KR100982588B1 - Optical Tomography system and optical stabilization method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학계의 상태 변화를 모니터링하여 진동 및 외부 영향에 의해 변화되는 측정 신호를 신속하게 안정화시킬 수 있는 광학적 단층 촬영 장치 및 그의 안정화 방법에 관한 것으로서, 구속조건을 DC 영역의 신호가 검출되는 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈의 X,Y축 이동 범위로 설정하고, 상기 구속 조건의 범위 내에서 기준암의 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈를 X,Y축 방향으로 이동시키면서 상기 광학적 단층 촬영 장치의 출력 DC 파워를 확인하여, 상기 출력 DC 파워가 최대값을 갖도록 상기 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈의 X,Y축 방향 위치를 조정하는 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical tomography apparatus and a stabilization method thereof capable of rapidly stabilizing measurement signals changed by vibrations and external influences by monitoring a state change of an optical system. Output DC power of the optical tomography apparatus while setting to the X, Y axis movement range of the mirror or collimating lens, and moving the reference mirror or collimating lens of the reference arm in the X, Y axis direction within the constraint conditions In this case, the X and Y axis positions of the reference mirror or collimating lens are adjusted so that the output DC power has the maximum value.

OCT(Optical Coherence Tomography), ODT(Optical Doppler Tomography), 광학계, 안정화, 구속조건 Optical Coherence Tomography (OCT), Optical Doppler Tomography (OTD), Optics, Stabilization, Constraints

Description

광학적 단층 촬영 장치 및 그의 광학계 안정화 방법{Optical Tomography system and optical stabilization method thereof} Optical tomography apparatus and optical stabilization method thereof

본 발명은 OCT(Optical coherence tomography) 및 ODT(Optical Doppler tomography) 등과 같이 절개 없이 대상체의 내부 영상을 촬영할 수 있는 광학적 단층 촬영 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광학계의 상태 변화를 실시간 확인하여 보정함으로써, 진동 및 외부 영향에 관계없이 안정된 측정 신호를 제공할 수 있는 광학적 단층 촬영 장치 및 그의 안정화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical tomography apparatus capable of taking an internal image of an object without an incision such as an optical coherence tomography (OCT) and an optical doppler tomography (OTT), and more particularly, by real-time checking and correcting a state change of an optical system. The present invention relates to an optical tomography apparatus and a stabilization method thereof capable of providing a stable measurement signal regardless of vibration and external influences.

OCT 및 ODT를 포함하는 광학적 단층 촬영 장치는 컴퓨터 단층 촬영(X-ray computed tomography; CT), 초음파 영상촬영(ultrasound imaging), 자기 공명 영상 촬영기와 같은 기존의 계측 장비들이 갖는 인체 유해성 문제, 가격 문제 및 측정 분해능 문제를 보완하기 위하여 연구되고 있는 새로운 영상 촬영 기술이다.Optical tomography devices, including OCTs and ODTs, have a human health problem and a price problem with conventional measurement equipment such as X-ray computed tomography (CT), ultrasonography, and magnetic resonance imaging. And a new imaging technique that is being studied to solve the problem of measurement resolution.

상술한 광학적 단층 촬영 기술은, 마이켈슨 간섭계를 이용하여 마이크로미터 단위의 횡단 영상을 측정하는 것으로서, 기존의 초음파 영상보다 높은 분해능(해상 도)을 갖고 있으며, 근적외선 영역의 광원을 사용하여 생체 내부를 비절개 방식으로 관찰할 수 있어 인체에 무해하며, 실시간 단층 영상 촬영이 가능하고, 소형 및 저가형 기기의 제작이 가능하다는 등의 많은 장점을 갖는다.The above-described optical tomography technique measures microscopic cross images using a Michelson interferometer, has a higher resolution (resolution) than conventional ultrasound images, and uses a light source in the near infrared region to It can be observed by a non-incision method, harmless to the human body, real-time tomography imaging is possible, and has a number of advantages such as the production of small and low-cost devices.

도 1은 마이켈슨 반사계를 이용하는 광학적 단층 촬영 장치의 기본 구성을 나타낸 모식도로서, 도 1을 참조하면 광학적 단층 촬영 장치는, 광대역의 광을 방출하는 광원(11)과, 상기 광원(11)에서 방출된 광을 두 개의 광으로 분배하여 기준암(13) 및 샘플암(14)으로 전달하고, 역으로 기준암(13) 및 샘플암(14)에서 입사되는 두 개의 반사광을 결합하여 광검출기(15)로 전달하는 광결합기(12)와, 상기 광결합기(12)에서 입사된 광을 반사시켜 광결합기(12)로 되돌리는 기준암(13)과, 상기 광결합기(12)에서 입사된 광을 샘플에 인가하고 상기 샘플에서 반사된 반사광을 상기 광결합기(12)로 되돌리는 샘플암(14)과, 상기 광결합기(12)에서 결합된 두 반사광의 간섭신호를 검출하는 광검출기(15)를 포함한다. FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of an optical tomography apparatus using a Michelson reflectometer. Referring to FIG. 1, an optical tomography apparatus includes a light source 11 that emits broadband light and a light source 11. The emitted light is divided into two lights and transmitted to the reference arm 13 and the sample arm 14, and conversely, two reflected light incident from the reference arm 13 and the sample arm 14 are combined to provide a photodetector ( 15, a reference arm 13 reflecting the light incident from the optical coupler 12 and returning the optical coupler 12 to the optical coupler 12, and the light incident from the optical coupler 12. Is applied to the sample and the sample arm 14 for returning the reflected light reflected from the sample to the optical coupler 12, and the photodetector 15 for detecting the interference signal of the two reflected light coupled in the optical coupler 12 It includes.

여기서, 상기 광결합기(12)와 다른 수단 간의 연결은 광섬유(11a,13a,14a,15a)를 이용하여 이루어진다.Here, the connection between the optical coupler 12 and other means is made using optical fibers 11a, 13a, 14a, 15a.

그리고, 상기 기준암(13)은, 상기 광결합기(12)와 연결되는 광섬유(13a)와, 상기 광섬유(13a)를 통해 입사된 광을 평행광으로 변환하여 기준 미러(13c)로 전달하고, 기준 미러(13c)에서 반사된 반사광을 광섬유(13a)로 전달하는 콜리메이팅 렌즈(13b)와, 상기 콜리메이팅 렌즈(13b)을 통해 입사된 광을 반사시켜 되돌리는 기준 미러(13c)를 포함하여 이루어진다.The reference arm 13 converts the optical fiber 13a connected to the optical coupler 12 and the light incident through the optical fiber 13a into parallel light to be transferred to the reference mirror 13c. And a collimating lens 13b for transmitting the reflected light reflected from the reference mirror 13c to the optical fiber 13a, and a reference mirror 13c for reflecting and returning the light incident through the collimating lens 13b. Is done.

상기 샘플암(14)은, 상기 광결합기(12)와 연결되는 광섬유(14a)와, 상기 광 섬유(14a)를 통해 입사된 광을 샘플(14c)로 집광하고, 샘플(14c)에서 반사된 반사광을 상기 광섬유(14a)로 전달하는 포커싱렌즈(14b)와, 촬영 대상인 샘플(14c)을 포함하여 이루어진다.The sample arm 14 collects the optical fiber 14a connected to the optical coupler 12 and the light incident through the optical fiber 14a to the sample 14c and is reflected from the sample 14c. And a focusing lens 14b for transmitting the reflected light to the optical fiber 14a and a sample 14c to be photographed.

상기 광원(11)에서 발생된 빔은 광결합기(12)를 지나면서 두 개의 빔으로 나눠져 각각 기준암(13)과 샘플암(14)으로 입사되는데, 상기 기준암(13)으로 입사된 광은 기준 미러(13c)에서 반사되고, 상기 샘플암(14)으로 입사된 광은 샘플(14c)의 각 계면에서 반사되어 광결합기(12)로 되돌아온다.The beam generated from the light source 11 is divided into two beams while passing through the optical coupler 12 and incident on the reference arm 13 and the sample arm 14, respectively. Light reflected from the reference mirror 13c and incident on the sample arm 14 is reflected at each interface of the sample 14c and returned to the optical coupler 12.

