고 하여도 제작하는 과정에서 발생하는 공차로 인하여 완전한 수차 보정할 할 수 없기 때문에, 정확도가 저하시키는 문제가 발생하여 관찰자에게 부정확한 대상물의 정보를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 외부환경, 특히, 광학계 수차와 진동에 강인한 디지털 홀로그래픽 현미경을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 광원에서 조사되는 광을 대상물 방향으로 반사시키거나, 대상물의 방향에서 반사되어 진행하는 광은 통과시키는 빔 스플리터와 상기 빔 스플리터에서 반사된 광을 대상물로 포커싱하는 대물렌즈와 상기 대물렌즈의 표면에 위치하여 편광 방향에 따라, 투과 또는 반사여부를 결정하는 반투과 미러 및 상기 빔 스플리터를 통과하여 진행하는 광을 원편광으로 변환하는 파장판을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경용 광학계를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 반투과 미러는 상기 대물렌즈에서 대상물로 광이 조사되는 표면에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광원은 수직 편광성분의 광 및 수평 편광성분의 광 모두를 포함하는 광을 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 반투과 미러는 수직 편광성분 및 수평 편광성분 중 어느 하나는 반사시키되, 나머지 하나는 투과시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 파장판은 수직 편광성분 및 수평 편광성분 중 어느 하나는 좌원편광(LHCP: Left Handed Circular Polarization)으로, 나머지 하나는 우원편광(RHCP: Right Handed Circular Polarization)으로 변환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 광원에서 조사되는 광을 대상물 방향으로 반사시키거나, 대상물의 방향에서 반사되어 진행하는 광은 통과시키는 빔 스플리터와 상기 빔 스플리터에서 반사된 광을 대상물로 포커싱하는 대물렌즈와 상기 대물렌즈의 표면에 위치하여, 수직 편광성분 및 수평 편광성분 중 어느 하나는 그대로 반사시키고, 나머지 하나는 상기 대상물로 투과시켜 상기 대상물에서 반사될 수 있도록 하는 반투과 미러 및 상기 빔 스플리터를 통과하여 진행하는 광을 원편광으로 변환하는 파장판을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경용 광학계를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 반투과 미러는 상기 대물렌즈에서 대상물로 광이 조사되는 표면에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광원은 수직 편광성분의 광 및 수평 편광성분의 광 모두를 포함하는 광을 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 반투과 미러는 수직 편광성분 및 수평 편광성분 중 어느 하나는 반사시키되, 나머지 하나는 투과시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 파장판은 수직 편광성분 및 수평 편광성분 중 어느 하나는 좌원편광(LHCP: Left Handed Circular Polarization)으로, 나머지 하나는 우원편광(RHCP: Right Handed Circular Polarization)으로 변환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 광원과 상기 광원으로부터 조사된 광을 분기시키며, 분기된 양 광을 간섭시키는 광학계와 상기 광학계를 거치며 간섭된 광을 입사받아 간섭정보 또는 회절 정보를 센싱하는 이미지 센서 및 상기 이미지 센서가 센싱한 정보를 토대로, 대상물의 3차원 정보를 획득하는 이미지 처리부를 포함하며, 상기 광학계는 광원에서 조사되는 광을 대상물 방향으로 반사시키거나, 대상물의 방향에서 반사되어 진행하는 광은 통과시키는 빔 스플리터와 상기 빔 스플리터에서 반사된 광을 대상물로 포커싱하는 대물렌즈와 상기 대물렌즈의 표면에 위치하여 편광 방향에 따라, 투과 또는 반사여부를 결정하는 반투과 미러 및 상기 빔 스플리터를 통과하여 진행하는 광을 원편광으로 변환하는 파장판을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 이미지 센서는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라로 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 광원과 상기 광원으로부터 조사된 광을 분기시키며, 분기된 양 광을 간섭시키는 광학계와 상기 광학계를 거치며 간섭된 광을 입사받아 간섭정보 또는 회절 정보를 센싱하는 이미지 센서 및 상기 이미지 센서가 센싱한 정보를 토대로, 대상물의 3차원 정보를 획득하는 이미지 처리부를 포함하며, 광원에서 조사되는 광을 대상물 방향으로 반사시키거나, 대상물의 방향에서 반사되어 진행하는 광은 통과시키는 빔 스플리터와 상기 빔 스플리터에서 반사된 광을 대상물로 포커싱하는 대물렌즈와 상기 대물렌즈의 표면에 위치하여, 수직 편광성분 및 수평 편광성분 중 어느 하나는 그대로 반사시키고, 나머지 하나는 상기 대상물로 투과시켜 상기 대상물에서 반사될 수 있도록 하는 반투과 미러 및 상기 빔 스플리터를 통과하여 진행하는 광을 원편광으로 변환하는 파장판을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 간섭정보는 광의 세기나 진폭 및 위상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 대상물의 특성을 측정함에 있어, 대물렌즈의 공차로 인해 발생하는 광경로 차와 외부환경, 특히, 진동에 강인할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 홀로그래픽 현미경을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 홀로그래픽 현미경의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계의 구성을 도시한 도면이다.
