KR20200047547A - 편광 조명 시스템 - Google Patents

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Abstract

몸체 상으로 광의 제1 회전성 편광을 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 조명 시스템을 제공하며, 상기 광의 제1 회전성 편광은 원형 및 타원형 편광 중 적어도 하나를 갖는다. 몸체는 광의 제2 회전성 편광을 반사한다. 광학 필터는, 광의 제2 회전성 편광을 흡수 및/또는 반사하고 광의 제1 회전성 편광을 투과하도록 구성된다.

Description

편광 조명 시스템
본 개시는 일반적으로 조명 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 편광 조명 시스템에 관한 것이다.
인공 조명을 사용하여 발생하는 눈부심은 다양한 상황에서 문제가 있을 수 있다. 눈부심은, 관찰자가 표면의 구조 또는 특징을 적절하게 인식하는 능력에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 눈부심 문제는, 완전 반사를 만들기 쉬운 과도한 수분 및/또는 표면을 갖는 환경을 비출 때 심해질 수 있다. 이와 같이, 전통적인 인공 조명은 눈부심을 감소시키면서 적절한 조명을 제공하도록 반복적으로 이동될 수 있다. 이러한 반복된 이동은 작업 수행 비용과 복잡성을 증가시킬 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따라, 몸체 상으로 광의 제1 회전성 편광을 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 조명 시스템을 제공하며, 상기 빛의 제1 회전성 편광은 원형 또는 타원형 편광 중 적어도 하나를 갖는다. 몸체는 광의 제2 회전성 편광을 반사한다. 광학 필터는, 광의 제2 회전성 편광을 흡수 및/또는 반사하고 광의 제1 회전성 편광을 투과하도록 구성된다.
본 개시의 다른 양태에 따라, 광섬유의 제1 말단에 광학적으로 결합되고 광섬유 내로 광의 제1 회전성 편광을 방출하도록 구성된 광원을 포함하는 이미징 시스템을 제공한다. 광섬유는 광섬유의 제2 말단을 통해 광의 제1 회전성 편광을 몸체 상으로 방출하도록 구성되며, 상기 몸체는 광의 제2 회전성 편광을 반사한다. 이미저는 광섬유에 근접하게 위치한다. 광학 필터는, 광학 필터에 입사된 광의 제2 회전성 편광을 흡수 및/또는 반사하고 광학 필터에 입사된 광의 제1 회전성 편광을 투과하도록 구성된다.
본 개시의 다른 양태에 따라, 몸체 조직을 비추는 방법은, 광원으로부터 광의 제1 회전성 편광을 방출하는 단계; 몸체 조직에 광의 제1 회전성 편광을 충돌시키는 단계; 몸체 조직으로부터 광의 제2 회전성 편광을 반사하는 단계; 광학 필터를 통해 광의 제1 회전성 편광을 투과하는 단계; 및 광학 필터에 의해 광의 제2 회전성 편광의 일부를 흡수하는 단계를 포함한다.
하기 명세서, 청구범위 및 첨부 도면을 검토할 때 본 개시의 이들 및 다른 양태, 목적 및 특징부는 당업자에 의하여 이해되고 인식될 것이다. 본원에 개시된 각 실시예의 특징부는 다른 실시예의 특징부와 함께 또는 이의 대체물로서 사용될 수 있음을 또한 이해할 것이다.
다음은 첨부 도면에서의 도면을 설명한 것이다. 도면은 반드시 축척에 비례하는 것은 아니며, 도면의 특정 특징부와 특정 도면은 명확성 및 간결함을 갖는 방식으로 개략적이거나 축적상 과장되게 나타낼 수 있다.
도면에서,
도 1은 하나 이상의 실시예에 따른 조명 시스템의 개략도이다.
도 2a는 하나 이상의 실시예에 따른 이미징 시스템의 개략도이다.
도 2b는 다른 실시예에 따른 이미징 시스템의 개략도이다.
도 3은 하나 이상의 실시예에 따른 흐름도이다.
본 발명의 추가적인 특징 및 이점은 다음의 구체적인 설명으로 제시될 것이고, 상기 설명으로부터 당업자에게 명백하거나 청구범위 및 첨부된 도면과 함께 다음의 설명에 기술되는 바와 같이 본 발명을 실시함으로써 인식될 것이다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"가 2개 또는 그 이상의 품목에 사용되는 경우, 리스트의 품목 중 어느 하나가 그 자체로 채용될 수 있거나, 리스트의 품목 중 2개 이상의 조합으로 채용될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 구성 요소가 구성 요소 A, B, 및/또는 C를 포함하는 것으로 설명되어 있다면, 그 구성 요소는 A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B의 조합, A 및 C의 조합, B 및 C의 조합, 또는 A, B 및 C의 조합을 포함할 수 있다.
본 문헌에서, 관계 용어들, 예를 들면 제1 및 제2, 상부 및 하부 등은 이러한 명칭들 또는 동작들 간에 임의의 실제 이러한 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 시사함이 없이, 하나의 실체 또는 동작을 다른 실체 또는 동작과 구별하는 데에만 사용된다. 용어 "포함하다", "포함하는", 또는 그의 임의의 다른 변형은 요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치가 이들 요소들만을 포함할 뿐만 아니라 이러한 공정, 방법, 물품, 또는 장치에 대하여 명확히 열거되거나 내제하지 않은 다른 요소들을 포함할 수 있도록, 비배타적인 포함을 포괄하도록 의도된 것이다. 　 "...를 포함한다"는 표현이 선행하는 요소는 추가 제약 없이, 그 요소를 포함하는 공정, 방법, 물품 또는 장치에 추가적인 동일한 요소들의 존재를 배제하지 않는다.