상기 기준암(13)과 샘플암(14)에서 반사된 두 반사광은 광결합기(12)에서 합쳐지고, 광검출기(15)에서 검출된다. 상기 광검출기(15)에서 검출된 광은, 샘플암(14)에서 반사된 반사광과, 기준암(13)에서 반사된 반사광의 광 경로가 일치할 경우에 간섭 신호가 발생하며, 상기 광검출기(15)에서 검출된 광의 간섭 신호를 분석함으로써 샘플(14c)의 단면 영상을 얻을 수 있게 된다.The two reflected light reflected from the reference arm 13 and the sample arm 14 are combined in the optical coupler 12 and detected by the photodetector 15. The light detected by the photodetector 15 generates an interference signal when the optical paths of the reflected light reflected by the sample arm 14 and the reflected light reflected by the reference arm 13 coincide with each other. By analyzing the interference signal of the light detected in 15) it is possible to obtain a cross-sectional image of the sample 14c.

또한, 상기 기준암(13)에서 콜리메이팅 렌즈(13b)와 기준 미러(13c)의 거리를 변화시키고, 상기 샘플암(14)의 포커싱렌즈(14b)의 초점 위치를 샘플(16b)의 표면을 따라서 횡방향으로 움직이면서 측정함으로써, 샘플(14c)의 내부 구조를 2D 또는 3D 영상으로 얻을 수 있다. 즉, 샘플(14c)의 깊이 방향 정보는 상기 기준암(13)에서 기준 미러(13c)의 이동으로 결정되고, 샘플(14c)의 표면에 대한 횡방향 정보는 포커싱 렌즈(14b)의 이동으로 결정된다.In addition, the distance between the collimating lens 13b and the reference mirror 13c in the reference arm 13 is changed, and the focal position of the focusing lens 14b of the sample arm 14 is changed to the surface of the sample 16b. Therefore, by measuring while moving in the lateral direction, the internal structure of the sample 14c can be obtained as a 2D or 3D image. That is, the depth direction information of the sample 14c is determined by the movement of the reference mirror 13c in the reference arm 13, and the lateral information about the surface of the sample 14c is determined by the movement of the focusing lens 14b. do.

그러나, 광학적 단층 촬영 장치를 제조할 때에, 기준암(13)과 샘플암(14)의 광 경로가 일치하도록 광학 구조물을 구성하더라도, 진동이나 외부 영향으로 인해 광학계를 구성하는 광 구조물의 상태가 변화하는 경우가 발생하며, 이 경우 안정적인 측정 신호를 얻을 수 없게 된다.However, when manufacturing the optical tomography apparatus, even if the optical structure is configured such that the optical paths of the reference arm 13 and the sample arm 14 coincide, the state of the optical structure constituting the optical system changes due to vibration or external influence. In this case, a stable measurement signal cannot be obtained.

따라서 상기와 같이 마이켈슨 간섭계를 이용하는 광학적 단층 촬영 장치에서는, 기준암에서의 반사 광학계의 안정화가 반드시 요구된다.Therefore, in the optical tomography apparatus using the Michelson interferometer as described above, stabilization of the reflection optical system in the reference arm is required.

본 발명은 종래 마이켈슨 간섭계를 이용한 광학적 단층 촬영 장치에서 진동이나 외부 영향으로 인해 광학계를 구성하는 광학 구조물의 상태가 변화되고 그 결과 안정적인 측정 신호를 얻을 수 없다는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광학계의 상태 변화를 확인하여 실시간 보정함으로써 진동 및 외부 영향에 관계없이 안정된 측정 신호를 제공할 수 있는 광학적 단층 촬영 장치 및 그의 안정화 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problem that the state of the optical structure constituting the optical system changes due to vibration or external influence in the conventional optical tomography apparatus using a Michelson interferometer, and as a result can not obtain a stable measurement signal, the state of the optical system It is an object of the present invention to provide an optical tomography apparatus and its stabilization method capable of providing a stable measurement signal regardless of vibration and external influences by checking changes in real time.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은, 광원에서 발생된 광을 콜리메이팅 렌즈와 기준 미러를 포함하는 기준암 및 샘플이 존재하는 샘플암으로 인가하고, 상기 기준 미러 및 상기 샘플에서 반사된 두 반사광의 간섭신호를 광검출기로 검출하는 광학적 단층 촬영 장치에 있어서, 상기 기준암의 반사 광학계를 보정하기 위해 상기 콜리메이팅 렌즈 또는 기준 미러를 X,Y축 방향으로 이동시키는 X축 및 Y축 모터; 상기 광검출기에서 검출된 신호를 증폭, 필터링, 및 디지털 변환하는 신호처리부; DC 영역의 파워가 검출되는 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈의 X,Y축 이동 범위로 구속조건을 설정하고 상기 구속 조건 내에서 상기 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈를 X,Y축 방향으로 이동시키면서 상기 신호처리부로부터 출력된 신호를 통해 출력 DC 파워를 확인하여, 상기 출력 DC 파워가 최대값을 갖도록 상기 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈의 X,Y축 방향 위치를 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라서 상기 X,Y축 모터를 구동시키는 X축 및 Y축 모터 구동부를 포함한다.As a means for solving the above problems, the present invention, the light generated from the light source is applied to the reference arm and the sample arm including the collimating lens and the reference mirror, and reflected from the reference mirror and the sample An optical tomography apparatus for detecting an interference signal of two reflected light beams using a photodetector, wherein the X- and Y-axis motors move the collimating lens or the reference mirror in the X and Y-axis directions to correct the reflection optical system of the reference arm. ; A signal processor for amplifying, filtering, and digitally converting the signal detected by the photodetector; The signal processing unit sets a constraint to the X and Y axis movement range of the reference mirror or collimating lens in which the power of the DC region is detected, and moves the reference mirror or collimating lens in the X and Y axis directions within the constraint. A control unit which checks the output DC power through a signal output from the control unit and controls the X and Y axis positions of the reference mirror or collimating lens such that the output DC power has a maximum value; X and Y-axis motor driving unit for driving the X, Y-axis motor under the control of the controller.

상기 본 발명의 광학적 단층 촬영 장치에 있어서, 상기 구속 조건은, 기준암의 광학계의 설계 조건 내에 존재하는 콜리메이팅 렌즈 또는 기준 미러의 X,Y축 방향 이동 범위로 설정된다.In the optical tomography apparatus of the present invention, the constraint condition is set to the X, Y axis direction movement range of the collimating lens or the reference mirror existing within the design conditions of the optical system of the reference arm.

상기 광학적 단층 촬영 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 출력 DC 파워가 최대값에 수렴되도록, 상기 구속조건의 범위 내에서 In the optical tomography apparatus, the control unit is within a range of the constraint condition such that the output DC power converges to a maximum value.

Pci= Ppi + αRi P ci = P pi + αR i

(여기서, i는 x축에 대한 모델 변수인지 y축에 대한 모델 변수인지를 나타내는 것으로, 최대값 N은 2이고, Pci는 모델변수 i의 자식 세대 변수, Ppi는 모델변수 i의 부모 세대 변수, α는 변화 가능폭, Ri는 -1~1의 난수이다)에 의해 모델 변수의 위치값을 결정하고 상기 모델 변수에 따라서 상기 콜리메이팅 렌즈 또는 기준 미러의 X,Y축 위치를 제어한 후, 상기 출력 DC 파워가 개선되었는지를 확인하는 과정을 반 복 수행하는 것을 특징으로 한다.Where i is a model variable for the x-axis or a model variable for the y-axis, where the maximum value N is 2, P ci is the child generation variable of model variable i, and P pi is the parent generation of model variable i Variable, α is a changeable width, R i is a random number of -1 to 1), and the position value of the model variable is determined and the X, Y axis position of the collimating lens or the reference mirror is controlled according to the model variable. Thereafter, the process of checking whether the output DC power is improved is repeated.

