KR102130100B1

KR102130100B1 - 광학 검출 시스템

Info

Publication number: KR102130100B1
Application number: KR1020180107292A
Authority: KR
Inventors: 박희준; 이겨레; 신승우; 박용근
Original assignee: 주식회사 더웨이브톡; 한국과학기술원
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2020-07-03
Also published as: US20200173919A1; KR20200028748A; US20200080936A1; US11215556B2; US10585039B1

Abstract

본 발명의 일 실시예는 시료를 수용하는 시료부, 상기 시료부로 파동을 조사하는 파동원, 상기 시료부로부터 출사되는 출사파동의 경로 상에 배치되며, 상기 출사파동 중 일부를 제1 파동으로 변조하는 제1 공간 광 변조부와 상기 출사파동 중 일부를 제2 파동으로 변조하는 제2 공간 광 변조부를 구비하는 광학부, 상기 광학부로부터 출사되는 상기 제1 파동과 상기 제2 파동을 집속시키는 렌즈부 및 상기 렌즈부로부터 집속된 집속파동을 검출하는 검출부를 구비하고, 상기 제1 공간 광 변조부 및 상기 제2 공간 광 변조부는 이미 알고 있는 조건의 상기 시료에 대하여 상기 제1 파동과 상기 제2 파동이 상쇄 간섭이 일어나도록 상기 출사파동을 변조하는, 광학 검출 시스템을 제공한다.

Description

광학 검출 시스템{Optical detecting system}

본 발명의 실시예들은 광학 검출 시스템에 관한 것이다.

식품공업분야에서는, 제조 공정에서 의도치 않은 미생물이 발생되어 문제가 되는 경우가 빈번하다. 이러한 미생물의 증식 여부를 확인하기 위해 종래에는 세포 검출 시스템으로, 배지를 사용한 배양형의 계수 방법이 이용되었다. 예를 들면, 미생물 계수 방법으로서, 한천 배지를 사용하여 증식된 미생물의 콜로니수를 계측하는 방법이 사용되고 있다. 한편, 한천 배지 등에 생성된 콜로니수를 시각적으로 계수하는 방법 대신, 최근 CCD 카메라 등을 이용하여 촬영한 계수 대상 배지의 영상 데이터를 데이터 처리해 콜로니수를 계수하는 방법도 제안되고 있다.

그러나, 상기한 계수 방법들은 미생물의 개체수를 직접적으로 계수하지 못하고, 육안으로 확인 가능한 콜로니 상태로 배양시켜 계수할 수 밖에 없어 계수를 위하여 적어도 하루 이상의 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

상기한 문제 및/또는 한계를 해결하기 위하여, 시료 내에 미생물과 같은 불순물을 실시간으로 검출할 수 있는 광학 검출 시스템을 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 출사파동은 상기 시료로부터 다중산란(multiple scattering)되어 발생되는 스펙클 패턴을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 시료부는 상기 시료로 조사된 파동의 다중 산란되는 횟수를 증폭시키기 위한 다중산란증폭부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 검출부는 상기 집속파동의 감지 유무에 따라 상기 시료 내 불순물 존재 유무를 검출할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는, 시료를 수용하는 시료부, 상기 시료부로 파동을 조사하는 파동원, 상기 시료부로부터 출사되는 출사파동의 경로 상에 배치되며, 상기 출사파동 중 일부를 제1 파동으로 변조하는 제1 공간 광 변조부를 구비하는 광학부, 상기 광학부로부터 출사되는 상기 제1 파동과 상기 출사파동 중 일부인 제2 파동을 집속시키는 렌즈부 및 상기 렌즈부로부터 집속된 집속파동을 검출하는 검출부를 구비하고, 상기 제1 공간 광 변조부는 이미 알고 있는 조건의 상기 시료에 대하여 상기 제1 파동과 상기 제2 파동이 상쇄 간섭이 일어나도록 상기 출사파동을 변조하는, 광학 검출 시스템을 제공한다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예들에 따른 광학 검출 시스템은 검출부에서 파동의 유무를 감지하는 것만으로도 시료 내 미생물과 같은 불순물의 존재를 검출할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 광학 검출 시스템은 파동의 유무를 통해 불순물의 존재를 바로 알 수 있어, 매우 소량의 불순물이 존재하는 경우에도 민감한 검출이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 검출 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 광학 검출 시스템의 시료부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 시료 정보를 포함하는 스페클 패턴이 생성되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 검출 시스템을 이용하여 대상체를 검출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 검출 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이하의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 실시예들의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 내용들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 실시예들은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하의 실시예에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