이제 도 1 내지 도 3을 참조하면, 참조 번호 10은 조명 시스템을 일반적으로 지칭한다. 조명 시스템(10)은, 광의 제1 회전성 편광(18)을 몸체(22) 상으로 방출하도록 구성된 광원(14)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 몸체(22)는 광의 제2 회전성 편광(26)을 반사한다. 광학 필터(30)는, 광의 제2 회전성 편광(26)을 흡수 및/또는 반사하고 광의 제1 회전성 편광(18)을 투과하도록 구성된다. 광의 다른 편광은 본원에서 제공된 교시로부터 벗어나지 않으면 광학 필터(30)에 의해 투과될 수 있음을 이해할 것이다.
이제 도 1을 참조하면, 본 개시의 조명 시스템(10)은 다양한 환경에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 조명 시스템(10)은 수술실, 자동차 수리 영역, 치과 병원, 사진 스튜디오, 제조 세팅에서 사용될 뿐만 아니라, 조명 수준과 완전 반사된 눈부심의 감소 사이에서 트레이드 오프가 일어나는 영역에서 사용될 수 있다. 일반적으로, 법선에 가까운 각도(예를 들어, 수직으로 45° 미만)로 표면에 충돌하는 주변 광의 반사는 반사광의 편광을 초래하지 않는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "완전 반사"는 표면의 법선 벡터에 대해 입사광과 동일한 각도이지만 법선 벡터의 반대측 상으로 표면의 광선을 거울과 같이 반사하는 것이다. 각이 큰(예, 법선에 대해 45° 초과) 표면에 충돌하는 주변 광의 반사는, 선형으로 편광될 수 있고, 이 반사광은 종종 눈부심으로 인지된다. 주변 광의 고 각도 입사에 의해 인지된 눈부심은 적절하게 배향된 흡수형 또는 반사형 선형 편광기를 이용해 제거될 수 있다. 이 기술은 오늘날 사진술에서 사용된다. 그러나, 법선 각도에 가까운 표면에서 반사된 주변 광은 편광되지 않기 때문, 이 기술은 이들 표면으로부터 반사된 눈부심을 제거하지 않을 것이다. 표면을 하나의 회전성으로 편광된(예, 원형 또는 타원형) 광으로 법선 각도에 가깝게 비추는 경우, 수직 입사시 표면으로부터 완전 반사된 광은 제2 회전성 편광으로 변환된다. 표면으로부터 완전 반사된 광은 눈부심으로 인지될 수 있다. 이 인지된 눈부심은 광학 필터를 이용해 제2 회전성 편광을 필터링 아웃시켜 제거될 수 있다. 비 수직 입사시 표면으로부터 완전 반사된, 원형으로 편광된 광은, 반대 회전성의 타원형 편광으로 변환될 수 있고, 이는 적당한 광학 필터에 의해 부분적으로 계속 차단될 수 있다. 반사된, 원형으로 편광된 광을 광학 필터(원형 편광기)를 이용해 차단하면 필터의 각도에 둔감하다.
다양한 예에 따라, 광원(14)은 하나의 회전성을 갖는 편광의 광 및/또는 비 편광의 광을 생성할 수 있는 광 엔진으로, 특정 액정 디스플레이(LCDs), 레이저 다이오드, 발광 다이오드(LEDs), 백열 광원, 할로겐 광원, 유기 발광 다이오드(OLEDs), 다른 유형의 광원(14) 및/또는 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 광원(14)의 편광된 광의 실시예에서, 광원(14)은 광의 제1 회전성 편광(18)을 방출하도록 구성된다. 다양한 실시예에 따라, 광의 제1 회전성 편광(18)은 원형 편광 및/또는 타원형 편광을 가질 수 있다. 전자기학에서, 광의 원형 편광은, 각각의 지점에서 광파의 전기장은 일정한 크기를 가지나 이의 방향은 시간에 따라 광파의 방향에 수직인 평면에서 일정한 속도로 회전하는 편광 상태이다. 원형으로 편광된 파는, 2개의 가능한 상태, 전파 방향에 대해 오른손 방향으로 전기장 벡터가 회전하는 우 회전성 원형 편광, 그리고 왼손 방향으로 벡터가 회전하는 좌 회전성 원형 편광 중 한 상태일 수 있다. 회전성 관례를 사용하여, 전파 방향을 역행해 광원을 향해 왼쪽 또는 오른쪽 엄지 손가락을 지시한 다음 나머지 손가락이 말리는 쪽을 전기장의 일시 회전 방향에 일치시킴으로써, 좌 또는 우 회전성은 결정된다. 타원형으로 편광된 광은 원형으로 편광된 광의 실시예의 것과 실질적으로 유사한 방식으로 회전성을 갖는 것으로 설명될 수 있지만, 전기 벡터는 회전하는 중에 크기가 변한다. 예를 들면, 광의 원형 편광은, 광원(14)으로부터 선형으로 편광된 광이 일체식 또는 분리식 1/4 파장판을 통과하는 경우에 달성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 반사형 편광기를 사용할 수 있다. 반사형 편광기가 광원(14)에 사용되는 경우, 흡수형 편광기와는 대조적으로 광원(14)에 의해 방출되는 "잘못된" 편광(예, 광의 제2 회전성 편광(26))인 광은 광원(14) 내로 다시 반사되고 여기서 편광기를 향해 다시 반사되고 "탈편광"될 수 있다.