도 4 및 5는 종래의 디지털 홀로그래픽 현미경의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 홀로그래픽 현미경을 도시한 도면이다.
디지털 홀로그래픽 현미경(100)은 간섭현상을 이용해 획득한 홀로그램 정보와 대상물로부터 반사되거나 대상물을 통과한 광(이하에서 '물체광'이라 칭함)을 분석하여 대상물의 형상을 측정한다. 디지털 홀로그래픽 현미경(100)은 광을 조사하며, 조사된 광을 하나는 물체광으로, 다른 하나는 물체광과 간섭을 유도하기 위해 별도의 광 경로로 진행하는 광(이하에서 '기준광'이라 칭함)으로 분기시킨다. 디지털 홀로그래픽 현미경(100)은 양 광의 간섭광을 이미지 센서로 수광하여 간섭광의 간섭 정보와 회절 정보를 센싱한다. 디지털 홀로그래픽 현미경(100)은 센싱한 정보를 토대로 대상물의 형상과 같은 3차원 정보를 획득한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 홀로그래픽 현미경의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 현미경(100)은 광원(210), 광학계(220), 이미지 센서(230) 및 이미지 처리부(240)를 포함한다.
광원(210)은 광학계(220)로 광을 조사한다. 광학계(220)가 물체광, 기준광 및 간섭광을 형성할 수 있도록, 광원(210)은 광학계(220)로 광을 조사한다.
광원(210)에서 조사되는 광은 수직 편광성분과 수평 편광성분 모두를 갖는다. 광학계(220)는 후술할 바와 같이, 편광성분에 따라 물체광 및 기준광을 형성한다. 이에, 양 광이 모두 형성되도록, 광원(210)은 어느 하나만이 아닌 수직 편광성분과 수평 편광성분 모두를 갖는 광을 출력한다.
광학계(220)는 광원(210)으로부터 조사된 광을 물체광과 기준광으로 분기시키며, 분기된 양 광을 간섭시킨다. 광학계(220)는 물체광이 되도록 광원(210)으로부터 조사된 광을 대상물이 위치한 방향으로 분기시켜 대상물로부터 반사되거나 대상물을 통과하도록 분기시킨다. 광학계(220)는 기준광이 되도록 광원(210)으로부터 조사된 광을 반사미러로 분기시킨다. 광학계(220)는 분기시킨 광들을 각 광 경로를 따라 진행시키며, 최종적으로 하나의 경로로 진행하도록 한다. 하나의 경로로 진행하면서 분기된 광들은 간섭된다. 물체광과 기준광이 간섭됨에 따라, 간섭광은 물체에 의한 간섭정보를 포함하게 된다. 간섭정보란 물체의 형상과 같은 3차원 정보를 알 수 있도록 하는 정보로서, 간섭광의 세기(Intensity)나 진폭(Amplitude) 및 위상(Phase) 등을 포함한다. 광학계(220)는 간섭광을 이미지 센서(230)로 입사시킨다.
이미지 센서(230)는 간섭광을 입사받아 간섭정보 또는 회절정보를 센싱한다. 이미지 센서(230)는 간섭정보, 예를 들어, 광의 세기나 진폭 및 위상을 센싱할 수 있는 CCDD(Charge Coupled Device) 카메라 또는 센서 등으로 구현되거나, 회절정보를 센싱할 수 있는 플렌옵틱 카메라(Plenoptic Camera) 또는 센서로 구현될 수 있다.
이미지 처리부(240)는 이미지 센서(230)가 센싱한 정보를 토대로, 대상물의 3차원 정보를 획득한다. 이미지 처리부(240)는 이미지 센서(230)로부터 회절정보나 간섭정보로부터 대상물의 3차원 정보를 획득할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계(220)는 빔 스플리터(310), 대물렌즈(320), 반투과 미러(330) 및 파장판(340, Wave Plate)을 포함한다.
