KR20220153733A - Multiple focusing-based high-resolution optical coherence tomography apparatus for depth-of-focus enhancement - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초점 심도 향상을 위한 다중 초점 기반 고해상도 광간섭 단층 촬영 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 초점을 통해 초점 심도를 향상시킬 수 있는 초점 심도 향상을 위한 다중 초점 기반 고해상도 광간섭 단층 촬영 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-focal high-resolution optical coherence tomography apparatus for improving depth of focus, and more particularly, to a multi-focal high-resolution optical coherence tomography apparatus for improving depth of focus that can improve depth of focus through multiple focal points. It is about.
최근 의광학 연구 및 의료기기산업 분야에서 각광 받고 있는 광간섭 단층 이미징 시스템은 근적외선 대역의 빛을 사용하여 생체 조직 내부 마이크로 구조를 비침습적으로 단층 영상화할 수 있는 기술로, 샘플의 깊이 정보를 얻는 방식에 따라 시간영역 광간섭 단층 영상장치(TD-OCT), 스펙트럼영역 광간섭 단층 영상 장치(SD-OCT), 파장가변광원 광간섭 단층 영상 장치(SS-OCT)로 구분된다. The optical coherence tomography system, which has recently been in the limelight in the field of medical optics research and the medical device industry, is a technology that can non-invasively perform tomographic imaging of the internal microstructure of living tissue using light in the near-infrared band. It is a method of obtaining depth information of a sample. It is divided into time domain optical coherence tomography (TD-OCT), spectral domain optical coherence tomography (SD-OCT), and variable wavelength optical coherence tomography (SS-OCT).
이 중 스펙트럼영역 광간섭 단층 영상 장치(SD-OCT)는 넓은 파장대역을 갖는 근적외선 광원에서 나온 빛이 관 분배기를 통하여 샘플단과 기준단으로 나누어진다. Among them, in the spectral domain optical coherence tomography (SD-OCT), light emitted from a near-infrared light source having a wide wavelength band is divided into a sample stage and a reference stage through a tube distributor.
그리고 샘플에 입사된 빛은 샘플 내부 구조의 서로 다른 깊이에서 역산란되고, 기준단으로 입사된 빛은 기준단의 고정되어 있는 거울에 반사된다. 각각 샘플단과 기준단에서 반사되어 돌아오는 빛은 다시 광분배기에서 만나게 되고, 이 때 분리된 두 빛의 광경로차가 광원의 가간섭길이 보다 작을 때 간섭을 일으키게 된다. 생성된 간섭신호는 분광기를 통해 주파수 영역의 신호로 검출되고, 퓨리에 역변환을 통해 샘플의 깊이를 영상화 할 수 있다. In addition, the light incident on the sample is back-scattered at different depths of the internal structure of the sample, and the light incident on the reference end is reflected by the fixed mirror of the reference end. The light reflected from the sample and reference ends meets again at the optical splitter, and interference occurs when the optical path difference between the two separated lights is smaller than the coherence length of the light source. The generated interference signal is detected as a signal in the frequency domain through a spectrometer, and the depth of the sample can be imaged through inverse Fourier transform.
하지만 종래 기술에 따른 OCT의 경우, 다른 방식의 단층 영상 장치들에 비해 민감도가 떨어진다는 문제점을 보완하기 위하여 복수의 분광계 또는 멀티라인 카메라 사용하고 있지만 이 경우 느린 검출 시간, 추가적으로 소요되는 비용, 두 분광계 사이의 오정렬로 유발되는 고주파 신호대역에서의 검출 오류 등의 문제가 발생되고 있다. However, in the case of OCT according to the prior art, a plurality of spectrometers or multi-line cameras are used to compensate for the problem of low sensitivity compared to other types of tomography devices, but in this case, slow detection time, additional cost, and two spectrometers Problems such as detection errors in the high-frequency signal band caused by misalignment between the signals are occurring.