이하의 실시예에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

이하의 실시예에서 유닛, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 유닛, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.

이하의 실시예에서 연결하다 또는 결합하다 등의 용어는 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 반드시 두 부재의 직접적 및/또는 고정적 연결 또는 결합을 의미하는 것은 아니며, 두 부재 사이에 다른 부재가 개재된 것을 배제하는 것이 아니다.

명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 검출 시스템(10)을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 검출 시스템(10)은 파동원(100), 시료부(200), 광학부(300) 및 검출부(400)를 구비할 수 있다.

파동원(100)은 파동(wave) 생성할 수 있는 모든 종류의 소스 장치를 적용할 수 있으며, 예를 들면, 특정 파장 대역의 광을 조사할 수 있는 레이저(laser)일 수 있다. 한편, 파동원(100)은 모터(motor) 또는 액츄에이터(actuator)와 같은 구동장치와 연결되어, 사전에 설정된 시간 간격에 따라 시료부(200)를 향하여 순차적으로 파동을 조사할 수 있다. 본 발명은 파동원 종류에 제한이 없으나, 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 레이저인 경우를 중심으로 설명하기로 한다.

예를 들여, 시료부(200)에 수용된 샘플(S)에 스펙클을 형성하기 위해서 간섭성(coherence)이 좋은 레이저를 파동원(100)으로 이용할 수 있다. 이때, 레이저 파동원의 간섭성을 결정하는 파동원의 스펙트럴 대역폭(spectral bandwidth)이 짧을수록 측정 정확도가 증가할 수 있다. 즉, 간섭길이(coherence length)가 길수록 측정 정확도가 증가할 수 있다. 이에 따라, 파동원의 스펙트럴 대역폭이 기정의된 기준 대역폭 미만인 레이저광이 파동원(100)으로 이용될 수 있으며, 기준 대역폭보다 짧을수록 측정 정확도는 증가할 수 있다. 예컨대, 아래의 수학식 1의 조건이 유지되도록 파동원(100)의 스펙트럴 대역폭이 설정될 수 있다.

[수학식 1]

수학식 1에 따르면, 레이저 스펙클의 패턴 변화를 측정하기 위해, 기준 시간마다 시료부(1200)에 광을 조사 시에 파동원(100)의 스펙트럴 대역폭은 1nm 미만이 유지될 수 있다.

도 2 및 도 3은 도 1의 광학 검출 시스템(10)의 시료부(200)를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 시료부(200)는 측정하고자 하는 샘플(S)을 수용할 수 있다. 시료(S)는 용기(201) 또는 파이프(202)와 같은 시료배치수단을 통해 수용될 수 있으며, 안정화된 상태(static state)로 수용될 수 있다. 일 실시예로 도 2에 도시된 바와 같이, 시료부(200)는 용기(201)를 이용하여 유동성이 없어 안정화된 시료(S)를 수용할 수 있다. 또는, 다른 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 시료부(200)는 파이프(202)를 이용하여 유동성 있는 시료(S)를 수용할 수 있다. 이때, 시료(S)는 액체일 수 있으며, 시료부(200)는 파이프(202)를 포함하는 전체 유로를 따라 상기 시료(S)를 1회 이상 순환시켜 파이프(202) 내에서 시료(S)의 안정화된 상태를 형성할 수 있다.

