KR20150035320A

KR20150035320A - 가변 초점 렌즈, 이를 채용한 광 스캐닝 프로브 및 광스캐닝 프로브를 구비한 의료 기기

Info

Publication number: KR20150035320A
Application number: KR20130115706A
Authority: KR
Inventors: 김운배; 이승완; 이은성; 최민석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2015-04-06
Also published as: US9880381B2; US20150094599A1

Abstract

개시된 초점 가변형 광 스캐닝 프로브는 광 파이버 스캐너와 가변 초점 렌즈를 포함한다. 가변 초점 렌즈는 곡률이 가변되는 제1렌즈면과, 상기 제1렌즈면의 곡률 가변을 유도하는 제1가압면을 구비하는 제1 멤브레인 렌즈; 곡률이 가변되는 제2렌즈면과, 상기 제2렌즈면의 곡률 가변을 유도하는 제2가압면을 구비하는 제2 멤브레인 렌즈; 상기 제1가압면에 압력을 인가할 수 있게 배치된 제1가압부재; 상기 제2가압면에 압력을 인가할 수 있게 배치된 제2가압부재; 상기 제1가압부재와 상기 제2가압부재 중 적어도 하나에 구동력을 전달하는 모터;를 포함한다.

Description

가변 초점 렌즈, 이를 채용한 광 스캐닝 프로브 및 광스캐닝 프로브를 구비한 의료 기기{Varifocal lens, optical scanning probe including the same, and medical apparatus employing the optical scanning probe}

본 개시는 가변 초점 렌즈, 이를 채용한 광 스캐닝 프로브 및 광스캐닝 프로브를 구비한 의료 기기에 관한 것이다.

의료 영상(Medical Imaging) 분야에서는 인체의 피부 표면(tissue)에 대한 정보와 함께 하부의 단층을 정밀 촬영하는 기술에 대한 요구가 있다. 특히 대부분의 암(cancer)은 상피 세포 하부에서 발생하여 혈관이 존재하는 진피 세포 내부로 전파되기 때문에 조기 발견이 가능할 경우 암에 의한 피해를 감소시킬 수 있다. 기존의 MRI, CT, 초음파 등의 이미징 기술은 피부를 관통하여 내부 단층을 촬영할 수 있지만 해상도가 낮아 사이즈가 작은 조기 암의 검출은 불가능하다. 반면, OCT (optical coherence tomography) 기술은 기존 이미징 방법에 비해 피부속 침투 깊이는 2~3 mm로 낮지만 해상도가 초음파의 10배 정도로 높아 크기가 50~100㎛ 정도의 조기암의 검출 가능성이 있는 것으로 연구가 진행 중이다. 그러나 이러한 OCT 기술도 실제 암의 판별에 사용되는 생검(biopsy) 및 histology를 대체할 정도의 해상도를 달성하지 못하고 있다.

가변 초점 렌즈, 이를 채용한 광 스캐닝 프로브 및 광 스캐닝 프로브를 구비한 의료 기기를 제시하고자 한다.

일 유형에 따르는 가변 초점 렌즈는 곡률이 가변되는 제1렌즈면과, 상기 제1렌즈면의 곡률 가변을 유도하는 제1가압면을 구비하는 제1 멤브레인 렌즈; 곡률이 가변되는 제2렌즈면과, 상기 제2렌즈면의 곡률 가변을 유도하는 제2가압면을 구비하는 제2 멤브레인 렌즈; 상기 제1가압면에 압력을 인가할 수 있게 배치된 제1가압부재; 상기 제2가압면에 압력을 인가할 수 있게 배치된 제2가압부재; 상기 제1 가압부재와 상기 제2가압부재 중 적어도 하나에 직선 구동력을 전달하는 모터;를 포함한다.

상기 모터는 직선 구동력을 형성하는 리니어 모터일 수 있다.

상기 가변 초점 렌즈는 상기 제1 가압부재와 상기 제2 가압부재가 상기 모터의 직선 운동 방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 탑재되며, 상기 모터의 직선 구동력에 따라 직선 운동하는 슬라이더;를 더 포함할 수 있다.

상기 슬라이더에는 상기 제1 가압부재와 제2가압부재를 상기 슬라이더 상에 각각 고정하는 제1 고정부재와 제2 고정부재가 장착될 수 있다.

상기 슬라이더의 일단에는 상기 모터로부터 직선 구동력이 전달되어 상기 슬라이더가 전진할 때는 수축하였다가, 상기 직진 구동력이 전달되지 않을 때는 원래 상태로 복원되며 상기 슬라이더를 후진하게 하는 탄성 부재가 더 마련될 수 있다.

상기 탄성 부재와 상기 제1 가압부재 사이에는 상기 탄성 부재의 수축을 지지하는 지지 부재가 더 배치될 수 있다.

상기 가변 초점 렌즈는 상기 그린 렌즈, 제1 멤브레인 렌즈, 제2 멤브레인 렌즈가 조립되는 것으로, 상기 슬라이더가 끼워져 직선 운동할 수 있도록 인입된 홈부가 형성된 렌즈 베이스를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 멤브레인 렌즈와 상기 제2 멤브레인 렌즈는 상기 제1렌즈면과 상기 제2렌즈면이 서로 반대 방향을 향하도록 배치될 수 있고, 이 경우, 상기 모터의 전진 구동시 상기 제1 가압부재가 상기 제1가압면을 가압하고, 상기 제2 가압부재는 상기 제2가압면으로부터 멀어지도록 상기 제1 가압부재와 상기 제2 가압부재가 상기 슬라이더 상에 배치될 수 있다.

상기 제1 멤브레인 렌즈와 상기 제2 멤브레인 렌즈는 상기 제1렌즈면과 상기 제2렌즈면이 서로 같은 방향을 향하도록 배치될 수 있고, 이 경우, 상기 모터의 전진 구동시 상기 제1 가압부재가 상기 제1가압면을 가압하고, 상기 제2 가압부재는 상기 제2가압면을 가압하도록, 상기 제1 가압부재와 상기 제2 가압부재가 상기 슬라이더 상에 배치될 수 있다.

상기 제1 멤브레인 렌즈와 상기 제2 멤브레인 렌즈는 상기 제1렌즈면과 상기 제2렌즈면이 서로 마주하도록 배치될 수 있고, 이 경우, 상기 모터의 전진 구동시 상기 제2 가압부재가 상기 제2가압면을 가압하고, 상기 제1 가압부재는 상기 제1가압면으로부터 멀어지도록, 상기 제1 가압부재와 상기 제2 가압부재가 상기 슬라이더 상에 배치될 수 있다.

상기 제1 멤브레인 렌즈는 제3가압면을 더 구비하고, 상기 제2 멤브레인 렌즈는 제4가압면을 더 구비할 수 있으며, 이 경우, 상기 가변 초점 렌즈는 상기 제3가압면을 가압할 수 있도록 배치된 제3 가압부재와 상기 제4가압면을 가압할 수 있도록 배치된 제4 가압부재를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 가압부재와 제3 가압부재는 상기 모터의 직선 운동 방향과 수직인 방향을 따라 배치되고, 상기 제2 가압부재와 제4 가압부재는 상기 모터의 직선 운동 방향과 수직인 방향을 따라 배치될 수 있다.