또한, 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명은 광원에서 발생된 광을 콜리메이팅 렌즈와 기준 미러를 포함하는 기준암 및 샘플이 존재하는 샘플암으로 인가하고, 상기 기준 미러 및 상기 샘플에서 반사된 두 반사광의 간섭신호를 광검출기로 검출하는 광학적 단층 촬영 장치의 광학계 안정화 방법에 있어서, DC 영역의 파워가 검출되는 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈의 X,Y축 이동 범위로 구속조건을 설정하고, 상기 광학적 단층 촬영 장치의 출력 DC 파워를 측정하는 단계; 및 상기 구속 조건의 범위 내에서 상기 광학적 단층 촬영 장치의 출력 DC 파워가 최대가 되도록 상기 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈를 X,Y축 방향 위치를 제어하는 단계를 포함하여 이루어진다.In addition, as another means for solving the above problems, the present invention is applied to the light generated from the light source to the reference arm and the sample arm including the collimating lens and the reference mirror, the sample mirror is present in the reference mirror and the sample In the optical stabilization method of the optical tomography apparatus for detecting the interference signal of the two reflected light reflected by the photodetector, the constraint is set to the X, Y axis movement range of the reference mirror or collimating lens in which the power of the DC region is detected Measuring the output DC power of the optical tomography apparatus; And controlling the position of the reference mirror or collimating lens in the X and Y axis directions so that the output DC power of the optical tomography apparatus is maximized within the constraint condition.

상기 광학적 단층 촬영 장치의 광학계 안정화 방법에 있어서, 상기 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈를 X,Y축 방향 위치를 제어하는 단계는, a) 구속 조건 내에서의 위치 변화 횟수를 나타내는 변수 '세대'를 0으로 초기화하는 단계; b) 모델 변수의 수를 카운트하는 변수 K를 0으로 초기화하는 단계; c) 난수 Ri를 생성하고, Pci=Ppi + αRi (여기서, i는 X축에 대한 모델변수인지 Y축에 대한 모델변수를 나타내는 것으로, 최대값 N은 2이고, Pci는 모델변수 i의 자식 세대 변수, Ppi는 모델변수 i의 부모 세대변수, α는 변화 가능폭, Ri는 -1~1의 난수이다)에 의해 모델 변수의 위치값을 결정하는 단계; d) 상기 결정된 위치값이 구속범위이내인지를 확인하여, 구속범위이내가 아니면 상기 c) 단계로 되돌아가는 단계; e) 상기 결정된 위치 값이 구속범위 이내이면 상기 모델 변수에 따라서 상기 콜리메이팅 렌즈 또는 기준 미러의 X,Y축 위치를 변화시키는 단계; f) 상기 위치를 변화시킴에 의해 출력 DC 파워가 개선되었는지를 확인하는 단계; g) 상기 출력 DC 파워가 개선되면, 상기 결정된 자식 세대 변수의 값을 부모 세대 변수의 값으로 적용하는 단계; h) 상기 변수 K의 값이 N인지를 확인하고, K가 N이 아니면 K를 1 증가시키고 상기 c) 단계부터 반복시키는 단계; i) 상기 변수 K가 N에 도달하면, 변수 '세대'의 값을 1 증가시키는 단계; j) 상기 '세대'의 값이 제1 설정값에 도달할 때까지 상기 c) 단계부터 반복시키는 단계; k) 상기 '세대'의 값이 제1 설정값에 도달하면, 상기 출력 DC 파워가 최적값으로 수렴되었는 지를 확인하는 단계; l) 상기 출력 DC 파워가 최적값에 수렴되지 않았으면, 이전 제1 설정값의 세대 동안의 출력 DC 파워 개선 횟수에 따라서 상기 변화 가능폭을 조정한 후, 상기 b) 단계부터 다시 반복하도록 하는 단계; 및 m) 상기 출력 DC 파워가 최적값으로 수렴되었다면, 동작을 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the optical stabilization method of the optical tomography apparatus, the step of controlling the position of the reference mirror or collimating lens in the X, Y-axis direction, a) a variable 'generation' indicating the number of changes in the position within the constraint conditions 0 Initializing with; b) initializing a variable K that counts the number of model variables to zero; c) Generate a random number Ri, where P ci = P pi + αR i , where i represents a model variable for the X axis or a model variable for the Y axis, with the maximum value N being 2, and P ci being the model variable determining a position value of the model variable by a child generation variable of i, P pi is a parent generation variable of model variable i, α is a changeable width, and R i is a random number of -1 to 1); d) checking whether the determined position value is within a constraint range and returning to step c) if it is not within the constraint range; e) changing the X, Y axis position of the collimating lens or the reference mirror according to the model variable if the determined position value is within a constraint range; f) confirming that the output DC power is improved by changing the position; g) if the output DC power is improved, applying the determined value of the child generation variable as a value of a parent generation variable; h) checking whether the value of the variable K is N, if K is not N, increasing K by 1 and repeating from step c); i) if the variable K reaches N, increasing the value of the variable 'generation' by one; j) repeating from step c) until the value of the 'generation' reaches a first set value; k) when the value of the 'generation' reaches a first set value, checking whether the output DC power has converged to an optimal value; l) if the output DC power has not converged to an optimal value, adjusting the changeable width according to the number of output DC power improvement for the previous generation of the first set value, and then repeating from step b) again; ; And m) if the output DC power has converged to an optimum value, terminating the operation.

또한, 상기 l) 단계는, l-1) 이전 제1 설정값의 세대 동안의 출력 DC 파워 개선 횟수가 “세대 수 × 모델변수 최대값 × 제1비율값”보다 작은 지를 확인하는 단계; l-2) 상기 출력 DC 파워 개선 횟수가 “세대 수 × 모델변수 최대값 × 제1비율값”보다 작지 않으면, 변화가능폭 α를 “ α ÷ 제2비율값”으로 변경하는 단계; 및 l-3) 상기 출력 DC 파워 개선 횟수가 “세대 수 × 모델변수 최대값 × 제1비율값”보다 작으면 변화가능폭 α을 “ α × 제3비율값”으로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Also, the step l) may include checking whether l-1) the number of times the output DC power improvement during the previous generation of the first set value is smaller than the "number of generations x model variable value x first ratio value"; l-2) changing the changeable width α to “α ÷ second ratio value” if the number of times of output DC power improvement is not less than “number of generations x model variable maximum value × first ratio value”; And l-3) changing the changeable width α to “α × third ratio value” when the number of times of output DC power improvement is less than “number of generations × model variable maximum value × first ratio value”. It features.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 마이켈슨 간섭계를 이용하여 대상체의 내부 영상을 촬영하는데 있어서, 광학계를 구성하는 광 구조물의 상태 변화를 모니터링하여 기준암의 반사 광학계를 실시간으로 보정할 수 있으며, 상기 반사 광학계의 실시간 보정을 통하여 진동 및 외부 영향에 관계없이 항상 안정된 측정 신호를 얻을 수 있는 우수한 효과가 있다.According to the present invention configured as described above, in photographing an internal image of an object using a Michelson interferometer, the reflection optical system of the reference arm may be corrected in real time by monitoring the state change of the optical structure constituting the optical system, and the reflection Through real-time correction of the optical system, there is an excellent effect of always obtaining a stable measurement signal regardless of vibration and external influences.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing in detail the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and functions throughout the drawings.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part is 'connected' to another part, it is not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element in between. Include. In addition, the term 'comprising' a certain component means that the component may be further included, without excluding the other component unless specifically stated otherwise.

