KR100551581B1 - 씨씨디 카메라를 이용한 오씨티 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 CCD 카메라를 이용한 OCT 시스템은, 광원과, 광원의 광을 일정 비율로 투과하는 빔 스플리터와, 투과광의 일부를 입사받아 평행광으로 출광하는 제1콜리메이터와, 제1콜리메이터를 거친 광의 길이를 맞추어주는 미러와, 투과광의 다른 부분을 입사받아 평행광으로 출광하는 제2콜리메이터와, 제2콜리메이터를 거친 광을 측정 대상의 샘플에 촛점을 맞추어주는 포커싱 렌즈와, 상기 측정 대상의 샘플로부터의 반사광과 상기 미러로부터의 반사광에 의한 간섭 신호의 출력을 위한 포토 디텍터와, 포토 디텍터로부터의 약한 간섭 신호를 증폭하는 증폭기와, 증폭기를 거친 간섭 신호의 포락선 검파 및 신호 복조를 위한 디모듈레이터와, 디모듈레이터에 의해 복조된 신호의 처리를 위한 컴퓨터를 구비하는 OCT 시스템에 있어서, 상기 제2콜리메이터와 포커싱 렌즈 사이에는 제2의 빔 스플리터를 설치하고, 상기 제2콜리메이터와 포커싱 렌즈 사이의 광경로에 대하여 직각방향으로 상기 제2 빔 스플리터로부터 소정 거리 이격된 지점에는 제2 빔 스플리터에 의해 굴절된 광을 입사받아 상기 측정 대상의 샘플을 촬영하기 위한 CCD 카메라를 설치하는 한편 상기 컴퓨터와 전기적으로 접속하여, CCD 카메라에 의해 촬영된 측정 대상 샘플의 영상을 컴퓨터를 통해 보면서 작업자가 컴퓨터를 이용하여 CCD 카메라를 제어함으로써 샘플의 위치를 제어하도록 구성된다.

Description

씨씨디 카메라를 이용한 오씨티 시스템{OCT(optical coherence tomography) system using a CCD(charge coupled device) camera}
도 1은 종래 OCT 시스템의 일 예에 대한 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 CCD 카메라를 이용한 OCT 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 CCD 카메라를 이용한 OCT 시스템의 제2 실시예를 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100,200,300...SLD 101,201,301...광섬유
102,202,302...빔 스플리터 103,203,303...제1콜리메이터
104,204,304...공간상의 레이저광 105,205,305...미러
106,206,316...포토 디텍터 107,207,317...RF 증폭기
108,208,318...디모듈레이터 109,209,319...컴퓨터
110,210,307...제2콜리메이터 112,212,310...포커싱 렌즈
113,213,313...측정 대상 샘플 211,309...제2 빔 스플리터
214,308...공간상의 레이저광 215,311...CCD 카메라 렌즈
216,312...CCD 카메라 306...광학 서큘레이터
315...평형형 증폭기
본 발명은 OCT(optical coherence tomography) 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 OCT의 포커싱 렌즈와 콜리메이터(collimator) 사이에 빔-스플리터 (beam-splitter)를 삽입하여 수동으로 샘플의 위치를 정하는 대신에 CCD(charge coupled device) 카메라를 이용하여 샘플의 측정 위치를 정밀하게 정할 수 있는 CCD 카메라를 이용한 OCT 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, OCT를 이용한 샘플의 영상을 얻기 위해서는 망막의 측정일 경우, 펀더스(fundus) 카메라와 인터페이스를 하는데, 이 경우 시스템 구성의 가격이 비싸지는 단점이 있다. 또한, 생체 샘플의 측정인 경우 수동으로 위치를 지정해주고 있으나, 위치를 정확하게 지정하기가 어려운 문제가 있다.
