數值孔徑控制單元、可變光學探測器以及深度掃描方法技術

本發明專利技術提供了數值孔徑（NA）控制單元、可變光學探測器以及深度掃描方法。該NA控制單元包括：孔徑調節單元，控制光透射穿過的孔徑；以及聚焦控制單元，設置在關于孔徑調節單元的預定位置、聚焦透射穿過孔徑的光并具有可調節的焦距。該可變光學探測器包括：光透射單元；準直器，將透射穿過光透射單元的光準直為平行光；NA控制單元，將光聚焦在要被檢查的樣品上；以及掃描器，改變透射穿過光透射單元的光的路徑，使得樣品的預定區域被經過NA控制單元的光來掃描。

【技術實現步驟摘要】
數值孔徑控制單元、可變光學探測器以及深度掃描方法
本公開涉及控制數值孔徑（NA）的數值孔徑（NA）控制單元、包括該NA控制單元的可變光學探測器以及利用該NA控制單元的深度掃描方法。
技術介紹
對于在人體皮膚組織的下層上進行精確斷層掃描的技術的需求以及對于關于醫學成像領域中人體皮膚組織的信息的需求正在增加。特別地，由于大部分癌癥開始于上皮的下部細胞中并擴展到皮下組織（其中存在血管）的細胞中，如果能夠檢測早期的癌癥，就能夠極大地減少由癌癥引起的傷害。在現有的成像技術諸如磁共振成像（MRI）、x射線計算機斷層掃描（CT）、超聲波掃描術等中，當光穿透到人體皮膚組織中時，可以對人體皮膚組織內部的層進行斷層掃描。然而，由于進行這樣的成像技術的裝置的分辨率低，可能不能檢測腫瘤較小的早期癌癥。另一方面，在已經于近期引入的光學相干斷層掃描（OCT）技術中，光穿透到皮膚中的深度為約2mm至約3mm，因此與現有的成像方法相比該深度較小。進行OCT技術的裝置的分辨率為超聲裝置的約10倍，因此與進行其他現有成像方法的裝置相比較高。因此，已經開展了致力于通過OCT來檢測早期癌癥的研究，其中的腫瘤尺寸為約50μm至約100μm。然而，由于進行這樣的OCT技術的裝置的分辨率低于顯微鏡的分辨率，所以OCT技術不能替代在檢測癌癥中實際使用的活組織檢查和組織學。一些OCT研究者近來開展了研究，通過結合OCT和高分辨表面斷層掃描諸如共焦顯微鏡檢查的特性，其最終目標是實時進行組織內部的癌癥診斷而不用進行活組織檢查。然而，顯微鏡要具有一套光學系統，該系統具有相對高的數值孔徑（NA）從而在水平方向實現相對高的分辨率，而OCT裝置需要具有一套光學系統，該系統具有相對低的NA以在深度方向具有相對均勻的斑點尺寸，也就是相對大的聚焦深度（DOF），從而獲得深度信息。
技術實現思路
本專利技術提供了通過選擇性地或同時地進行聚焦調整和數值孔徑（NA）控制來控制數值孔徑（NA）的數值孔徑（NA）控制單元、包括該NA控制單元的可變光學探測器以及利用該NA控制單元的深度掃描方法。額外的方面將部分地在以下的描述中給出，并將部分地從該描述而顯然，或者可以通過實踐給出的實施例而習知。根據本專利技術的一方面，一種數值孔徑（NA）控制單元包括：孔徑調節單元，調節光透射穿過的孔徑；以及聚焦控制單元，設置在關于孔徑調節單元的預定位置，聚焦穿過孔徑的光并具有可調節的焦距?？讖秸{節單元可以包括機械光闌，其孔徑尺寸被機械地調節。孔徑調節單元可以包括液體光闌，其孔徑尺寸利用液壓來調節。孔徑調節單元可以包括液體光闌，其孔徑尺寸利用微電流體法來調節?？讖秸{節單元可以包括：腔室，形成流體在其中流動的空間；第一流體和第二流體，容納在腔室中，彼此不混合，它們中的一個由具有光透射性質的材料形成，另一個由具有光阻擋性質或光吸收性質的材料形成；以及電極部分，設置在腔室內部，該電極部分中布置有一個或多個電極，電壓施加到該一個或多個電極從而在腔室中形成電場，光通過其透射的孔徑由電場引起的第一流體與第二流體之間的界面位置的變化來調節。第一流體和第二流體中的一個可以包括液體金屬或極性液體，第一流體和第二流體中的另一個可以包括氣體或非極性液體。腔室的區域可以包括：第一通道；第二通道，設置在第一通道上方并連接到第一通道，孔徑的范圍通過在第一通道和第二通道的每個中發生的第一流體與第二流體之間的界面位置的變化來限定。第一通道可以通過如下形成：第一基板，電極部分設置在第一基板上；第二基板，與第一基板間隔開并具有形成在第二基板的中央部分中的第一通孔以及形成在第二基板的周邊部分中的第二通孔；以及第一間隔物，設置為形成第一基板與第二基板之間的內部空間。