시료부(200)는 다중산란증폭부(210)를 더 포함할 수 있다. 다중산란증폭부(210)는 시료(S)로부터 출사되는 파동의 적어도 일부를 시료(S)로 반사시켜 시료(S)에서의 다중산란 횟수를 증폭시킬 수 있다. 다중산란증폭부(210)는 다중산란물질(multiple scattering material)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다중산란물질은 산화티타늄(TiO2)을 포함하며, 다중산란증폭부(210)는 다중산란증폭부(210)로 입사되는 파동의 적어도 일부를 반사시킬 수 있다. 다중산란증폭부(210)는 시료(S)와 인접하게 배치되어, 시료(S)로부터 다중산란되어 출사되는 파동이 시료(S)와 다중산란증폭부(210) 사이의 공간을 적어도 1회 이상 왕복하도록 할 수 있다. 다중산란증폭부(210)는 파동의 경로 상에 배치될 수 있으며, 입사 파동(S1)에 인접한 위치 및 출사 파동(S2)에 인접한 위치에 배치될 수 있다.

다른 실시예로서, 광학 검출 시스템(10)은 다중산란물질이 시료(S) 내에 포함되도록 구성할 수 있다. 또는, 시료부(200)는 파이프(202) 본체에 다중산란증폭영역(210)을 구비할 수 있다. 다중산란증폭영역(210)은 파이프(202)의 내부공간으로 입사되어 시료(S)를 지나 출사되는 파동의 적어도 일부를 다시 시료(S) 내로 산란시킬 수 있다. 이렇게 산란된 파동은 다시 유체를 거쳐 타측으로 출사되어 산란되며, 이러한 과정을 통해 유체 내에서 다중산란 횟수는 증가될 수 있다. 다중산란증폭영역(210)은 파동이 지나가는 경로 중 적어도 일부 영역에 형성될 수 있으며, 예를 들면, 전(全) 영역에 배치될 수 있다.

광학부(300)는 상기한 출사파동(S2)의 파면을 제어하여 검출부(400)로 전송할 수 있다. 구체적으로 광학부(300)는 하나 이상의 공간 광 변조부(Spatial Light Modulator; SLM) 및 공간 광 변조부로부터 출사된 파동을 집속시켜(focused) 검출부(400)로 전달하는 렌즈부(350)를 포함할 수 있다.

공간 광 변조부(310, 320)는 시료에서 산란된 파동의 파면을 제어하여 렌즈부(350)로 제공할 수 있다. 공간 광 변조부(310, 320)는 파면 제어기(wave shaping device)라고 지칭할 수도 있다. 공간 광 변조부(310, 320)는 파동의 세기를 변조하거나, 파동의 세기 및 위상을 동시에 변조할 수 있다. 공간 광 변조부(350)는 LCSLM(Liquid crystal spatial light modulator), DMD(digital micromirror device), DM(deformable mirror) 등과 같이 파면을 원하는 형태로 픽셀(pixel) 단위로 제어 가능한 기구 또는 장치를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 검출 시스템(10)은 제1 공간 광 변조부(310) 및 제2 공간 광 변조부(320)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 공간 광 변조부(310)와 제2 공간 광 변조부(320)는 시료부(200)로부터 출사되는 출사파동(S2)이 지나가는 경로 상에 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 제1 공간 광 변조부(310) 및 제2 공간 광 변조부(320)는 각각의 위치에서 출사파동(S2)의 파면을 제어할 수 있다.

여기서, 제1 공간 광 변조부(310) 및 제2 공간 광 변조부(320)는 제어된 파면이 사전에 설정된 파면정보를 갖도록 안정화된 상태의 시료(S)로부터 출사되는 출사파동(S2)을 제어할 수 있다.

이하, 도 4를 참조하여 광학부(300)에서 파면을 제어하여 이물질 또는 불순물과 같은 대상체를 검출하는 방법에 대해 설명하기로 한다.