또한 초점 심도가 부족해서 촬영 대상을 여러 번에 걸쳐서 스캔하거나, 굴곡진 샘플을 스캔할 때는 영상 초점의 위치를 옮겨가면서 확인해야 한다는 문제가 있었다. In addition, there was a problem in that the image focus had to be moved and checked when scanning a subject several times due to insufficient depth of focus or when scanning a curved sample.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 초점 심도를 개선하여 굴곡진 샘플이라 하더라도 초점의 위치를 변경하지 않고도 한 번에 필요한 지점에 대해 고해상도의 단층 이미징을 획득할 수 있고, 이를 통해 측정 시간을 단축시킬 수 있는 초점 심도 향상을 위한 다중 초점 기반 고해상도 광간섭 단층 촬영 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to improve the depth of focus and obtain high-resolution tomographic imaging for the necessary points at once without changing the position of the focus point even for curved samples. An object of the present invention is to provide a high-resolution optical coherence tomography apparatus based on multi-focus for improving the depth of focus, which can shorten the measurement time through this.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치는, 광을 방출하는 광원; 광을 전달받아 광의 경로를 조절하는 광분배기; 상기 광분배기를 통해 입력된 광을 촬영 대상을 향해 조사하고, 상기 촬영 대상으로부터 반사되어 생성된 측정반사광을 전달하는 측정단; 상기 광분배기를 통해 입력된 광에 기초하여 생성된 기준반사광을 전달하는 기준단; 상기 기준반사광 및 상기 측정반사광에 의해 형성되는 간섭광을 입력받아 분석하는 검출부; 및 상기 검출부에서 분석된 간섭광에 기초하여 상기 촬영 대상의 단층 이미지를 생성하는 영상처리부를 포함하고, 상기 광분배기는, 상기 광원, 상기 측정단, 상기 기준단 및 상기 검출부 사이에 위치하여 이동하는 광의 경로를 조절하고, 상기 광원으로부터 방출된 광을 상기 기준단으로 입력되는 기준광 및 상기 측정단으로 입력되는 측정광으로 분배하는 제1 광분배기; 및 상기 제1 광분배기와 상기 측정단 사이에 위치하여 이동하는 광의 경로를 조절하고, 상기 측정광을 재분배하는 제2 광분배기를 포함한다. Optical coherence tomography apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a light source for emitting light; an optical splitter that receives the light and adjusts the path of the light; a measurement stage for radiating the light input through the optical splitter toward an object to be photographed, and transmitting measurement reflection light generated by reflection from the object; a reference stage for transmitting standard reflected light generated based on the light input through the optical splitter; a detector configured to receive and analyze interference light formed by the standard reflected light and the measurement reflected light; and an image processing unit generating a tomographic image of the object to be captured based on the interference light analyzed by the detection unit, wherein the light splitter is positioned between the light source, the measurement stage, the reference stage, and the detection unit to move a first light splitter for controlling a path of light and distributing the light emitted from the light source into reference light input to the reference end and measurement light input to the measurement end; and a second optical splitter positioned between the first optical splitter and the measuring end to adjust a path of moving light and redistribute the measurement light.
여기서, 상기 측정단은, 상기 측정광이 상기 촬영 대상을 향해 진행하는 방향을 기준으로 하여, 상기 제2 광분배기에서 분배된 제1 분배광을 평행광으로 변환하는 제1 콜리메이터; 상기 제1 콜리메이터의 후단에 위치하여 상기 제1 분배광의 경로를 변경하는 제1 미러; 상기 제2 광분배기에서 분배된 제2 분배광을 평행광으로 변환하는 제2 콜리메이터; 상기 제2 콜리메이터의 후단에 위치하여 상기 제2 분배광의 초점 위치를 변경하는 제1 렌즈; 상기 제1 미러에서 반사된 상기 제1 분배광의 경로와 상기 제1 렌즈를 통과한 상기 제2 분배광의 경로를 일치시키는 빔 스플리터; 상기 제1 분배광과 상기 제2 분배광을 반사시키는 갈바노미터 스캐너; 및 상기 갈바노미터 스캐너에서 반사된 상기 제1 분배광과 상기 제2 분배광을 모아주는 제2 렌즈를 포함할 수 있다. Here, the measurement stage may include a first collimator that converts the first distributed light distributed from the second optical splitter into parallel light based on a direction in which the measurement light travels toward the photographing target; a first mirror positioned at a rear end of the first collimator to change a path of the first distributed light; a second collimator converting the second distributed light from the second optical splitter into parallel light; a first lens positioned at a rear end of the second collimator to change a focal position of the second distributed light; a beam splitter matching a path of the first distribution light reflected by the first mirror with a path of the second distribution light passing through the first lens; a galvanometer scanner for reflecting the first distributed light and the second distributed light; and a second lens that collects the first and second distributed light reflected from the galvanometer scanner.
그리고, 상기 제2 광분배기는, 상기 제1 광분배기로부터 분배된 광을 상기 제1 분배광과 상기 제2 분배광으로 재분배함에 있어서, 상기 제1의 분배광의 비율을 상기 제2 분배광의 비율보다 높게 설정할 수 있다. Further, the second optical splitter redistributes the light distributed from the first optical splitter into the first and second distributed light, the ratio of the first divided light is greater than the ratio of the second divided light. can be set higher.
또한, 상기 측정반사광은, 상기 제1 분배광에 의해 생성되는 제1 측정반사광과 상기 제2 분배광에 의해 생성되는 제2 측정반사광이 합쳐진 것이고, 상기 영상처리부는, 상기 촬영 대상의 상기 초점 위치에 기초하여 광경로 길이의 차이를 보정하여 생성된 복수 개의 단층 이미지를 병합하거나 간섭 신호를 평균화하여 최종 단층 이미지를 생성할 수 있다. In addition, the measurement reflection light is a combination of a first measurement reflection light generated by the first distribution light and a second measurement reflection light generated by the second distribution light, and the image processing unit determines the focus position of the photographing target. A final tomography image may be generated by merging a plurality of tomographic images generated by correcting a difference in optical path length based on or averaging interference signals.
한편, 상기 광원은, 제1 광을 방출하는 제1 광원; 및 제2 광을 방출하는 제2 광원을 포함하고, 상기 광분배기는, 상기 제1 광원 및 제2 광원에서 방출되는 광을 제1 광분배기로 전달하는 제3 광분배기를 더 포함할 수 있다. On the other hand, the light source, a first light source for emitting a first light; and a second light source that emits second light, and the light splitter may further include a third light splitter that transfers the light emitted from the first light source and the second light source to the first light splitter.
