KR101268413B1 - 광단층 모니터링 현미경 - Google Patents

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KR101268413B1
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김홍균
이창호
김경운
이준훈
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경북대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 광단층 모니터링 현미경에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경은, 샘플대 정면으로부터 제1 대물렌즈, 빔스플리터(beam splitter) 및 접안렌즈가 순차적으로 배치되고, 제1 광원에서 발생된 제1 광을 이용하여 상기 샘플의 표면 이미지를 제공하는 현미경 이미지 제공부; 및 제2 광원에서 발생된 제2 광을, 제1 빛살 및 제2 빛살로 분배하여 각각 기준 미러 및 샘플로 인가하되, 상기 제2 빛살이 상기 제1 광과 동일한 샘플 위치로 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 기준미러 및 상기 샘플에서 각각 반사된 기준빛(Reference beam) 및 신호빛(Signal beam)의 간섭신호를 이용하여 광단층(Optical Coherent Tomography) 이미지를 생성한 후, 상기 현미경 이미지 제공부의 빔스플리터로 제공하는 OCT 이미지 제공부;를 구비하고, 상기 OCT 이미지 제공부는 상기 샘플의 표면이미지와 동일한 위치의 OCT 이미지를 생성하여 상기 현미경 이미지 제공부의 빔스플리터로 제공하고, 상기 현미경 이미지 제공부는 상기 빔스플리터를 통해 상기 OCT 이미지 제공부로부터 OCT 이미지가 제공되는 경우, 상기 샘플의 표면 이미지와 OCT 이미지를 동시에 상기 접안렌즈로 출력하는 것을 특징으로 한다.

Description

광단층 모니터링 현미경{Optical coherent tomography monitoring microscope}
본 발명은 광단층 모니터링 현미경에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 현미경의 접안렌즈로 광단층(이하, OCT; Optical coherent tomography) 이미지를 제공함으로써, 현미경의 접안렌즈를 통해 실시간으로 현미경 이미지와 생체 단층 화면을 제공할 수 있는 광단층 모니터링 현미경에 관한 것이다.
일반적으로, 눈은 빛의 강약 및 파장을 감지하는 기관으로, 명암을 감지하는 것과 빛의 방향을 알아내는 것, 물체의 상을 인지하는 것 등을 하고 있다. 이러한, 눈은 두골의 전면에 좌우 한쌍의 안와 안에 각각 있으며, 상하의 눈꺼풀에 의해 보호되고 있고, 안구는 뒤쪽으로 시신경과 연결되며, 안구벽은 3층으로 되어 있어, 가장 바깥층은 각막과 공막으로 되어 각막을 보통 검은 자위라고 한다.
눈은 현대의 환경의 변화에 의해 백내장, 안구건조증, 녹내장 등의 질병에 대한 수술이나, 시력교정을 위한 라식 수술 및 라섹수술, 엑시머레이저 수술, ICL 수술 등을 하고 있으며, 이러한 수술 시에 수술용 현미경을 많이 사용하고 있다.
상기 수술용 현미경은 전원에 의해 빛을 환자의 환부로 조사하는 광원과, 상기 환자의 안구를 확대해주는 대물렌즈, 상기 확대된 안구를 육안으로 확인하도록 한 접안렌즈로 구성된다. 또한, 접안 렌즈를 통하지 않고도 환자의 상태를 관찰 및 수술할 수 있도록 상기 대물렌즈와 접안렌즈 사이에 빔 스플리터를 배치시키고, 상기 빔 스플리터에서 분리된 영상을 CCD 카메라를 통해 전기적 신호로 변환하여 모니터로 출력함으로써, 용이하게 수술이 가능하도록 하고 있다.
그러나, 이러한 수술용 현미경은 단순히 안구의 표면 이미지만을 보여주기 때문에, 생체의 여러 층에서 발생하는 명암 차이때문에 생체 조직 간의 구분이 쉽지 않다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 일반적으로 절개 후 수술도구를 넣어 이를 확인하는데, 이 경우, 생체에 상처를 내야하는 문제점이 있을뿐만 아니라, 시술자의 경험이나 숙련도에 영향을 받게 되어, 수술의 안정성과 정확성 확보에 어려움이 많다.