빔 스플리터(310)는 광원(210)으로부터 조사된 광을 입사받아 대상물(350) 방향으로 반사시키며, 대상물(350) 또는 반투과 미러(330)에서 반사된 광을 통과시킨다. 빔 스플리터(310)는 광원(210)으로부터 조사된 광을 입사받아 입사되는 광 모두를 대상물(350)로 반사시킨다. 한편, 빔 스플리터(310)는 대상물(350) 또는 반투과 미러(330)에서 반사된 광을 통과시켜, 해당 광이 이미지 센서(230)로 입사될 수 있도록 한다.
대물렌즈(320)는 빔 스플리터(310)에서 반사된 광을 대상물(350)로 포커싱한다.
반투과 미러(330)는 대물렌즈(320)의 표면에 배치되어, 편광방향에 따라 투과 또는 반사 여부를 결정한다. 반투과 미러(330)는 편광방향에 따라 투과여부를 결정한다. 예를 들어, 반투과 미러(330)는 수직 편광성분을 투과시킬 경우, 수평 편광성분은 반사시킨다. 이와 같이 동작하는 반투과 미러(330)가 대물렌즈(320)의 표면에 배치됨에 따라, 빔 스플리터(310)에서 반사된 광은 도 3b에 도시된 바와 같이 진행한다.
도 3b를 참조하면, 대물렌즈(320)의 광이 출력되는 끝단(표면)에 반투과 미러(330)가 배치된다. 대물렌즈(320)로 입사된 광 중 어느 하나의 편광 방향의 광은 반투과 미러(330)로부터 반사되는 한편, 나머지 하나의 편광방향의 광은 반투과 미러(330)를 투과하게 된다. 반투과 미러(330)로부터 반사되는 광은 대상물(350)로 진행하지 못하기 때문에 기준광으로서의 역할을 수행하게 된다. 한편, 반투과 미러(330)를 투과한 광은 대상물(350)로부터 반사되며 물체광으로서의 역할을 수행하게 된다. 광원(210)에서는 양 편광성분의 광이 모두 포함된 광이 출력되기에, 기준광 및 물체광 모두가 생성될 수 있다. 반투과 미러(330)에서 반사되는 기준광은 그대로 대물렌즈(320) 및 빔 스플리터 방향으로 진행하며, 반투과 미러(330)를 투과한 물체광은 대상물(350)로 진행하여 대상물(350)에서 반사된 후 대물렌즈(320) 및 빔 스플리터 방향으로 진행하게 된다.
반투과 미러(330)는 WGP(Wire Grid Polarizer)으로 구현될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 편광방향에 따라 일부는 투과, 일부는 반사시키는 구성이라면 어떠한 것으로 대체될 수 있다.
파장판(340)은 빔 스플리터(310)를 거쳐 입사되는 기준광 및 물체광을 원편광으로 변환한다. 기준광 및 물체광은 각각 수평 편광 및 수직 편광된 선편광 빔에 해당한다. 파장판(340)은 양 광을 편광 방향에 따라 서로 다른 원편광빔으로 변환한다. 파장판(340)은 수평 편광 및 수직 편광된 광 중 어느 하나는 좌원편광(LHCP: Left Handed Circular Polarization)으로, 나머지 하나는 우원편광(RHCP: Right Handed Circular Polarization)으로 변환한다. 파장판(340)을 거친 기준광 및 물체광은 간섭되며, 간섭광이 이미지 센서(230)로 입사된다.
광학계(220)가 이와 같은 구조를 가짐에 따라 다음의 효과를 가질 수 있다. 종래와 같이 기준광을 형성하기 위해 별도의 반사미러로 분기된 광이 진행할 필요가 없다. 반사미러를 구비할 필요가 없기 때문에, 반사미러 등의 구성이 외부 환경에 노출된 상태를 갖지 않을 수 있다. 이에 따라, 광의 세기나 진폭 및 위상에 영향을 미치는 외부 환경, 특히, 진동에 의해 광 특성이 변화하며, 대상물의 측정에 있어 결과가 변동되는 것을 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 디지털 홀로그래픽 현미경
210: 광원
220: 광학계
230, 460: 이미지 센서
240, 470: 이미지 처리부
310, 420: 빔 스플리터
320, 440: 대물렌즈
330: 반투과 미러
340, 520: 파장판
430: 반사미러
350, 450: 대상물
510: 편광 빔 스플리터

Claims (14)

  1. 광원에서 조사되는 광을 대상물 방향으로 반사시키거나, 대상물의 방향에서 반사되어 진행하는 광은 통과시키는 빔 스플리터;
    상기 빔 스플리터에서 반사된 광을 대상물로 포커싱하는 대물렌즈;
    상기 대물렌즈의 표면에 위치하여 편광 방향에 따라, 투과 또는 반사여부를 결정하는 반투과 미러; 및
    상기 빔 스플리터를 통과하여 진행하는 광을 원편광으로 변환하는 파장판
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경용 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반투과 미러는,
    상기 대물렌즈에서 대상물로 광이 조사되는 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경용 광학계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원은,
    수직 편광성분의 광 및 수평 편광성분의 광 모두를 포함하는 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경용 광학계.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반투과 미러는,
    수직 편광성분 및 수평 편광성분 중 어느 하나는 반사시키되, 나머지 하나는 투과시키는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경용 광학계.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 파장판은,
    수직 편광성분 및 수평 편광성분 중 어느 하나는 좌원편광(LHCP: Left Handed Circular Polarization)으로, 나머지 하나는 우원편광(RHCP: Right Handed Circular Polarization)으로 변환하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경용 광학계.