더하여, 본 발명에 의한 광학적 단층 촬영 장치에 있어서, 샘플의 촬영 깊이를 조절하기 위한 기준 미러의 이동 방향을 Z축 방향으로 하고, 기준암의 반사 광학계 안정을 위한 기준 미러의 이동 방향을 X,Y축 방향으로 한다.In addition, in the optical tomography apparatus according to the present invention, the direction of movement of the reference mirror for adjusting the imaging depth of the sample is set as the Z-axis direction, and the direction of movement of the reference mirror for the reflection optical system stability of the reference arm is X, Y. It is in the axial direction.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광학적 단층 촬영 장치의 구성을 나타낸 것으로서, 이를 참조하면, 본 발명에 의한 광학적 단층 촬영 장치는, 광대역의 광을 방출하는 광원(11)과, 상기 광원(11)에서 방출된 광을 두 개의 광으로 분배하여 기준암(13) 및 샘플암(14)으로 전달하고 기준암(13) 및 샘플암(14)에서 입사되는 두 개의 반사광을 결합하여 광검출기(15)로 전달하는 광결합기(12)와, 상기 광결합기(12)에서 입사된 광을 기준 미러(13c)로 반사시켜 광결합기(12)로 되돌리는 기준암(13)과, 상기 광결합기(12)에서 입사된 광을 샘플(14c)에 조사하고 상기 샘플(14c)에서 반사된 반사광을 상기 광결합기(12)로 되돌리는 샘플암(14)과, 상기 광결합기(12)에서 결합된 두 반사광의 간섭신호를 검출하는 광검출기(15)와, 상기 광검출기(15)에서 출력된 신호에 대하여, 증폭, 필터링, 디지털 변환을 수행하는 신호처리부(21)와, DC 영역의 파워가 검출되는 기준 미러(13c) 또는 콜리메이팅 렌즈(13b)의 X,Y축 방향 거리인 구속조건 내에서 상기 기준 미러(13c) 또는 콜리메이팅 렌즈(13b)의 X,Y축 방향 위치를 제어하면서 상기 신호처리부(21)로부터 출력된 신호의 DC 영역 크기를 확인하여, 광학적 단층 촬영 장치의 출력 DC 파워가 최대가 되도록 제어하는 제어부(22)와, 상기 제어부(22)의 제어에 따라서 X,Y축 모터(25,26)를 구동시키는 X,Y축 모터 구동부(23,24)와, 상기 모터구동부(23,24)의 구동에 의해 동작하여 상기 기준 미러(13c) 또는 콜리메이팅 렌즈(13b)를 각각 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키는 X,Y축 모터(25,26)를 포함한다.FIG. 2 illustrates a configuration of an optical tomography apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to this, the optical tomography apparatus according to the present invention includes a light source 11 for emitting broadband light and a light source ( 11) the light emitted from the reference arm 13 is divided into two lights and transmitted to the reference arm 13 and the sample arm 14, and the two reflected light incident from the reference arm 13 and the sample arm 14 are combined to form a photodetector ( 15, a reference arm 13 which reflects the light incident from the optical coupler 12 to the reference mirror 13c and returns the optical coupler 12 to the optical coupler 12, and the optical coupler ( A sample arm 14 that irradiates the light 14 incident to the sample 14c and returns the reflected light reflected from the sample 14c to the optical coupler 12, and the two coupled in the optical coupler 12. With respect to the photodetector 15 for detecting the interference signal of the reflected light and the signal output from the photodetector 15, The reference mirror within a constraint condition that is a distance between the signal processor 21 performing amplification, filtering, and digital conversion, and the reference mirror 13c or the collimating lens 13b in which the power of the DC region is detected, in the X and Y axis directions. (13c) or while controlling the X and Y axis positions of the collimating lens 13b, check the DC area size of the signal output from the signal processing unit 21, so that the output DC power of the optical tomography apparatus is maximized. The control unit 22 for controlling, the X and Y axis motor driving units 23 and 24 for driving the X and Y axis motors 25 and 26 according to the control of the control unit 22, and the motor driving units 23 and 24. X and Y-axis motors 25 and 26 which are operated by driving of the X-axis and move the reference mirror 13c or the collimating lens 13b in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively.

상기에서, X축 모터(25) 및 Y축 모터(26)는 도 3에 도시된 바와 같이, 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)를 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키도록 장착된다.In the above, the X-axis motor 25 and the Y-axis motor 26 are mounted to move the collimating lens 13b or the reference mirror 13c in the X-axis direction and the Y-axis direction as shown in FIG. do.

상기 광원(11)과 광결합기(12)와 기준암(13)과 샘플암(14)과 광검출기(15)의 동작은 일반적인 마이켈슨 간섭계의 원리에 따라서 동작하는 것으로서, 이는 배경 기술에서 간단히 서술하였으므로 이하에서는 그 설명을 생략하고, 본 발명에 따른 광학계의 안정화 동작에 대하여 설명한다.The operation of the light source 11, the optical coupler 12, the reference arm 13, the sample arm 14, and the photodetector 15 operates according to the principles of a general Michelson interferometer, which is briefly described in the background art. Since the description is omitted below, the stabilization operation of the optical system according to the present invention will be described.

상술한 구성의 광학적 단층 촬영 장치가 동작을 시작하면, 상기 광원(11)은 광대역 광원을 발생시키고 광결합기(12)는 이를 두 개의 광으로 분배하여 기준암(13)과 샘플암(14)에 동시에 입사시킨다. 상기 입사된 두 광은 각각 상기 기준 미러(13c) 및 샘플(14c)에서 반사되고, 상기 기준 미러(13c) 및 샘플(14c)의 반사광은 광결합기(12)에서 결합된 후, 광 검출기(15)에 의해 검출되어 전기신호로 변환된다.When the optical tomography apparatus having the above-described configuration starts to operate, the light source 11 generates a broadband light source and the optical coupler 12 distributes the light into two lights to the reference arm 13 and the sample arm 14. Incident at the same time. The two incident lights are reflected at the reference mirror 13c and the sample 14c, respectively, and the reflected light of the reference mirror 13c and the sample 14c is combined at the optical combiner 12, and then the photodetector 15 Is detected and converted into an electrical signal.

이러한 광학적 단층 촬영 장치에서, 상기 기준암(13)의 콜리메이팅 렌즈(13b)와 기준 미러(13c)의 위치는, 상기 기준암(13) 및 샘플암(14)의 광경로가 일치하도록 설계되어, 상기 광경로가 일치할 경우에 광검출기(15)로부터 출력된 신호중 DC 영역에서 최대 출력 파워가 나타난다.In such an optical tomography apparatus, the positions of the collimating lens 13b and the reference mirror 13c of the reference arm 13 are designed so that the optical paths of the reference arm 13 and the sample arm 14 coincide with each other. When the optical paths coincide with each other, the maximum output power appears in the DC region among the signals output from the photodetector 15.

그러나 광학적 단층 촬영 장치의 동작 중에 기준 미러(13c)의 Z축 방향 이동이나, 외부 진동이나 외부 영향으로 인하여, 상기 광검출기(14)에서 검출되는 신호 의 출력 파워에 변화가 존재할 수 있다.However, due to Z-axis movement, external vibration, or external influence of the reference mirror 13c during the operation of the optical tomography apparatus, there may be a change in the output power of the signal detected by the photodetector 14.