상기 가변 초점렌즈는 상기 제1 고정부재와 연결된 제3 고정부재, 상기 제2 고정부재와 연결된 제4 고정부재를 더 포함할 수 있고, 상기 제3 가압부재와 제4 가압부재가 각각 상기 제3 고정부재와 제4 고정부재에 의해 상기 슬라이더에 탑재될 수 있다.

또는, 상기 제3 가압부재와 제4 가압부재는 상기 슬라이더에 탑재되지 않고, 상기 제1렌즈면과 상기 제2렌즈면 각각의 초기 곡률을 형성하기 위해 정해진 압력으로 상기 제3가압면과 제4가압면 각각을 가압하도록 구성될 수 있다.

상기 제3 가압부재와 제4 가압부재는 스크류(screw) 형태이며, 스큐류가 체결되는 형태의 제3 고정부재와 제4 고정부재가 상기 제3 가압부재와 제4 가압부재에 대응되게 구비되어, 상기 제3가압면과 제4가압면 각각을 가압하는 정도를 조절할 수 있다.

상기 모터는 상기 제1 가압부재에 직선 구동력을 전달하는 제1 모터와 상기 제2 가압부재에 직선 구동력을 전달하는 제2 모터를 포함할 수 있다.

상기 제1 멤브레인 렌즈와 상기 제2 멤브레인 렌즈는 상기 직선 구동력의 방향 및 상기 직선 구동력의 방향과 수직인 방향으로 이격 배치될 수 있다.

일 유형에 따른 광 스캐닝 프로브는 광 파이버 스캐너; 상기 광 파이버 스캐너로부터의 광을 대상체에 포커싱 하는 상술한 어느 하나의 가변 초점 렌즈;를 포함한다.

상기 광 스캐닝 프로브는 상기 가변 초점 렌즈의 초점 거리가 OCT 모드에 적합한 개구수와 초점 심도를 구현하는 초점 거리 또는 OCM 모드에 적합한 개구수와 초점 심도를 구현하는 초점거리 중 어느 하나에 대응하도록 상기 모터를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

일 유형에 따른 의료 기기는 광원부; 상기 광원부에서의 광을 대상체에 포커싱하는 것으로, 상술한 어느 하나의 가변 초점 렌즈; 상기 가변 초점 렌즈의 초점 거리가 조절되도록, 상기 가변 초점 렌즈를 제어하는 제어부;를 포함한다.

상기 의료 기기는 상기 광원부에서의 광을 상기 대상체에 수평 스캐닝하는 광 파이버 스캐너를 더 포함할 수 있다.

상기 의료 기기는 상기 대상체로부터 수신된 신호를 처리하는 신호처리부;를 더 포함할 수 있다.

상기 의료 기기는 상기 광원부로부터의 광을 분기하여 참조빔과, 간섭광인 측정빔을 형성하는 광간섭계를 더 포함하며, 상기 신호처리부는 상기 대상체로부터 반사 또는 산란된 상기 측정빔과 상기 참조빔을 이용하여 OCT 영상을 생성할 수 있다.

상기 광원부는 상기 대상체로부터 초음파를 유도하는 펄스 레이저를 포함하며, 상기 신호처리부는 상기 대상체에서 발생한 초음파를 이용하여 초음파 영상을 형성할 수 있다.

상술한 바에 따르면, 모터와 멤브레인 렌즈를 이용하여, 소형 직경을 가지며, 무소음, 저전압, 고신뢰성, 그리고 중력 영향에 둔감한 가변 초점 렌즈가 제공된다.

상술한 가변 초점 렌즈를 구비하는 광 스캐닝 프로브는 렌즈와 대상체간의 거리가 고정되어 있으며 프로브를 움직일 필요없이, 두가지 모드로 전환될 수 있다.

상술한 광 스캐닝 프로브는 OCT 영상 기기, 초음파 영상 기기등 다양한 의료 기기에 채용될 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브의 개략적인 구조를 보인 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브의 구성요소를 상세히 보인 분해 사시도이다.
도 3은 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브의 외형을 보인 사시도이다.
도 4는 도 1의 광 스캐닝 프로브에 채용된 멤브레인 렌즈의 개략적인 구성을 보인 사시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 V-V' 단면도로서, 렌즈면의 초기 상태 및 모터로부터의 구동에 의해 렌즈면의 곡률이 가변된 상태를 보인다.
도 6a 및 도 6b는 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브가 각각 OCM 모드 및 OCT 모드로 동작하는 것을 보인다.
도 7은 일반적으로 포커싱 광학부재에 정해지는 NA에 따른 수평 해상도와 DOF의 관계를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브의 개략적인 구성을 보인 단면도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브의 개략적인 구성을 보인 단면도이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브의 개략적인 구성을 보인 블록도이다.
도 11은 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브를 채용하는 의료 영상 기기의 개략적인 동작 단계를 보인 흐름도이다.
도 12는 실시예에 따른 의료 영상 기기의 개략적인 구성을 보인 블록도이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 의료 영상 기기의 개략적인 구성을 보인 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브의 개략적인 구조를 보인 단면도이고, 도 2는 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브의 구성요소를 상세히 보인 분해 사시도이이며, 도 3은 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브의 외형을 보인 사시도이다. 또한, 도 4는 도 1의 광 스캐닝 프로브에 채용된 멤브레인 렌즈의 개략적인 구성을 보인 사시도이고, 도 5a 내지 도 5c는 도 4의 V-V' 단면도로서, 렌즈면의 초기 상태 및 모터로부터의 구동에 의해 렌즈면의 곡률이 가변된 상태를 보인다.

광 스캐닝 프로브(100)는 초점 가변형 광 스캐닝 프로브로서, 광 파이버 스캐너(FS)와 가변 초점 렌즈(VFL)를 포함한다.

광 파이버 스캐너(FS)는 광원으로부터의 광을 소정 위치에 스캐닝 조사하는 것으로, 광을 전송하는 광섬유(62)와 광섬유(62)를 변형하는 액츄에이터(64)를 포함하여 이루어질 수 있다. 액츄에이터(64)는 예를 들어, 전기적 신호에 따라 변형이 일어나는 압전 물질을 이용한 피에조 액츄에이터로 구성될 수 있으며, 이에 힌정되는 것은 아니다.

가변 초점 렌즈(VFL)는 광 파이버 스캐너로(FS)부터의 광을 대상체에 포커싱하며, 이 때 초점 거리가 가변될 수 있는 구성을 갖는다. 이를 위하여, 가변 초점 렌즈는 곡률이 가변되는 제1렌즈면(S1)과, 제1렌즈면(S1)의 곡률 가변을 유도하는 제1가압면(PS1)을 구비하는 제1 멤브레인 렌즈(L1), 곡률이 가변되는 제2렌즈면(S2)과, 제2렌즈면(S2)의 곡률 가변을 유도하는 제2가압면(PS2)을 구비하는 제2 멤브레인 렌즈(L2), 제1가압면(PS1)에 압력을 인가하는 제1 가압부재(30), 제2가압면(PS2)에 압력을 인가하는 제2 가압부재(35), 제1 가압부재(30)와 제2 가압부재(35)에 구동력을 전달하는 모터(55)를 포함한다. 모터(55)는 직선 구동력을 형성하는 모터일 수 있다.

