KR101296369B1 - 가시광 레이저빔을 이용한 표적 스캐닝 광단층 촬영 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템에 관한 것이다. 상기 광단층 촬영 시스템은, 샘플의 표면에 표적 위치를 표시하는 표적 위치 표시 장치; 표적 위치가 표시된 상기 샘플의 표면을 촬상하여 샘플에 대한 모니터링 영상을 제공하는 샘플 모니터링부; 기준빛과 신호빛(Signal beam)의 간섭 신호를 이용하여 샘플에 대한 광단층 영상을 생성하여 제공하는 광단층 이미지 제공부; 상기 광단층 이미지 제공부로부터 진행되는 제2 빛살의 경로를 제어하여 상기 샘플을 스캐닝하고, 상기 샘플을 스캐닝하여 형성된 신호빛의 경로를 제어하여 상기 광단층 이미지 제공부로 제공하는 스캐너; 스캐너 이동 신호에 따라 상기 스캐너를 이동시키는 스캐너 이동부; 상기 샘플 모니터링부로부터 제공되는 모니터링 영상으로부터 샘플에 표시된 표적 위치에 대한 위치 정보를 추출하고, 상기 스캐너를 샘플의 표적 위치로 이동시키기 위한 스캐너 이동 신호를 생성하여 상기 스캐너 이동부로 제공하는 제어 장치; 를 구비한다. 상기 시스템은 샘플의 표적 위치에 대한 광단층 영상을 제공한다.
Description
본 발명은 광단층(이하, OCT; Optical coherence tomography) 촬영 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 사용자에 의해 선택된 표적 영역에 대한 위치 정보를 획득하고 시스템의 프로브 단을 이용하여 스캐닝하여 이미징할 수 있는 광단층 촬영 시스템에 관한 것이다.
광간섭 단층 촬영 시스템(Optical coherent tomography : 이하 'OCT'라 한다)는 광학 영상기라고도 하며 살아있는 표피의 내부의 미세 조직 단면을 영상화하여 볼 수 있는 고해상도의 실시간 이미징 시스템이다. 즉, 이는 백색광 중 근적외선 파장대의 광원의 간섭 원리를 응용하여 생체의 내부를 비접촉으로 조영하는 의료 영상 기법이다. OCT 영상은 광원의 투과 깊이에 따라 약 4mm 정도의 피부 조직을 마이크론 단위의 고해상도로 관찰이 가능하다. 또한 이동성이 있고 저가에 실시간으로 구현 가능한 영상 시스템이다.
일반적인 OCT 시스템의 프로브는 갈바노미터 미러(Galvanometer Mirror)를 이용한 스캔 방법이 주로 사용되고 있으며, 그 밖에 Endoscope, Needle 및 Hand hold 등의 프로브가 응용되고 있다.
종래의 갈바노미터 미러(Galvanometer Mirror) 스캐너를 기반으로 한 광간섭 단층 촬영 장치(OCT)의 스캐닝 방법은 스캔되는 길이에 제한이 있어 스캔 가능한 범위의 제약을 갖고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 대면적 스캐닝에 대한 연구가 진행되고 있으며, 사용자가 측정 영역을 옮기고자 하는 경우 사용자가 직접 프로브 단을 이동시키거나 피측정체를 고정된 스캔 범위내로 이동시켜야 한다. 이 경우, 정확한 스캔 위치를 파악하기 어려울 뿐만 아니라, 실제 의료 관련 측정 및 수술시에 사용될 경우 더욱 번거로워진다. 또한, 대량의 이미지를 스캐닝하여 획득된 정보를 저장하여야 되므로 저장 공간의 용량 문제가 있으며, 대용량의 영상을 획득한 후에 획득한 이미지로부터 원하는 스캐닝 영역을 찾는데도 많은 시간이 소요되는 등의 어려움이 있다.
또한, 종래의 광간섭 단층 촬영 장치는 미리 설정된 촬영 영역에 대해 영상을 획득하지만, 사용자가 측정 영역을 임의로 수정하기가 어려워 영상 획득 효율을 저하시키는 원인이 되었다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 사용자가 표적 위치에 조사한 가시광 레이저빔으로부터 표적 위치 정보를 추출하고, 해당 위치로 스캐너의 프로브 단을 이동시켜 스캐닝함으로써, 사용자에 의해 선택된 표적 위치에 대한 광단층 영상을 자동으로 얻을 수 있는 광간섭 단층 촬영 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 사용자가 표적 위치에 조사한 가시광 레이저빔으로부터 표적 위치 정보를 추출하고, 해당 위치로 스캐너의 프로브 단을 이동시켜 스캐닝함으로써, 사용자에 의해 선택된 표적 위치에 대한 광단층 영상을 자동으로 얻을 수 있을 뿐만 아니라 표적 위치에 대한 현미경 영상도 함께 볼 수 있는 광간섭 단층 촬영 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징은 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템에 관한 것으로서, 샘플이 놓여지는 샘플대; 샘플의 표면에 표적 위치를 표시하는 표적 위치 표시 장치; 표적 위치가 표시된 상기 샘플의 표면을 촬상하여 샘플에 대한 모니터링 영상을 제공하는 샘플 모니터링부; 제1 광원으로부터 제공되는 빛살을 제1 빛살과 제2 빛살로 분배하여 기준 미러와 샘플로 각각 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 기준 미러와 상기 샘플부터 각각 반사된 기준빛(Reference beam) 및 신호빛(Signal beam)의 간섭 신호를 이용하여 샘플에 대한 광단층 영상을 생성하여 제공하는 광단층 이미지 제공부; 상기 광단층 이미지 제공부로부터 진행되는 제2 빛살의 경로를 제어하여 상기 샘플을 스캐닝하고, 상기 샘플을 스캐닝하여 형성된 신호빛의 경로를 제어하여 상기 광단층 이미지 제공부로 제공하는 스캐너; 스캐너 이동 신호에 따라 상기 스캐너를 이동하는 스캐너 이동부; 상기 샘플 모니터링부로부터 제공되는 모니터링 영상으로부터 샘플에 표시된 표적 위치에 대한 위치 정보를 추출하고, 상기 스캐너를 샘플의 표적 위치로 이동시키기 위한 스캐너 이동 신호를 생성하여 상기 스캐너 이동부로 제공하는 제어 장치; 를 구비하여, 광단층 이미지 제공부가 샘플의 표적 위치에 대한 광단층 영상을 제공한다.