이에 본 발명은, 상기 신호 처리부(21)를 통해 제어부(22)가 처리하기 용이하도록, 상기 광검출기(15)의 출력 신호를 증폭하고, 필터링하고, 디지털 신호로 변환한 후, 제어부(22)를 통해 상기 광검출기(14)의 출력 신호의 DC 영역 파워 변화를 실시간으로 확인한다. 더 구체적으로는, 상기 X,Y축 모터 구동부(23,24) 및 X,Y 축 모터(25,26)을 통하여 상기 기준암(13)의 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)를 X축, Y축 방향으로 이동시키면서 상기 광검출기(14)의 출력 DC 파워 변화를 확인한다. 이때, 상기 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)를 X축, Y축 방향으로 이동하는 것은, 미리 설정된 구속 조건의 범위 내에서 이루어진다. 상기 구속 조건은 광학적 단층 촬영 장치의 설계 시에 결정되는 것으로서, DC 파워가 검출되는 기준암(13)의 설계 조건 내에 존재하는 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)의 위치 범위를 나타낸다.Accordingly, the present invention amplifies, filters, and converts the output signal of the photodetector 15 into a digital signal so that the controller 22 can easily process the signal through the signal processor 21. Through checking the DC region power change of the output signal of the photodetector 14 in real time. More specifically, the collimating lens 13b or the reference mirror 13c of the reference arm 13 is moved through the X and Y axis motor driving units 23 and 24 and the X and Y axis motors 25 and 26. The output DC power change of the photodetector 14 is checked while moving in the X-axis and Y-axis directions. At this time, the movement of the collimating lens 13b or the reference mirror 13c in the X-axis and Y-axis directions is made within a range of preset constraint conditions. The constraint condition is determined at the time of designing the optical tomography apparatus and indicates the position range of the collimating lens 13b or the reference mirror 13c existing within the design conditions of the reference arm 13 in which the DC power is detected.

따라서 설계 단계에서 설정된 구속 조건은 미리 제어부(22) 내에 저장되고, 상기 제어부(22)는 구속 조건의 범위 내에서 상기 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)를 X축, Y축 방향으로 이동시키게 된다.Therefore, the constraint condition set in the design stage is stored in advance in the controller 22, and the controller 22 moves the collimating lens 13b or the reference mirror 13c in the X-axis and Y-axis directions within the constraint conditions. Will be moved.

도 4는 본 발명에 의한 광학적 단층 촬영 장치의 광학계 안정화 방법을 나타낸 흐름도이다. 상기 도 4에 나타낸 광학계 안정화 방법은, 상기 제어부(22)에 의해 수행된다. 더하여, 도 4의 흐름도에 나타낸 변수를 정의하면, '세대'는 구속 조건 내에서의 X,Y축 모터(25,26)의 위치 변화 횟수이고, i는 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)의 X축인지 Y축인지를 나타내기 위한 모델변수로서, 여기서 위 치 변화할 모델변수가 X축과 Y축, 2개 이므로 최대값 N은 2이며, 예를 들어, i가 1이면 X축을 i가 2이면 Y축을 나타낸다. K는 상기 모델 변수의 수를 카운터하기 위한 변수이고, Pci는 모델 변수 i의 자식 세대 변수를 의미하고, Ppi는 모델변수 i의 부모 세대 변수를 의미하고, α는 변화 가능 폭이고, Ri는 -1~1 사이의 난수이다.4 is a flowchart illustrating an optical system stabilization method of an optical tomography apparatus according to the present invention. The optical system stabilization method shown in FIG. 4 is performed by the controller 22. In addition, when defining the variables shown in the flowchart of FIG. 4, 'generation' is the number of positional changes of the X and Y-axis motors 25 and 26 within the constraint, and i is the collimating lens 13b or the reference mirror ( The model variable to indicate whether it is X axis or Y axis of 13c), where the model variable to be changed is X axis and Y axis, so the maximum value N is 2, for example, if i is 1, If i is 2, the axis represents the Y axis. K is a variable for counting the number of model variables, P ci means a child generation variable of model variable i, P pi means a parent generation variable of model variable i, α is a changeable width, R i is a random number between -1 and 1

도 4를 참조하여, 상기 제어부(22)의 동작을 더 구체적으로 설명하면, 상기 제어부(22)는 광학적 단층 촬영 장치의 초기 구동시, 상기 X,Y축 모터(25,26)의 초기 위치, 즉, 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)의 초기 위치를 파악하고, 이어 설계시 결정되는 구속 조건을 설정하고, 상기 광검출기(15)의 출력 신호에 대한 DC 영역 파워를 측정한다(S41). 상기 구속 조건은 설계 완료 후, 광학계의 설계 조건 내에서 DC 영역 파워가 측정되는 범위로 설정된다.Referring to FIG. 4, the operation of the controller 22 will be described in more detail. When the optical tomography apparatus is initially driven, the controller 22 may include initial positions of the X and Y axis motors 25 and 26. That is, the initial position of the collimating lens 13b or the reference mirror 13c is determined, the constraint condition determined at the time of design is set, and the DC region power of the output signal of the photodetector 15 is measured ( S41). The constraint condition is set to a range in which the DC area power is measured within the design condition of the optical system after the design is completed.

그리고 상기 구속 조건 범위 내에서의 X,Y축 모터(25,26)의 위치 변화 횟수를 나타내는 변수 '세대'를 0으로 초기화하고(S42), 또한 모델 변수의 확인하기 위한 변수 K를 0으로 초기화한다(S43).In addition, the variable 'generation' indicating the number of position changes of the X and Y axis motors 25 and 26 within the constraint condition range is initialized to 0 (S42), and the variable K for checking the model variable is initialized to 0. (S43).

그 다음, X,Y축 모터(25,26)의 위치, 즉, 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)의 X,Y축 방향 위치를 변화시킨다(S44). 이는 난수 Ri를 생성하여 모터 위치, 즉 X,Y축의 위치를 결정함에 의해 이루어지며, 상기 모델 변수 변화는, X축과 Y축 각각의 위치에 대하여, 부모 세대변수 Ppi에 변화 가능폭 α과 난수 Ri의 곱을 더한 값을 자식 세대 변수 Pci로 함으로써 산출된다(Pci = Ppi + αRi). 더 구체적으 로 설명하면, 먼저, 모델변수 i를 1로 하여 X축 모터 위치를 Pci = Ppi + αRi에 의해 변화시킨다. Next, the positions of the X, Y axis motors 25, 26, that is, the X, Y axis directions of the collimating lens 13b or the reference mirror 13c are changed (S44). This is done by generating a random number R i to determine the motor position, i.e., the positions of the X and Y axes, and the model variable change is the changeable width α of the parent generation variable P pi for each of the X and Y axes. It is calculated by adding the product of and the random number R i to the child generation variable P ci (P ci = P pi + αR i ). More specifically, first, the model variable i is set to 1 to change the X-axis motor position by P ci = P pi + α R i .

그리고, 상기 산출된 Pci가 구속조건 범위내인지를 확인한다(S45). 상기 산출된 위치값이 구속조건 범위 이내가 아니면 상기 단계(S44)를 반복하여 Pci 를 다시 산출한다.Then, it is checked whether the calculated P ci is within the constraint range (S45). If the calculated position value is not within the constraint range, the step S44 is repeated to calculate P ci again.

그리고, 구속조건 이내라면, 상기와 같이 결정된 위치값 Pci를 이용하여 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)의 X축 모터 위치를 변화시킨 후, 광검출기(15)의 출력 DC 파워가 이전보다 개선되었는지를 확인한다(S46).Then, within the constraint condition, after changing the X-axis motor position of the collimating lens 13b or the reference mirror 13c by using the position value P ci determined as described above, the output DC power of the photodetector 15 is reduced. Check whether it is improved than before (S46).

상기 단계(S46)의 확인 결과, 출력 DC 파워가 개선되었으면, 상기 결정된 값 Pci으로 부모 세대 변수 Ppi의 값을 변화시킨다(S47).If the output DC power is improved as a result of checking in step S46, the value of the parent generation variable P pi is changed to the determined value P ci (S47).

그리고 모델 변수의 개수를 카운터하는 K 값이 N인지를 확인하고, K가 N이 아니면 K를 1 증가시킨 후(S49), 상기 단계들(S44~S46)을 반복한다. 즉, K를 1 증가시킨 후, 모델 변수 i를 2로 변경하여 Y축 모터 위치에 대한 변수 Pci 를 구속조건의 범위이내로 산출하여 Y축 모터 위치를 변화시킨 후 출력 DC 파워가 개선되었는지를 확인한다.Then, it is checked whether the K value for counting the number of model variables is N, and if K is not N, K is increased by 1 (S49), and the steps S44 to S46 are repeated. That is, after increasing K by 1, changing model variable i to 2 Variable for Y axis motor position Calculate P ci within the range of constraints and change the Y-axis motor position to see if the output DC power is improved.