본 발명의 목적은 종래의 현미경을 통해 표면 이미지만이 제공되기 때문에 생체 단층을 구분하기 어려워 수술의 안정성과 정확성 확보에 어려움이 많았던 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 현미경의 접안렌즈를 통해 실시간으로 현미경 이미지와 OCT 이미지를 제공할 수 있는 광단층 모니터링 현미경을 제공하고자 하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 광단층 모니터링 현미경에 있어서, 샘플이 놓여지는 샘플대; 상기 샘플대 정면으로부터 제1 대물렌즈, 빔스플리터(beam splitter) 및 접안렌즈가 순차적으로 배치되고, 제1 광원에서 발생된 제1 광을 이용하여 상기 샘플의 표면 이미지를 제공하는 현미경 이미지 제공부; 및 제2 광원에서 발생된 제2 광을 제1 빛살 및 제2 빛살로 분배하고, 상기 제1 빛살 및 제2 빛살을 각각 기준 미러 및 샘플로 인가하되, 상기 제2 빛살이 상기 제1 광과 동일한 샘플 위치로 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 기준미러 및 상기 샘플에서 각각 반사된 기준빛(Reference beam) 및 신호빛(Signal beam)의 간섭신호를 이용하여 광단층(Optical Coherent Tomography) 이미지를 생성한 후, 상기 현미경 이미지 제공부의 빔스플리터로 제공하는 OCT 이미지 제공부;를 구비하고, 상기 OCT 이미지 제공부는 상기 샘플의 표면 이미지와 동일한 위치의 OCT 이미지를 생성하여 상기 현미경 이미지 제공부의 빔스플리터로 제공하고, 상기 현미경 이미지 제공부는 상기 빔스플리터를 통해 상기 OCT 이미지 제공부로부터 OCT 이미지가 제공되는 경우, 상기 샘플의 표면 이미지와 OCT 이미지를 동시에 상기 접안렌즈로 출력하는 것을 특징으로 한다.
전술한 특징을 갖는 본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경에 있어서, 상기 OCT 이미지 제공부는 사전에 설정된 파장을 갖는 제2 광원; 상기 제2 광원에서 발생된 제2 광을 제1 빛살 및 제2 빛살로 분배하여 기준 미러 및 샘플로 인가하고, 상기 기준 미러 및 샘플에서 반사된 기준빛 및 신호빛을 결합하는 광 결합기; 상기 제1 빛살이 기준 미러로 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 기준미러로부터 반사된 기준빛을 상기 광 결합기로 제공하는 기준경로부; 상기 제2 빛살이 상기 제1 광과 동일한 샘플 위치로 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 샘플로부터 반사된 신호빛을 상기 광 결합기로 제공하는 샘플경로부; 상기 광결합기로부터 결합된 기준빛 및 신호빛의 간섭신호를 검출하는 광 검출기; 상기 광 검출기에서 검출된 간섭신호를 처리하여 OCT 이미지를 생성하는 신호처리부; 및 상기 신호처리부로부터 생성된 OCT 이미지를 상기 빔 스플리터로 출력하는 영상출력기;를 구비한다.
본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경의 상기 샘플경로부는 상기 제1 대물렌즈와 샘플대 사이에 배치되고, 상기 사전에 설정된 파장을 갖는 제2 빛살은 반사시키고, 나머지 파장의 빛은 투과시키는 다이크로익 미러(dichroic mirror);를 구비하고, 상기 다이크로익 미러는 제2 빛살이 제1 광과 동일한 샘플 위치로 인가되도록 경로를 유도하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 샘플경로부는 상기 제2 빛살을 시준하는 시준기(collimator); 상기 시준된 제2 빛살의 진행 경로에 배치되어, 제2 빛살을 상기 다이크로익 미러로 진행시키고, 샘플로부터 되반사되는 신호빛을 다시 시준기로 제공하며, 샘플의 표면을 스캐닝하도록 구동하는 광경로변경장치; 및 상기 다이크로익 미러와 상기 광경로변경장치 사이에 배치되고, 상기 광경로변경장치로부터 출력되는 제2 빛살의 초점을 형성하여 상기 다이크로익 미러로 제공하는 제2 대물렌즈;를 더 구비한다.
본 발명에 따른 샘플경로부의 상기 광경로변경장치는 갈바노스캐너(Galvano scanner), 폴리곤(Polygon, 회전다면경), X-Y 스캐너 중 어느 하나로 구성된다.