그리고, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원은, 서로 다른 광출력(Optical power) 또는 서로 다른 중심파장(Center wavelength)을 가지는 광을 방출할 수 있다. The first light source and the second light source may emit light having different optical powers or different center wavelengths.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 초점 심도 향상을 위한 다중 초점 기반 고해상도 광간섭 단층 이미징 시스템을 제공함으로써, 초점 심도 향상을 통해 굴곡진 샘플이라 하더라도 초점의 위치를 변경하지 않고도 한 번에 필요한 지점에 대해 고해상도의 단층 이미지를 획득할 수 있고, 이를 통해 측정 시간을 단축시킬 수 있다. According to one aspect of the present invention described above, by providing a multi-focus-based high-resolution optical coherence tomography imaging system for improving depth of focus, even if a sample is curved through depth of focus enhancement, a required point at one time without changing the position of the focus A high-resolution tomographic image can be obtained for , and the measurement time can be shortened through this.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치를 설명하기 위한 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치를 설명하기 위한 모식도이고,
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치에 의한 다중 초점을 설명하기 위한 개념도이며,
도 4는 3D 프린트 기반 덴탈 크라운 제조 샘플에 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영이 적용된 모습을 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치를 설명하기 위한 모식도이다. 1 is a block diagram for explaining an optical coherence tomography apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a schematic diagram for explaining an optical coherence tomography apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a conceptual diagram for explaining multi-focus by an optical coherence tomography apparatus according to an embodiment of the present invention;
4 is a view for explaining a state in which optical coherence tomography according to an embodiment of the present invention is applied to a 3D print-based dental crown manufacturing sample;
5 is a schematic diagram for explaining an optical coherence tomography apparatus according to another embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The detailed description of the present invention which follows refers to the accompanying drawings which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable one skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other but are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in another embodiment without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. Additionally, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all equivalents as claimed by those claims. Like reference numbers in the drawings indicate the same or similar function throughout the various aspects.
이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치를 설명하기 위한 블록도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치를 설명하기 위한 모식도이고, 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치에 의한 다중 초점을 설명하기 위한 개념도이며, 도 4는 3D 프린트 기반 덴탈 크라운 제조 샘플에 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영이 적용된 모습을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a block diagram for explaining an optical coherence tomography apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an optical coherence tomography apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a conceptual diagram for explaining multi-focus by an optical coherence tomography apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows a state in which optical coherence tomography according to an embodiment of the present invention is applied to a 3D print-based dental crown manufacturing sample. It is a drawing for explanation.