예시적인 반사형 편광기는 이중 휘도 향상 필름(DBEF) 편광기와 같은 다층 플라스틱 필름 및/또는 액정 재료를 포함할 수 있다. 액정 재료를 포함하는 반사형 편광기의 예시에서, 상기 액정 재료는 콜레스테릭 액정 재료일 수 있다. 즉, 액정 중합체는 피치로 알려진 나선형 구조를 가질 수 있다. 이러한 예에서, 반사형 편광기는 400 nm 내지 약 750 nm의 피치를 가질 수 있다. 반사형 편광기의 액정 실시예에서, 반사형 편광기는 다수의 층으로 구성될 수 있다(예를 들어, 각각은 순차적으로 별개 캐스팅됨). 반사형 편광기는 약 6 μm 내지 약 24 μm, 또는 약 8 μm 내지 약 16 μm의 두께를 가질 수 있다. 특정 예에서, 반사형 편광기는 약 12 μm의 두께를 가질 수 있다. 반사형 편광기는, 각각 상이하거나 동일한 광학 특성(예, 반사, 흡수, 산란 및/또는 투과의 파장 영역대)을 갖는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 반사형 편광기는 1 내지 약 1000개의 층을 가질 수 있다. 특정 예에서, 반사형 편광기는 4개의 층을 포함할 수 있다. 각 층은 광의 편광, 반사, 산란, 투과 및/또는 흡수를 돕는 서브층을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 서브층 각각은 약 10 nm 내지 약 5.0 μm의 두께를 가질 수 있다. 또한, 반사형 편광기를 1/4 파장판과 함께 사용하여 원형으로 편광된 광을 만들거나 또는 광학 리타더를 함께 사용하여 타원형으로 편광된 광을 만들 수 있다.
광원(14)으로부터 방출된 광의 일부분, 대다수, 실질적으로 모든 또는 전부를 편광시킬 수 있다. 예를 들면, 광원(14)으로부터 방출되고 편광된 광의 백분율은 약 1%, 또는 약 5%, 또는 약 10%, 또는 약 15%, 또는 약 20%, 또는 약 25%, 또는 약 30%, 또는 약 35%, 또는 약 40%, 또는 약 45%, 또는 약 50%, 또는 약 55%, 또는 약 60%, 또는 약 65%, 또는 약 70%, 또는 약 75%, 또는 약 80%, 또는 약 85%, 또는 약 90%, 또는 약 95%, 또는 약 99%, 또는 약 100% 또는 이들 수치 사이의 모든 값과 범위일 수 있다. 예를 들어, 편광된 상태로 광원(14)으로부터 방출되는 광의 백분율은 약 1% 내지 약 100%, 또는 약 1% 내지 약 20%, 또는 약 1% 내지 약 50%, 또는 약 25% 내지 약 50%, 또는 약 50% 내지 약 75%, 또는 약 75% 내지 약 100%일 수 있다. 편광된 상태로 광원(14)을 빠져나가는 광의 백분율은 광원(14)의 작동 중에 조절될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 편광된 광의 백분율은 광원(14)의 작동 중에 증가되거나 감소될 수 있다. 또한, 광의 편광은 본원에서 제공된 교시로부터 벗어나지 않으면 광원(14)의 작동 중에 변화될 수 있음을 이해할 것이다.
다양한 실시예에 따라, 광원(14)은 더 큰 어셈블리의 구성 요소일 수 있다. 예를 들어, 광원(14)은 인공 조명 어셈블리, 예를 들어 오버헤드 조명, 천정 조명, 수술 조명, 구역 조명, 광섬유 어셈블리 및/또는 기타 조명 어셈블리의 구성 요소일 수 있다. 상술한 바와 같이, 광원(14)은 빛의 제1 회전성 편광(18)을 몸체(22) 상으로 및/또는 몸체 내로 방출하도록 구성된다. 또한, 광원(14)이 위치한 어셈블리가 커질수록 복수의 광원(14)을 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 광원(14) 각각은 광(18)의 상이한 편광을 방출할 수 있거나, 광(18)의 상이한 백분율로 편광시킬 수 있다. 또한, 광원(14) 중 일부는 (예를 들어, 배향 및/또는 백분율 편광으로) 조절 가능할 수 있다
몸체(22)는 다양한 구성을 취할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 몸체(22)는 거울 방식으로 광을 반사하는 경향이 있는 영역을 갖는 구조이다. 일부 예에서, 몸체(22)는 살아있거나 죽은 조직을 하나 이상 포함할 수 있다. 몸체(22)의 조직 예에서, 조직은 인간, 동물, 식물 및/또는 기타 조직을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 몸체(22)의 조직은 물을 포함하거나 부분적으로 물로 구성될 수 있다. 조직의 수분은, 몸체(22)의 외부 표면 내에 그리고 그 상에 존재하는 수분, 막, 혈액, 수액, 및/또는 다른 체액의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 물은 몸체(22)의 공동 내에 수분 또는 풀링된 액체의 얇은 층으로서 존재할 수 있다.
광원(14)으로부터 몸체(22)를 광의 제1 회전성 편광(18)으로 비춘다. 몸체(22)는 광의 제1 회전성 편광(18), 광의 제2 회전성 편광(26), 및 비편광된 광을 반사하도록 구성된다. 전술한 바와 같이, 제1 회전성 편광(18)은, (예를 들어, 몸체(22) 내에 및/또는 몸체 상에 존재하는 수분이나 물로 인해) 몸체(22)로부터 일단 완전 반사되면, 광의 제2 회전성 편광(26)을 형성하도록 회전성이 역전될 수 있고, 인간 및/또는 기계 관찰자에 의해 눈부심으로 인지될 수 있다. 일반적으로 눈부심은, 수막 표면과 같은 매끄러운 표면에서 조명광의 완전 반사에 의해 야기되는 효과이다. 이러한 눈부심은, "눈부심" 이미지가 주변 물체보다 밝게 보이기 때문에, 반사 표면 아래에 있는 물체의 세부 사항을 시각적으로 가릴 수 있고 주변 물체를 모호하게 할 수 있다. 이와 같이, 관찰자는 반사 표면 아래의 중요한 특징부 및/또는 물체를 식별할 수 없다. 반사된 광의 제2 회전성 편광(26)은 광의 제1 회전성 편광(18)과 반대일 수 있다. 광의 제1 회전성 편광(18)이 원형으로 편광된 실시예에서, 광의 제1 및 제2 편광(18, 26)은 서로 반대인 원형으로 편광된다. 다시 말하면, 광의 제1 및 제2 편광(18, 26)은 반대의 회전성(예, 좌 회전성 및 우 회전성)을 가질 수 있다. 광의 제1 회전성 편광(18)이 타원형으로 편광된 실시예에서, 광의 제1 및 제2 편광(18, 26)은 서로 반대인 타원형으로 편광된다. 다시 말하면, 광의 제1 및 제2 편광(18, 26)은 반대의 회전성(예, 좌 회전성 및 우 회전성)을 가질 수 있다. 눈부심 또는 광의 제2 회전성 편광(26)은 몸체에 존재하는 물에 의해 형성되거나 반사될 수 있다.