제1 및 제2 멤브레인 렌즈(L1)(L2)는 유체가 유동하는 공간과 탄성이 있는 막을 사용하며, 유체 유동에 의한 탄성막의 형상 변화를 이용하여 렌즈면의 곡률이 변화되는 렌즈이다. 이의 예시적인 구성을 도 4 및 5a를 참조하면, 제1 멤브레인 렌즈(L1), 제2 멤브레인 렌즈(L2)는 투명 기판(110), 스페이서(120), 멤브레인(130)을 포함한다. 스페이서(120)는 투명 기판(110) 상에, 투명 기판(110)의 측부를 둘러싸며 내부 공간을 형성하는 부재(123)와 상기 내부 공간의 상부를 덮는 형태를 가지며, 중앙에 렌즈홀(LH)이 형성되고, 렌즈홀(LH)에 인접한 두 개의 관통홀(H1)(H2)이 형성된 부재(120)로 이루어진다.

상기 내부 공간에는 유체가 배치되고, 멤브레인(130)에 의해 밀봉된다. 멤브레인(130)의 영역은 스페이서(120)의 렌즈홀(LH)을 덮는 영역인 렌즈면(S1)과 스페이서(120)의 두 관통홀(H1)(H2)을 각각 덮는 가압면(130a)(130b)을 포함한다. 가압면(130a)(130b)은 렌즈면(S1)의 곡률 변화를 유도하는 면으로, 도 1에 도시된 PS1, PS2는 각각 가압면(130a)(130b) 중 어느 하나일 수 있다. 가압면(130a)(130b)에 압력이 인가되면, 가압면(130a)(130b)이 변형되며, 이에 따라 유체가 렌즈면(S1)쪽으로 이동하여 렌즈면(S1)의 곡률이 변한다.

도 5a는 가압면(130a)(130b)에 모터(55)에 직선 구동력에 의한 압력이 인가되지 않은 상태이다. 다만, 이 때의 렌즈면(S1)의 곡률은 예시적인 것이며, 도시된 형태에 제한되지 않는다.

도 5b는 가압면(130a)(130b)에 모터(55)의 직선 구동력에 의해 압력이 인가된 상태이다. 가압면(130a)(130b)이 변형되며 내부 공간의 유체가 렌즈면(S1) 쪽으로 이동하여 렌즈면(S1)이 볼록해진다.

두 가압면(130a)(130b) 중 어느 하나에만 모터(55)의 직선 구동력이 이가되는 구성도 가능하다. 도 5c는 가압면(130a)에만 모터(55)의 직선 구동력에 의해 압력이 인가된 상태이다. 가압면(130b)은 모터(55)의 직선 구동력이 가압면(130a)에 인가되지 않은 초기 상태의 렌즈면(S1)의 곡률을 얻을 수 있는 형태로 구성될 수 있다. 다시 말하면, 가압면(130b)은 도면에서는 평탄하게 도시되었으나, 약간 볼록한 상태 또는 약간 오목한 상태가 될 수도 있다.

도 5a 내지 도 5c는 제1 멤브레인 렌즈(L1)의 렌즈면(S1)을 예시하여 설명하였으나, 제 2 멤브레인 렌즈(L2)의 렌즈면(S2)도 동일한 방식으로 변형될 수 있다.

또한, 도 4, 도 5a 내지 도 5c에서 두 개의 가압면을 구비한 멤브레인 렌즈를 도시하고 있으나 이는 예시적인 것이고, 하나의 가압면만 구비한 구성이나, 두개 보다 많은 가압면을 구비한 구성으로 변형되는 것도 가능하다.

다시, 도 1, 도 2를 참조하여, 상기와 같이 제1 멤브레인 렌즈(L1), 제2 멤브레인 렌즈(L2)의 렌즈면(S1)(S2)을 모터(55)를 구동하여 변화시키는 보다 구체적인 구성을 살펴보기로 한다.

제1 가압부재(30)와 제2 가압부재(35)는 모터(55)의 직선 운동 방향을 따라 소정 간격으로 이격되게 슬라이더(25) 상에 탑재된다.

슬라이더(25)에는 제1 가압부재(30)와 제2 가압부재(35)를 슬라이더(25) 상에 각각 고정하는 제1 고정부재(26)와 제2 고정부재(27)가 장착될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 가압부재(30), 제2 가압부재(35)는 스크류(screw) 형태, 제1 고정부재(26) 및 제2 고정부재(27)는 스크류 형태의 제1 가압부재(30), 제2 가압부재(35)가 끼워져 체결될 수 있는 형상을 가질 수 있으며, 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 가압부재(30), 제2 가압부재(35)의 배치는 제1 멤브레인 렌즈(L1), 제2 멤브레인 렌즈(L2)의 배치 형태와 상응하게 정해진다. 도시된 바와 같이, 제1렌즈면(S1)과 제2렌즈면(S2)이 서로 반대 방향을 향하도록 제1 멤브레인 렌즈(L1), 제2 멤브레인 렌즈(L2)가 배치될 수 있고, 이에 따라, 제1 가압부재(30), 제2 가압부재(35)는 각각 제1 멤브레인 렌즈(L1), 제2 멤브레인 렌즈(L2)의 가압면(PS1)(PS2)을 가압할 수 있도록 배치된다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 멤브레인 렌즈(L1)(L2)가 모두 제1 가압부재(30)와 제2 가압부재(35) 사이에 배치될 수 있다.

또한, 제1 고정부재(26)와 연결된 제3 고정부재(28), 제2 고정부재(27)와 연결된 제4 고정부재(29)가 구비되고, 제3 가압부재(40)와 제4 가압부재(45)가 각각 제3 고정부재(28)와 제4 고정부재(29)에 의해 슬라이더(25)에 탑재될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제3 고정부재(28) 및 제4 고정부재(29)는 스크류 형태의 제3 가압부재(40), 제4 가압부재(45)가 끼워져 체결될 수 있는 형상을 가질 수 있으며, 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 구성은 제1 및 제2 멤브레인 렌즈(L1)(L2) 각각에 구비된 두 가압면(130a)(130b)을 동시에 가압하는 구성으로, 제1 및 제2 멤브레인 렌즈(L1)(L2)는 도 5a 및 도 5b의 형태로 가변된다.