본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경의 상기 영상출력기는 빔 프로젝터(beam projector)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경의 상기 OCT 이미지 제공부는 상기 현미경 이미지 제공부의 빔스플리터 및 접안렌즈가 두 개인 쌍안식 현미경일 경우, 상기 두 개의 빔스플리터 중 적어도 하나 이상으로 OCT 이미지를 제공하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징은 광단층 이미지 제공 장치에 있어서, 사전에 설정된 파장의 광을 발생시키는 광원; 상기 광원에서 발생된 광을 제1 빛살 및 제2 빛살로 분배하고, 상기 제1 빛살 및 제2 빛살을 기준 미러 및 샘플로 인가하고, 상기 기준 미러 및 샘플에서 반사된 기준빛 및 신호빛을 결합하는 광 결합기; 상기 제1 빛살이 기준 미러로 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 기준미러로부터 반사된 기준빛을 상기 광 결합기로 제공하는 기준경로부; 상기 제2 빛살이 현미경의 광과 동일한 샘플 위치로 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 샘플로부터 반사된 신호빛을 상기 광 결합기로 제공하는 샘플경로부; 상기 광결합기로부터 결합된 기준빛 및 신호빛의 간섭신호를 검출하는 광 검출기; 상기 광 검출기에서 검출된 간섭신호를 처리하여 OCT 이미지를 생성하는 신호처리부; 및 상기 신호처리부로부터 생성된 OCT 이미지를 현미경의 빔스플리터로 출력하는 영상출력기;를 구비하고, 상기 광단층 이미지 제공장치는 현미경과 결합하여, 상기 현미경의 표면 이미지와 동일한 샘플 위치의 OCT 이미지를 생성하고, 샘플의 표면이미지와 동시에 출력되도록 OCT 이미지를 제공하는 것을 특징으로 한다.
전술한 특징을 갖는 본 발명에 따른 광단층 이미지 제공장치의 상기 샘플경로부는 상기 현미경의 제1 대물렌즈와 샘플대 사이에 배치되고, 사전에 설정된 파장을 갖는 제2 빛살은 반사시키고, 나머지 파장의 빛은 투과시키는 다이크로익 미러(dichroic mirror);를 구비하고, 상기 다이크로익 미러는 제2 빛살이 현미경의 광과 동일한 샘플 위치로 인가되도록 경로를 유도하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 샘플경로부는 상기 제2 빛살을 시준하는 시준기(collimator); 상기 시준된 제2 빛살의 진행 경로에 배치되어, 제2 빛살을 상기 다이크로익 미러로 진행시키고, 샘플로부터 되반사되는 신호빛을 다시 시준기로 제공하며, 샘플의 표면을 스캐닝하도록 구동하는 광경로변경장치; 및 상기 다이크로익 미러와 상기 광경로변경장치 사이에 배치되고, 상기 광경로변경장치로부터 출력되는 제2 빛살의 초점을 형성하여 상기 다이크로익 미러로 제공하는 제2 대물렌즈;를 더 구비한다.
본 발명에 따른 샘플경로부의 상기 광경로변경장치는 갈바노스캐너(Galvano scanner), 폴리곤(Polygon, 회전다면경), X-Y 스캐너 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광단층 이미지 제공장치의 상기 영상출력기는 빔 프로젝터(beam projector)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 광단층 이미지 제공장치는 상기 현미경의 빔스플리터 및 접안렌즈가 두 개인 쌍안식 현미경일 경우, 상기 두 개의 빔스플리터 중 적어도 하나 이상으로 OCT 이미지를 제공하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경은 OCT 이미지 제공부의 샘플경로부를 통해 상기 현미경 이미지 제공부와 동일한 샘플 위치로 빛을 조사함으로써, 동일한 샘플 위치의 표면 이미지와 OCT 이미지를 동시에 제공할 수 있다는 장점을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경을 수술 중에 사용할 시에 시술자가 환부의 표면만이 아닌 단층 정보까지 확인할 수 있어서, 수술의 안정성과 정확성을 획득할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경의 OCT 이미지 제공부는 현미경 이미지 제공부와 독립적으로 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 광단층 이미지 제공장치는 기존의 현미경에 OCT 이미지를 제공할 수 있도록 구성함으로써, 별도의 현미경의 개조를 위한 비용이나 시간이 소모되지 않는다는 장점을 갖게 된다.