광학 필터(30)는 광의 제2 회전성 편광(26)을 반사 및/또는 흡수하도록 구성된다. 일부 실시예에 따라, 광학 필터(30)는 광원(14)으로부터 분리되어 떨어져 위치할 수 있다. 예를 들어, 광학 필터는 안경류(예, 보안경, 안경), 헤드웨어(예, 안면 차폐부, 헬멧, 바이저 등), 스크린(예, 몸체(22)와 관찰자 사이에 위치 가능한 기타 적어도 부분적으로 투과성 부재 또는 창) 또는 다른 구성 및/또는 이들의 조합 형태를 취할 수 있다. 다른 예에서, 광학 필터(30)는 광원(14)과 조합될 수 있다. 예를 들어, 광원(14)은 광 어셈블리 내의 광학 필터(30)와 결합될 수 있다. 이러한 예에서, 광학 필터(30)는 광 어셈블리를 통해 관찰 포트 또는 윈도우를 제공할 수 있다.
광학 필터(30)는 하나 이상의 반사형 편광기 및/또는 흡수형 편광기를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 광학 필터(30)는 편광기로서 지칭될 수 있다. 반사형 편광기 예는, 1/4 파장판 또는 광학 리타더를 더한 선형 그리드 편광기, 1/4 파장판, 광학 리타더 및/또는 액정 재료를 갖는 이중 밝기 향상 필름(DBEF) 편광기와 같은 다층 플라스틱 필름을 포함할 수 있다. 광학 필터(30)의 액정 예는 광원(14)과 관련하여 전술한 것과 실질적으로 유사할 수 있음을 이해할 것이다. 광학 필름(30)의 DBEF 필름 또는 흡수형 편광기 예는, 광학 필터(30) 상에 입사하는 광의 제1 회전성 편광(18) 및/또는 주변 광의 투과율을 약 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 45%, 49%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 또는 약 99% 초과 또는 이들 값 사이의 임의 및 모든 값과 범위로 가질 수 있다. 예를 들어, 광의 제1 회전성 편광(18)의 투과율은 약 1% 내지 약 5%, 또는 약 5% 내지 약 25%, 또는 약 25% 내지 약 50%, 또는 약 25% 내지 약 75%, 또는 약 50% 내지 약 75% 또는 약 75% 내지 약 99%일 수 있다.
광학 필터(30)는, 광의 제2 회전성 편광(26)의 약 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 45%, 49%, 50%, 60%, 70%, 80%, 99% 이상의 반사율 및/또는 흡광도를 가질 수 있다. 이들 값 사이의 임의 및 모든 범위와 값이 고려됨을 이해할 것이다. 특정 예에서, 광학 필터(30)는, 광학 필터(30) 상에 입사하는 광의 제1 회전성 편광(18)의 약 30% 내지 약 90% 이상을 투과하도록 구성된다. 다른 예에서, 광학 필터(30)는, 광학 필터(30) 상에 입사하는 광의 제2 회전성 편광(26)의 약 50% 이상(예, 약 80% 내지 약 100%)을 흡수하도록 구성된다. 광의 제2 회전성 편광(26)을 제거하면 몸체(22)에서 인지된 눈부심을 감소하고/감소하거나 제거할 수 있다. 특정 예에서, 광학 필터(30)는, 관찰된 물체에 가장 가까운 1/4파장판 또는 리타더, 및 관찰된 몸체(22)보다 상기 1/4 파장판의 반대측에 위치한 선형 편광기를 포함할 수 있다.
광학 필터(30)를 통과한 광(18)의 제1 회전성 편광의 색상은 가시적인 자연 색상에 영향을 미치지 않도록 상당히 중립적인 회색일 수 있다. 광학 필터(30)와 유사한 구조가 광원(14) 상에 위치하여 본원에서 제공된 교시로부터 벗어나지 않고 광의 제1 편광(18)을 만들 수 있는 점을 이해할 것이다. 이러한 예시적인 구성 하나는, 광원(14)에 가장 가까운 선형 편광기(예, 반사형 편광기)와 광원(14)으로부터 멀리 떨어진 1/4파장판 또는 광학 리타더를 갖는 것이다. 또 다른 예시적인 구성은 광원(14) 상에 또는 광원 근처에 액정의 반사형 원형 편광기를 위치시키는 것이다. 이러한 구성은, 관찰하는 물체를 비추기 위한, 원형 또는 타원형으로 편광된 광을 만들기 위해 1/4 파장판 또는 광 리타더를 필요로 하지 않는 점에서 유리할 수 있다. 원형으로 편광된 광 또는 선형으로 편광된 광을 타원형으로 편광된 광으로 변환하기 위해, 원하는 경우, 광학 리타더를 선택적으로 사용할 수 있다.