한편, 제3 고정부재(28), 제4 고정부재(29)가 슬라이더(25)에 탑재되지 않는 구성도 가능하다. 다시 말해, 제1 고정부재(26), 제3 고정부재(28)가 연결되고, 제2 고정부재(27), 제4 고정부재(29)가 연결된 것으로 도시된 형태와 달리, 각각이 서로 분리되어 있을 수 있다. 이 경우, 모터(55)가 구동될 때, 슬라이더(25)상에 탑재된 제1 가압부재(30), 제2 가압부재(35) 만이 모터(55)의 직선 구동력을 전달받게 된다. 따라서, 제1 및 제2 멤브레인 렌즈(L1)(L2) 각각에 구비된 두 가압면(130a)(130b) 중 하나에만 모터(55)의 직선 구동력이 전달되어, 도 5a 및 도 5c의 형태로 제1 및 제2 멤브레인 렌즈(L1)(L2)가 가변된다. 이 경우, 제3 가압부재(40), 제4 가압부재(45)는 제1 및 제2 멤브레인 렌즈(L1)(L2) 각각에 구비된 두 가압면(130a)(130b) 중 다른 하나에 제1렌즈면(S1), 제2렌즈면(S2)의 초기 곡률을 정할 수 있는 정도의 압력을 인가할 수 있다. 인가 압력의 정도는 스크류의 회전으로 간단히 조절할 수 있다.

제2 고정부재(27), 제4 고정부재(29)는 제1 및 제2 멤브레인 렌즈(L1)(L2) 각각에 구비된 두 가압면(130a)(130b) 중 어느 하나에 마주하게 배치되어야 하므로, 도시된 바와 같이, 제2 고정부재(27)는 제1 고정부재(26)와 나란하게, 제4 고정부재(29)는 제3 고정부재(28)와 나란하게 배치된다. 다만, 제4 고정부재(29)는 모터(55)의 직선 구동력이 전달되지 않는 위치에 고정되게 되며, 예를 들어, 렌즈 베이스(10) 상에 고정될 수 있다.

슬라이더(25)의 일단에는 탄성 부재(50)가 배치될 수 있으며, 탄성 부재(50)는 모터(55)로부터 직선 구동력이 전달되어 슬라이더(25)가 전진할 때는 수축하였다가, 모터(55)로부터 직선 구동력이 전달되지 않을 때는 원래 상태로 복원되며 슬라이더(25)를 후진하게 하는 역할을 한다. 탄성 부재(50)는 도시된 바와 같이 스프링일 수 있으며, 스프링의 일단이 슬라이더(25)의 일단에 고정되게 된다. 다만, 탄성 부재(50)가 스프링으로 한정되는 것은 아니다.

탄성 부재(50)의 상기한 동작을 위해, 탄성 부재(50)의 수축을 지지하기 위한 지지 부재가 구비될 수 있다. 지지 부재로, 탄성 부재(50)와 제1 가압부재(30) 사이에 배치된 그린(GRIN, graded index)렌즈(65) 가 사용될 수 있다. 그린 렌즈(65)는 내부의 굴절률이 점진적으로 변하는 구성을 가지며, 따라서, 입사된 광이 굴절률 변화에 따라 경로 변화를 겪게 되므로, 입사면, 출사면의 형상이 곡률이 없는 평탄한 형상을 가지면서도 렌즈 기능을 구현할 수 있다. 그린 렌즈(65)는 제1 및 제2 멤브레인 렌즈(L1)(L2)의 수차 보정을 위해 마련되는 것이며, 다만, 개수나 형상이 도시된 형태에 한정되지는 않는다.

그린 렌즈(65), 제1 멤브레인 렌즈(L1), 제2 멤브레인 렌즈(L2)는 렌즈 베이스(10) 상에 조립될 수 있다. 렌즈 베이스(10)는 그린 렌즈(65), 제1 멤브레인 렌즈(L1), 제2 멤브레인 렌즈(L2)를 고정하는 형상을 가지며, 또한, 슬라이더(25)가 끼워져 직선 운동할 수 있도록 인입된 홈부(12)를 구비한다.

광 스캐닝 프로브(100)의 조립 과정을 간략히 살펴보면 다음과 같다.

탄성 부재(50), 제1 내지 제4 가압부재(30)(35)(40)(45)가 장착된 슬라이더(25)를 렌즈 베이스(10)의 홈부(12)에 끼우고, 그린 렌즈(65), 제1 멤브레인 렌즈(L1), 제2 멤브레인 렌즈(L2)를 정해진 위치에 고정한다. 이 때, 제1 멤브레인 렌즈(L1)와 상기 제2 멤브레인 렌즈(L2)는 제1렌즈면(S1)과 제2렌즈면(S2)이 서로 반대 방향을 향하도록 렌즈 베이스(10) 상에 배치될 수 있고, 이에 상응하게, 제1 내지 제4 가압부재(30)(35)(40)(45)가 슬라이더(25) 상에 배치된다.

광 파이버 스캐너(FS)와 모터(55)가 탑재될 수 있는 형태의 모터 베이스(15)를 준비하고, 렌즈 베이스(10)에 스크류 부재(20)를 이용하여 결합하고, 광 파이버 스캐너(FS)와 모터(55)를 모터 베이스(15)에 장착함으로써, 도 3에 도시된 형태로 조립된다.

도 6a 및 도 6b는 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브가(100) 각각 OCT(optical coherence tomography) 모드 및 OCM(Optical Coherence Microscopy) 모드로 동작하는 것을 보이며, 도 7은 일반적으로 포커싱 광학부재에 정해지는 NA(numerical aperture)에 따른 수평 해상도와 DOF(Depth of Focus)의 관계를 설명하기 위한 개념도이다.

도 6a는 모터(55)가 구동되어 슬라이더(25)에 전진 구동력이 전달된 상태이다. 상술한 바와 같은 제1 가압부재(30)와 제2 가압부재(35)의 배치 구조에 의해, 제1 가압부재(30)는 제1 멤브레인 렌즈(L1)의 가압면(PS1)에 압력을 인가하고 있고, 제2 가압부재(35)는 제2 멤브레인 렌즈(L2)의 가압면(PS2)로부터 멀어져 있다. 이에 따라, 제1렌즈면(S1)은 볼록한 형상, 제2렌즈면(S2)은 오목한 형상이 되어 있다. 탄성 부재(50)는 수축된 상태이다.

도 6b는 모터(55)가 슬라이더(25)에 전진 구동력을 전달하지 않는 상태로, 도 6a에서 수축되어 있던 탄성 부재(50)가 원래의 형상으로 복원되며, 이 복원력에 의해 슬라이더(25)가 후진 구동된다. 이에 따라, 이번에는 제2 가압부재(35)가 제2가압면(PS2)을 가압하고, 제1 가압부재(30)는 제1가압면(PS1)으로부터 멀어져, 제2렌즈면(S2)이 볼록한 형상, 제1렌즈면(S1)이 오목한 형상이 된다.

제1 및 제2 멤브레인 렌즈(L1)(L2)의 이러한 변형에 의해, 가변 초점 렌즈(VFL) 구현하는 초점 거리는 달라지며, 도 6a의 경우, 도 6b의 경우보다 긴 초점 거리를 구현하고 있다.