도 1은 종래 OCT 시스템의 일 예에 대한 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 OCT 시스템은 광원으로서의 SLD(super luminescent diode)(100)와, SLD(100)로부터의 방출광을 입사받아 소정 비율(예컨대,50:50)로 분산하여 출광하는 빔 스플리터(beam splitter)(102)와, 빔 스플리터(102)에 의해 투과된 광의 일부를 입사받아 평행광으로 출광하는 제1콜리메이터(collimator) (103)와, 제1콜리메이터(103)를 거친 광에 대하여 간섭현상을 일으키도록 광의 길이를 맞추어주기 위한 미러(mirror)(105)와, 상기 빔 스플리터(102)에 투과된 광의 다른 부분을 입사받아 평행광으로 출광하는 제2콜리메이터(110)와, 제2콜리메이터 (110)를 거친 광을 입사받아 측정 대상의 샘플(113)에 촛점을 맞추어주는 포커싱 렌즈(focusing lens)(112)와, 상기 측정 대상의 샘플(113)로부터의 반사광과 상기 미러(105)로부터의 반사광이 빔 스플리터(102)로 역입사되어 간섭현상을 일으킴에 따른 간섭 신호의 출력을 위한 포토 디텍터(photo detector)(106)와, 포토 디텍터 (106)로부터 출력되는 약한 간섭 신호를 증폭하기 위한 RF 증폭기(107)와, RF 증폭기(107)를 거친 간섭 신호의 포락선 검파 및 신호 복조를 위한 디모듈레이터 (demodulator)(108)와, 디모듈레이터(demodulator)(108)에 의해 복조된 신호의 처리를 위한 컴퓨터(109)를 구비하여 구성된다. 도 1에서 참조번호 101은 광섬유, 104는 공간상에서의 레이저광을 각각 나타낸다.
그런데, 이상과 같은 종래 OCT 시스템에 의해서는 전술한 바와 같이, 생체 샘플을 측정하는 경우 수동으로 샘플의 위치를 지정해주고 있는 바, OCT는 샘플의 측정범위가 ㎛∼mm 단위이기 때문에 수동으로 샘플의 위치를 정확하게 지정하기가 어려운 문제가 있다.
본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, OCT의 포커싱 렌즈와 콜리메이터 사이에 빔-스플리터를 삽입하고 그 일측에는 CCD 카메라를 설치하여, 종래의 수동으로 샘플의 위치를 정하는 대신에 CCD 카메라를 이용하여 샘플의 위치를 정함으로써 샘플의 측정 위치를 한층 정밀하게 정할 수 있는 CCD 카메라를 이용한 OCT 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 CCD 카메라를 이용한 OCT 시스템은,
광원과, 광원으로부터의 방출광을 입사받아 소정 비율로 선택적 투과하여 출광하는 빔 스플리터와, 빔 스플리터에 의해 투과된 광의 일부를 입사받아 평행광으로 출광하는 제1콜리메이터와, 제1콜리메이터를 거친 광에 대하여 간섭현상을 일으키도록 광의 길이를 맞추어주기 위한 미러와, 상기 빔 스플리터에 투과된 광의 다른 부분을 입사받아 평행광으로 출광하는 제2콜리메이터와, 제2콜리메이터를 거친 광을 입사받아 측정 대상의 샘플에 촛점을 맞추어주는 포커싱 렌즈와, 상기 측정 대상의 샘플로부터의 반사광과 상기 미러로부터의 반사광이 빔 스플리터로 역입사되어 간섭현상을 일으킴에 따른 간섭 신호의 출력을 위한 포토 디텍터와, 포토 디텍터로부터 출력되는 약한 간섭 신호를 증폭하기 위한 증폭기와, 증폭기를 거친 간섭 신호의 포락선 검파 및 신호 복조를 위한 디모듈레이터와, 디모듈레이터에 의해 복조된 신호의 처리를 위한 컴퓨터를 구비하는 OCT 시스템에 있어서,