작동시, 조명 시스템(10)은 개방된 체강의 수술 절차에 사용될 수 있다. 예를 들어, 광원(14)은 원형으로 편광된 광의 회전성 하나로서 광의 제1 회전성 편광(18)을 만들도록 구성된 오버헤드 수술용 광 어셈블리일 수 있다. 광의 제1 회전성 편광(18)은, 자신의 몸체(22) 내에 개방된 체강(예, 환자의 몸체를 열어서 하는 개방 심장 수술 또는 다른 수술)을 갖는 환자를 향해 방출된다. 몸체(22)의 물 보유 조직이 노출됨에 따라, 광의 제1 회전성 편광(18)은 물에 의해 완전 반사되고 광의 제2 회전성 편광(26)으로 변환될 수 있다. 예를 들어, 촉촉한 표면에서 완전 반사된 광(예, 제1 회전성 편광(18))은 회전성을 뒤집고, 눈부심(예, 제2 회전성 편광(26))으로 인지될 수 있다. 광학 필터(30)를 몸체(22) 근처에 있는 의료진용 안경으로서 구성할 수 있고, 광의 제2 회전성 편광(26)을 필터링 아웃하도록 구성할 수 있다. 그 결과, 몸체(22)는 눈부심 없이 나타날 수 있고, 그 결과 여전히 촉촉하더라도 건조하게 나타날 수 있다. 이러한 특징부는, 반사 수분 아래의 상세 내용과 특징부를 관찰자로 하여금 인지시키는 데 유리할 수 있다.
이제 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 조명 시스템(10)은 이미징 시스템(38)의 일부일 수 있거나, 그 반대일 수 있다. 이미징 시스템(38)은, 광섬유(42)의 제1 말단(42A)에 광학적으로 결합되고 광의 제1 회전성 편광(18)을 광섬유(42) 내로 방출하도록 구성된 광원(14)으로 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 광원(14)은 본원에서 제공된 교시로부터 벗어나지 않고 광섬유(42)의 제2 말단(42B)에 결합될 수 있다. 광섬유(42)는 광원(14)으로부터 제2 말단(42B)을 통해 광의 제1 회전성 편광(18)을 몸체(22) 상으로 방출하도록 구성되며, 상기 몸체(22)는 반대의 편광 회전성을 갖는 광의 제2 회전성 편광(26)을 반사한다. 다양한 실시예에 따라, 이미저(46)는 광섬유(42)에 근접하게 위치한다. 광학 필터(30)는, 전술한 바와 같이, 광학 필터(30)에 입사된 광의 제2 회전성 편광(26)을 흡수하고 광학 필터(30)에 입사된 광의 제1 회전성 편광(18)을 투과하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 광섬유(42)는 이를 통해 광을 투과하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광섬유(42)는 제1 및 제2 말단(42A, 42B) 사이에서 자외선, 가시광선, 근적외선, 및/또는 적외선 광을 투과하도록 구성될 수 있다. 또한, 광섬유(42)는 하나 이상의 편광(예, 광의 제1 및/또는 제2 편광(18, 26))을 투과 및 유지하도록 구성될 수 있다. 광섬유(42)는, 광섬유(42)에 의해 시작되고/시작되거나 수용되는 광이 제1 및 제2 말단(42A, 42B) 사이에 투과되도록 서로 상대적인 굴절 지수의 차이를 갖는 코어 및 클래딩을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광섬유(42)의 제1 말단(42A)은 광원과 광학적으로 결합될 수 있는 반면에 광섬유(42)의 제2 말단(42B)은 몸체(22)에 근접하게 위치한다. 예를 들어, 광섬유(42)의 제2 말단(42B)은 몸체(22) 내에 삽입된 루멘, 카테터, 또는 다른 구조 내에 위치할 수 있어서 광섬유(42)의 제2 말단(42B)으로부터 빠져 나오는 광이 몸체(22)의 일부분을 비추도록 할 수 있다. 이러한 예에서, 광섬유(42)는 더 큰 어셈블리, 예컨대 관절경, 복강경, 내시경, 광섬유를 사용하는 기타 의료 및 비 의료 기기, 및 이들의 조합의 일부일 수 있다. 다수의 광섬유(42)가 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 제1 광섬유(42)는 몸체(22) 내로 광을 전달하도록 구성될 수 있는 반면, 제2 광섬유(42)는 몸체(22)로부터의 반사광을 수용하고 몸체(22) 바깥으로 광을 전달하도록 구성될 수 있다.
이미저(46)는 전하 결합 소자(CCD)형 이미저, 상보적 금속 산화물 반도체(CMOS)형 이미저, 다른 유형의 이미저 및/또는 이들의 조합일 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 이미저(46)는, 몸체(22)에 의해 반사된 광을 집속하고/집속하거나 집중하기 위해 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 비록 위에서 별도의 요소로서 설명되었지만, 광학 필터(30)는 본원에 제공된 교시를 벗어나지 않으면 렌즈 및/또는 이미저(46) 내에 포함되고/포함되거나 일체화될 수 있음을 이해할 것이다. 전술한 바와 같이, 이미저(46)는 광섬유(42)에 근접하게 위치한다. 예를 들어, 이미저(46)는 광섬유(42)의 제2 말단(42B)에 근접하게 (예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이 몸체(22)의 내부, 주위 및/또는 근접하게) 위치할 수 있거나, 광섬유(42)의 제1 말단(42A)에 근접하게 (예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이 몸체(22)에 의해 반사되고 광섬유(42)를 통해 전달되는 광을 수신하기 위해) 위치할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 이미저(46)는, 광섬유(42)가 안에 위치하는 더 큰 어셈블리(예, 관절경, 내시경 등)의 일부일 수 있다.