전술한 제1 특징에 따른 광단층 촬영 시스템에 있어서, 상기 광단층 이미지 제공부는 표적 위치에 대한 광단층 영상을 상기 제어 장치로 제공하고,
상기 제어 장치는 디스플레이부를 구비하고, 상기 샘플 모니터링부로부터 제공되는 모니터링 영상 및 상기 제어 장치로부터 제공되는 광단층 영상을 상기 디스플레이부에 디스플레이시키는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징에 따른 광단층 촬영 시스템에 있어서, 상기 광단층 이미지 제공부는, 제1 광원; 상기 제1 광원에서 발생된 빛을 제1 빛살과 제2 빛살로 분배하여 기준 미러 및 샘플로 인가하고, 상기 기준 미러 및 샘플로부터 반사된 기준빛 및 신호빛을 결합하는 광 결합기; 상기 제1 빛살이 기준 미러로 인가되도록 경로를 유도하고, 기준 미러로부터 반사된 기준빛을 상기 광 결합기로 제공하는 기준 경로부; 상기 제2 빛살을 스캐너로 제공하고, 상기 스캐너로부터 제공된 신호빛을 상기 광 결합기로 제공하는 샘플 경로부; 상기 광 결합기로부터 결합된 기준빛 및 신호빛의 간섭 신호를 검출하는 간섭 신호 검출기; 상기 간섭 신호 검출기에서 검출된 간섭 신호를 처리하여 광단층 영상을 생성하는 신호 처리부; 및 상기 광단층 영상을 외부로 출력하는 영상 출력부;를 구비한다.
전술한 제1 특징에 따른 광단층 촬영 시스템에 있어서, 상기 스캐너는 상기 제2 빛살을 시준하는 시준기(collimator); 상기 시준된 제2 빛살의 경로를 변경시켜 상기 샘플로 진행시키고, 샘플로부터 되반사되는 신호빛을 다시 시준기로 제공하며, 샘플의 표면을 스캐닝하도록 구동되는 광경로 변경 장치; 및 상기 광경로 변경 장치와 샘플의 사이에 배치되는 제1 대물 렌즈; 를 구비하며,
상기 광경로 변경 장치는 광경로 변경이 가능한 갈바노 스캐너(Galvano scanner), 회전다면경(Polygon), X-Y 스캐너, X-Y 스테이지 및 MEMS 스캐너 중 어느 하나로 구성되는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징에 따른 광단층 촬영 시스템에 있어서, 상기 표적 위치 표시 장치는 가시광 레이저빔을 출력하는 레이저빔 출력 장치이며, 상기 제어 장치는 상기 샘플 모니터링부로부터 제공되는 모니터링 영상으로부터 가시광 레이저빔의 주사 위치를 확인하고, 확인된 레이저 빔 주사 위치를 이용하여 샘플에 표시된 표적 위치에 대한 위치 정보를 추출하는 것이 바람직하다.
전술한 제1 특징에 따른 광단층 촬영 시스템에 있어서, 상기 광단층 이미지 제공부의 샘플 경로부 및 상기 스캐너는 제2 빛살이 외부의 현미경의 빛과 동일한 샘플 위치로 인가되도록 경로를 유도하고 상기 샘플로부터 반사된 신호빛을 광 결합기로 제공하는 것을 특징으로 하며, 상기 영상 출력부는 표적 위치에 대한 상기 광단층 영상을 상기 현미경의 빔스플리터로 출력할 수 있다.