또한, 본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경은 OCT를 수술용으로 사용될 수 있도록 구성함으로써, 진단 분야에서 주로 사용되던 OCT의 적용 분야를 넓히고 시장의 수요를 늘리는데 이바지할 것으로 판단된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광단층 모니터링 현미경을 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 OCT부의 기본 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 OCT 이미지 제공부의 샘플 경로부를 도시한 구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경에 있어서, OCT 이미지가 출력될 경우의 접안 렌즈 이미지 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경에 있어서, OCT 이미지가 출력되지 않을 경우의 접안 렌즈 이미지 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광단층 모니터링 현미경의 구조 및 동작 원리에 대하여 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광단층 모니터링 현미경을 개략적으로 도시한 구조도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광단층 모니터링 현미경(10)은 샘플대(100), 현미경 이미지 제공부(200) 및 광단층(이하, OCT; Optical Coherent Tomography) 이미지 제공부(300)를 구비한다.
상기 샘플대(100)는 샘플이 놓여지며, 본 발명에서는 안구와 같은 생체 조직의 샘플을 사용한다.
상기 현미경 이미지 제공부(200)는 상기 샘플대(100) 정면으로부터 제1 대물렌즈(220), 빔스플리터(beam splitter;240) 및 접안렌즈(260)가 순차적으로 배치되고, 제1 광원(도시하지 않음)에서 발생된 제1 광을 이용하여 상기 샘플의 표면 이미지를 제공한다. 상기 현미경 이미지 제공부(200)는 종래의 현미경과 동일한 구조이며, 특히, 대물렌즈와 접안렌즈 사이에 빔스플리터를 배치시켜 샘플의 표면 이미지를 접안렌즈뿐만 아니라 외부의 카메라로 출사하는 구조와 동일하다. 따라서, 후술하는 OCT 이미지 제공부(300)는 본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경에 포함되는 것뿐만 아니라, 별개의 독립적인 장치로서 기존 현미경에 결합가능한 구조를 갖을 수 있다.
상기 OCT 이미지 제공부(300)는 제2 광원에서 발생된 제2 광을 제1 빛살 및 제2 빛살로 분배하고, 상기 제1 빛살 및 제2 빛살을 각각 기준 미러 및 샘플로 인가하되, 상기 제2 빛살이 상기 제1 광과 동일한 샘플 위치로 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 기준미러 및 상기 샘플에서 각각 반사된 기준빛(Reference beam) 및 신호빛(Signal beam)의 간섭신호를 이용하여 OCT 이미지를 생성한 후, 상기 현미경 이미지 제공부(120)의 빔스플리터(124)로 제공한다.
전술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경의 OCT 이미지 제공부는 상기 샘플의 표면 이미지와 동일한 위치의 OCT 이미지를 생성하여 상기 현미경 이미지 제공부의 빔스플리터로 제공하고, 상기 현미경 이미지 제공부는 상기 빔스플리터를 통해 상기 OCT 이미지 제공부로부터 OCT 이미지가 제공되는 경우, 상기 샘플의 표면 이미지와 OCT 이미지를 동시에 상기 접안렌즈로 출력하는 것을 특징으로 한다. 다시 말해, 상기 OCT 이미지 제공부를 통해 OCT 이미지가 생성되고 제공되는 경로는 상기 현미경 이미지 제공부의 표면 이미지가 생성되고 제공되는 경로와 독립적으로 진행되므로, 상기 광단층 모니터링 현미경은 기존의 현미경과 동일하게 샘플의 표면 이미지를 볼 수 있으며, 사용자의 선택에 따라 OCT 이미지를 표면이미지에 겹쳐서 제공할 수 있다.
이하, 전술한 OCT 이미지 제공부(300)에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경의 OCT 이미지 제공부(300)는 OCT부와 샘플경로부(320) 및 영상출력기(380)를 구비한다.