광학 필터(30)는 이미저(46)의 이미징 경로 내에 위치한다. 이미저(46)의 이미징 경로는, 몸체(22)로부터의 반사광이 이미저(46)에 도달하도록 따라 이동하는 경로이다. 예를 들어, 이미저(46)가 광섬유(42)의 제2 말단(42B) 및 몸체(22)에 근접하게 위치하는 예에서, 이미저(46)의 이미징 경로는 이미저(46)와 몸체(22) 사이의 공간일 수 있다. 다른 예에서, 이미저(46)의 이미징 경로는, 제1 및 제2 말단(42A, 42B)뿐만 아니라 광섬유(42)의 몸체, 및 광섬유(42)와 이미저(46) 사이의 임의의 공간을 포함할 수 있다. 광학 필터(30)는 광섬유(42) 상에 (예를 들어, 제1 및/또는 제2 말단(42A, 42B) 상에), 이미저(46)의 렌즈 상에, 또는 심지어 이미저(46)의 하류에 위치할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 광학 필터(30)는 눈부심 감소를 선택적으로 제공하기 위해 이미저(46)의 이미징 경로 안팎에서 기계적, 전기적 또는 전기 기계적으로 이동 가능할 수 있다. 이미저(46)는, 광학 필터(30)를 통과하는 제1 회전성 편광(18)으로부터 이미지를 형성할 수 있도록 디지털 및/또는 아날로그 신호를 디스플레이에 출력하도록 구성될 수 있다. 이미저(46)를 광섬유와 쌍을 이루는 것이 필요하지 않은 점에 주목해야 한다. 예를 들어, 이미저(46)를 사용하여 수술 작업 또는 절차를 기록하는 것에 관심이 있는 경우, 광의 제1 회전성 편광(18)으로 몸체(22)를 비추고 광의 제2 회전성 편광이 이미저(46)에 도달하기 전 또는 후에 광학 필터(30)를 이용하여 광의 제2 회전성 편광을 필터링 아웃함으로써 이미지 내의 눈부심을 감소시키거나 제거할 수 있다. 이미저(46)와 연관하여 설명되었지만, 광학 필터(30)는 추가적으로 또는 대안적으로 다른 수술 또는 비 수술 장비(예, 현미경, 렌즈, 로봇 수술용 장비, 스크린 등)와 함께 작동되도록 구성될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 광학 필터(30)는 다른 수술 장비 또는 현미경을 사용하는 경우, (예를 들어 현미경의 외부 또는 내부에), 광의 제2 회전성 편광(26)을 필터링 아웃하도록 위치할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 몸체(22)를 비추는 방법(50)이 도시된다. 방법(50)은 광원(14)으로부터 광의 제1 회전성 편광(18)을 방출하는 단계(54)로 시작할 수 있다. 전술한 바와 같이, 광의 제1 회전성 편광(18)은 원형 또는 타원형으로 편광된 광이어서 광의 제1 회전성 편광(18)을 방출하는 단계는 광의 제1 회전성 편광(18)을 원형 또는 타원형으로 편광된 광으로서 방출하는 단계를 포함할 수 있다. 다음으로, 몸체(22) 상에 광의 제1 회전성 편광(18)을 충돌시키는 단계(58)를 수행한다. 광의 제1 회전성 편광(18)을 공기(예, 도 1)를 통해 그리고/또는 광섬유(42)(예, 도 2a 및/또는 2b)를 통해 몸체(22) 상에 충돌시키기 위해 광원(14)으로부터 전달될 수 있다. 다음으로, 몸체에서 광의 제2 회전성 편광(26)을 반사하는 단계(62)를 수행한다. 전술한 바와 같이, 광의 제1 회전성 편광(18)을 몸체(22)로부터 반사함에 따라, 광의 일부분은 광의 제2 회전성 편광(26)으로 반사될 수 있다. 광의 제2 회전성 편광(26)은 몸체(22) 상에 존재하는 수분 또는 수막으로부터의 완전 반사 때문에 생성될 수 있다. 광의 제1 회전성 편광(18)이 원형으로 편광된 광을 갖는 실시예에서, 광의 제2 회전성 편광(26)을 반사하는 단계(62)는 광의 제2 회전성 편광을 반대 회전성을 갖는 원형 편광으로서 반사할 수 있다. 즉, 광의 제1 및 제2 편광(18, 26)은 반대로 원형으로 편광될 수 있다. 광의 편광 하나(예, 광의 제1 회전성 편광(18))를 몸체(22)로부터 멀리 반사하면, 제1 회전성 편광(18)의 광, 탈편광된 광, 타원형으로 편광된 광 및/또는 제2 회전성 편광(26)의 광을 생성할 것이라는 점이 이해될 것이다. 다음으로, 광학 필터(30)를 통해 광의 제1 회전성 편광(18)의 일부를 투과하는 단계(66)를 수행한다. 광의 제1 회전성 편광(18)이 광학 필터(30)를 통과할 수 있도록 하면, 몸체(22)보다 광학 필터(30)의 반대 측에 있는 관찰자가 몸체(22)를 볼 수 있게 한다. 몸체(22) 주위의 주변 광이 관찰될 수 있도록, 다른 편광뿐만 아니라 탈편광된 광이 광학 필터(30)를 통과할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 단계(66) 다음 및/또는 이와 동시에, 광학 필터(30)에 의해 광의 제2 회전성 편광(26)을 흡수하는 단계(70)를 수행한다. 광의 제2 회전성 편광(26)이 몸체(22)의 수분으로부터 원하지 않는 반사의 결과일 수 있기 때문, 광의 제2 편광을 제거하면 몸체(22)로부터의 인지된 눈부심을 감소시키는 데 유리할 수 있다. 조명 시스템(10)이 이미저(46)를 포함하는 실시예에서, 방법(50)은 이미저(46)를 사용하여 투과된 광의 제1 회전성 편광(18)을 이미징하는 단계를 추가로 포함할 수 있는 점이 이해될 것이다.