본 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치는 종래의 광간섭 단층 촬영 장치에서의 초점 심도(Depth-of-focus)를 종래의 장치에서보다 2~3배 향상시키기 위한 것으로, 기존에 초점 심도가 부족해서 촬영 대상을 반복하여 촬용하는 문제를 해결할 수 있다. 이러한 광간섭 단층 촬영 장치는, 광원(100), 광분배기(200), 기준단(300), 측정단(400), 검출부(500) 및 영상처리부(600)를 포함한다. The optical coherence tomography apparatus according to the present embodiment is intended to improve the depth-of-focus of the conventional optical coherence tomography apparatus by 2 to 3 times compared to that of the conventional apparatus, and the depth-of-focus has been insufficient in the past. Thus, it is possible to solve the problem of repeatedly photographing a subject. Such an optical coherence tomography apparatus includes a
본 실시예에서의 광원(100)은 광 대역의 광원(Broadband Light Source, BLS)으로서 광을 생성하여 방출한다. 이러한 광원(100)은 근적외선 영역을 포함하는 넓은 분광 복사 스펙트럼을 가진 광을 출력하는 광원이며, 고휘도 다이오드(Super Luminescent Diode), 티타늄 사파이어 레이저(Ti-Sapphire Laser) 또는 펨토초 레이저(femtosecond laser)가 사용될 수 있다. The
광분배기(200)는 광의 경로를 조절하기 위해 마련되며, 광이 이동되는 경로를 기준으로 광원(100)의 후단에 위치하는데, 본 실시예에서의 광분배기(200)는 광섬유 분배기(Fiber Coupler, FC)로 구현되어 빛의 입사각도와 상관없이 안정적인 일정한 빛의 배분 및 출력을 이루고 간결하고 컴팩트한 구성을 이루도록 할 수 있다. The
특히 광원(100)으로부터 출력되는 광을 기준단(300) 및 측정단(400)으로 분배시키는 단일의 광분배기를 포함하는 종래의 광간섭 단층 촬영 장치와는 달리, 본 실시예에 따른 광분배기(200)는 광원(100)으로부터 방출된 광이 깊이 방향으로 다중 초점을 가지도록 하기 위해 제1 광분배기(210) 및 제2 광분배기(220)를 포함한다. In particular, unlike the conventional optical coherence tomography apparatus including a single optical splitter for distributing the light output from the
제1 광분배기(210)는, 도시된 바와 같이 광원(100), 기준단(300), 측정단(400) 및 검출부(500) 사이에 위치하고, 광원(100)으로부터 방출된 광이 측정단(400)과 기준단(300)으로 분배되도록 광경로를 조절한다. 여기서 제1 광분배기(210)에 의해 분배되어 기준단(300)으로 이동되는 광을 기준광, 측정단(400)으로 이동되는 광을 기준광으로 하며, 제1 광분배기(210)는 기준광 및 측정광의 분배 비율을 50:50으로 설정하는 것이 바람직하다. As shown, the first
한편 제2 광분배기(220)는 제1 광분배기(210)와 측정단(400) 사이에 위치하고, 제1 광분배기(210)에 의해 분배된 광 중 측정광을 제1 분배광 및 제2 분배광으로 재분배한다. 이는 도2에 도시된 바와 같이 측정광이 포커싱되는 위치(F1, F2)를 다르게 하여 초점 심도를 향상시키기 위함이다. 이 때 제2 광분배기는 제1 분배광 대 제2 분배광의 분배 비율을 60:40으로 설정하여 제1 분배광의 비율을 더 높게 설정하도록 한다. 이는 광이 포커싱되는 위치에 기초하여 조절되는 것으로, 본 실시예에서는 다중 초점 중에서 제1 분배광의 초점 위치(F1)가 깊이 방향으로 제2 분배광의 초점 위치(F2)보다 상대적으로 깊게 포커싱될 때 효율적인 포커싱을 위해 제1 분배광의 광출력(optical power)을 더 높게 설정하였지만, 보다 정확한 영상 정보를 획득하기 위해서 필요에 따라 얼마든지 변경가능할 수도 있다. On the other hand, the second
한편, 기준단(300)은 광분배기(200)를 통해 입력된 광에 기초하여 생성된 기준반사광을 전달하기 위해 마련되며, 도시된 바와 같이 제3 콜리메이터(310) 및 제3 렌즈(320) 및 제2 미러(330)를 포함한다. 여기서 기준광은 광분배기(200) 중 제1 광분배기(210)를 통해 기준단(300)으로 입력된 광을 의미할 수 있다. On the other hand, the
제3 콜리메이터(310)는 제1 광분배기(210)를 통해 입력된 기준광이 진행하는 방향으로 기준으로 제1 광분배기(210)의 후단에 위치하여 기준광을 평행광으로 변환할 수 있고, 평행한 광을 제3 렌즈(320)로 전달한다. The
제3 렌즈(320)는 제3 콜리메이터(310)의 후단에 위치하고 전달받은 기준광을 제2 미러(330)로 전달할 수 있다. The
그리고 제2 미러(330)는 제3 렌즈(320)로부터 전달된 기준광을 반사시켜 기준반사광을 생성하며, 이렇게 생성된 기준반사광은 기준광이 입사된 경로의 역방향으로 진행되어 제1 광분배기(210)로 전달될 수 있다. In addition, the
그리고 측정단(400)은 광분배기(200)를 통해 입력된 광을 촬영 대상을 향해 조사하고, 촬영 대상으로부터 반사되어 생성된 측정반사광을 전달하는데, 제1 콜리메이터(410), 제1 미러(415), 제2 콜리메이터(420), 제1 렌즈(421), 빔 스플리터(423), 갈바노미터 스캐너(Galvanometer Scanner, GS)(425) 및 제2 렌즈(427)를 포함할 수 있다. 이하에서는 각 구성의 위치를 설명함에 있어 제2 광분배기(220)에서 출력되는 광 즉 출력광이 촬영 대상(S)을 향해 이동하는 방향을 기준으로하여 설명하기로 한다. In addition, the measuring
제1 콜리메이터는(410) 제2 광분배기(220)의 후단에 위치하여 제2 광분배기(220)에서 분배된 제1 분배광을 평행광으로 변환할 수 있고, 평행한 광을 제1 미러(415)로 전달할 수 있다. The
제1 미러(415)는 제1 콜리메이터(410)의 후단에 위치하여 제1 분배광의 경로를 변경하여 빔 스플리터(423)로 전달할 수 있다. The
제2 콜리메이터(420)는 제1 콜리메이터(410)와 병렬로 제2 광분배기(220)의 후단에 위치하여 제2 광분배기(220)에서 분배된 제2 분배광을 평행광으로 변환할 수 있고, 평행한 광을 제1 렌즈(421)로 전달할 수 있다. The
제1 렌즈(421)는 제2 콜리메이터(420)의 후단에 위치하여 제2 분배광의 초점 위치를 변경하고, 초점 위치가 변경된 제2 분배광을 빔 스플리터(423)로 전달할 수 있다. 이를 통해 도2에 도시된 바와 같이 제2 분배광의 초점 위치(F2)는 깊이 방향을 기준으로 제1 분배광의 초점 위치(F1)보다 위에 위치하게 된다. 본 실시예에서는 상술한 광분배기(200)를 복수개로 마련하고 이를 통해 분배된 광 중에서 일부를 제1 렌즈(421)를 통해 다중으로 함으로써 깊이 방향으로 여러 개의 초점 포인트를 만들어서(Depth-directional multi-focusing) 약 150μm의 기존 초점 심도를 2~3배 늘린 300~450μm로 개선할 수 있게 된다. The
따라서 기존에 초점 심도가 부족해서 촬영을 반복하여 영상 정보를 획득했던 종래 기술과는 달리 이상의 구성을 통해 초점 심도를 향상시킴으로서 단일 촬영을 통해서도 고해상도의 영상을 획득할 수 있게 된다. Therefore, unlike the prior art in which image information was obtained by repeating shooting due to insufficient depth of focus, a high-resolution image can be obtained even through a single shooting by improving the depth of focus through the above configuration.