第二通道可以通過如下形成：第二基板；第三基板，與第二基板間隔開；以及第二間隔物，設置為形成第二基板與第三基板之間的內部空間。聚焦控制單元可以包括液晶透鏡，其中液晶被施加電場梯度以引起折射率梯度從而調節液晶透鏡的焦距。聚焦控制單元可以包括液體透鏡，該液體透鏡包括流體表面作為透鏡表面并通過使流體流動來調節該透鏡表面的形狀從而調節該液體透鏡的焦距。流體的流動可以由于電潤濕發生。聚焦控制單元可以包括：第一流體，具有光透射性質和極性性質；第二流體，具有光透射性質并不與第一流體混合；腔室，具有容納第一流體和第二流體的內部空間；第一表面，其是第一流體與第二流體之間的邊界表面并形成透鏡表面；第二表面，其是第一流體與第二流體的邊界表面并引起透鏡表面的曲率的變化；第一中間板，設置在腔室中并具有第一通孔和第二通孔，該第一通孔限定對應于透鏡表面的透鏡的直徑，該第二通孔形成第二流體的路徑；以及電極部分，形成電場從而改變第二表面的位置。第一流體可以包括極性液體，第二流體可以包括氣體或非極性液體。根據本專利技術的另一方面，通過在深度方向上掃描樣品來照射光的深度掃描法包括：通過利用數值孔徑（NA）控制單元同時改變焦距和孔徑尺寸來保持預定的數值孔徑（NA）。根據本專利技術的另一方面，一種可變光學探測器包括：光透射單元；準直器，將透射穿過光透射單元的光準直為平行光；NA控制單元，將光聚焦在要被檢查的樣品上；以及掃描器，改變透射穿過光透射單元的光的路徑，使得樣品的預定區域被經過NA控制單元的光來掃描。光透射單元可以包括光纖。掃描器可以包括致動器，該致動器設置在光纖的一端上并引起光纖的變形以改變光的路徑，或者掃描器可以包括微機電系統（MEMS）掃描器，該MEMS掃描器通過驅動反射鏡表面來改變光的路徑。根據本專利技術的另一方面，一種圖像診斷系統包括：光源單元；可變光學探測器，用于將從光源發射的光掃描在要被檢查的組織上；以及檢測器，由從該組織反射的光來檢測組織的圖像。根據本專利技術的另一方面，一種通過利用圖像診斷系統來檢測圖像的方法包括：利用預定的數值孔徑（NA）值來控制NA控制單元，使得光聚焦在距離組織表面的第一深度上；掃描第一深度的預定區域并檢測圖像；控制聚焦控制單元使得聚焦控制單元的焦距增大并且光聚焦在距離組織表面的第二深度上，并控制孔徑調節單元的孔徑尺寸使得預定的NA值被保持；以及掃描第二深度的預定區域并檢測圖像。根據本專利技術的另一方面，一種圖像診斷系統包括：光源單元，發射光；孔徑調節單元，調節從光源單元發射的光所透射穿過的孔徑；聚焦控制單元，設置在距離孔徑調節單元的預定位置，將經過孔徑的光聚焦在樣品上，并具有可調節的焦距；以及檢測器，由從樣品反射的光來檢測樣品的圖像，其中數值孔徑（NA）通過控制孔徑調節單元和聚焦控制單元來控制，獲得樣品的深度圖像而沒有改變樣品與聚焦控制單元之間的距離。孔徑調節單元可以包括孔徑尺寸被機械地調節的機械光闌、孔徑尺寸利用液壓調節的液體光闌、或者孔徑尺寸利用微電流體法調節的液體光闌。聚焦控制單元可以包括液體透鏡，該液體透鏡將流體表面定義為透鏡表面并通過使流體流動來調節透鏡表面的形狀，從而改變液體透鏡的焦距。流體流動可以由于電潤濕或以加壓的方式而發生。聚焦控制單元可以包括液晶透鏡，該液晶透鏡中的液晶被施加電場梯度以引起折射率梯度從而調節液體透鏡的焦距。圖像診斷系統還可以包括掃描器，該掃描器將從光源單元發射的光掃描在樣品的預定水平區域中。根據本專利技術的另一方面，一種圖像診斷方法包括：從光源單元發射光；控制數本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種數值孔徑控制單元，包括：孔徑調節單元，調節光透射穿過的孔徑；以及聚焦控制單元，設置在關于所述孔徑調節單元的預定位置、聚焦透射穿過所述孔徑的光并具有可調節的焦距。

【技術特征摘要】