본 발명의 제2 특징에 따른 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템은, 샘플이 놓여지는 샘플대; 샘플의 표면에 표적 위치를 표시하는 표적 위치 표시 장치; 표적 위치가 표시된 상기 샘플의 표면을 촬상하여 샘플에 대한 모니터링 영상을 제공하는 샘플 모니터링부; 제1 광원으로부터 제공되는 빛살을 제1 빛살과 제2 빛살로 분배하여 기준 미러와 샘플로 각각 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 기준 미러와 상기 샘플부터 각각 반사된 기준빛(Reference beam) 및 신호빛(Signal beam)의 간섭 신호를 이용하여 샘플에 대한 광단층 영상을 생성하여 제공하는 광단층 이미지 제공부; 상기 샘플대 정면으로부터 제2 대물렌즈 및 접안 렌즈가 순차적으로 배치되고, 제2 광원으로부터 제공되는 빛을 이용하여 상기 샘플의 표적 위치에 대한 현미경 영상을 제공하는 현미경 이미지 제공부; 상기 광단층 이미지 제공부로부터 진행되는 제2 빛살의 경로를 제어하여 상기 샘플을 스캐닝하고, 상기 샘플을 스캐닝하여 형성된 신호빛의 경로를 제어하여 상기 광단층 이미지 제공부로 제공하는 스캐너; 스캐너 이동 신호에 따라 상기 스캐너를 이동하는 스캐너 이동부; 상기 샘플 모니터링부로부터 제공되는 모니터링 영상으로부터 샘플에 표시된 표적 위치에 대한 위치 정보를 추출하고, 상기 스캐너를 샘플의 표적 위치로 이동시키기 위한 스캐너 이동 신호를 생성하여 상기 스캐너 이동부로 제공하는 제어 장치;를 구비하고,
상기 광단층 이미지 제공부 및 상기 스캐너는 제2 빛살이 상기 제2 광원의 빛과 샘플의 동일한 위치로 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 광단층 이미지 제공부는 상기 광단층 영상을 상기 현미경 이미지 제공부로 제공하는 것을 특징으로 하며, 상기 현미경 이미지 제공부는 샘플의 표적 위치에 대한 현미경 영상 및 광단층 영상을 모두 출력한다.
전술한 제2 특징에 따른 광단층 촬영 시스템에 있어서, 상기 현미경 이미지 제공부는 상기 제2 대물렌즈와 접안 렌즈의 사이에 빔 스플리터(beam splitter)를 더 구비하고, 상기 광단층 이미지 제공부로부터 상기 빔 스플리터로 광단층 영상이 제공되는 경우 상기 샘플의 표적 위치에 대한 현미경 영상 및 광단층 영상을 동시에 상기 접안 렌즈로 출력할 수 있다.
전술한 제2 특징에 따른 광단층 촬영 시스템에 있어서, 상기 현미경 이미지 제공부는 외부로부터 제공되는 영상 신호를 화면에 출력하는 디스플레이부를 더 구비하고, 상기 광단층 이미지 제공부로부터 제공되는 광단층 영상을 상기 디스플레이부에 출력할 수 있다.
전술한 제2 특징에 따른 광단층 촬영 시스템에 있어서, 상기 스캐너는 상기 제2 빛살을 시준하는 시준기(collimator); 상기 시준된 제2 빛살의 경로를 변경시켜 상기 샘플로 진행시키고, 샘플로부터 되반사되는 신호빛을 다시 시준기로 제공하며, 샘플의 표면을 스캐닝하도록 구동되는 광경로 변경 장치; 상기 샘플대의 정면에 배치되는 제1 대물 렌즈; 상기 광경로 변경 장치와 제1 대물 렌즈의 사이에 배치되고 동일한 파장을 갖는 제2 빛살 및 신호빛은 각각 샘플 및 광경로 변경 장치로 제공하고, 나머지 파장의 빛살은 샘플 및 접안렌즈로 제공하는 다이크로익 미러(dichroic mirror); 를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템은 사용자에 의해 샘플에 주사된 가시광 레이저빔의 위치를 자동으로 인식하고 이를 이용하여 스캐너를 이동시킴으로써, 표적 위치에 대한 광단층 영상을 획득할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명에 의하여, 사용자는 레이저빔 출력 장치를 이용하여 광단층 영상을 얻고자 하는 위치를 간단하게 표시할 수 있으며, 이를 이용하여 광단층 촬영 시스템은 사용자에 의해 표시된 표적 위치에 대한 광단층 영상을 자동으로 획득하여 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 광단층 촬영 시스템은 가시광 레이저빔을 표적으로 하여 프로브 단을 이동시킨 후 스캔하여 원하는 영역에 대한 광단층 영상을 얻음으로써, 광단층 영상을 이용한 진단 및 수술시에 사용자는 원하는 위치에 대한 진단과 수술 관련 정보를 정확하면서도 매우 빠르게 획득할 수 있게 된다.
종래의 광간섭 단층 촬영 장치는 안과뿐만 아니라 다양한 응용으로 효용성이 인정되기는 하였으나, 스캔 영역의 제한으로 인하여 그 한계점이 있었다. 하지만, 본 발명에 따른 광단층 촬영 장치는 스캐너를 이동시킬 수 있는 모터 스테이지를 구비함으로써 표적 위치에 따른 스캐너의 이동이 자유롭고 표적 위치의 이동도 용이하게 되었다. 따라서, 본 발명에 의하여 샘플이 대면적을 가진다 하더라도 원하는 표적 위치에 대한 광단층 영상을 쉽게 빠르게 획득할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 광단층 촬영 시스템은 사용자에 의해 선택된 표적 위치에 대한 광단층 영상 및 현미경 영상을 모두 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광단층 촬영 시스템에서의 광단층 이미지 제공부 및 스캐너를 도시한 구성도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광단층 촬영 장치에 의해 얻을 수 있는 광단층 영상과 가시광 레이저빔이 샘플에 주사된 모습을 예시적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광단층 촬영 시스템에서의 표적 스캐닝하는 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템을 전체적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광단층 촬영 시스템에서의 광단층 이미지 제공부 및 스캐너를 도시한 구성도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광단층 촬영 장치에 의해 얻을 수 있는 광단층 영상과 가시광 레이저빔이 샘플에 주사된 모습을 예시적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광단층 촬영 시스템에서의 표적 스캐닝하는 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템을 전체적으로 도시한 구성도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템의 구조 및 동작을 구체적으로 설명한다.