본 발명에서의 OCT 부는 기존의 광학적 단층 촬영 장치의 기본 구성과 동일하다. 도 2는 본 발명에 따른 OCT부의 기본 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 상기 OCT부는 제2 광원(310), 광결합기(340), 기준경로부(330), 광 검출기(360) 및 신호처리부(370)를 구비하며, 본 발명에서는 샘플 경로부(320) 및 영상출력기(380)를 통해 전술한 현미경 이미지 제공부(200)와 유기적으로 연결되어 있다.
상기 제2 광원(310)은 사전에 설정된 파장의 제2 광을 발생시킨다. 본 발명에서는 제2 광원(310)의 파장을 사전에 설정함으로써, 상기 제2 광원(310)이 현미경 이미지 제공부(200)의 제1 광원의 제1 광으로부터 분리시켜 독립된 경로로 진행될 수 있도록 한다. 상기 제2 광원은 근적외선 파장 대역을 갖는 광원인 것이 바람직하며, 본 발명에서는 850nm의 광원을 사용하였다.
상기 광결합기(340)는 상기 제2 광원(310)에서 발생된 제2 광을 제1 빛살 및 제2 빛살로 분배하여 기준 미러('M') 및 샘플('S')로 인가하고, 상기 기준 미러 및 샘플에서 반사된 기준빛 및 신호빛을 결합한다.
상기 기준경로부(330)는 상기 제1 빛살이 기준 미러('M')로 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 기준미러로부터 반사된 기준빛을 상기 광 결합기로 제공한다. 상기 기준경로부(330)는 기준미러로 제1 빛살의 경로를 유도하는 어떠한 구조도 가능하며, 일반적으로 시준렌즈를 사용한다.
한편, 광결합기(340)로부터 샘플로 인가되는 제2 빛살은 샘플경로부(320)를 통해 상기 현미경 이미지 제공부(200)의 제 1광과 동일한 샘플 위치로 인가된다. 도 3은 본 발명에 따른 OCT 이미지 제공부의 샘플 경로부를 도시한 구조도이다. 도 3을 참조하면, 상기 샘플경로부(320)는 다이크로익 미러(322), 시준기(324), 광경로변경장치(326) 및 제2 대물렌즈(328)을 포함한다.
상기 시준기(collimator;324)는 상기 제2 빛살을 시준한다. 제2 광원으로부터 분배된 제2 빛살은 점광원에 가까우므로, 상기 시준기(324)는 이를 시준시키기 위해서 상기 제2 빛살을 확산시킨 후, 시준 렌즈를 구비하여 상기 확산된 제2 빛살을 일정 크기의 빛으로 시준시키게 된다.
상기 시준된 제2 빛살은 상기 광경로변경장치(326)로 진행된다.
상기 광경로변경장치(326)는 상기 시준된 제2 빛살의 진행 경로에 배치되어, 제2 빛살을 상기 다이크로익 미러로 진행시키고, 샘플로부터 되반사되어 상기 다이크로익 미러를 통해 반사된 신호빛을 다시 시준기로 제공한다. 상기 광경로변경장치(326)는 OCT 이미지를 획득하기 위하여 샘플의 표면을 스캐닝하도록 구동되며, 갈바노스캐너(Galvano scanner)나, 폴리곤(Polygon, 회전다면경), X-Y 스캐너 등이 사용될 수 있다. 본 발명에서는 갈바노 스캐너를 사용하는 것을 예로 들었으며, 상기 갈바노 스캐너는 2차원적 OCT 이미지를 획득하기 위하여 2D-갈바노 스캐너인 것이 바람직하다.
상기 광경로변경장치(326)로부터 제공되는 제2 빛살은 제2 대물렌즈(328)을 통과하면서 초점이 형성되고, 상기 다이크로익 미러(322)로 진행된다. 또한, 상기 제2 대물렌즈(328)은 샘플로부터 되반사된 신호빛을 상기 광경로변경장치(326)로 제공한다.
상기 다이크로익 미러(Dichroic mirror;322)는 상기 현미경 이미지 제공부의 제1 대물렌즈(220)와 샘플대(100) 사이에 배치된다. 일반적으로 다이크로익 미러는 특정 파장의 빛은 반사시키고, 나머지 빛은 투과시키는 성질을 갖는다. 본 발명에서는 사전에 설정된 파장을 갖는 제2 광원으로부터 광경로변경장치를 거쳐 진행되는 제2 빛살을 반사시켜 샘플로 제공하는데, 이때, 반사된 제2 빛살의 진행 경로는 상기 현미경 이미지 제공부(200)의 제1 광의 진행 경로와 동일해야 한다. 다시 말해, 상기 샘플 경로부(320)의 다이크로익 미러(322)는 샘플의 표면 이미지를 제공하기 위한 제1 광과 동일한 샘플의 위치로 상기 제2 빛살의 진행 경로로 유도하여, 본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경이 상기 표면이미지와 동일한 위치의 OCT 이미지를 제공할 수 있도록하는 것이다.