이러한 초점 거리는 광 스캐닝 프로브(100)가 사용될 용도에 따라 적절히 정해질 수 있으며, 구체적으로, 용도에 적합한 개구수(numerical aperture, NA)와 초점 심도(depth of focus)를 갖도록 정해질 수 있다. 예를 들어, 도 6a는 OCT 모드에 적절한 개구수와 초점 심도를 갖도록, 도 6b는 OCM 모드에 적절한 개구수와 초점 심도를 갖도록 각 경우의 초점 거리가 정해질 수 있다. 이러한 동작을 위해 광 스캐닝 프로브(100)는 가변 초점 렌즈(VFL)의 초점 거리가 OCT 모드에 적합한 개구수와 초점 심도를 구현하는 초점 거리 또는 OCM 모드에 적합한 개구수와 초점 심도를 구현하는 초점거리 중 어느 하나에 대응하도록 모터(55)를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

도 7을 참조하여 개구수와 초점 심도에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.

빔이 포커싱될 때, 점이 아니라, 유한한 크기, Δx의 범위에 집속되며, Δx는 개구(D)와 초점 거리(f)에 의해 다음과 같이 정해진다.

(1)

Δx는 수평 해상도에 관계되며 Δx가 작을수록 수평 해상도는 높아진다. 상기 식(1)에서 나타나는 바와 같이, Δx는 f/D에 비례하는데, 한편, 개구수(numerical aperture, NA)가 D/f에 비례하므로, Δx가 작은, 즉, 높은 수평 해상도의 광학계는 NA가 크고, 초점 거리가 짧은 성질을 갖는다.

초점 심도(depth of focus, DOF)는 빔 직경이

Δx가 되는 범위로 다음과 같이 정해진다.

(2)

DOF는 깊이 방향을 따라 빔 스폿 사이즈가 상대적으로 균일하다고 볼 수 있는 범위를 의미하며, 깊이에 따른 이미지 정보, 예를 들어, 인체 조직의 단층 촬영 이미지를 획득하고자 할 때, DOF가 큰 광학계가 요구된다. DOF가 큰 광학계는 NA가 작고, 초점 거리가 긴 성질을 갖는다.

이와 같이, 수평 해상도와 DOF는 트레이드 오프(trade off)의 관계를 가지며, 검사 목적에 따라 알맞은 NA와 초점 거리를 가지는 광학계를 필요로 한다. 예를 들어 현미경은 수평 방향 고해상도를 위해 고(high) NA(numerical aperture)의 광학계를 필요로 하며, OCT는 깊이 정보를 획득하기 위해 깊이 방향의 스팟 크기(spot size)가 상대적으로 균일한, 즉 DOF(depth of focus)가 큰 저(Low) NA의 광학계를 필요로 한다.

실시예에 따른 광 스캐닝 프로브는 두 멤브레인 렌즈의 곡률을 가변하여 다양한 초점 거리를 구현할 수 있으며, 이에 따라 다양한 DOF, NA를 구현할 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브가 OCT 모드 및 OCM 모드의 두가지 모드로 동작하는 것을 보인 것이나, 이는 예시적인 것이고, 제1 및 제2 멤브레인 렌즈(L1)(L2)의 초기 곡률과 모터(55)의 이동 스텝을 다양화하여, 넓은 범위의 멀티 모드 프로브로 동작하게 하는 구성도 가능하다.

도 8은 다른 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브의 개략적인 구성을 보인 단면도이다.

광 스캐닝 프로브(200)는 제1 및 제2 멤브레인 렌즈(L1)(L2)의 배치, 그리고, 제1 및 제2 가압부재(30)(35)의 배치에서, 도 1의 광 스캐닝 프로브(100)와 차이가 있다.

도 1과 달리, 제1 멤브레인 렌즈(L1)와 제2 멤브레인 렌즈(L2)는 제1렌즈면(S1)과 제2렌즈면(S2)이 서로 같은 방향을 향하도록 배치되어 있다.

이 경우, 모터(55)의 전진 구동시 제1 가압부재(30)가 제1가압면(PS1)을 가압하고, 제2 가압부재(35)는 상기 제2가압면(PS2)을 가압하도록, 제1 가압부재(30)와 제2 가압부재(35)가 슬라이더(25) 상에 배치된다.

도 9는 또 다른 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브의 개략적인 구성을 보인 단면도이다.

광 스캐닝 프로브(300)는 제1 및 제2 멤브레인 렌즈(L1)(L2)의 배치, 그리고, 제1 및 제2 가압부재(30)(35)의 배치에서, 도 1의 광 스캐닝 프로브(100)와 차이가 있다.

도 1과 달리, 제1 멤브레인 렌즈(L1)와 제2 멤브레인 렌즈(L2)는 제1렌즈면(S1)과 제2렌즈면(S2)이 서로 마주하도록 배치되어 있다.

이 경우, 모터(55)의 전진 구동시 제2 가압부재(35)가 제2가압면(PS2)을 가압하고, 제1 가압부재(30)는 상기 제1가압면(PS1)으로부터 멀어지도록, 제1 가압부재(30)와 제2 가압부재(35)가 슬라이더(25) 상에 배치된다.

도 10은 또 다른 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브의 개략적인 구성을 보인 블록도이다.

본 실시예의 광 스캐닝 프로브(400)는 제1 및 제2 멤브레인 렌즈(L1)(L2)가 별도로 조절되는 구성을 갖는 점에서 전술한 광 스캐닝 프로브(100)(200)(300)와 차이가 있다.

광 스캐닝 프로브(400)는 제1 멤브레인 렌즈(410), 제1 멤브레인 렌즈(410)의 제1 가압면(410a)에 압력을 인가하는 제1 가압부재(435), 제1 가압부재(534)에 직선 구동력을 전달하는 제1 모터(430), 제2 멤브레인 렌즈(420), 제2 멤브레인 렌즈(420)의 제2 가압면(420a)에 압력을 인가하는 제2 가압부재(445), 제2 가압부재(445)에 직선 구동력을 전달하는 제2 모터(440)를 포함한다.

제1 멤브레인 렌즈(410)와 제2 멤브레인 렌즈(420)는 상기 직선 구동력의 방향 및 상기 직선 구동력의 방향과 수직인 방향으로 이격 배치되어 있다. 도시된 바와 같이, 제1렌즈면(S1), 제2렌즈면(S2)이 광 파이버 스캐너(460)에서 조사되는 광의 광축 방향(Z 방향)을 따라 배치되고, 제1가압면(410a)은 상기 광축으로부터 ? 방향으로 이격되게, 제2가압면(420a)은 상기 광축으로부터 +X방향으로 이격되게 배치되어 있다.

도면에서는 제1가압면(410a)이 가압되고, 제2가압면(420a)이 가압되지 않은 상태로 도시되었으나 이는 예시적인 것이고, 제1 모터(430), 제2 모터(440)는 별도로 구동되는 것이므로, 제1가압면(410a), 제2가압면(420a)이 모두 가압되거나, 모두 가압되지 않거나, 제2가압면(420a)만 가압되는 것이 가능하다.