상기 반복에 의하여, K가 N에 도달하면, 즉, X축 모터 및 Y축 모터 위치를 모두 변화시킨 후(S48), '세대'의 값을 1 증가시킨다(S50).By the repetition, when K reaches N, that is, after changing both the X-axis motor and the Y-axis motor position (S48), the value of 'generation' is increased by one (S50).

상술한 단계들(S43~S50)은 세대의 값이 제1 설정값, 예를 들어, 10이 될 때 까지 반복된다(S51). 즉, 10 세대 동안 상기 단계들(S43~S50)이 반복 수행된다.The above-described steps S43 to S50 are repeated until the value of the generation becomes a first set value, for example, 10 (S51). That is, the steps S43 to S50 are repeatedly performed for 10 generations.

그리고 나서, 10 세대에 도달하면, 상기 출력 DC 파워가 최적값, 즉, 최대값에 수렴되었는지를 확인하고(S52), 상기 단계(S52)의 확인 결과 최적값에 수렴되었다면, 광학계가 보정된 것이므로 동작을 종료한다.Then, when 10 generations are reached, it is checked whether the output DC power has converged to the optimum value, that is, the maximum value (S52), and if the result of the checking of the step (S52) has converged to the optimum value, the optical system is corrected. End the operation.

반대로 상기 단계(S52)의 확인 결과 최적 DC 파워에 수렴되지 않았다면, 전 10 세대 동안의 출력 DC 파워 개선 횟수에 따라서 변화 가능폭 α을 조정한 후, 상기 단계S43부터 다시 반복한다.On the contrary, if it is confirmed that the step (S52) has not converged to the optimum DC power, the changeable width α is adjusted according to the number of output DC power improvement for the previous 10 generations, and then repeated from the step S43.

더 구체적으로 설명하면, 전 10세대 동안의 출력 DC 파워 개선 횟수가

Figure 112008065725535-pat00001
보다 작은 지를 확인하여(S53), 전 10 세대 동안의 출력 DC 파워 개선 횟수가
Figure 112008065725535-pat00002
보다 작지 않으면, 변화가능폭을
Figure 112008065725535-pat00003
로 증가시키고(S54), 전 10 세대 동안의 출력 DC 파워 개선 횟수가
Figure 112008065725535-pat00004
보다 작으면 변화가능폭을
Figure 112008065725535-pat00005
로 감소시킨다(S55). More specifically, the number of output DC power improvements over the past 10 generations
Figure 112008065725535-pat00001
To check if it is smaller (S53), so that the number of output DC power improvement
Figure 112008065725535-pat00002
If it is not smaller than
Figure 112008065725535-pat00003
(S54), the number of output DC power improvements over the past 10 generations
Figure 112008065725535-pat00004
If smaller, the changeable width
Figure 112008065725535-pat00005
Reduce to (S55).

상기 단계(S53)에서,

Figure 112008065725535-pat00006
는 세대수가 10이고, 모델 변수의 최대값이 N일 때에 변화가능폭을 증가시킬 것인지 감소시킬 것인지를 결정하기 위한 기준값으로서, 상기 값은 최대 파워 개선 횟수(세대수 * N)에 대한 제1 비율값으로 일반화될 수 있으며, 본 실시예에서 제1 비율값을 20%(=1/5)로 설정하였으나 이는 필요에 따라서 변경가능하다. 즉, 상기 변화가능폭을 증가시킬 것인지 감소시킬 것 인지를 결정하기 위한 기준값은 “세대 수 × 모델변수 최대값 × 제1비율값”로 정의될 수 있다. 상기 제1 비율값은 필요에 따라서 0~100%의 범위에서 설정할 수 있다.In the step S53,
Figure 112008065725535-pat00006
Is a reference value for determining whether to increase or decrease the changeable width when the number of generations is 10 and the maximum value of the model variable is N, wherein the value is a first ratio value with respect to the maximum number of power improvements (number of generations * N). In this embodiment, the first ratio value is set to 20% (= 1/5), but this can be changed as necessary. That is, the reference value for determining whether to increase or decrease the changeable width may be defined as "number of generations x model variable maximum value x first ratio value". The said 1st ratio value can be set in 0 to 100% of range as needed.

또한, 상기 단계(S54, S55)는, 변화가능폭 α를 증감시키는 단계로서, 본 실시예에서는 변화가능폭의 조절 비율인 제2 비율값을 15%로 하여, 변화가능폭 α를

Figure 112008065725535-pat00007
와
Figure 112008065725535-pat00008
로 조절하였으나, 꼭 이에 한정되지 않고 변경가능하다. 즉, 상기 변화가능폭 α는, “ α ÷ 제2비율값”과 “ α × 제2비율값”으로 증감된다. 상기 제2 비율값은 변화가능폭의 조절 비율로서 0~100%범위에서 임의로 설정가능하다.Further, the steps S54 and S55 are steps of increasing or decreasing the changeable width α. In the present embodiment, the changeable width α is set to 15% as the second ratio value, which is the adjustment ratio of the changeable width.
Figure 112008065725535-pat00007
Wow
Figure 112008065725535-pat00008
Although adjusted to, but not necessarily limited to this can be changed. In other words, the changeable width α is increased or decreased to "α ÷ second ratio value" and "α 占 second ratio value". The second ratio value may be arbitrarily set within a range of 0 to 100% as an adjustment ratio of the changeable width.

상기와 같이 변화 가능폭을 변경한 후, 다시 10세대 동안 단계(S43~S50)를 반복하여, 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)의 X,Y축 방향 위치를 변화시키면서 출력 DC 파워 개선 횟수 및 출력 DC 파워의 최적값 수렴 여부를 확인한다.After changing the changeable width as described above, the steps (S43 to S50) are repeated again for 10 generations while changing the output DC power while changing the X and Y axis directions of the collimating lens 13b or the reference mirror 13c. Check the number of improvements and whether the optimum value of the output DC power has converged.

상술한 과정에 의하면 상기 광학적 단층 촬영 장치의 출력 DC 파워가 최적값을 갖도록 기준암(13)의 광학계가 자동 보정되며, 상기 광학적 단층 촬영 장치는, 항상 안정된 측정 결과를 제공할 수 있게 된다.According to the above process, the optical system of the reference arm 13 is automatically corrected so that the output DC power of the optical tomography apparatus has an optimum value, and the optical tomography apparatus can always provide a stable measurement result.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 의한 광학적 단층 촬영 장치의 테스트 결과를 보인 그래프로서, 상기 그래프 상에서 원은 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)의 X,Y축 방향 위치 변화에 따른 빔의 위치 변화를 나타낸 것으로서, 출력 DC 파워가 최대가 되는 최적 위치에서의 빔은 그래프 상에서 가운데에 나타나며, 테스트 시작시의 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)의 초기 위치에서의 빔은 우측 상단이 위치한다.5 to 7 are graphs showing the test results of the optical tomography apparatus according to the present invention, in which the circle is a beam according to the X, Y axis position change of the collimating lens 13b or the reference mirror 13c. The beam at the optimum position where the output DC power is maximized is shown in the center on the graph, and the beam at the initial position of the collimating lens 13b or the reference mirror 13c at the start of the test is right. The top is located.

먼저, 도 5는 구속조건을 설정하지 않고 광학계 안정화를 수행하였을 경우의 테스트 결과로서, 구속 조건을 설정하지 않는 경우, 초기 위치 주변에서만 보정이 이루어졌으며, 수회의 탐색후에도 최적 값을 찾지 못하였다.First, FIG. 5 is a test result when optical system stabilization is performed without setting the constraint. When the constraint is not set, correction is performed only around the initial position, and the optimum value is not found even after several searches.