도 4는 시료 정보를 포함하는 스페클 패턴이 생성되는 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 검출 시스템(10)을 이용하여 대상체(M)를 검출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 파동원(100)으로부터 방출된 입사파동(S1) 중 시료부(200)에서의 다중산란을 통해 복잡한 경로로 산란된 파동의 일부는 검사 대상면을 통과하게 된다. 검사 대상면의 여러 지점을 통과하는 파동들이 서로 보강 간섭 (constructive interference) 또는 상쇄 간섭(destructive interference)를 일으키게 되고, 이러한 파동들의 보강/상쇄 간섭은 낱알 모양의 무늬(스펙클; s_peckle)를 발생시키게 된다. 이때, 시료가 내부 구성 물질의 움직임이 없는 안정화된 상태인 경우, 간섭광(예를 들면 레이저)로 조사하였을 때에는 변화가 없는 안정한 스펙클 무늬를 관측할 수 있다. 그러나, 내부에 이물질 또는 불순물, 예를 들면, 박테리아 등, 내부 구성 물질 중 움직임이 있는 불안정한 매질을 포함하는 경우, 또는, 이물질 또는 불순물이 발생하여 상기한 안정화된 상태가 깨지는 경우에는 스펙클 무늬가 변화하게 된다. 즉, 시료부(200)를 통과하여 출사되는 출사파동(S2)은 상기한 스펙클 패턴에 의한 시료 정보를 포함할 수 있다.

여기서, 도 5a를 참조하면, 제1 공간 광 변조부(310) 및 제2 공간 광 변조부(320)는 시료(S)가 내부 구성 물질의 움직임이 없는 안정화된 상태일 때 시료부(200)로부터 출사되는 출사파동(S2)을 사전에 설정된 세기 및 위상을 갖도록 파면을 제어할 수 있다. 제1 공간 광 변조부(310)는 출사파동(S2)을 제1 파동 정보를 갖는 제1 파동(L1)으로 제어하고, 제2 공간 광 변조부(320)는 출사파동(S2)을 제2 파동 정보를 갖는 제2 파동(L2)으로 제어할 수 있다. 이때, 일 실시예로서, 제1 파동 정보와 제2 파동 정보는 파동의 세기는 동일하되, 파동의 위상은 서로 반대 위상을 가질 수 있다. 이는 하기 수학식 2로 정리할 수 있다.

[수학식 2]

I(L1) = I(L2)

P(L1) = P(L2) + π

여기서, I는 파동의 세기(Intensity)를 의미하고, P는 파동의 위상(phase)을 의미한다. 따라서, 시료(S)가 안정화된 상태에서 제1 파동(L1)과 제2 파동(L2)이 렌즈부(350)에 의해 집속되는 경우, 세기는 동일하고 위상은 반대이기 때문에 상쇄 간섭이 일어나게 되며, 이상적으로 후술하는 검출부(400)에서는 수학식 3과 같이, 빛을 감지할 수 없게 된다.

[수학식 3]

I(L1+L2) = 0

한편, 도 5b를 참조하면, 시료(S)에 이물질 또는 불순물과 같은 대상체(M)가 들어가게 되는 경우, 시료부(200)에서 출사되는 출사파동(S2)의 스펙클 패턴은 변화하게 되는데, 상기한 구성을 통해 파면이 제어되고 있는 상태에서 변화된 스페클 패턴을 갖는 출사파동(S2)이 제1 공간 광 변조부(310) 및 제2 공간 광 변조부(320)로 입사하게 되면, 사전에 설정된 파동 정보를 갖도록 제어되지 않는다. 다시 말해, 변화된 제1 파동(L')과 제 2 파동(L')은 세기가 동일하지 않거나, 위상이 반대가 되지 않아 검출부(400)에서는 결국 수학식 3과 달리 하기 수학식 4와 같이 소정의 세기를 갖는 빛을 감지하게 된다.

[수학식 4]

I(L1'+L2') = kx

여기서, k는 검출부(400)에서의 증폭상수일 수 있다.