제1
실시예
본 발명의 제1 실시예에 따른 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템은 사용자에 의해 샘플의 표면의 임의의 위치에 주사된 가시광 레이저빔의 위치를 검출하여 표적 위치를 확인하고, 확인된 표적 위치로 스캐너를 이동시키고, 샘플의 표적 위치에 대한 광단층 영상을 획득하여 제공하는 것을 특징으로 한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이다. 이하, 도 1을 참조하여 제1 실시예에 따른 광단층 촬영 시스템을 설명한다.
본 발명에 따른 광단층 촬영 시스템(10)은 표적 위치 표시 장치(100), 샘플('Sample')이 놓여지는 샘플대(110), 샘플 모니터링부(120), 광단층 이미지 제공부(130), 스캐너(140), 스캐너 이동부(150) 및 제어장치(160)을 구비한다.
상기 표적 위치 표시 장치(100)는 샘플의 광단층 영상을 얻고자 하는 위치인 표적 위치를 샘플의 표면에 표시하는 장치로서, 다양한 장치가 사용될 수 있다. 상기 표적 위치 표시 장치(100)의 일 예로서, 가시광 레이저빔을 출력하는 레이저빔 출력장치를 사용할 수 있다. 사용자가 광단층 영상을 얻고자 하는 샘플의 표면의 표적 위치에 레이저빔 출력 장치를 사용하여 가시광 레이저빔을 주사하게 된다. 본 명세서에서는 가시광 레이저빔을 주사하여 표적 위치를 표시하는 것을 주로 설명하나, 이는 설명과 이해의 편의를 위한 것으로서 본 특허의 권리범위를 여기에 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서, 샘플의 표면에 표적 위치를 표시하기 위하여 제어 장치가 샘플의 모니터링 영상에서 표적 위치를 인식할 수 있는 다양한 방법이 사용될 수 있을 것이다.
상기 샘플 모니터링부(120)는 샘플의 표면을 촬상할 수 있는 CCD 촬상 장치 등으로 구성되며, 표적 위치가 표시된 상기 샘플의 표면을 촬상하여 샘플에 대한 모니터링 영상을 실시간으로 제공한다. 표적 위치 표시 장치로서 레이저빔 출력 장치를 사용하는 경우, 상기 모니터링 영상은 가시광 레이저빔이 표적 위치에 주사된 상태의 샘플 영상이 될 것이다. 이하, 본 명세서에서는 가시광 레이저빔을 이용하여 표적 위치를 표시하는 것에 대하여 주로 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광단층 촬영 시스템에서의 광단층 이미지 제공부 및 스캐너를 도시한 구성도이다.
상기 광단층 이미지 제공부(130)는 제1 광원으로부터 제공되는 빛살을 제1 빛살과 제2 빛살로 분배하여 기준 미러와 샘플로 각각 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 기준 미러와 상기 샘플부터 각각 반사된 기준빛(Reference beam) 및 신호빛(Signal beam)의 간섭 신호를 이용하여 샘플의 표적 위치에 대한 광단층 영상을 생성하여 제어 장치(160)로 제공한다. 도 2를 참조하면, 상기 광단층 이미지 제공부(130)는, 제1 파장의 빛을 제공하는 제1 광원(131), 광 결합기(132), 기준 경로부(134), 샘플 경로부(135), 간섭 신호 검출기(136), 신호 처리부(137) 및 영상출력부(139)를 구비한다.
상기 광 결합기(132)는 상기 제1 광원에서 발생된 빛을 제1 빛살과 제2 빛살로 분배하여 기준 미러('M') 및 샘플('S')로 인가하고, 상기 기준 미러 및 샘플로부터 반사된 기준빛 및 신호빛을 결합하여 간섭 신호 검출기(136)로 제공한다. 상기 기준 경로부(134)는 상기 제1 빛살이 기준 미러로 인가되도록 경로를 유도하고, 기준 미러로부터 반사된 기준빛을 상기 광 결합기(132)로 제공한다. 상기 기준 경로부(134)는 기준 미러로 제1 빛살의 경로를 유도하는 어떠한 구조도 가능하며 일반적으로 시준렌즈를 사용할 수도 있다. 상기 샘플 경로부(135)는 상기 제2 빛살을 스캐너로 제공하고, 상기 스캐너로부터 제공된 신호빛을 상기 광 결합기로 제공한다. 상기 간섭 신호 검출기(136)는 상기 광 결합기로부터 제공된 기준빛 및 신호빛의 결합 신호로부터 간섭 신호를 검출하여 신호 처리부(137)로 제공한다. 상기 신호 처리부(137)는 상기 간섭 신호 검출기에서 검출된 간섭 신호를 처리하여 광단층 영상을 생성하여 영상출력부(139)로 제공한다. 상기 영상출력부(139)는 상기 신호 처리부로부터 제공된 상기 광단층 영상을 제어 장치(160)로 제공하거나 외부의 현미경으로 제공할 수 있다. 만약 광단층 영상을 외부의 현미경으로 제공하는 경우, 해당 현미경은 접안 렌즈와 대물렌즈 사이에 빔 스플리터를 더 구비하고, 광단층 이미지 제공부로부터 출력되는 광단층 영상이 현미경의 빔 스플리터를 통해 접안 렌즈로 제공되도록 할 수 있다.