한편, 빔 스플리터(423)는 제1 미러(415) 및 제1 렌즈(421)의 후단에 위치하고, 제1 미러(415)에서 반사된 제1 분배광의 경로와 제1 렌즈(421)를 통과한 제2 분배광의 경로를 일치시킨다. 그리고 빔 스플리터(423)는 제1 분배광 및 제2 분배광을 갈바노미터 스캐너(425)로 전달한다. On the other hand, the
갈바노미터 스캐너(425)는 빔 스플리터(423)의 후단에 위치하고, 입사되는 광을 지속적으로 각도를 바꾸어 반사할 수 있다. 이러한 갈바노미터 스캐너(425)는 빔 스플리터(423)로부터 전달받은 제1 분배광과 상기 제2 분배광을 제2 렌즈(427)로 전달한다. The
제2 렌즈(427)는 갈바노미터 스캐너(425)의 후단에 위치하고, 갈바노미터 스캐너(425)에서 전달된 제1 분배광과 제2 분배광을 모아 촬영 대상(S)을 향해 조사할 수 있다. The
그리고 측정단(400)에서는 이상의 구성을 통해 제1 분배광 및 제2 분배광이 촬영 대상(S)을 향해 조사하고, 촬영 대상(S)으로부터 제1 분배광 및 제2 분배광이 반사되어 생성되는 제1 측정반사광 및 제2 측정반사광이 합쳐진 측정반사광을 측정광이 전달된 방향의 역방향으로 진행되어 제1 광분배기(210)로 전달될 수 있다. Further, in the
상술한 측정단(400) 및 기준단(300)에서 생성된 측정반사광 및 기준반사광은 제1 광분배기(210)에서 합쳐질 수 있고, 그 결과 제1 광분배기(210)에서 간섭된 광이 형성될 수 있으며, 이렇게 간섭된 간섭광은 검출부(500)로 전달되어 촬영 대상(S)의 단층 이미지를 획득할 수 있다. The measurement reflected light and the reference reflected light generated by the
검출부(500)는 제1 광분배기(210)를 통해 간섭광을 수신하고, 간섭광의 스펙트럼을 검출하며, 스펙트럼의 분석을 통해 간섭 스펙트럼 영상을 얻을 수 있으며, 간섭 스펙트럼 영상을 영상처리부(600)로 전달할 수 있다. 그리고 이를 위해 제4 콜리메이터(510), 제3 미러(520), 회절 격자(530) 및 제4 렌즈(540) 및 라인스캐너 카메라(Line Scan Camera, LSC)(550)를 포함할 수 있다. 이하에서는 간섭광이 검출부(500)로 입력되어 진행하는 방향을 기준으로 설명한다. The
제4 콜리메이터(510)는 입력된 간섭광을 평행광으로 변환하고, 평행광을 제3 미러(520)로 전달하고, 제3 미러(520)는 제4 콜리메이터(510)의 후단에 위치하여, 제4 콜리메이터(510)로부터 전달된 간섭광을 회절 격자(530)로 전달한다. The
회절 격자(530)는 입사된 간섭광을 회절시키는데, 본 실시예에서 회절격자(530)는 사양에 따라 다양한 선택이 가능하며, 회절격자(530)에서 회절된 빛은 제4렌즈(540)를 통하여 라인스캐너 카메라(550)로 전달된다. The
한편 영상처리부(600)는 검출부(500)에서 입력받은 간섭 스펙트럼 영상의 각 픽셀을 푸리에 변환(Fourier Transformation)을 통해서 촬영 대상(S)의 깊이 정보를 측정함으로써, 촬영 대상(S)의 단층 영상의 이미지를 만들어낼 수 있다. On the other hand, the
본 실시예에서의 영상처리부(600)는 상술한 바와 같이 다중 초점을 이용해 촬영 대상을 촬영함에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 초점 위치에 따라 2개의 영상이 생성됨에 따라, 광경로 길이(Optical path length) 차이를 보정하여서 초점이 맞는 초점 심도(DOF) 부분을 맞게 이미지를 결합하거나 검출부(500)에서 생성되는 간섭 신호를 평균화하는 등의 방식으로 후처리를 통해 최종적으로 하나의 영상을 획득할 수 있다. As described above, the
이러한 본 실시예의 광간섭 단층 촬영 장치는 고막 검사, 치아 샘플(크라운, 임플란트 등)의 평가 및 3차원 스캐닝, 산업용 렌즈(Lens) 및 디스플레이 검사 기술 등에 활용할 수 있는 것은 물론, 기존의 초점 심도를 벗어나는 부분에 대한 정확한 분석이 어렵다는 단점을 보완할 수 있게 된다. The optical coherence tomography device of this embodiment can be used for eardrum inspection, tooth sample (crown, implant, etc.) evaluation and 3D scanning, industrial lens and display inspection technology, as well as It is possible to compensate for the disadvantage that it is difficult to accurately analyze the part.