전술한 실시예들의 광 스캐닝 프로브(100)(200)(300)의 경우, 하나의 모터(55)에 의해 구동됨에 따라 제1렌즈면(S1), 제2렌즈면(S2)의 곡률이 독립적이지 않고 소정의 관계를 갖게 되며, 따라서, 구현하고자 하는 초점 거리 범위가 제한될 수 있다.

본 실시예는 제1렌즈면(S1), 제2렌즈면(S2)의 곡률이 별도로 조절될 수 있어, 보다 다양한 범위의 초점 거리를 구현할 수 있다.

제1 및 제2 멤브레인 렌즈(410)(420)는 하나의 가압면을 가지는 구성일 수도 있고, 또는, 도 4와 유사하게 각각 두 개의 가압면을 가질 수도 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 멤브레인 렌즈(410)(420)는 도시되지는 않았으나, -Y 방향을 따라 제1가압면(410a), 제2가압면(420a)에 각각 이격된 제3가압면, 제4가압면을 더 구비할 수도 있다. 이 경우, 제3가압면, 제4가압면을 가압하기 위한 가압부재들이 더 배치될 수 있고, 이 가압부재들이 제1 및 제2 모터(430)(440)에 의해 제1 및 제2 가압부재(435)(445)와 함께 구동되거나 또는 제1 및 제2모터(430)(440)에 의해 구동되는 형태가 아니라 렌즈면(S1)(S2)의 초기 곡률을 조절하는 용도로 사용될 수도 있다.

본 실시예는 블록도로 도시되었으나, 도 2에서 예시한 분해 사시도에 도시된 렌즈 베이스(10), 슬라이더(25), 모터 베이스(15) 등의 구성을 본 실시예의 배치에 맞게 용이하게 변경하여 사용할 수 있다.

상술한 가변 초점 렌즈(VFL)는 대상체, 예를 들어, 인체와 같은 생체내의 소정 위치에 광을 포커싱하는 기능을 수행할 수 있으며, 광원과, 가변 초점 렌즈(VFL)의 초점 거리가 조절되도록 가변 초점 렌즈(VFL)를 제어하는 제어부와 함께 다양한 종류의 의료기기에 채용될 수 있다. 의료 기기는 대상체로부터 수신된 신호를 처리하는 신호처리부를 더 포함할 수 있다. 대상체에 조사하는 광의 종류, 대상체로부터의 신호를 처리하는 방법에 따라 다양한 종류의 의료 영상 기기를 구현할 수 있다.

도 11은 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브를 채용하는 의료 영상 기기의 개략적인 동작 단계를 보인 흐름도이다.

먼저, 대상체의 진단 모드를 결정한다. 이 단계는 광 스캐닝 프로브가 OCT 모드, OCM 모드 중 어느 하나로 동작하도록 설정된 경우, 두 모드 중 하나를 선택하는 단계일 수 있고, 또는 원하는 초점 거리를 입력하는 단계일 수도 있다.

입력된 정보에 따라 두 멤브레인 렌즈(L1)(L2) 각각의 렌즈면의 곡률을 연산한다.

이 결과에 따라 모터를 구동하여 두 멤브레인 렌즈(L1)(L2)의 곡률을 조절한다.

다음, 설정된 초점 거리 내에서 광 파이버 스캐너를 이용하여 대상체를 수평 스캐닝하며 광을 조사하고, 대상체로부터 신호를 수신하여 필요한 영상 처리를 한다.

도 12는 실시예에 따른 의료 영상 기기의 개략적인 구성을 보인 블록도이다.

의료 영상 기기(500)는 광원부(510), 광원부(510)에서의 광을 대상체(object)에 스캐닝 조사하는 광 스캐닝 프로브(530), 가변 초점 렌즈의 초점 거리가 조절되도록 광 스캐닝 프로브(530)의 모터를 제어하는 제어부(580), 대상체(objecy)로부터 발생된 신호를 수신하는 수신부(550), 수신부(550)에 수신된 신호를 처리하여 영상신호를 생성하는 영상 신호 처리부(560)를 포함한다.

의료 영상 기기(500)는 광원부(510)로부터의 광을 분기하여 참조빔과, 측정빔으로 나누고 각각의 빔이 미러와 샘플에서 반사되어 돌아 온 후 간섭광을 형성하는 광간섭계(520)를 더 포함할 수 있다. 광간섭계(520)는 레퍼런스 미러(reference mirror)(527)와 빔스플리터(523)를 포함하며, 광원부(510)에서 조사된 광은 빔스플리터(523)에서 일부 분기되어 레퍼런스 미러(527)를 향한 후 레퍼런스 미러(527)에서 반사된다. 빔스플리터(523)에서 분기된 다른 하나의 빔은 샘플로 향한 후 반사되어 돌아온다. 즉, 레퍼런스 미러(527)와 샘플로부터 반사된 광이 빔스플리터(523)를 통과한 후 간섭광을 형성하며 이 간섭광이 측정빔으로 사용되고 수신부(550)와 영상처리부(560)를 통해 영상화된다.

광 스캐닝 프로브(530)는 대상체(object)에 대한 일정 영역을 스캔하며 광을 조사할 수 있는 구성을 가지며, 예를 들어, 전술한 광 스캐닝 프로브(100)(200)(300)(400) 중 어느 하나, 또는 이들이 조합된 형태가 사용될 수 있다.

대상체(object)로부터 반사 또는 산란된 측정빔은 빔스플리터(523)에서 경로 분기되어 수신부(550)를 향한다. 영상 신호 처리부(560)는 대상체로부터 반사 또는 산란되어 수신된 측정빔과 상기 참조빔을 이용하여 OCT 영상을 생성한다.

의료 영상 기기(500)는 사용자 인터페이스(590)를 더 구비할 수 있다. 사용자 인터페이스(590)는 입력부와 디스플레이부를 구비할 수 있으며, 이를 이용하여 제어부(580)에 필요한 입력을 전송할 수 있다.

제어부(580)는 사용자 인터페이스(590)에서 입력되는 명령에 따라 의료 영상 기기(500)를 이루는 각 구성요소들을 제어한다. 예를 들어, 광 스캐닝 프로브(530)의 스캐너 구동과 가변 초점 구동을 제어할 수 있다. 제어부(580)는 마이크로 프로세서 등으로 구현될 수 있다.

도 13은 다른 실시예에 따른 의료 영상 기기의 개략적인 구성을 보인 블록도이다.

의료 영상 기기(600)는 광원부(610), 광원부(610)에서의 광을 대상체(object)에 스캐닝 조사하는 광 스캐닝 프로브(620), 가변 초점 렌즈의 초점 거리가 조절되도록 광 스캐닝 프로브(620)의 모터를 제어하는 제어부(630), 대상체(object)로부터 발생된 신호를 수신하는 수신부(650), 수신부(650)에 수신된 신호를 처리하여 영상신호를 생성하는 영상 신호 처리부(660)를 포함한다.