전술한 광단층 이미지 제공부의 구조는 OCT 영상을 효율적으로 획득하고 구조를 간단하게 만들기 위하여 다양하게 변경하여 설계될 수 있다.
상기 스캐너(140)는 상기 광단층 이미지 제공부로부터 진행되는 제2 빛살의 경로를 제어하여 상기 샘플을 스캐닝하고, 상기 샘플을 스캐닝하여 형성된 신호빛의 경로를 제어하여 상기 광단층 이미지 제공부로 제공한다. 상기 스캐너(140)는 상기 제2 빛살을 시준하는 시준기(collimator; 141), 광 경로 변경 장치(143) 및 제1 대물 렌즈(145)를 구비한다. 상기 시준기(141)는 광단층 이미지 제공부의 샘플 경로부로부터 제공되는 제2 빛살을 시준하여 광경로 변경 장치로 제공하거나 샘플로부터 반사된 신호빛을 광단층 이미지 제공부로 제공한다. 제2 광원으로부터 분배된 제2 빛살은 점광원에 가까우므로, 상기 시준기는 이를 시준시키기 위하여 상기 제2 빛살을 확산시킨 후, 시준 렌즈를 구비하여 상기 확산된 제2 빛살을 일정 크기의 빛으로 시준시키게 된다. 상기 스캐너(140)는 스캐너 이동부(150)에 장착되어 있어, 스캐너 이동부가 구동됨에 따라 함께 이동하게 된다.
상기 광 경로 변경 장치(143)는 상기 시준된 제2 빛살의 경로를 변경시켜 상기 샘플로 진행시키고, 샘플로부터 되반사되는 신호빛을 다시 시준기로 제공하며, 샘플의 표면을 스캐닝하도록 구동된다. 상기 제1 대물 렌즈(145)는 상기 광경로 변경 장치와 샘플의 사이, 즉 샘플의 정면에 배치되어 광경로 변경 장치로부터 출력되는 제2 빛살의 초점을 형성하여 샘플의 표적 위치로 제공하게 된다. 상기 광경로 변경 장치는 광경로 변경이 가능한 갈바노 스캐너(Galvano scanner), 회전다면경(Polygon), X-Y 스캐너, X-Y 스테이지 및 MEMS 스캐너 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 본 발명에서는 갈바노 스캐너를 사용하는 것을 예시적으로 설명한다.
상기 스캐너 이동부(150)는 스캐너가 장착되어 있으며, 3차원 이동시킬 수 있는 3축 모터 스테이지로 구성된다. 상기 스캐너 이동부는 상기 제어장치(160)로부터 제공되는 스캐너 이동 신호에 따라 구동함으로써 스캐너 이동부에 장착된 스캐너를 샘플의 표적 위치로 이동시키게 된다.
상기 제어장치(160)는 상기 샘플 모니터링부로부터 제공되는 모니터링 영상으로부터 가시광 레이저빔의 위치 정보를 추출하여 표적 위치로 설정하고, 상기 스캐너를 샘플의 표적 위치로 이동시키기 위한 스캐너 이동 신호를 생성하여 상기 스캐너 이동부로 제공한다.
상기 제어 장치는 디스플레이부를 더 구비하고, 상기 샘플 모니터링부로부터 제공되는 모니터링 영상 및 상기 광단층 이미지 제공부로부터 제공되는 광단층 영상을 상기 디스플레이부에 디스플레이시킨다. 상기 디스플레이부는 빔프로젝터(Beam projector), LCD(Liquid crystal display), OLED(Organic light-emitting display) 등 중 하나로 구성될 수 있다. 도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광단층 촬영 장치에 의해 얻을 수 있는 광단층 영상과 가시광 레이저빔이 샘플에 주사된 모습을 예시적으로 도시한 것이다. 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 샘플의 표면으로 가시광 레이저빔이 주사하여 샘플의 표적 위치를 지시하며, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같은 샘플의 표적 위치에 대한 광단층 영상을 얻게 된다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광단층 촬영 시스템에서의 표적 스캐닝하는 과정을 순차적으로 도시한 흐름도이다. 이하, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 광단층 촬영 시스템이 표적 스캐닝하는 과정을 구체적으로 설명한다.
먼저, 사용자에 의해 샘플의 표적 위치로 가시광 레이저빔을 주사하게 된다(단계 400).