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치를 설명하기 위한 모식도로써, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치는, 광원(100)이 하나로 마련되는 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영과는 달리, 광원(1000)을 복수 개로 마련하여 복수의 광이 출력되도록 복수의 광원(1100, 1200), 광분배기(2000), 기준단(3000), 측정단(4000), 검출부(5000) 및 영상처리부(600)를 포함할 수 있다. On the other hand, FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an optical coherence tomography device according to another embodiment of the present invention. Unlike optical coherence tomography according to the example, a plurality of
다른 실시예에 따른 광원(1000)은 제1 광을 방출하는 제1 광원(1100) 및 제2 광을 방출하는 제2 광원(1200)을 포함한다. 이 때 제1 광원(1100)과 제2 광원(1200)은 서로 다른 광출력(Optical power) 또는 서로 다른 중심파장(Center wavelength)을 가지는 광을 방출할 수 있다. 그리고 제1 광원(1100)은 제1 광원 콜리메이터(1150)를 포함하여 방출되는 광을 평행광으로 변환하여 제3 광분배기(2300)로 전달하고, 제2 광원(2200)은 제2 광원 콜리메이터(125)를 포함하여 제1 광원(1100)에서 방출되는 광과는 다른 광출력 또는 다른 중심파장을 갖는 광을 평행광으로 변환하여 제3 광분배기(2300)로 전달할 수 있다. A
그리고 다른 실시예에 따른 광분배기(200)는 제1 광원 콜리메이터(1150) 및 제2 광원 콜리메이터(1250)로부터 전달받은 제1 광 및 제2 광의 경로를 조절하기 위해 마련되며, 제1 광분배기(2100), 제2 광분배기(2200) 및 제3 광분배기(2300)를 포함할 수 있다. 또한 광섬유 분배기(Fiber Coupler, FC)로 구현되는 일 실시예에 따른 광분배기(200)와는 달리, 다른 실시예에 따른 광분배기(2000)는 빔 스플리터(Beam )로 구현되도록 한다. And the
촬영 대상(S)으로 이동하는 광의 진행방향을 기준으로 하였을 때, 제1 광분배기(2100)는 제3 광분배기(2300)의 후단에 위치하고, 제3 광분배기(2300)로부터 전달받은 광을 기준광 및 측정광으로 분배되어 기준단(3000)과 측정단(4000)으로 전달되도록 한다. Based on the traveling direction of the light moving to the subject (S), the first
제2 광분배기(2200)는 제1 광분배기(2100)의 후단에 위치하고, 상술한 바와 같이 제1 광분배기(2100)에 의해 분배된 광 중 측정광을 제1 분배광 및 제2 분배광으로 재분배하여 측정단(4000)으로 전달한다. The second
제3 광분배기(2300)는, 제1 광원 콜리메이터(1150), 제2 광원 콜리메이터(1250), 제1 광분배기(2100) 및 검출부(5000) 사이에 위치하고, 제1 광분배기(2100)로부터 전달받은 간섭광을 검출부(5000)을 전달한다. The
한편, 기준단(3000)은 광분배기(2000)를 통해 입력된 광에 기초하여 생성된 기준반사광을 전달하기 위해 마련되며, 도시된 바와 같이 제3 미러(3100) 및 제3 렌즈(3200) 및 제4 미러(3300)를 포함한다. 여기서 기준광은 광분배기(2000) 중 제1 광분배기(2100)를 통해 기준단(3000)으로 입력된 광을 의미할 수 있다. Meanwhile, the
제3 미러(3100)는 제1 광분배기(2100)를 통해 입력된 기준광이 진행하는 방향으로 기준으로 제1 광분배기(2100)의 후단에 위치하여 기준광을 제3 렌즈(3200)로 전달한다. The
제3 렌즈(3200)는 제3 미러(3100)의 후단에 위치하고 전달받은 기준광을 제4 미러(3300)로 전달할 수 있다. The third lens 3200 may be located at the rear end of the
그리고 제4 미러(3300)는 제3 렌즈(3200)로부터 전달된 기준광을 반사시켜 기준반사광을 생성하며, 이렇게 생성된 기준반사광은 기준광이 입사된 경로의 역방향으로 진행되어 제1 광분배기(2100)로 전달될 수 있다.In addition, the
다른 실시예에 따른 측정단(4000)은 측정광이 포커싱되는 위치(F1, F2)를 다르게 하여 초점 심도를 향상시키기 위함이며, 이러한 측정단(4000)은 제1 미러(4100), 제2 미러(4200), 제1 렌즈(4210), 빔 스플리터(4230), 갈바노미터 스캐너 (4250) 및 제2 렌즈(4270)를 포함할 수 있다. The measuring
다른 실시예에 따른 측정단(4000)은 일 실시예에 따른 측정단(400)과 달리 광분배기(2000)가 빔 스플리터로 마련됨에 따라 콜리메이터의 구성이 생략될 수 있다. 제1 미러(4100)는 제2 광분배기(2200)로부터 제1 분배광을 전달받아 빔 스플리터(4230)로 전달하고, 제2 미러(4200)는 제2 광분배기(2200)로부터 제2 분배광을 전달받아 제1 렌즈로(4210)로 전달한다. Unlike the
제1 렌즈(4210)는 제2 미러(4200)의 후단에 위치하여 제2 분배광의 초점 위치를 변경하고, 초점 위치가 변경된 제2 분배광을 빔 스플리터(4230)로 전달할 수 있다. 이를 통해 도2에 도시된 바와 같이 제2 분배광의 초점 위치(F2)는 깊이 방향을 기준으로 제1 분배광의 초점 위치(F1)보다 위에 위치하게 된다.The