예시된 의료 영상 기기(600)는 Photoacoustic tomography(PAT)를 이용하는 예이다. PAT는 레이저 펄스 조사에 의해 대상체(object)인 세포 조직에서 발생하는 압력파(pressure wave)를 감지하여 영상을 구현하는 기술이다. 레이저가 액체나 고체와 같은 물질에 조사되면, 레이저가 조사된 물질이 광에너지를 흡수하여 순간적인 열에너지가 발생하고, 이 에너지는 열탄성(thermoelastic) 현상에 의해 음파(acoustic wave)를 발생시킨다. 검사 대상물(object)을 이루는 물질에 따라 빛의 파장에 따른 흡수율과 열탄성 계수가 다르기 때문에 같은 빛 에너지에 대해 서로 다른 크기의 초음파를 발생시킨다. 이러한 초음파를 검출하여, 비침습(non-invasive) 방법으로 인체 내부의 혈관 분포 및 미세한 조직의 특성 변화에 대한 이미지를 구현할 수 있다.

광원부(610)는 검사 대상물(object)로부터 초음파를 유도하는 펄스 레이저일 수 있으며, 펄스 폭은 대략 수 피코 초(pico-sec)에서 수 나노초(nano-sec)일 수 있다.

광 스캐닝 프로브(620)로는 대상체(object)에 대한 일정 영역을 스캔하며 광을 조사할 수 있는 구성을 가지며, 예를 들어, 전술한 광 스캐닝 프로브(100)(200)(300)(400) 중 어느 하나, 또는 이들이 조합된 형태가 사용될 수 있다.

광 스캐닝 프로브(620)를 통해 대상체(object)에 광이 조사되면, 대상체(object)에서 초음파가 발생된다. 레이저의 펄스 폭, 레이저의 펄스 플루엔스(fluence), 대상체(object)의 레이저 흡수 계수, 반사 계수, 비열, 열팽창 계수 등에 따라 주파수 대역이나 크기가 다른 초음파가 발생한다. 다시 말하면, 검사 대상물(object)에 펄스 레이저가 조사되면, 대상체(object)의 종류에 따라 다른 초음파가 발생하고, 이를 검출하여 대상체(object)의 종류를 구분할 수 있는 영상의 획득이 가능하다.

수신부(650)는 초음파 수신부가 될 수 있으며, 예를 들어, 검사 대상물(object)에서 발생한 초음파를 전기적 신호로 변환하는 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 트랜스듀서는 초음파에 의한 진동을 전기적 신호로 변환시키는 압전형 초음파 트랜스듀서(piezoelectric micromachined ultrasonic transducer, pMUT)일 수 있다. 압전형 초음파 트랜스듀서는 압전 형상을 나타내는 압전 세라믹, 단결정, 상기 재료와 고분자를 복합한 복합 압전 물질 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 이외에도 트랜스듀서는 정전 용량형 초음파 트랜스듀서(capacitive micromachined ultrasonic transducer, cMUT), 자기형 초음파 트랜스듀서(magnetic micromachined ultrasonic transducer, mMUT), 광학형 초음파 검출기(Optical ultrasonic detection) 등으로 구현될 수 있다.

영상 신호 처리부(660)는 수신부(650)에서 수신된 신호를 처리하여 초음파 영상을 생성할 수 있다.

의료 영상 기기(600)는 사용자 인터페이스(690)를 더 구비할 수 있다. 사용자 인터페이스(690)는 입력부와 디스플레이부를 구비할 수 있으며, 이를 이용하여 제어부(630)에 필요한 입력을 전송할 수 있다.

제어부(630)는 또한, 사용자 인터페이스(690)에서 입력되는 명령에 따라 의료 영상 기기(600)를 이루는 각 구성요소들을 제어한다. 예를 들어, 광 스캐닝 프로브(620)의 스캐너 구동 및 가변 초점 구동을 제어할 수 있다. 제어부(630)는 마이크로 프로세서 등으로 구현될 수 있다.

이상, 의료 영상 기기(500)(600)의 설명에서는 OCT(optical coherence tomography)와 PAT(Photoacoustic tomography)를 이용하는 구성을 예시하였지만, OCM (optical coherence microscopy)을 이용하는 구조, 내시경(endoscope) 등 다양한 의료 영상 기기에 실시예에 따른 광 스캐닝 프로브가 채용될 수도 있다. 이 경우, 검사 대상물(object)에서 발생하는 신호의 종류에 따라 알맞은 검출 센서를 수신부에 구비하게 되며, 적절한 영상 신호 처리 방법이 사용될 수 있다.

이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 발명의 기술적 원리를 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 발명의 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

100, 200, 300, 400: 광 스캐닝 프로브
VFL: 가변초점렌즈 FS: 광 파이버 스캐너
10: 렌즈 베이스 12: 홈부
15: 모터 베이스 20: 스크류 부재
25: 슬라이더 26: 제1 고정부재
27: 제2 고정부재 28: 제3 고정부재
29: 제4 고정부재 30: 제1 가압부재
35: 제2 가압부재 40: 제3 가압부재
45: 제4 가압부재 50: 탄성 부재
55: 모터 62: 광섬유
64: 액츄에이터 65: 그린 렌즈
110: 투명기판 120: 스페이서
130: 멤브레인 130a, 130b: 가압면
L1:제1 멤브레인 렌즈 L2: 제2 멤브레인 렌즈
PS1: 제1 가압면 PS2: 제2 가압면
S1, S2: 렌즈면