다음, 샘플 모니터링부는 샘플의 표면에 대한 모니터링 영상을 촬상하고(단계 410), 제어 장치는 모니터링 영상으로부터 가시광 레이저빔을 검출한다(단계 420). 만약 모니터링 영상으로부터 가시광 레이저빔이 검출되지 않으면 모니터링 영상을 다시 촬상하게 된다. 모니터링 영상으로부터 가시광 레이저빔이 검출되면, 가시광 레이저빔이 검출된 표적 위치를 좌표 정보로 변환한다(단계 430). 좌표 정보로부터 스캐너 이동 신호를 생성하고, 스캐너 이동 신호에 따라 스캐너 이동부인 모터 스테이지를 구동시켜(단계 440) 스캐너를 표적 위치로 이동시킨다(단계 442). 스캐너를 이동시킨 후 표적 위치를 오프셋으로 설정하고, 사전에 설정된 길이만큼 갈바노미터 미러(Galvanometer Mirror)를 구비하는 갈바노 스캐너를 구동시켜 스캔한다.
한편, 샘플의 표적 위치로 이동한 스캐너는 오프셋 위치로부터 사전 설정된 범위를 스캐닝하고, 스캐닝하는 과정에서 획득된 신호빛은 광단층 이미지 제공부로 전송되고(단계 450), 광단층 이미지 제공부는 상기 신호빛과 기준빛의 간섭 신호를 검출하고(단계 452) 신호 처리하는 과정(단계 454)을 통해 샘플의 표적 위치에 대한 광단층 영상을 얻게 된다(단계 456).
전술한 구조를 갖는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템은 표적 위치에 가시광 레이저빔이 주사된 샘플에 대한 모니터링 영상을 획득하고, 상기 모니터링 영상으로부터 가시광 레이저빔의 주사 위치를 파악하여 표적 위치 정보를 추출하고, 이를 이용하여 스캐너를 이동시킨 후 스캐닝함으로써, 샘플의 표적 위치에 대한 광단층 영상을 획득하여 제공할 수 있게 된다.
제2
실시예
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템의 구조 및 동작을 구체적으로 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템은 샘플의 표적 위치에 대하여 광단층 영상 뿐만 아니라 현미경 영상을 함께 제공하는 것을 특징으로 한다.
한편, 제2 실시예에 따른 광단층 촬영 시스템은 제1 실시예의 구성과 일 부 유사하므로, 편의상 제2 실시예에 따른 광단층 촬영 시스템의 구성 중 제1 실시예와 중복되는 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템을 전체적으로 도시한 구성도이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 광단층 촬영 시스템(50)은 표적 위치 표시 장치(500), 샘플('Sample')이 놓여지는 샘플대(510), 샘플 모니터링부(520), 광단층 이미지 제공부(530), 스캐너(540), 스캐너 이동부(550), 제어장치(560) 및 현미경 이미지 제공부(570)을 구비한다. 제2 실시예의 표적 위치 표시 장치(500), 샘플대(510), 샘플 모니터링부(520), 스캐너 이동부(550)는 제1 실시예의 그것들과 완전히 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
상기 현미경 이미지 제공부(570)는 상기 샘플대 정면으로부터 제2 대물렌즈(572) 및 접안 렌즈(574)가 순차적으로 배치되고, 제2 광원으로부터 제공되는 빛을 이용하여 상기 샘플의 표적 위치에 대한 현미경 영상을 제공한다. 상기 현미경 이미지 제공부(570)는 상기 제2 대물렌즈와 접안 렌즈의 사이에 빔 스플리터(beam splitter; 576)를 더 구비하고, 상기 광단층 이미지 제공부로부터 상기 빔 스플리터로 광단층 영상이 제공되는 경우 상기 샘플의 표적 위치에 대한 현미경 영상 및 광단층 영상을 동시에 상기 접안 렌즈로 출력한다.
한편, 상기 현미경 이미지 제공부(570)는 외부로부터 제공되는 영상 신호를 화면에 출력하는 디스플레이부(도시되지 않음)를 더 구비하고, 상기 광단층 이미지 제공부로부터 제공되는 광단층 영상을 상기 디스플레이부에 출력할 수도 있다.
상기 광단층 이미지 제공부(530) 및 상기 스캐너(540)는 제2 빛살이 상기 제2 광원의 빛과 샘플의 동일한 위치로 인가되도록 제2 빛살의 경로를 유도하고, 상기 광단층 이미지 제공부(530)는 상기 광단층 영상을 상기 현미경 이미지 제공부(570)로 제공한다.