상기 제2콜리메이터와 포커싱 렌즈 사이에는 또 다른 제2의 빔 스플리터를 설치하고, 상기 제2콜리메이터와 포커싱 렌즈 사이의 광경로에 대하여 직각방향으로 상기 제2 빔 스플리터로부터 소정 거리 이격된 지점에는 제2 빔 스플리터에 의해 굴절된 광을 입사받아 상기 측정 대상의 샘플을 촬영하기 위한 CCD 카메라를 설치하는 한편 상기 컴퓨터와 전기적으로 접속하여, CCD 카메라에 의해 촬영된 측정 대상 샘플의 영상을 컴퓨터를 통해 보면서 작업자가 컴퓨터를 이용하여 CCD 카메라를 제어함으로써 샘플의 위치를 제어하도록 구성되어 있는 점에 그 특징이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 CCD 카메라를 이용한 OCT 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 CCD 카메라를 이용한 OCT 시스템은 종래 OCT 시스템의 구성 요소를 대부분이 그대로 구비한다. 즉, 광원으로서의 SLD(200)와, SLD(200)로부터의 방출광을 입사받아 소정 비율(예컨대,50:50)로 선택적 투과하여 출광하는 빔 스플리터(202)와, 빔 스플리터(202)에 의해 투과된 광의 일부분을 입사받아 평행광으로 출광하는 제1콜리메이터(203)와, 제1콜리메이터(203)를 거친 광에 대하여 간섭현상을 일으키도록 광의 길이를 맞추어주기 위한 미러 (205)와, 상기 빔 스플리터(202)에 투과된 광의 다른 부분을 입사받아 평행광으로 출광하는 제2콜리메이터(210)와, 제2콜리메이터(210)를 거친 광을 입사받아 측정 대상의 샘플(213)에 촛점을 맞추어주는 포커싱 렌즈(212)와, 상기 측정 대상 의 샘플(213)로부터의 반사광과 상기 미러(205)로부터의 반사광이 빔 스플리터 (202)로 역입사되어 간섭현상을 일으킴에 따른 간섭 신호의 출력을 위한 포토 디텍터(206)와, 포토 디텍터(206)로부터 출력되는 약한 간섭 신호를 증폭하기 위한 RF 증폭기(207)와, RF 증폭기(207)를 거친 간섭 신호의 포락선 검파 및 신호 복조를 위한 디모듈레이터(208)와, 디모듈레이터(208)에 의해 복조된 신호의 처리를 위한 컴퓨터(209)를 기본적으로 구비한다.
그리고, 본 발명의 OCT 시스템은 위의 구성을 기본으로 가지면서 상기 제2콜리메이터(210)와 포커싱 렌즈(212) 사이에는 또 다른 제2의 빔 스플리터(211)를 설치하고, 상기 제2콜리메이터(210)와 포커싱 렌즈(212) 사이의 광경로에 대하여 직각방향으로 상기 제2 빔 스플리터(211)로부터 소정 거리 이격된 지점에는 제2 빔 스플리터(211)에 의해 굴절된 광을 입사받아 상기 측정 대상의 샘플(213)을 촬영하기 위한 CCD 카메라(216)를 설치하는 한편 상기 컴퓨터(209)와 전기적으로 접속하여, CCD 카메라(216)에 의해 촬영된 측정 대상 샘플(213)의 영상을 컴퓨터(209)를 통해 보면서 작업자가 컴퓨터(209)를 이용하여 CCD 카메라(216)를 제어함으로써 샘플(213)의 위치를 제어하도록 구성된다. 여기서, 이와 같은 제어를 위해 상기 컴퓨터(209)에는 CCD 카메라(216)의 제어를 위한 소정의 제어프로그램이 본 발명의 시스템 설계자에 의해 미리 작성되어 저장된다. 도 2에서 참조번호 201은 광섬유, 204,214는 공간상에서의 레이저광, 215는 CCD 카메라 렌즈를 각각 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 CCD 카메라를 이용한 OCT 시스템의 제2 실시예를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 이는 본 발명이 채용된 Mach Zehnder 인터페로미터 OCT 구성을 보여주는 것으로서, 구성 요소의 상당 부분은 상기 제1실시예의 경우와 동일하다. 따라서, 동일한 구성 요소에 대해서는 설명을 생략하고, 특별히 다른 구성 요소에 대해서만 설명하기로 한다.