도 6은 구속조건을 설정하고 광학계 안정화를 수행하였을 경우의 테스트 결과를 보인 것으로서, 초기 위치는 앞서와 마찬가지로 우측 상단이었으나, 구속 조건 범위 내에서 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)의 X,Y축 방향 위치를 조정함으로써, 결국 총 73회의 탐색 후에 최적 위치를 찾았다.6 shows test results when the constraint is set and the optical stabilization is performed. The initial position was the upper right as before, but the X of the collimating lens 13b or the reference mirror 13c was within the constraint range. By adjusting the Y-axis position, we finally found the optimal position after a total of 73 searches.

도 7은 구속 조건 설정 후의 광학계 안정화 테스트를 10회 반복 실시한 결과를 보인 것으로서, 최소 한번의 탐색, 즉, 한번의 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)의 X,Y축 방향 위치 변화만으로 최적 위치를 찾는 경우도 있었고, 최대 164회의 탐색, 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)의 X,Y축 방향 위치 변화를 수행한 후에 최적 위치를 찾기도 하였으나, 모든 테스트에서 최적 위치를 찾을 수 있었다.FIG. 7 shows the results of repeating the optical system stabilization test 10 times after setting the constraints. Only at least one search, that is, a change in the position of the collimating lens 13b or the reference mirror 13c in the X and Y-axis directions, is shown. In some cases, the optimum position was found, and the optimum position was found after performing a maximum of 164 searches and changing the X and Y axis positions of the collimating lens 13b or the reference mirror 13c. Could find.

상기 테스트 결과로부터, 구속 조건을 설정하지 않을 경우, 광학계 보정이 어려울 수 있으나, 구속 조건을 설정하고 구속 조건의 범위 내에서 콜리메이팅 렌즈(13b) 또는 기준 미러(13c)의 X,Y축 방향 위치를 조정함에 의해, 정확한 광학계의 보정이 이루어질 수 있음을 알 수 있다.From the test results, if the constraint condition is not set, it may be difficult to correct the optical system, but the constraint position is set and the X and Y axis positions of the collimating lens 13b or the reference mirror 13c within the constraint condition. It can be seen that by correcting the correction of the correct optical system can be made.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art.

본 발명은 마이켈슨 간섭계를 이용하여 대상체의 내부 영상을 촬영하는데 있어서, 광학계를 구성하는 광 구조물의 상태 변화를 모니터링하여 광학계를 실시간 신속하게 보정할 수 있으며, 광학계의 실시간 보정을 통하여 진동 및 외부 영향에 관계없이 항상 안정된 측정 신호를 얻을 수 있도록 하여, 광학적 단층 촬영 장치에 대한 신뢰도 및 안정성을 높일 수 있다.According to the present invention, in the imaging of an internal image of an object using a Michelson interferometer, the optical system can be corrected in real time by monitoring the state change of the optical structure constituting the optical system. It is possible to obtain a stable measurement signal irrespective of time, thereby increasing the reliability and stability of the optical tomography apparatus.

도 1은 마이켈슨 간섭계를 이용한 광학적 단층 촬영 장치의 일반적인 구조를 나타낸 블록도이고,1 is a block diagram showing a general structure of an optical tomography apparatus using a Michelson interferometer,

도 2는 본 발명에 따른 광학적 단층 촬영 장치의 구성을 나타낸 블록도이고,2 is a block diagram showing the configuration of an optical tomography apparatus according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 광학적 단층 촬영 장치에 있어서, 광학계 보정을 위한 X,Y축 모터 장착 구조를 나타낸 모식도이고,3 is a schematic diagram showing an X, Y-axis motor mounting structure for optical system correction in the optical tomography apparatus according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 광학적 단층 촬영 장치에서의 광학계 안정화 방법을 나타낸 흐름도이고,4 is a flowchart illustrating an optical system stabilization method in an optical tomography apparatus according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 광학적 단층 촬영 장치에서, 구속조건을 설정하지 않고 광학계 안정화를 수행한 결과를 보인 그래프이고,5 is a graph showing the results of optical stabilization without setting constraints in the optical tomography apparatus according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 광학적 단층 촬영 장치에서, 구속 조건 내에서 광학계 안정화를 수행한 결과를 보인 그래프이고,6 is a graph showing the results of performing optical system stabilization within constraint conditions in the optical tomography apparatus according to the present invention,

도 7은 본 발명에 따른 광학적 단층 촬영 장치에서, 구속 조건 내에서 광학계 안정화를 10회 반복 수행한 결과를 보인 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating a result of repeating optical stabilization 10 times within a constraint condition in an optical tomography apparatus according to the present invention.

Claims (7)