빔 스플리터(4230)는 제1 미러(4100) 및 제1 렌즈(4210)로부터 전달된 제1 분배광 및 제2 분배광의 경로가 동일해지도록 하여 갈바노미터 스캐너(4250)로 전달한다. The
갈바노미터 스캐너(4250)는 빔 스플리터(4230)의 후단에 위치하고, 입사되는 광을 지속적으로 각도를 바꾸어 반사할 수 있다. 이러한 갈바노미터 스캐너(4250)는 빔 스플리터(4230)로부터 전달받은 제1 분배광과 상기 제2 분배광을 제2 렌즈(4270)로 전달한다. The
제2 렌즈(4270)는 갈바노미터 스캐너(4250)의 후단에 위치하고, 갈바노미터 스캐너(4250)에서 전달된 제1 분배광과 제2 분배광을 모아 촬영 대상(S)을 향해 조사할 수 있다.The
그리고 측정단(4000)에서는 이상의 구성을 통해 제1 분배광 및 제2 분배광이 촬영 대상(S)을 향해 조사하고, 촬영 대상(S)으로부터 제1 분배광 및 제2 분배광이 반사되어 생성되는 제1 측정반사광 및 제2 측정반사광이 합쳐진 측정반사광을 측정광이 전달된 방향의 역방향으로 진행되어 제1 광분배기(2100)로 전달될 수 있다.Further, in the
상술한 기준단(2000) 및 측정단(3000)에서 생성된 기준반사광 및 측정반사광은 제1 광분배기(2100)에서 합쳐질 수 있고, 그 결과 제1 광분배기(2100)에서 간섭된 광이 형성될 수 있으며, 이렇게 간섭된 간섭광은 검출부(5000)로 전달되어 촬영 대상(S)의 단층 이미지를 획득할 수 있다. The reference reflected light and the measurement reflected light generated by the above-described
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 검출부(5000)는 스펙트럼을 검출하며, 스펙트럼의 분석을 통해 간섭 스펙트럼 영상을 얻을 수 있으며, 간섭 스펙트럼 영상을 영상처리부(600)로 전달할 수 있다. 그리고 이를 위해 제5 미러(5200), 회절 격자(5300), 제4 렌즈(5400) 및 빔 스플리터(5600), 라인스캐너 카메라(5510, 5520)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the
제5 미러(5200)는 제3 광분배기(2300)의 후단에 위치하고, 제3 광분배기(2300)으로부터 입력된 간섭광을 회절 격자(5300)로 전달한다. The
회절 격자(5300)는 입사된 간섭광을 회절시키고, 회절된 빛은 제4 렌즈(5400)를 통하여 빔 스플리터(5600)로 전달된다. The
그리고 빔 스플리터(5600)는 제4 렌즈(5400)를 통해 전달받은 회절된 빛 중 제1 측정반사광에 기초하여 회절된 빛은 제2 라인스캐너 카메라(5510)로 전달되고, 제2 측정반사광에 기초하여 회절된 빛은 제1 라인스캐너 카메라(5520)로 전달된다. In addition, the
한편 영상처리부(600)는 검출부(5000)에서 입력받은 간섭 스펙트럼 영상의 각 픽셀을 푸리에 변환(Fourier Transformation)을 통해서 촬영 대상(S)의 깊이 정보를 측정함으로써, 촬영 대상(S)의 단층 영상의 이미지를 만들어낼 수 있다. On the other hand, the
이상에서는 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.Although various embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and is commonly used in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible by those with knowledge of, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or prospect of the present invention.
100, 1000 : 광원
1100 : 제1 광원
1200 : 제2 광원
1150 : 제1 광원 콜리메이터
1250 제2 광원 콜리메이터
200, 2000 : 광분배기
210, 2100 : 제1 광분배기
220, 2200 : 제2 광분배기
2300 : 제3 광분배기
300, 3000 : 기준단
400, 4000 : 측정단
500, 5000 : 검출부
600 : 영상처리부100, 1000: light source 1100: first light source
1200: second light source 1150: first light source collimator
1250 Second
210, 2100: first
2300: 3rd
400, 4000:
600: image processing unit
Claims (6)
광을 전달받아 광의 경로를 조절하는 광분배기;
상기 광분배기를 통해 입력된 광을 촬영 대상을 향해 조사하고, 상기 촬영 대상으로부터 반사되어 생성된 측정반사광을 전달하는 측정단;
상기 광분배기를 통해 입력된 광에 기초하여 생성된 기준반사광을 전달하는 기준단;
상기 기준반사광 및 상기 측정반사광에 의해 형성되는 간섭광을 입력받아 분석하는 검출부; 및
상기 검출부에서 분석된 간섭광에 기초하여 상기 촬영 대상의 단층 이미지를 생성하는 영상처리부를 포함하고,
상기 광분배기는,
상기 광원, 상기 측정단, 상기 기준단 및 상기 검출부 사이에 위치하여 이동하는 광의 경로를 조절하고, 상기 광원으로부터 방출된 광을 상기 기준단으로 입력되는 기준광 및 상기 측정단으로 입력되는 측정광으로 분배하는 제1 광분배기; 및
상기 제1 광분배기와 상기 측정단 사이에 위치하여 이동하는 광의 경로를 조절하고, 상기 측정광을 재분배하는 제2 광분배기를 포함하는 광간섭 단층 촬영 장치.