2011.09.16 KR 10-2011-00936471.一種數值孔徑控制單元，包括：孔徑調節單元，調節光透射穿過的孔徑；以及聚焦控制單元，設置在關于所述孔徑調節單元的預定位置、聚焦透射穿過所述孔徑的光并具有可調節的焦距，其中所述孔徑調節單元包括：第一腔室，形成流體在其中流動的空間；以及第一流體和第二流體，容納在所述第一腔室中，彼此不混合，所述第一流體和所述第二流體中的一個由具有光透射性質的材料形成，另一個由具有光阻擋性質或光吸收性質的材料形成，以及其中光通過其透射的所述孔徑基于所述第一流體與所述第二流體之間的界面位置的變化來調節，以及其中所述第一腔室的區域包括：第一通道；和第二通道，設置在所述第一通道上方并連接到所述第一通道，其中所述孔徑的范圍由在所述第一通道和所述第二通道的每個中發生的所述第一流體與所述第二流體之間的界面位置的變化來限定。2.如權利要求1所述的數值孔徑控制單元，其中所述孔徑調節單元包括液體光闌，所述液體光闌的孔徑尺寸利用液壓來調節。3.如權利要求1所述的數值孔徑控制單元，其中所述孔徑調節單元包括液體光闌，所述液體光闌的孔徑尺寸利用微電流體法來調節。4.如權利要求3所述的數值孔徑控制單元，其中所述孔徑調節單元還包括：第一電極部分，設置在所述第一腔室內部，所述第一電極部分中布置有一個或多個電極，電壓施加到該一個或多個電極以在所述第一腔室中形成電場，其中所述第一流體與所述第二流體之間的界面位置的變化由所述電場引起。5.如權利要求4所述的數值孔徑控制單元，其中所述第一流體和所述第二流體中的一個包括液體金屬或極性液體，所述第一流體和所述第二流體中的另一個包括氣體或非極性液體。6.如權利要求5所述的數值孔徑控制單元，其中所述第一通道由第一基板、第二基板和第一間隔物形成，所述電極部分設置在所述第一基板上，所述第二基板與所述第一基板間隔開并具有形成在所述第二基板的中央部分中的第一通孔以及形成在所述第二基板的周邊部分中的第二通孔，所述第一間隔物設置為形成所述第一基板與所述第二基板之間的內部空間。7.如權利要求6所述的數值孔徑控制單元，其中所述第二通道由所述第二基板、第三基板和第二間隔物形成，所述第三基板與所述第二基板間隔開，所述第二間隔物設置為形成所述第二基板與所述第三基板之間的內部空間。8.如權利要求1所述的數值孔徑控制單元，其中所述聚焦控制單元包括液晶透鏡，在所述液晶透鏡中液晶被施加電場梯度以引起折射率梯度從而調節所述液晶透鏡的焦距。9.如權利要求1所述的數值孔徑控制單元，其中所述聚焦控制單元包括液體透鏡，所述液體透鏡包括流體表面作為透鏡表面并通過使流體流動來調節該透鏡表面的形狀從而調節該液體透鏡的焦距。10.如權利要求9所述的數值孔徑控制單元，其中所述流體的流動由于電潤濕而發生。11.如權利要求10所述的數值孔徑控制單元，其中所述聚焦控制單元包括：第三流體，具有光透射性質和極性性質；第四流體，具有光透射性質并不與所述第三流體混合；第二腔室，具有容納所述第三流體和所述第四流體的內部空間；第一表面，其是所述第三流體與所述第四流體之間的邊界表面并形成所述透鏡表面；第二表面，其是所述第三流體與所述第四流體之間的邊界表面并引起所述透鏡表面的曲率的變化；第一中間板，設置在所述第二腔室中并具有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔限定對應于所述透鏡表面的透鏡的直徑，所述第二通孔形成所述第二流體的路徑；以及第二電極部分，形成電場以改變所述第二表面的位置。12.如權利要求11所述的數值孔徑控制單元，其中所述第三流體包括極性液體，所述第四流體包括氣體或非極性液體。13.如權利要求9所述的數值孔徑控制單元，其中所述流體的流動以加壓的方式發生。14.一種深度掃描方法，其中光通過在深度方向上掃描樣品來照射，該方法包括通過利用權利要求1所述的數值孔徑控制單元同時改變焦距和孔徑尺寸來保持預定的數值孔徑。15.一種可變光學探測器，包括：光透射單元；準直器，將透射穿過所述光透射單元的光準直為平行光；權利要求1所述的數值孔徑控制單元，將光聚焦在要被檢查的樣品上；以及掃描器，改變光透射穿過所述光透射單元的路徑，使得所述樣品的預定區域被通過所述數值孔徑控制單元的光來掃...

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔珉碩，李昇浣，金云培，李銀圣，丁奎東，張鐘賢，
申請(專利權)人：三星電子株式會社，
類型：發明
國別省市：