광원에서 발생된 광을, 콜리메이팅 렌즈와 기준 미러를 포함하는 기준암 및 샘플이 존재하는 샘플암으로 인가하고, 상기 기준 미러 및 상기 샘플에서 반사된 두 반사광의 간섭신호를 광검출기로 검출하는 광학적 단층 촬영 장치에 있어서,The light generated from the light source is applied to a reference arm including a collimating lens and a reference mirror and a sample arm in which a sample exists, and an optical detector for detecting an interference signal of two reflected light reflected from the reference mirror and the sample with a photodetector. In a tomography apparatus, 상기 기준암의 반사 광학계를 보정하기 위해 상기 콜리메이팅 렌즈 또는 기준 미러를 X,Y축 방향으로 이동시키는 X축 및 Y축 모터;X- and Y-axis motors for moving the collimating lens or the reference mirror in the X and Y-axis directions to correct the reflection optical system of the reference arm; 상기 광검출기에서 검출된 신호를 증폭, 필터링, 및 디지털 변환하는 신호처리부;A signal processor for amplifying, filtering, and digitally converting the signal detected by the photodetector; 구속조건을 DC 영역의 파워가 검출되는 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈의 X,Y축 이동 범위로 설정한 후, 상기 구속 조건의 범위 내에서 상기 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈의 X,Y축 방향 위치를 조정하고, 출력 DC 파워의 변화를 확인하여, 상기 출력 DC 파워가 최대값을 갖도록 상기 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈의 X,Y축 방향 위치를 제어하는 제어부;After setting the constraint to the X, Y axis movement range of the reference mirror or collimating lens where the power of the DC region is detected, the X, Y axis position of the reference mirror or collimating lens is set within the constraint condition. A control unit for adjusting the X and Y axis positions of the reference mirror or collimating lens to adjust the output DC power so that the output DC power has a maximum value; 상기 제어부의 제어에 따라서 상기 X,Y축 모터를 구동시켜 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈의 X,Y축 위치를 변화시키는 X축 및 Y축 모터 구동부를 포함하되,X and Y axis motor driving unit for driving the X, Y axis motor under the control of the control unit to change the X, Y axis position of the reference mirror or collimating lens, 상기 제어부는The control unit 상기 출력 DC 파워가 최대값에 수렴되도록, 상기 구속조건의 범위 내에서 Pci = Ppi + αRi P ci = P pi + α R i within the range of the constraint so that the output DC power converges to a maximum value (여기서, i는 x축에 대한 모델 변수인지 y축에 대한 모델 변수인지를 나타내는 것으로, 최대값 N은 2이고, Pci는 모델변수 i의 자식 세대 변수, Ppi는 모델변수 i의 부모 세대 변수, α는 변화 가능폭, Ri는 -1~1의 난수이다)에 의해 모델 변수의 위치값을 결정하고 상기 모델 변수에 따라서 상기 콜리메이팅 렌즈 또는 기준 미러의 X,Y축 위치를 제어한 후, 상기 출력 DC 파워가 개선되었는지를 확인하는 과정을 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 광학적 단층 촬영 장치.Where i is a model variable for the x-axis or a model variable for the y-axis, where the maximum value N is 2, P ci is the child generation variable of model variable i, and P pi is the parent generation of model variable i Variable, α is a changeable width, R i is a random number of -1 to 1), and the position value of the model variable is determined and the X, Y axis position of the collimating lens or the reference mirror is controlled according to the model variable. And then repeating the process of checking whether the output DC power is improved. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 구속 조건은 기준암의 광학계 설계 조건내에 존재하는 콜리메이팅 렌즈 또는 기준 미러의 X,Y축 방향 이동 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 광학적 단층 촬영 장치.The constraint condition is an optical tomography apparatus, characterized in that it is set to the X, Y axis movement range of the collimating lens or the reference mirror existing within the optical system design conditions of the reference arm. 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어부는The control unit 상기 출력 DC 파워가 최대값으로 수렴되지 않았으면, 출력 DC 파워 개선 횟수에 따라서 상기 변화 가능폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 광학적 단층 촬영 장치.And if the output DC power has not converged to the maximum value, adjusting the changeable width according to the output DC power improvement frequency. 광원에서 발생된 광을, 콜리메이팅 렌즈와 기준 미러를 포함하는 기준암 및 샘플이 존재하는 샘플암으로 인가한 후, 상기 기준 미러 및 상기 샘플에서 반사된 두 반사광의 간섭신호를 광검출기로 검출하는 광학적 단층 촬영 장치의 광학계 안정화 방법에 있어서,The light generated from the light source is applied to the reference arm including the collimating lens and the reference mirror and the sample arm in which the sample exists, and then the interference signal of the two reflected light reflected from the reference mirror and the sample is detected by a photodetector. In the optical system stabilization method of the optical tomography apparatus, DC 영역의 파워가 검출되는 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈의 X,Y축 위치 범위로 구속조건을 설정하는 단계;Setting a constraint to an X and Y axis position range of a reference mirror or collimating lens in which power of the DC region is detected; 상기 광학적 단층 촬영 장치의 출력 DC 파워를 측정하는 단계; 및Measuring the output DC power of the optical tomography apparatus; And 상기 구속 조건의 범위 내에서 상기 광학적 단층 촬영 장치의 출력 DC 파워가 최대가 되도록 상기 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈의 X,Y축 방향 위치를 제어하는 단계를 포함하되,Controlling the X and Y axis positions of the reference mirror or collimating lens to maximize the output DC power of the optical tomography apparatus within the constraint condition, 상기 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈의 X,Y축 방향 위치를 제어하는 단계는,Controlling the X, Y axis direction of the reference mirror or collimating lens, c) 난수 Ri를 생성하고, Pci = Ppi + αRi c) produces a random number Ri, P ci = P pi + αR i (여기서, i는 X축에 대한 모델변수인지 Y축에 대한 모델변수를 나타내는 것으로, 최대값 N은 2이고, Pci는 모델변수 i의 자식 세대 변수, Ppi는 모델변수 i의 부모 세대변수, α는 변화 가능폭, Ri는 -1~1의 난수이다)에 의해 모델 변수의 위치값을 결정하는 단계;Where i is a model variable for the X axis or a model variable for the Y axis, with a maximum value of N equaling 2, P ci being the child generation variable of model variable i, and P pi being the parent generation variable of model variable i α is a changeable width and R i is a random number of -1 to 1). d) 상기 결정된 위치값이 구속범위이내인지를 확인하여, 구속범위이내가 아니면 상기 c) 단계로 되돌아가는 단계;d) checking whether the determined position value is within a constraint range and returning to step c) if it is not within the constraint range; e) 상기 결정된 위치값이 구속범위 이내이면 상기 모델 변수에 따라서 상기 콜리메이팅 렌즈 또는 기준 미러의 X,Y축 위치를 변화시키는 단계;e) changing the X, Y axis position of the collimating lens or the reference mirror according to the model variable if the determined position value is within a constraint range; f) 상기 위치를 변화시킴에 의해 출력 DC 파워가 개선되었는지를 확인하는 단계;를 포함하고,f) checking whether the output DC power is improved by changing the position; 상기 출력 DC 파워가 최대값에 수렴되도록 상기 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 광학적 단층 촬영 장치의 광학계 안정화 방법.And repeating the above steps so that the output DC power converges to a maximum value. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 기준 미러 또는 콜리메이팅 렌즈의 X,Y축 방향 위치를 제어하는 단계는,Controlling the X, Y axis direction of the reference mirror or collimating lens, a) 상기 c) 단계 이전에 구속 조건 내에서의 위치 변화 횟수를 나타내는 변수 '세대'를 0으로 초기화하는 단계;a) initializing the variable 'generation' representing the number of positional changes within the constraint condition to 0 before step c); b) 모델 변수의 갯수를 카운트하는 변수 K를 0으로 초기화하는 단계;b) initializing the variable K, which counts the number of model variables, to zero; g) 상기 출력 DC 파워가 개선되면, 상기 결정된 자식 세대 변수의 값을 부모 세대 변수의 값으로 적용하는 단계;g) if the output DC power is improved, applying the determined value of the child generation variable as a value of a parent generation variable; h) 상기 변수 K의 값이 N인지를 확인하고, K가 N이 아니면 K를 1 증가시키고 상기 c) 단계부터 반복시키는 단계;h) checking whether the value of the variable K is N, if K is not N, increasing K by 1 and repeating from step c); i) 상기 변수 K가 N에 도달하면, 변수 '세대'의 값을 1 증가시키는 단계;i) if the variable K reaches N, increasing the value of the variable 'generation' by one; j) 상기 '세대'의 값이 제1 설정값에 도달할 때까지 상기 c) 단계부터 반복시키는 단계;j) repeating from step c) until the value of the 'generation' reaches a first set value; k) 상기 '세대'의 값이 제1 설정값에 도달하면, 상기 출력 DC 파워가 최적값으로 수렴되었는지를 확인하는 단계;k) when the value of the 'generation' reaches a first set value, checking whether the output DC power has converged to an optimal value; l) 상기 출력 DC 파워가 최적값에 수렴되지 않았으면, 이전 제1 설정값의 세대 동안의 출력 DC 파워 개선 횟수에 따라서 상기 변화 가능폭을 조정한 후, 상기 b) 단계부터 다시 반복하도록 하는 단계;l) if the output DC power has not converged to an optimal value, adjusting the changeable width according to the number of output DC power improvement for the previous generation of the first set value, and then repeating from step b) again; ; m) 상기 출력 DC 파워가 최적값으로 수렴되었다면, 동작을 종료하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 단층 촬영 장치의 광학계 안정화 방법.m) The method of stabilizing the optical system of the optical tomography apparatus, further comprising the step of terminating the operation if the output DC power has converged to an optimum value. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 l) 단계는Step l) l-1) 이전 제1 설정값의 세대 동안의 출력 DC 파워 개선 횟수가l-1) the number of times the output DC power improvement over the previous generation of the first setpoint “세대 수 × 모델변수 최대값 × 제1비율값” (여기서 제1비율값은 0~100% 범위 내에서 설정되는 임의의 값임) 보다 작은 지를 확인하는 단계;Checking whether the number of generations × model variable maximum value × first ratio value (where the first ratio value is any value set within a range of 0 to 100%); l-2) 상기 출력 DC 파워 개선 횟수가 “세대 수 × 모델변수 최대값 × 제1비율값” 보다 작지 않으면, 변화가능폭 α를 “ α ÷ 제2비율값” (여기서, 제2비율값은 0~100% 범위 내에서 설정되는 임의의 값임)으로 변경하는 단계; 및l-2) If the number of times the output DC power improvement is not smaller than the "number of generations x model variable value x first ratio value", the changeable width α is "α ÷ second ratio value" (where the second ratio value is Any value set within the range of 0 to 100%); And l-3) 상기 출력 DC 파워 개선 횟수가 “세대 수 × 모델변수 최대값 × 제1비율값 ” 보다 작으면 변화가능폭을 α을 “ α × 제2비율값”(여기서, 제2비율값은 0~100% 범위 내에서 설정되는 임의의 값임)으로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 단층 촬영 장치의 광학계 안정화 방법.l-3) If the number of times the output DC power improvement is smaller than the "number of generations x model variable maximum value x first ratio value", the changeable width is α, and "α x second ratio value" (where the second ratio value is It is an arbitrary value set within the range of 0 to 100%).
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