  6. 광원에서 조사되는 광을 대상물 방향으로 반사시키거나, 대상물의 방향에서 반사되어 진행하는 광은 통과시키는 빔 스플리터;
    상기 빔 스플리터에서 반사된 광을 대상물로 포커싱하는 대물렌즈;
    상기 대물렌즈의 표면에 위치하여, 수직 편광성분 및 수평 편광성분 중 어느 하나는 그대로 반사시키고, 나머지 하나는 상기 대상물로 투과시켜 상기 대상물에서 반사될 수 있도록 하는 반투과 미러; 및
    상기 빔 스플리터를 통과하여 진행하는 광을 원편광으로 변환하는 파장판
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경용 광학계.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반투과 미러는,
    상기 대물렌즈에서 대상물로 광이 조사되는 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경용 광학계.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 광원은,
    수직 편광성분의 광 및 수평 편광성분의 광 모두를 포함하는 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경용 광학계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반투과 미러는,
    수직 편광성분 및 수평 편광성분 중 어느 하나는 반사시키되, 나머지 하나는 투과시키는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경용 광학계.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 파장판은,
    수직 편광성분 및 수평 편광성분 중 어느 하나는 좌원편광(LHCP: Left Handed Circular Polarization)으로, 나머지 하나는 우원편광(RHCP: Right Handed Circular Polarization)으로 변환하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경용 광학계.
  11. 광원;
    상기 광원으로부터 조사된 광을 분기시키며, 분기된 양 광을 간섭시키는 광학계;
    상기 광학계를 거치며 간섭된 광을 입사받아 간섭정보 또는 회절 정보를 센싱하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서가 센싱한 정보를 토대로, 대상물의 3차원 정보를 획득하는 이미지 처리부를 포함하며,
    상기 광학계는.
    광원에서 조사되는 광을 대상물 방향으로 반사시키거나, 대상물의 방향에서 반사되어 진행하는 광은 통과시키는 빔 스플리터;
    상기 빔 스플리터에서 반사된 광을 대상물로 포커싱하는 대물렌즈;
    상기 대물렌즈의 표면에 위치하여 편광 방향에 따라, 투과 또는 반사여부를 결정하는 반투과 미러; 및
    상기 빔 스플리터를 통과하여 진행하는 광을 원편광으로 변환하는 파장판
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이미지 센서는,
    CCD(Charge Coupled Device) 카메라로 구현되는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경.
  13. 광원;
    상기 광원으로부터 조사된 광을 분기시키며, 분기된 양 광을 간섭시키는 광학계;
    상기 광학계를 거치며 간섭된 광을 입사받아 간섭정보 또는 회절 정보를 센싱하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서가 센싱한 정보를 토대로, 대상물의 3차원 정보를 획득하는 이미지 처리부를 포함하며,
    상기 광학계는.
    광원에서 조사되는 광을 대상물 방향으로 반사시키거나, 대상물의 방향에서 반사되어 진행하는 광은 통과시키는 빔 스플리터;
    상기 빔 스플리터에서 반사된 광을 대상물로 포커싱하는 대물렌즈;
    상기 대물렌즈의 표면에 위치하여, 수직 편광성분 및 수평 편광성분 중 어느 하나는 그대로 반사시키고, 나머지 하나는 상기 대상물로 투과시켜 상기 대상물에서 반사될 수 있도록 하는 반투과 미러; 및
    상기 빔 스플리터를 통과하여 진행하는 광을 원편광으로 변환하는 파장판
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 간섭정보는,
    광의 세기나 진폭 및 위상을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 홀로그래픽 현미경.
KR1020220157319A 2022-11-22 2022-11-22 외부환경에 강인한 디지털 홀로그래픽 현미경 KR20240075395A (ko)

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US18/315,947 US20240168270A1 (en) 2022-11-22 2023-05-11 Digital holographic microscope robust to external environment

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