Claims

곡률이 가변되는 제1렌즈면과, 상기 제1렌즈면의 곡률 가변을 유도하는 제1가압면을 구비하는 제1 멤브레인 렌즈;
곡률이 가변되는 제2렌즈면과, 상기 제2렌즈면의 곡률 가변을 유도하는 제2가압면을 구비하는 제2 멤브레인 렌즈;
상기 제1가압면에 압력을 인가할 수 있게 배치된 제1가압부재;
상기 제2가압면에 압력을 인가할 수 있게 배치된 제2가압부재;
상기 제1 가압부재와 상기 제2가압부재 중 적어도 하나에 구동력을 전달하는 모터;를 포함하는 가변 초점 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 모터는 직선 구동력을 형성하는 리니어 모터인 가변 초점 렌즈.
제2항에 있어서,
상기 제1 가압부재와 상기 제2 가압부재가 상기 모터의 직선 운동 방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 탑재되며, 상기 모터의 직선 구동력에 따라 직선 운동하는 슬라이더;를 더 포함하는 가변 초점 렌즈.
제3항에 있어서,
상기 슬라이더에는 상기 제1 가압부재와 제2가압부재를 상기 슬라이더 상에 각각 고정하는 제1 고정부재와 제2 고정부재가 장착된 가변 초점 렌즈.
제3항에 있어서,
상기 슬라이더의 일단에는
상기 모터로부터 직선 구동력이 전달되어 상기 슬라이더가 전진할 때는 수축하였다가, 상기 직진 구동력이 전달되지 않을 때는 원래 상태로 복원되며 상기 슬라이더를 후진하게 하는 탄성 부재가 더 마련된 가변 초점 렌즈.
제5항에 있어서,
상기 탄성 부재와 상기 제1 가압부재 사이에는 상기 탄성 부재의 수축을 지지하는 지지 부재가 더 배치된 가변 초점 렌즈.
제6항에 있어서,
상기 지지부재, 제1 멤브레인 렌즈, 제2 멤브레인 렌즈가 조립되는 것으로,
상기 슬라이더가 끼워져 직선 운동할 수 있도록 인입된 홈부가 형성된 렌즈 베이스를 더 포함하는 가변 초점 렌즈.
제3항에 있어서,
상기 제1 멤브레인 렌즈와 상기 제2 멤브레인 렌즈는 상기 제1렌즈면과 상기 제2렌즈면이 서로 반대 방향을 향하도록 배치된 가변 초점 렌즈.
제8항에 있어서,
상기 모터의 전진 구동시 상기 제1 가압부재가 상기 제1가압면을 가압하고, 상기 제2 가압부재는 상기 제2가압면으로부터 멀어지도록 상기 제1 가압부재와 상기 제2 가압부재가 상기 슬라이더 상에 배치된 가변 초점 렌즈.
제3항에 있어서,
상기 제1 멤브레인 렌즈와 상기 제2 멤브레인 렌즈는 상기 제1렌즈면과 상기 제2렌즈면이 서로 같은 방향을 향하도록 배치된 가변 초점 렌즈.
제10항에 있어서,
상기 모터의 전진 구동시 상기 제1 가압부재가 상기 제1가압면을 가압하고, 상기 제2 가압부재는 상기 제2가압면을 가압하도록, 상기 제1 가압부재와 상기 제2 가압부재가 상기 슬라이더 상에 배치된 가변 초점 렌즈.
제3항에 있어서,
상기 제1 멤브레인 렌즈와 상기 제2 멤브레인 렌즈는 상기 제1렌즈면과 상기 제2렌즈면이 서로 마주하도록 배치된 가변 초점 렌즈.
제12항에 있어서,
상기 모터의 전진 구동시 상기 제2 가압부재가 상기 제2가압면을 가압하고, 상기 제1 가압부재는 상기 제1가압면으로부터 멀어지도록, 상기 제1 가압부재와 상기 제2 가압부재가 상기 슬라이더 상에 배치된 가변 초점 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 제1 멤브레인 렌즈는 제3가압면을 더 구비하고,
상기 제2 멤브레인 렌즈는 제4가압면을 더 구비하는 가변 초점 렌즈.
제14항에 있어서,
상기 제3가압면을 가압할 수 있도록 배치된 제3 가압부재와
상기 제4가압면을 가압할 수 있도록 배치된 제4 가압부재를 더 포함하는 가변 초점 렌즈.
제15항에 있어서,
상기 제1 가압부재와 제3 가압부재는 상기 모터의 직선 운동 방향과 수직인 방향을 따라 배치되고,
상기 제2 가압부재와 제4 가압부재는 상기 모터의 직선 운동 방향과 수직인 방향을 따라 배치된 가변 초점 렌즈.
제16항에 있어서,
상기 제1 가압부재와 상기 제2 가압부재가 상기 모터의 직선 운동 방향을 따라 소정 간격으로 이격되어 탑재되며, 상기 모터의 직선 구동력에 따라 직선 운동하는 슬라이더;를 더 포함하는 가변 초점 렌즈.
제17항에 있어서,
상기 슬라이더에는 상기 제1 가압부재와 제2가압부재를 상기 슬라이더 상에 각각 고정하는 제1 고정부재와 제2 고정부재가 장착된 가변 초점 렌즈.
제18항에 있어서,
상기 제1 고정부재와 연결된 제3 고정부재, 상기 제2 고정부재와 연결된 제4 고정부재를 더 포함하며,
상기 제3 가압부재와 제4 가압부재가 각각 상기 제3 고정부재와 제4 고정부재에 의해 상기 슬라이더에 탑재되는 가변 초점 렌즈.
제18항에 있어서,
상기 제3 가압부재와 제4 가압부재는 상기 슬라이더에 탑재되지 않고, 상기 제1렌즈면과 상기 제2렌즈면 각각의 초기 곡률을 형성하기 위해 정해진 압력으로 상기 제3가압면과 제4가압면 각각을 가압하도록 구성된 가변 초점 렌즈.
제20항에 있어서,
상기 제3 가압부재와 제4 가압부재는 스크류(screw) 형태이며,
스큐류가 체결되는 형태의 제3 고정부재와 제4 고정부재가 상기 제3 가압부재와 제4 가압부재에 대응되게 구비되어, 상기 제3가압면과 제4가압면 각각을 가압하는 정도를 조절할 수 있는 가변 초점 렌즈.
제3항에 있어서,
상기 모터는
상기 제1 가압부재에 직선 구동력을 전달하는 제1 모터와
상기 제2 가압부재에 직선 구동력을 전달하는 제2 모터를 포함하는 가변 초점 렌즈.
제22항에 있어서,
상기 제1 멤브레인 렌즈와 상기 제2 멤브레인 렌즈는 상기 직선 구동력의 방향을 따라 이격 배치되고, 상기 직선 구동력의 방향과 수직인 방향으로도 이격 배치된 가변 초점 렌즈.
광 파이버 스캐너;
상기 광 파이버 스캐너로부터의 광을 대상체에 포커싱 하는 제1항 내지 23항 중 어느 한 항의 가변 초점 렌즈;를 포함하는 광 스캐닝 프로브.
제24항에 있어서,
상기 가변 초점 렌즈의 초점 거리가
OCT 모드에 적합한 개구수와 초점 심도를 구현하는 초점 거리 또는 OCM 모드에 적합한 개구수와 초점 심도를 구현하는 초점거리 중 어느 하나에 대응하도록 상기 모터를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 광 스캐닝 프로브.
광원부;
상기 광원부에서의 광을 대상체에 포커싱하는 것으로, 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항의 가변 초점 렌즈;
상기 가변 초점 렌즈의 초점 거리가 조절되도록, 상기 가변 초점 렌즈를 제어하는 제어부;를 포함하는 의료 기기.
제26항에 있어서,
상기 광원부에서의 광을 상기 대상체에 수평 스캐닝하는 광 파이버 스캐너를 더 포함하는 의료 기기.
제27항에 있어서,
상기 대상체로부터 수신된 신호를 처리하는 신호처리부;를 더 포함하는 의료 기기.
제28항에 있어서,
상기 광원부로부터의 광을 분기하여 참조빔과, 간섭광인 측정빔을 형성하는 광간섭계를 더 포함하며,
상기 신호처리부는 상기 대상체로부터 반사 또는 산란된 상기 측정빔과 상기 참조빔을 이용하여 OCT 영상을 생성하는 의료 기기.
제28항에 있어서,
상기 광원부는 상기 대상체로부터 초음파를 유도하는 펄스 레이저를 포함하며,
상기 신호처리부는 상기 대상체에서 발생한 초음파를 이용하여 초음파 영상을 형성하는 의료 기기.