또한, 상기 다이크로익 미러(322)는 특정파장의 빛만을 반사시키고, 나머지 파장의 빛은 투과시키므로, 가시광 파장 대역의 제1 광을 사용하는 현미경 이미지 제공부는 상기 OCT 이미지 제공부와는 무관하게 샘플의 표면 이미지를 제공할 수 있게 된다.
전술한 구성요소를 갖는 본 발명에 따른 샘플경로부(320)는 광결합기(340)로부터 분배된 제2 빛살을 시준기(324), 광경로변경장치(326), 제2 대물렌즈(328) 및 다이크로익 미러(322)로 순차적으로 진행시켜 상기 현미경 이미지 제공부(200)와 동일한 샘플 위치로 제공하고, 상기 샘플로부터 되반사된 신호빛을 전술한 구성요소의 역순으로 진행시켜 다시 광결합기(340)으로 제공하게 된다.
한편, 상기 광 검출기(360)는 상기 광결합기(340)로부터 결합된 기준빛 및 신호빛의 간섭신호를 검출한다.
상기 신호처리부(370)는 상기 광 검출기에서 검출된 간섭신호를 처리하여 OCT 이미지를 생성한다.
상기 생성된 OCT 이미지는 영상출력기(360)를 통해 상기 현미경 이미지 제공부(200)의 빔스플리터(240)로 출력된다. 본 발명에서, 상기 영상출력기(360)는 빔 프로젝터(beam projector), LCD(Liquid crystal display), OLED (Oraganic light-emitting display) 중 어느 하나로 구성되는 것이 바람직하다.
전술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경은 상기 OCT 이미지 제공부(300)의 샘플경로부(320)을 통해 상기 현미경 이미지 제공부와 동일한 샘플 위치로 빛을 조사함으로써, 동일한 샘플 위치의 표면 이미지와 OCT 이미지를 동시에 제공할 수 있다는 장점을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경을 수술 중에 사용할 시에 시술자가 환부의 표면만이 아닌 단층 정보까지 확인할 수 있어서, 수술의 안정성과 정확성을 획득할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경에 있어서, OCT 이미지가 출력될 경우의 접안 렌즈 이미지 사진이며, 도 5는 OCT 이미지가 출력되지 않을 경우의 접안 렌즈 이미지 사진이다. 이때, 샘플은 토끼의 안구이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 현미경은 접안렌즈가 두 개인 쌍안 현미경이며, 본 발명에서는 한쪽의 접안렌즈로만 OCT 이미지를 출력할 수 있도록 구성함을 알 수 있다. 쌍안 현미경의 경우, 두 개의 접안렌즈에 각각 이미지를 출력시키기 위해서 두 개의 빔 스플리터를 구비하고 있는데, 전술한 OCT 이미지 제공부(300)는 두 개의 빔 스플리터 중 적어도 하나 이상으로 OCT 이미지를 제공할 수 있다. 도 4 및 도 5에서는 우안 접안렌즈로 OCT 이미지를 제공하였으며, 도 5를 참조하면, OCT 이미지가 제공되지 않을 경우에는 기존 현미경과 동일하게 표면 이미지만이 출력됨을 알 수 있다.
한편, 전술한 광단층 모니터링 현미경의 OCT 이미지 제공부는 상기 현미경 이미지 제공부와 독립적으로 구성될 수 있다. 즉, 상기 현미경 이미지 제공부는 기존의 수술용 현미경이며, 상기 수술용 현미경에 결합할 수 있도록 상기 OCT 이미지 제공부를 OCT 이미지 제공장치로 구성할 수 있다. 이때, OCT 이미지 제공장치의 구성은 전술한 OCT 이미지 제공부와 동일하다. 따라서, 본 발명에 따른 광단층 이미지 제공장치는 기존의 현미경에 결합하여 OCT 이미지를 제공할 수 있도록 구성함으로써, 별도의 현미경의 개조를 위한 비용이나 시간이 소모되지 않는다는 장점을 갖게된다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 광단층 모니터링 현미경은 현미경을 사용하는 모든 분야에 적용 가능하며, 특히, 환부에 대한 정확한 진단과 시술이 필요한 수술용 현미경에 적용이 가능하다.