상기 스캐너(540)는 시준기(541), 광경로 변경 장치(544), 제1 대물 렌즈(546) 및 다이크로익 미러(548)을 구비한다. 상기 시준기(541)는 상기 제2 빛살을 시준하여 광경로 변경 장치로 제공한다. 상기 광경로 변경 장치(544)는 상기 시준된 제2 빛살의 경로를 변경시켜 상기 샘플로 진행시키고, 샘플로부터 되반사되는 신호빛을 다시 시준기로 제공하며, 샘플의 표면을 스캐닝하도록 구동된다. 상기 제1 대물 렌즈(546)는 상기 샘플대의 정면에 배치된다. 상기 다이크로익 미러(548)는 입사되는 빛의 파장에 따라 일부 파장의 빛은 반사시키고 일부 파장의 빛은 투과시키는 성질을 가진 것으로서, 상기 광경로 변경 장치와 제1 대물 렌즈의 사이에 배치되어 샘플로부터 반사되는 빛을 광단층 이미지 제공부 및 현미경 이미지 제공부로 각각 제공한다. 따라서, 상기 다이크로익 미러(548)는 광경로 변경 장치로부터 진행된 제2 빛살을 반사시켜 샘플로 진행시키고 샘플로부터 반사된 신호빛을 반사시켜 광경로 변경 장치로 진행시킨다. 한편, 다이크로익 미러(548)는 제2 빛살의 파장과는 다른 파장의 빛은 그대로 투과시켜 현미경 이미지 제공부로 제공한다.
상기 현미경 이미지 제공부의 접안 렌즈는 다이크로익 미러를 통해 입사된 빛을 이용하여 현미경 영상을 제공하게 된다.
전술한 구조를 갖는 제2 실시예를 갖는 광단층 촬영 시스템은 샘플의 표적 위치에 대한 광단층 영상 및 현미경 영상을 모두 제공할 수 있게 된다.
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 촬영 시스템은 현미경을 필요로 하는 모든 분야에 널리 사용될 수 있으며, 특히 안과 등과 같이 환부에 대한 정확한 진단이나 시술이 필요한 의료 분야에 널리 사용될 수 있다.
10, 50 : 광단층 촬영 시스템
100, 500 : 표적 위치 표시 장치
110, 510 : 샘플대
120, 520 : 샘플 모니터링부
130, 530 : 광단층 이미지 제공부
140, 540 : 스캐너
150, 550 : 스캐너 이동부
160, 560 : 제어장치
141 : 시준기(collimator)
143 : 광 경로 변경 장치
145 : 제1 대물 렌즈
131 : 제1 광원
132 : 광 결합기
134 : 기준 경로부
135 : 샘플 경로부
136 : 간섭 신호 검출기
137 : 신호 처리부
139 : 영상출력부
570 : 현미경 이미지 제공부
100, 500 : 표적 위치 표시 장치
110, 510 : 샘플대
120, 520 : 샘플 모니터링부
130, 530 : 광단층 이미지 제공부
140, 540 : 스캐너
150, 550 : 스캐너 이동부
160, 560 : 제어장치
141 : 시준기(collimator)
143 : 광 경로 변경 장치
145 : 제1 대물 렌즈
131 : 제1 광원
132 : 광 결합기
134 : 기준 경로부
135 : 샘플 경로부
136 : 간섭 신호 검출기
137 : 신호 처리부
139 : 영상출력부
570 : 현미경 이미지 제공부
Claims (11)
- 샘플이 놓여지는 샘플대;
샘플의 표면에 표적 위치를 표시하는 표적 위치 표시 장치;
표적 위치가 표시된 상기 샘플의 표면을 촬상하여 샘플에 대한 모니터링 영상을 제공하는 샘플 모니터링부;
제1 광원으로부터 제공되는 빛살을 제1 빛살과 제2 빛살로 분배하여 기준 미러와 샘플로 각각 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 기준 미러와 상기 샘플부터 각각 반사된 기준빛(Reference beam) 및 신호빛(Signal beam)의 간섭 신호를 이용하여 샘플에 대한 광단층 영상을 생성하여 제공하는 광단층 이미지 제공부;
상기 광단층 이미지 제공부로부터 진행되는 제2 빛살의 경로를 제어하여 상기 샘플을 스캐닝하고, 상기 샘플을 스캐닝하여 형성된 신호빛의 경로를 제어하여 상기 광단층 이미지 제공부로 제공하는 스캐너;
스캐너 이동 신호에 따라 상기 스캐너를 이동하는 스캐너 이동부;
상기 샘플 모니터링부로부터 제공되는 모니터링 영상으로부터 샘플에 표시된 표적 위치에 대한 위치 정보를 추출하고, 상기 스캐너를 샘플의 표적 위치로 이동시키기 위한 스캐너 이동 신호를 생성하여 상기 스캐너 이동부로 제공하는 제어 장치;
를 구비하여, 광단층 이미지 제공부가 샘플의 표적 위치에 대한 광단층 영상을 제공하는 것을 특징으로 하는 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 광단층 이미지 제공부는 표적 위치에 대한 광단층 영상을 상기 제어 장치로 제공하고,
상기 제어 장치는 디스플레이부를 구비하고, 상기 샘플 모니터링부로부터 제공되는 모니터링 영상 및 상기 광단층 이미지 제공부로부터 제공되는 광단층 영상을 상기 디스플레이부에 디스플레이시키는 것을 특징으로 하는 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 광단층 이미지 제공부는,
제1 광원;
상기 제1 광원에서 발생된 빛을 제1 빛살과 제2 빛살로 분배하여 기준 미러 및 샘플로 인가하고, 상기 기준 미러 및 샘플로부터 반사된 기준빛 및 신호빛을 결합하는 광 결합기;
상기 제1 빛살이 기준 미러로 인가되도록 경로를 유도하고, 기준 미러로부터 반사된 기준빛을 상기 광 결합기로 제공하는 기준 경로부;