본 개시를 사용하면 여러 장점을 제공한다. 첫째, 광의 제1 회전성 편광(18) 상태로 몸체(22)를 비추고 반사된 광의 제2 회전성 편광(26)을 제거하면 눈부심을 제거할 수 있다. 전술한 바와 같이, 수분을 포함할 수 있고/있거나 그 위에 수분의 층을 가질 수 있는 몸체(22)의 실시예에서 비추어지는 경우 광의 제2 회전성 편광(26)의 눈부심을 생성할 수 있다. 광의 제2 회전성 편광(26)을 필터링하면 몸체(22)에서 인지된 눈부심을 제거할 수 있다. 둘째, 광의 단일 편광(예, 광의 제1 또는 제2 편광(18, 26) 중 어느 하나)에 몸체(22)를 비춤으로써 광의 단일 편광을 흡수하거나 반사하도록 구성된 필터를 사용할 수 있다. 이러한 특징은 비춤 및 눈부심 사이의 트레이드 오프를 요구하지 않는 점에서 유리할 수 있다. 예를 들어, 의료 세팅(예, 몸체가 인간 및/또는 동물 신체임)에서 사용되는 전통적인 조명에서, 의료 전문가는 종종 조명 수준을 눈부심 수준과 균형을 맞출 필요가 있다. 광의 제1 회전성 편광(18)과 광학 필터(30)를 이용하는 조명 시스템(10) 및/또는 이미징 시스템(38)을 사용하면, 눈부심(예, 광의 제2 회전성 편광(26))을 제거시키면서 광의 제1 회전성 편광(18)을 투과시킨다. 이와 같이, 동반하는 눈부심 걱정 없이 몸체(22)를 원하는 수준으로 비출 수 있다. 셋째, 광의 제1 및 제2 회전성의 원형으로 편광된 실시예(18, 26)를 사용하면, 회전적으로 무관한 눈부심의 감소를 제공하는 데 유리할 수 있다. 예를 들어, 선형으로 편광된 광을 필터링하는 종래의 눈부심 감소 시스템은, 필터와 반사 몸체 사이의 특정한 배향을 요구할 수 있고, 그렇지 않으면 눈부심이 샐 수 있다. 광의 제1 및 제2 회전성(18, 26)의 원형으로 편광된 실시예와 광학 필터(30)는, 필터(30)의 배향에 관계없이 눈부심을 감소하고/감소하거나 제거할 수 있다. 즉, 눈부심의 인지된 세기는 광학 필터(30)의 회전에 상관 없이 동일할 수 있다. 이러한 특징은 의사 또는 이미저(46)가 눈부심 인지를 두려워하지 않고 자유롭게 움직일 수 있게 하는 데 유리할 수 있다. 타원형으로 편광된 실시예도 또한 이 양태로부터 이점을 얻을 수 있다는 점을 이해할 것이다.
당업자 및 본 개시를 만들고 사용하는 자들에 의해 본 개시의 변형이 나타날 것이다. 따라서, 도면에 도시되고 전술한 실시예는 단지 예시의 목적을 위한 것이며 본 개시의 범주를 제한하려는 것이 아님을 이해해야 하며, 본 개시의 범주는 균등론을 포함한 특허법의 원칙에 따라 해석되는 대로의 다음 청구범위에 의해 정해진다.
기술된 본 발명의 구성 및 다른 부품들은 임의의 특정 재료에 한정되지 않는다는 것을 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 이해할 것이다. 본원에서 달리 설명되지 않는 한, 본원에서 개시된 개시 내용의 다른 예시적인 구현예는 매우 다양한 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 "결합된"(결합, 결합의, 결합되는 등과 같은 모든 형태의)은 일반적으로 두 개의 구성 요소를 직접적 또는 간접적으로(전기적 또는 기계적) 연결하는 것을 의미한다. 이러한 연결은 본래 고정적일 수 있고 본래 동적일 수 있다. 이러한 연결은(전기적인 또는 기계적인) 두 개의 구성 요소, 및 서로 또는 두 개의 구성 요소와 하나의 단일체로서 일체로 형성되는 임의의 추가 중간 부재들에 의해 달성될 수 있다. 이러한 연결은 달리 명시되지 않는 한 본래 영구적일 수 있고, 본래 제거 가능하거나 해제 가능할 수 있다.
예시적인 구현예에 도시된 바와 같이, 본 발명의 요소의 구성 및 배열은 단지 예시적인 것임을 주목하는 것이 또한 중요하다. 본 발명의 단지 몇몇 구현예들이 본 개시에서 상세히 설명되었지만, 본 개시를 검토하는 당업자라면 인용된 주제의 신규한 교시 및 이점을 실질적으로 벗어나지 않고 많은 변형(예를 들어, 다양한 요소들의 크기, 치수, 구조, 모양 및 비율, 파라미터 값, 장착 배열, 재료의 사용, 색상, 방향 등의 변동)이 가능하다는 것을 용이하게 이해할 것이다. 예를 들어, 일체형으로 형성된 요소들은 다수의 부분으로 구성될 수도 있고 또는 다수의 부분으로 도시된 요소들은 일체형으로 형성될 수도 있으며, 인터페이스들의 동작은 반전되거나 그렇지 않으면 변화될 수도 있으며, 구조 및/또는 부재 또는 연결기 또는 시스템의 다른 구성 요소들의 길이 또는 폭은 변화될 수 있고, 그리고 요소들 사이에 제공된 조정 위치들의 성질 또는 부호가 변경될 수도 있다. 시스템의 요소 및/또는 조립체는 임의의 매우 다양한 색상, 질감, 및 이들의 조합으로 충분한 강도나 내구성을 제공하는 임의의 매우 다양한 재료로부터 구성될 수 있음을 주목해야 한다. 따라서, 그러한 모든 변형은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 다른 치환, 변형, 변화, 및 생략은 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 원하는 그리고 다른 예시적인 구현예들의 설계, 작동 상태 및 배열에서 이루어질 수 있다.