한편, 렌즈부(350)는 제1 공간 광 변조부(310) 및 제2 공간 광 변조부(320)로부터 출사되는 제1 파동(L1) 및 제2 파동(L2)을 집속시켜, 검출부(400)로 제공할 수 있다. 이때, 렌즈부(350)는 도 1과 같이 하나의 렌즈로 이루어질 수도 있고, 도 5a 및 도 5b와 같이 각각의 경로에 복수의 렌즈(351, 352, 353)들이 배치될 수도 있다. 렌즈부(350)는 상기한 제1 파동(L1) 및 제2 파동(L2)의 광 경로를 변경하기 위한 거울(370) 또는 빔 스플리터(380)와 같은 광 경로 수단을 더 포함할 수도 있다.

한편, 다른 실시예로서, 시료(S)가 안정화된 상태에서 제1 공간 광 변조부(310) 및 제2 공간 광 변조부(320)에 의해 제어된 제1 파동(L1)과 제2 파동(L2)의 세기가 다를 수도 있다. 도 5a 또는 도 5b에 도시된 바와 같이, 제2 공간 광 변조부(320)로부터 출사된 제2 파동(L2)은 빔 스플리터(380)에 의해 분할되므로, 검출부(400)로 제공되는 세기는 제1 파동(L1)에 비해 작을 수 밖에 없다. 검출부(400)에서 상쇄되기 위해서, 제1 공간 광 변조부(310)는 제1 파동(L1)의 세기가 빔 스플리터(380)를 통과하여 검출부(400)로 제공되는 제2 파동(L2)의 세기와 동일하도록 제1 파동(L1)을 제어할 수 있다. 따라서, 제1 공간 광 변조부(310) 및 제2 공간 광 변조부(320)로 제어되어 렌즈부(350)로 입사되기 전 제1 파동(L1)과 제2 파동(L2)의 세기는 다를 수 있다.

검출부(400)는 광학부(300)로부터 출사되어 집속된 집속파동을 검출할 수 있다. 검출부(400)는 파동을 감지하는 어떠한 수단이든 가능하다. 예를 들면, 검출부(400)는 포토다이오드(photo diode)일 수 있다. 전술한 바와 같이, 검출부(400)에서 광학부(300)로부터 출사되는 제1 파동(L1)과 제2 파동(L2)은 상쇄 간섭에 의해 검출되지 않으나, 이물질 또는 불순물과 같은 대상체(M)가 시료(S)에 들어가는 경우 바로 파동(빛)이 검출될 수 있다.

한편, 다른 실시예로서, 검출부(400)는 광섬유(optical fiber)를 더 포함하여, 광학부(300)로부터 제1 파동(L1) 및 제2 파동(L2)을 제공받을 수 있다. 광섬유(optical fiber)는 단일모드 광섬유일 수 있다. 제1 파동(L1) 및 제2 파동(L2)은 단일모드 광섬유(single mode fiber)를 통과함으로써, 단일 모드 필터링이 수행될 수 있다. 여기서, 단일 모드 광섬유 대신 단일 모드 광초점 크기 이하의 작은 핀홀이 이용될 수도 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 검출 시스템(10')을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 다른 실시예에 따른 광학 검출 시스템(10')은 파동원(100), 시료부(200), 광학부(300) 및 검출부(400)를 구비할 수 있다. 다른 실시예에 따른 광학 검출 시스템(10')은 광학부(300)의 구성만 다를 뿐 나머지 구성요소는 일 실시예의 광학 검출 시스템(10)과 동일한 바, 설명의 편의를 위해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

다른 실시예에 따른 광학부(300)는 제1 공간 광 변조부(310)만을 구비할 수 있다. 제1 공간 광 변조부(310)는 출사파동(S2)을 제어하여 제1 파동(L1)으로 변환시킬 수 있다. 이때, 광학부(300)는 출사파동(S2) 중 일부를 그대로 렌즈부(350)로 제2 파동(L2)으로서 제공할 수 있다. 다시 말해, 광학부(300)는 출사파동(S2) 일부를 제2 파동(L2)으로 사용하고, 다른 일부를 제2 파동(L2)과 상쇄간섭이 일어날 수 있도록 제어하여 일 실시예와 동일한 기능을 수행할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 광학 검출 시스템은 시료로부터 출사되는 파동을 두 개의 제1 파동 및 제2 파동으로 나누고, 제1 파동 과 제2 파동이 검출부(400)에서 상쇄 간섭이 일어나도록 공간 광 변조부(SLM)를 이용하여 제1 파동 및 제2 파동 중 적어도 하나의 세기 및 위상을 제어할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 실시예들에 따른 광학 검출 시스템은 검출부에서 파동의 유무를 감지하는 것만으로도 시료 내 미생물과 같은 불순물의 존재를 검출할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 광학 검출 시스템은 파동의 유무를 통해 불순물의 존재를 바로 알 수 있어, 매우 소량의 불순물이 존재하는 경우에도 민감한 검출이 가능해진다.