상기 제2 빛살을 스캐너로 제공하고, 상기 스캐너로부터 제공된 신호빛을 상기 광 결합기로 제공하는 샘플 경로부;
상기 광 결합기로부터 결합된 기준빛 및 신호빛의 간섭 신호를 검출하는 간섭 신호 검출기;
상기 간섭 신호 검출기에서 검출된 간섭 신호를 처리하여 광단층 영상을 생성하는 신호 처리부; 및
상기 광단층 영상을 외부로 출력하는 영상 출력부;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 스캐너는
상기 제2 빛살을 시준하는 시준기(collimator);
상기 시준된 제2 빛살의 경로를 변경시켜 상기 샘플로 진행시키고, 샘플로부터 되반사되는 신호빛을 다시 시준기로 제공하며, 샘플의 표면을 스캐닝하도록 구동되는 광경로 변경 장치; 및
상기 광경로 변경 장치와 샘플의 사이에 배치되는 제1 대물 렌즈;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템. - 제4항에 있어서, 상기 광경로 변경 장치는 광경로 변경이 가능한 갈바노 스캐너(Galvano scanner), 회전다면경(Polygon), X-Y 스캐너, X-Y 스테이지 및 MEMS 스캐너 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 표적 위치 표시 장치는 가시광 레이저빔을 출력하는 레이저빔 출력 장치이며,
상기 제어 장치는 상기 샘플 모니터링부로부터 제공되는 모니터링 영상으로부터 가시광 레이저빔의 주사 위치를 확인하고, 확인된 레이저 빔 주사 위치를 이용하여 샘플에 표시된 표적 위치에 대한 위치 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 광단층 촬영 시스템은 현미경 이미지 제공부를 더 구비하고,
상기 현미경 이미지 제공부는 상기 샘플대 정면으로부터 제2 대물렌즈 및 접안 렌즈가 순차적으로 배치되고, 제2 광원으로부터 제공되는 빛을 이용하여 상기 샘플의 표적 위치에 대한 현미경 영상을 제공하는 것을 특징으로 하며,
상기 광단층 이미지 제공부 및 상기 스캐너는 제2 빛살이 상기 제2 광원의 빛과 샘플의 동일한 위치로 인가되도록 경로를 유도하고, 상기 광단층 이미지 제공부는 상기 광단층 영상을 상기 현미경 이미지 제공부로 제공하는 것을 특징으로 하며,
상기 현미경 이미지 제공부는 샘플의 표적 위치에 대한 현미경 영상 및 광단층 영상을 모두 출력하는 것을 특징으로 하는 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템. - 제7항에 있어서, 상기 현미경 이미지 제공부는 상기 제2 대물렌즈와 접안 렌즈의 사이에 빔 스플리터(beam splitter)를 더 구비하고, 상기 광단층 이미지 제공부로부터 상기 빔 스플리터로 광단층 영상이 제공되는 경우 상기 샘플의 표적 위치에 대한 현미경 영상 및 광단층 영상을 동시에 상기 접안 렌즈로 출력하는 것을 특징으로 하는 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템.
- 제7항에 있어서, 상기 현미경 이미지 제공부는 외부로부터 제공되는 영상 신호를 화면에 출력하는 디스플레이부를 더 구비하고, 상기 광단층 이미지 제공부로부터 제공되는 광단층 영상을 상기 디스플레이부에 출력하는 것을 특징으로 하는 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 광단층 이미지 제공부의 샘플 경로부 및 상기 스캐너는 제2 빛살이 외부의 현미경의 빛과 동일한 샘플 위치로 인가되도록 경로를 유도하고 상기 샘플로부터 반사된 신호빛을 광 결합기로 제공하는 것을 특징으로 하며,
상기 영상 출력부는 표적 위치에 대한 상기 광단층 영상을 상기 현미경의 빔스플리터로 출력하는 것을 특징으로 하는 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템. - 제7항에 있어서, 상기 스캐너는
상기 제2 빛살을 시준하는 시준기(collimator);
상기 시준된 제2 빛살의 경로를 변경시켜 상기 샘플로 진행시키고, 샘플로부터 되반사되는 신호빛을 다시 시준기로 제공하며, 샘플의 표면을 스캐닝하도록 구동되는 광경로 변경 장치;
상기 샘플대의 정면에 배치되는 제1 대물 렌즈;
상기 광경로 변경 장치와 제1 대물 렌즈의 사이에 배치되고 동일한 파장을 갖는 제2 빛살 및 신호빛은 각각 샘플 및 광경로 변경 장치로 제공하고, 나머지 파장의 빛살은 샘플 및 접안렌즈로 제공하는 다이크로익 미러(dichroic mirror);
를 구비하는 것을 특징으로 하는 표적 스캐닝이 가능한 광단층 촬영 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020120037458A KR101296369B1 (ko) | 2012-04-10 | 2012-04-10 | 가시광 레이저빔을 이용한 표적 스캐닝 광단층 촬영 시스템 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120037458A KR101296369B1 (ko) | 2012-04-10 | 2012-04-10 | 가시광 레이저빔을 이용한 표적 스캐닝 광단층 촬영 시스템 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101296369B1 (ko) |
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