임의의 기술된 공정, 또는 기술된 공정 내의 임의의 단계는 본 발명의 범위 내에서 구조물을 형성하기 위해 다른 개시된 공정 또는 단계와 결합될 수도 있음을 이해할 것이다. 본원에 개시된 예시적인 구조 및 공정은 예시적인 목적을 위한 것이며 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
또한 본 개시의 개념을 벗어나지 않고 변형 및 수정이 전술한 구조 및 방법에서 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 하며, 또한 그러한 개념은 아래의 청구범위가 그들의 언어로 명시적으로 달리 언급되지 않는 한 아래의 청구범위에 의해 포괄되도록 의도되는 것으로 이해해야 한다. 게다가, 이하에서 제시될 청구범위는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 일부로 포함되어 이들을 구성한다.
본원에 사용된 용어 "약"은, 양, 크기, 조제, 파라미터 및 기타 양 및 특성이 정확하지는 않으며 정확할 필요는 없지만, 바라건대 허용 오차, 변환 인자, 반올림, 측정 오차 등 그리고 당업자에게 알려진 다른 인자처럼 근사치이고/근사치이거나 더 크거나 더 작을 수 있음을 의미한다. 범위의 값 또는 종점을 설명할 때의 "약"이라는 용어를 사용하는 경우에, 본 개시는 언급된 특정 값 또는 종점을 포함하는 것으로 이해해야 한다. 명세서에서 범위의 수치 또는 종단점이 "약"을 암시하든 안하든, 범위의 수치 또는 종점은 두 개의 구현예를 포함하는 것으로 의도된다: "약"으로 수정된 하나와 "약"으로 수정되지 않은 하나. 범위 각각의 종점은 다른 종점과 관련하여, 그리고 다른 종점과는 독립적으로 모두 중요함을 더 이해할 것이다.
본원에서 사용된 용어 "실질적", "실질적으로", 및 이들의 변형은 기술된 특징이 값 또는 설명과 동일하거나 거의 동일함을 나타내기 위한 것이다 예를 들어, "실질적으로 평면인" 표면은 평면 또는 거의 평면인 표면을 나타내는 것으로 의도된다. 또한, "실질적으로"는 2개의 값이 동일하거나 거의 동일하다는 것을 나타내는 것으로 의도된다. 일부 구현예에서, "실질적으로"는 서로 약 5% 이내 또는 서로 약 2% 이내와 같이 서로 약 10% 이내의 값을 나타낼 수 있다.

Claims (20)

  1. 원형 및 타원형 편광 중 적어도 하나를 갖는 광의 제1 회전성 편광을, 광의 제2 회전성 편광을 반사하는 몸체 상에 방출하도록 구성된 광원; 및
    상기 광의 제2 회전성 편광을 흡수 및/또는 반사하고 광의 제1 회전성 편광을 투과하도록 구성된 광학 필터를 포함하는 조명 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 몸체는 몸체 조직인, 조명 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 몸체 조직은 물을 포함하는, 조명 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광의 제1 및 제2 회전성 편광 중 적어도 하나는 원형으로 편광된 광인, 조명 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광의 제1 및 제2 회전성 편광은 원형으로 편광된 광의 반대 회전성을 갖는, 조명 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 필터는 상기 광학 필터 상에 입사한 상기 광의 제1 회전성 편광의 약 50% 이상을 투과하도록 구성되는, 조명 시스템.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 필터는 상기 광학 필터 상에 입사한 상기 광의 제2 회전성 편광의 약 50% 이상을 흡수하도록 구성되는, 조명 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 광학 필터는 스크린을 포함하는, 조명 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광학 필터는 안경류를 포함하는, 조명 시스템.
  10. 광섬유의 제1 말단에 광학적으로 결합되고 상기 광섬유로 광의 제1 회전성 편광을 방출하도록 구성된 광원(상기 광섬유는 상기 광의 제1 회전성 편광을 상기 광섬유의 제2 말단을 통해 몸체 상으로 방출하도록 구성되고, 상기 몸체는 광의 제2 회전성 편광을 반사함);
    상기 광섬유에 근접하게 위치하는 이미저; 및
    입사된 상기 광의 제2 회전성 편광을 흡수 및/또는 반사하고 입사된 상기 광의 제1 회전성 편광을 투과하도록 구성되는 광학 필터를 포함하는 이미징 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광의 제1 및 제2 회전성 편광 중 적어도 하나는 원형으로 편광된 광인, 이미징 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 이미저는 상기 광섬유의 제1 말단에 근접하게 위치하는, 이미징 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 광섬유는 상기 광의 제2 회전성 편광을 투과하도록 구성되는, 이미징 시스템.
  14. 제10항에 있어서, 상기 이미저는 상기 광섬유의 제2 말단에 근접하게 위치하는, 이미징 시스템.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광의 제1 및 제2 회전성 편광은 반대 회전성의 원형으로 편광된 광을 갖는, 이미징 시스템.
  16. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 필터는 상기 이미저의 이미징 경로 내에 위치하는, 이미징 시스템.
  17. 몸체 조직을 비추는 방법으로서,
    광원으로부터 광의 제1 회전성 편광을 방출하는 단계;
    상기 몸체 조직에 상기 광의 제1 회전성 편광을 충돌시키는 단계;
    상기 몸체 조직으로부터 광의 제2 회전성 편광을 반사시키는 단계;
    광학 필터를 통해 상기 광의 제1 회전성 편광의 일부를 투과하는 단계; 및
    상기 광학 필터에 의해 상기 광의 제2 회전성 편광의 일부를 흡수하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 광의 제2 회전성 편광을 반사하는 단계는,
    상기 광의 제2 회전성 편광을 원형으로 편광된 광으로서 반사하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 투과된 광의 제1 회전성 편광을 이미징하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  20. 제17항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광의 제1 회전성 편광을 방출하는 단계는,
    상기 광의 제1 회전성 편광을 원형으로 편광된 광으로서 방출하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
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