이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.

10 : 광학 검출 시스템
100 : 파동원
200 : 시료부
300 : 광학부
310 : 제1 공간 광 변조부
320 : 제2 공간 광 변조부
400 : 검출부

Claims

시료를 수용하는 시료부;
상기 시료부로 파동을 조사하는 파동원;
상기 시료부로부터 출사되는 출사파동의 경로 상에 배치되며, 상기 출사파동 중 일부를 제1 파동으로 변조하는 제1 공간 광 변조부와 상기 출사파동 중 일부를 제2 파동으로 변조하는 제2 공간 광 변조부를 구비하는 광학부;
상기 광학부로부터 출사되는 상기 제1 파동과 상기 제2 파동을 집속시키는 렌즈부; 및
상기 렌즈부로부터 집속된 집속파동을 검출하는 검출부;를 구비하고,
상기 제1 공간 광 변조부 및 상기 제2 공간 광 변조부는 이미 알고 있는 조건의 상기 시료에 대하여 상기 제1 파동과 상기 제2 파동이 상쇄 간섭이 일어나도록 상기 출사파동을 변조하고,
상기 검출부는 상기 집속파동의 변화를 이용하여 이미 알고 있는 조건의 상기 시료에 불순물의 존재 유무를 검출하는, 광학 검출 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 출사파동은 상기 시료로부터 다중산란(multiple scattering)되어 발생되는 스펙클 패턴을 포함하는, 광학 검출 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 시료부는 상기 시료로 조사된 파동의 다중 산란되는 횟수를 증폭시키기 위한 다중산란증폭부를 더 포함하는, 광학 검출 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 검출부는 상기 집속파동의 감지 유무에 따라 상기 시료 내 불순물 존재 유무를 검출하는, 광학 검출 시스템.
시료를 수용하는 시료부;
상기 시료부로 파동을 조사하는 파동원;
상기 시료부로부터 출사되는 출사파동의 경로 상에 배치되며, 상기 출사파동 중 일부를 제1 파동으로 변조하는 제1 공간 광 변조부를 구비하는 광학부;
상기 광학부로부터 출사되는 상기 제1 파동과 상기 출사파동 중 일부인 제2 파동을 집속시키는 렌즈부; 및
상기 렌즈부로부터 집속된 집속파동을 검출하는 검출부;를 구비하고,
상기 제1 공간 광 변조부는 이미 알고 있는 조건의 상기 시료에 대하여 상기 제1 파동과 상기 제2 파동이 상쇄 간섭이 일어나도록 상기 출사파동을 변조하고,
상기 검출부는 상기 집속파동의 변화를 이용하여 이미 알고 있는 조건의 상기 시료에 불순물의 존재 유무를 검출하는, 광학 검출 시스템.
제5 항에 있어서,
상기 출사파동은 상기 시료로부터 다중산란(multiple scattering)되어 발생되는 스펙클 패턴을 포함하는, 광학 검출 시스템.
제5 항에 있어서,
상기 시료부는 상기 시료로 조사된 파동의 다중 산란되는 횟수를 증폭시키기 위한 다중산란증폭부를 더 포함하는, 광학 검출 시스템.
제5 항에 있어서,
상기 검출부는 상기 집속파동의 감지 유무에 따라 상기 시료 내 불순물 존재 유무를 검출하는, 광학 검출 시스템.