이 제2 실시예의 경우는 도시된 바와 같이, 광원인 SLD(300)로부터의 광을 입사받는 빔 스플리터(302)와 제2콜리메이터(307) 사이에는 입력 신호(여기에서는 레이저광)에 대하여 반사나 감쇠없이 일정한 방향으로만 출력하는 광학 서큘레이터 (optical circulator)(306)가 설치되고, 상기 빔 스플리터(302)와 포토 디텍터 (316) 사이에는 또 다른 제3의 빔 스플리터(314)와 평형형 증폭기(315)가 설치되며, 상기 제3의 빔 스플리터(314)는 상기 광학 서큘레이터(306)와 빔 스플리터 (302)와 각각 전기적으로 접속되는 점에 특징이 있다. 이 제2실시예의 경우는 상기 제1실시예의 경우보다 더욱 다양하고 정밀한 측정을 요하는 경우에 적합하다고 할 수 있다. 도 3에서 참조번호 301은 광섬유, 303은 제1콜리메이터, 304,308은 공간상의 레이저광, 305는 미러, 309는 제2 빔 스플리터, 310은 포커싱 렌즈, 311은 CCD 카메라 렌즈, 312는 CCD 카메라, 313은 측정 대상의 샘플, 317은 RF 증폭기, 318은 디모듈레이터, 319는 컴퓨터를 각각 나타낸다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 CCD 카메라를 이용한 OCT 시스템은 종래와는 달리 OCT의 포커싱 렌즈와 콜리메이터 사이에 빔 스플리터를 삽입하고 그 일측에는 CCD 카메라를 설치하여, 종래의 수동으로 샘플의 위치를 정하는 대신에 CCD 카메라를 이용하여 샘플의 위치를 정함으로써 샘플의 측정 위치를 한층 정밀하게 정할 수 있는 장점이 있다. 또한, 샘플의 두께를 정밀하게 측정할 수 있으며, 이를 영상처리함으로써 수∼수십㎛의 해상도를 가지는 영상을 얻을 수 있다.

Claims (2)

  1. 광원과, 광원으로부터의 방출광을 입사받아 소정 비율로 선택적 투과하여 출광하는 빔 스플리터와, 빔 스플리터에 의해 투과된 광의 일부를 입사받아 평행광으로 출광하는 제1콜리메이터와, 제1콜리메이터를 거친 광에 대하여 간섭현상을 일으키도록 광의 길이를 맞추어주기 위한 미러와, 상기 빔 스플리터에 투과된 광의 다른 부분을 입사받아 평행광으로 출광하는 제2콜리메이터와, 제2콜리메이터를 거친 광을 입사받아 측정 대상의 샘플에 촛점을 맞추어주는 포커싱 렌즈와, 상기 측정 대상의 샘플로부터의 반사광과 상기 미러로부터의 반사광이 빔 스플리터로 역입사되어 간섭현상을 일으킴에 따른 간섭 신호의 출력을 위한 포토 디텍터와, 포토 디텍터로부터 출력되는 약한 간섭 신호를 증폭하기 위한 증폭기와, 증폭기를 거친 간섭 신호의 포락선 검파 및 신호 복조를 위한 디모듈레이터와, 디모듈레이터에 의해 복조된 신호의 처리를 위한 컴퓨터를 구비하는 OCT 시스템에 있어서,
    상기 제2콜리메이터와 포커싱 렌즈 사이에는 또 다른 제2의 빔 스플리터를 설치하고, 상기 제2콜리메이터와 포커싱 렌즈 사이의 광경로에 대하여 직각방향으로 상기 제2 빔 스플리터로부터 소정 거리 이격된 지점에는 제2 빔 스플리터에 의해 분산굴절된 광을 입사받아 상기 측정 대상의 샘플을 촬영하기 위한 CCD 카메라를 설치하는 한편 상기 컴퓨터와 전기적으로 접속하여, 상기 CCD 카메라에 의해 촬영된 측정 대상 샘플의 영상을 컴퓨터를 통해 보면서 작업자가 컴퓨터를 이용하여 CCD 카메라를 제어함으로써 샘플의 위치를 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으 로 하는 CCD 카메라를 이용한 OCT 시스템.
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