10 : 광단층 모니터링 현미경
100 : 샘플대
200 : 현미경 이미지 제공부
220 : 제1 대물렌즈
240 : 빔스플리터
260 : 접안렌즈
300 : OCT 이미지 제공부
310 : 제2 광원
320 : 샘플경로부
322 : 다이크로익 미러
324 : 시준기
326 : 스캐너
328 : 제2 대물렌즈
330 : 기준경로부
340 : 광결합기
360 : 광검출기
370 : 신호처리부
380 : 영상출력기

Claims (13)

  1. 광단층 모니터링 현미경에 있어서,
    샘플이 놓여지는 샘플대;
    상기 샘플대 정면으로부터 제1 대물렌즈, 빔스플리터(beam splitter) 및 접안렌즈가 순차적으로 배치되고, 제1 광원에서 발생된 제1 광을 이용하여 상기 샘플의 표면 이미지를 제공하는 현미경 이미지 제공부; 및
    OCT 이미지 제공부;를 구비하고,
    상기 OCT 이미지 제공부는
    사전에 설정된 파장을 갖는 제2 광원;
    상기 제2 광원에서 발생된 제2 광을 제1 빛살 및 제2 빛살로 분배하여 기준 미러 및 샘플로 인가하고, 상기 기준 미러 및 샘플에서 반사된 기준빛(Reference beam) 및 신호빛(Signal beam)을 결합하는 광 결합기;
    상기 제1 빛살이 기준 미러로 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 기준미러로부터 반사된 기준빛을 상기 광 결합기로 제공하는 기준경로부;
    상기 제2 빛살이 상기 제1 광과 동일한 샘플 위치로 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 샘플로부터 반사된 신호빛을 상기 광 결합기로 제공하는 샘플경로부;
    상기 광결합기로부터 결합된 기준빛 및 신호빛의 간섭신호를 검출하는 광 검출기;
    상기 광 검출기에서 검출된 간섭신호를 처리하여 광단층(Optical Coherent Tomography:OCT) 이미지를 생성하는 신호처리부; 및
    상기 신호처리부로부터 생성된 OCT 이미지를 상기 현미경 이미지 제공부의 빔스플리터로 출력하는 영상출력기;
    를 구비하여, 상기 OCT 이미지 제공부는 상기 샘플의 표면 이미지와 동일한 위치의 OCT 이미지를 생성하여 상기 현미경 이미지 제공부의 빔스플리터로 제공하고,
    상기 현미경 이미지 제공부는 상기 빔스플리터를 통해 상기 OCT 이미지 제공부로부터 OCT 이미지가 제공되는 경우, 상기 샘플의 표면 이미지와 OCT 이미지를 동시에 상기 접안렌즈로 출력하는 것을 특징으로 하는 광단층 모니터링 현미경.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 샘플경로부는
    상기 제1 대물렌즈와 샘플대 사이에 배치되고, 상기 사전에 설정된 파장을 갖는 제2 빛살은 반사시키고, 나머지 파장의 빛은 투과시키는 다이크로익 미러(dichroic mirror);를 구비하고,
    상기 다이크로익 미러는 제2 빛살이 제1 광과 동일한 샘플 위치로 인가되도록 경로를 유도하는 것을 특징으로 하는 광단층 모니터링 현미경.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 샘플경로부는
    상기 제2 빛살을 시준하는 시준기(collimator);
    상기 시준된 제2 빛살의 진행 경로에 배치되어, 제2 빛살을 상기 다이크로익 미러로 진행시키고, 샘플로부터 되반사되는 신호빛을 다시 시준기로 제공하며, 샘플의 표면을 스캐닝하도록 구동하는 광경로변경장치; 및
    상기 다이크로익 미러와 상기 광경로변경장치 사이에 배치되고, 상기 광경로변경장치로부터 출력되는 제2 빛살의 초점을 형성하여 상기 다이크로익 미러로 제공하는 제2 대물렌즈;
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광단층 모니터링 현미경.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 광경로변경장치는
    갈바노스캐너(Galvano scanner), 폴리곤(Polygon, 회전다면경), X-Y 스캐너 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 광단층 모니터링 현미경.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 영상출력기는
    빔 프로젝터(beam projector), LCD(Liquid crystal display), OLED (Oraganic light-emitting display) 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 광단층 모니터링 현미경.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 OCT 이미지 제공부는
    상기 현미경 이미지 제공부의 빔스플리터 및 접안렌즈가 두 개인 쌍안식 현미경일 경우, 상기 두 개의 빔스플리터 중 적어도 하나 이상으로 OCT 이미지를 제공하는 것을 특징으로 하는 광단층 모니터링 현미경.