a light source that emits light;
an optical splitter that receives the light and adjusts the path of the light;
a measurement stage for radiating the light input through the optical splitter toward an object to be photographed, and transmitting measurement reflection light generated by reflection from the object;
a reference stage for transmitting standard reflected light generated based on the light input through the optical splitter;
a detector configured to receive and analyze interference light formed by the standard reflected light and the measurement reflected light; and
An image processing unit for generating a tomographic image of the photographing target based on the interference light analyzed by the detection unit;
The optical splitter,
It is located between the light source, the measuring end, the reference end, and the detection unit to adjust a path of moving light, and distributes light emitted from the light source into reference light input to the reference end and measurement light input to the measurement end. a first optical splitter; and
and a second optical splitter positioned between the first optical splitter and the measurement end to adjust a path of moving light and redistribute the measurement light.
상기 측정단은, 상기 측정광이 상기 촬영 대상을 향해 진행하는 방향을 기준으로 하여,
상기 제2 광분배기에서 분배된 제1 분배광을 평행광으로 변환하는 제1 콜리메이터;
상기 제1 콜리메이터의 후단에 위치하여 상기 제1 분배광의 경로를 변경하는 제1 미러;
상기 제2 광분배기에서 분배된 제2 분배광을 평행광으로 변환하는 제2 콜리메이터;
상기 제2 콜리메이터의 후단에 위치하여 상기 제2 분배광의 초점 위치를 변경하는 제1 렌즈;
상기 제1 미러에서 반사된 상기 제1 분배광의 경로와 상기 제1 렌즈를 통과한 상기 제2 분배광의 경로를 일치시키는 빔 스플리터;
상기 제1 분배광과 상기 제2 분배광을 반사시키는 갈바노미터 스캐너; 및
상기 갈바노미터 스캐너에서 반사된 상기 제1 분배광과 상기 제2 분배광을 모아주는 제2 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 광간섭 단층 촬영 장치.
According to claim 1,
The measuring end, based on the direction in which the measuring light travels toward the photographing target,
a first collimator converting the first distributed light from the second optical splitter into parallel light;
a first mirror positioned at a rear end of the first collimator to change a path of the first distributed light;
a second collimator converting the second distributed light from the second optical splitter into parallel light;
a first lens positioned at a rear end of the second collimator to change a focal position of the second distributed light;
a beam splitter matching a path of the first distribution light reflected by the first mirror with a path of the second distribution light passing through the first lens;
a galvanometer scanner for reflecting the first distributed light and the second distributed light; and
The optical coherence tomography apparatus comprising a second lens for collecting the first and second distributed light reflected from the galvanometer scanner.
상기 제2 광분배기는,
상기 제1 광분배기로부터 분배된 광을 상기 제1 분배광과 상기 제2 분배광으로 재분배함에 있어서, 상기 제1의 분배광의 비율을 상기 제2 분배광의 비율보다 높게 설정하는 것을 특징으로 하는, 광간섭 단층 촬영 장치.
According to claim 2,
The second optical splitter,
In redistributing the light distributed from the first optical splitter into the first and second distributed lights, a ratio of the first distributed light is set higher than a ratio of the second distributed light. Interference tomography device.
상기 측정반사광은,
상기 제1 분배광에 의해 생성되는 제1 측정반사광과 상기 제2 분배광에 의해 생성되는 제2 측정반사광이 합쳐진 것이고,
상기 영상처리부는,
상기 촬영 대상의 상기 초점 위치에 기초하여 광경로 길이의 차이를 보정하여 생성된 복수 개의 단층 이미지를 병합하거나 간섭 신호를 평균화하여 최종 단층 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 광간섭 단층 촬영 장치.
According to claim 2,
The measured reflected light,
A first measurement reflection light generated by the first distribution light and a second measurement reflection light generated by the second distribution light are combined;
The image processing unit,
The optical coherence tomography apparatus according to claim 1 , wherein a final tomographic image is generated by merging a plurality of tomographic images generated by correcting a difference in optical path length based on the focal position of the photographing target or by averaging interference signals.
상기 광원은,
제1 광을 방출하는 제1 광원 및
제2 광을 방출하는 제2 광원을 포함하고,
상기 광분배기는,
상기 제1 광원 및 제2 광원에서 방출되는 광을 제1 광분배기로 전달하는 제3 광분배기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광간섭 단층 촬영 장치.
According to claim 1,
The light source,
A first light source emitting a first light; and
A second light source emitting a second light;
The optical splitter,
The optical coherence tomography apparatus further comprises a third optical splitter for transmitting the light emitted from the first light source and the second light source to the first optical splitter.
상기 제1 광원 및 상기 제2 광원은, 서로 다른 광출력(Optical power) 또는 서로 다른 중심파장(Center wavelength)을 가지는 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 광간섭 단층 촬영 장치.According to claim 5,
The first light source and the second light source, the optical coherence tomography apparatus, characterized in that for emitting light having different optical power or different center wavelength (Center wavelength).
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