  8. 광단층 이미지 제공 장치에 있어서,
    사전에 설정된 파장의 광을 발생시키는 광원;
    상기 광원에서 발생된 광을 제1 빛살 및 제2 빛살로 분배하고, 상기 제1 빛살 및 제2 빛살을 기준 미러 및 샘플로 인가하고, 상기 기준 미러 및 샘플에서 반사된 기준빛 및 신호빛을 결합하는 광 결합기;
    상기 제1 빛살이 기준 미러로 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 기준미러로부터 반사된 기준빛을 상기 광 결합기로 제공하는 기준경로부;
    상기 제2 빛살이 현미경의 광과 동일한 샘플 위치로 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 샘플로부터 반사된 신호빛을 상기 광 결합기로 제공하는 샘플경로부;
    상기 광결합기로부터 결합된 기준빛 및 신호빛의 간섭신호를 검출하는 광 검출기;
    상기 광 검출기에서 검출된 간섭신호를 처리하여 OCT 이미지를 생성하는 신호처리부; 및
    상기 신호처리부로부터 생성된 OCT 이미지를 현미경의 빔스플리터로 출력하는 영상출력기;를 구비하고,
    상기 샘플경로부는 상기 현미경의 제1 대물렌즈와 샘플대 사이에 배치되고, 사전에 설정된 파장을 갖는 제2 빛살은 반사시키고, 나머지 파장의 빛은 투과시키는 다이크로익 미러(dichroic mirror);를 구비하고,
    상기 다이크로익 미러는 제2 빛살이 현미경의 광과 동일한 샘플 위치로 인가되도록 경로를 유도하는 것을 특징으로 하며,
    상기 광단층 이미지 제공장치는 현미경과 결합하여, 상기 현미경의 표면 이미지와 동일한 샘플 위치의 OCT 이미지를 생성하고, 샘플의 표면이미지와 동시에 출력되도록 OCT 이미지를 제공하는 것을 특징으로 하는 광단층 이미지 제공장치.
  9. 삭제
  10. 제 8항에 있어서, 상기 샘플경로부는
    상기 제2 빛살을 시준하는 시준기(collimator);
    상기 시준된 제2 빛살의 진행 경로에 배치되어, 제2 빛살을 상기 다이크로익 미러로 진행시키고, 샘플로부터 되반사되는 신호빛을 다시 시준기로 제공하며, 샘플의 표면을 스캐닝하도록 구동하는 광경로변경장치; 및
    상기 다이크로익 미러와 상기 광경로변경장치 사이에 배치되고, 상기 광경로변경장치로부터 출력되는 제2 빛살의 초점을 형성하여 상기 다이크로익 미러로 제공하는 제2 대물렌즈;
    를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광단층 이미지 제공장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 광경로변경장치는
    갈바노스캐너(Galvano scanner), 폴리곤(Polygon, 회전다면경), X-Y 스캐너 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 광단층 이미지 제공장치.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 영상출력기는
    빔 프로젝터(beam projector), LCD(Liquid crystal display), OLED (Oraganic light-emitting display) 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 광단층 이미지 제공장치.
  13. 제 8항에 있어서, 상기 광단층 이미지 제공장치는
    상기 현미경의 빔스플리터 및 접안렌즈가 두 개인 쌍안식 현미경일 경우, 상기 두 개의 빔스플리터 중 적어도 하나 이상으로 OCT 이미지를 제공하는 것을 특징으로 하는 광단층 이미지 제공장치.
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