KR101990251B1 - 광 간섭성 단층 촬영 장치 및 이를 이용한 영상 생성 방법 - Google Patents
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Abstract
광 간섭성 단층 촬영 장치는, 광을 생성하는 광원부; 광으로부터 분할되어 생성된 기준광 및 측정광을 이용하여 합성광을 생성하고, 합성광을 n(여기서, n은 2 이상의 자연수)개의 합성분할광으로 분할하여 조사하는 커플러부; 입사된 n개의 합성분할광을 각각 n개의 분광기로 조사하고, 각 분광기로부터 파장 대역 별로 분광된 각 광을 순차적으로 스캔하는 검출부; 및 검출부에서 스캔한 결과를 이용하여 2차원 단일 영상을 생성하는 영상생성부;를 포함할 수 있다. 이에 따라, 분할된 다수의 광을 다수의 어레이 디텍터를 이용하여 스캔 시간을 분배함으로써, 광 간섭성 단층 영상의 획득 속도를 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 광 간섭성 단층 촬영 장치 및 이를 이용한 영상 생성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 어레이 디텍터를 이용하여 광 간섭성 단층 영상의 획득 속도를 향상시킨 광 간섭성 단층 촬영 장치 및 이를 이용한 영상 생성 방법에 관한 것이다.
일반적인 광 간섭성 단층 촬영(OCT: Optical Coherence Tomography) 장치는 광으로부터 추사된 광을 둘로 분리시켜 하나의 광은 대상물에 조사하고, 다른 광은 레퍼런스 미러(Reference Mirror)에 조사한다.
이후, 광 간섭성 단층 촬영 장치는 대상물로부터 반사되는 측정광과 레퍼런스 미러로부터 반사되는 참조광을 합성시킨다. 이때, 측정광과 참조광의 합성에 의해 간섭 현상이 발생하게 된다.
즉, 종래의 광 간섭성 단층 촬영 장치는 측정광과 참조광의 합성에 따른 간섭 신호를 측정함으로써 측정 대상물의 단층 영상을 획득할 수 있는데, 비침습, 비파괴 및 비접촉 방식으로 단층 영상을 획득할 수 있다.
한편, 광 간섭성 단층 촬영 장치는 간섭 신호의 측정 방식에 따라 시간 영역에서 간섭 신호를 분석하는 시간 영역 광 간섭성 단층 촬영 장치(Time Domain OCT)와, 스펙트럼 영역에서 간섭 신호를 분석하는 스펙트럼 영역 광 간섭성 단층 촬영 장치(Spectrum Domain OCT) 등으로 나뉠 수 있다.
시간 영역 광 간섭성 단층 촬영 장치(Time Domain OCT)는 레퍼런스 미러의 경로 거리를 기계적으로 조절하면서 대상물의 단층 영상을 획득한다. 이에 따라, 시간 영역 광 간섭성 단층 촬영 장치는 안정성 및 영상 획득 속도가 낮은 문제점이 있다.
또한, 스펙트럼 영역 광 간섭성 단층 촬영 장치(Spectrum Domain OCT)는 간섭 신호를 주파수 영역 또는 파장 영역에서 획득한 후 간섭 신호를 푸리에 변환시켜 대상물의 단층 영상을 추출한다.
이에 따라, 스펙트럼 영역 광 간섭성 단층 촬영 장치는 레퍼런스 미러의 기계적인 움직임이 필요 없어 안정성 및 영상 획득 속도가 시간 영역 광 간섭성 단층 촬영 장치에 비해 높은 이점을 가진다.
하지만, 종래의 스펙트럼 영역 광 간섭성 단층 촬영 장치의 경우 단일 분광기 구비 및 카메라 라인 스캔 속도 한계로 인해 영상 획득 속도를 일정 이상 기대하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 일측면은 다수의 어레이 디텍터(Array Detector)를 이용하고, 단일 기준단을 사용하고 광 경로 차이에 따른 주파수가 다른 다수의 측정광을 사용하여 다수의 대상물에 대한 단층 영상을 단일 영상에 표시함으로써 광 간섭성 단층 영상의 획득 속도를 향상시킬 수 있는 광 간섭성 단층 촬영 장치 및 이를 이용한 영상 생성 방법을 제공한다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치는, 광을 생성하는 광원부; 상기 광원부의 광으로부터 분할하여 생성된 기준광 및 측정광을 이용하여 합성광을 생성하고, 상기 합성광을 n(여기서, n은 2 이상의 자연수)개의 합성분할광으로 분할하여 조사하는 커플러부; 상기 입사된 n개의 합성분할광을 각각 n개의 분광기로 조사하고, 상기 각 분광기로부터 파장 대역 별로 분광된 각 광을 순차적으로 스캔하는 검출부; 및 상기 검출부에서 스캔한 결과를 이용하여 단일 영상을 생성하는 영상생성부;를 포함한다.
상기 검출부는, 상기 입사된 n개의 합성분할광을 각각 평행광으로 변환하고, 각 평행광을 n번째 분광기로 입사하여 파장 대역 별로 분광시키는 분광부; 상기 분광부에서 파장 대역 별로 분광된 평행광을 각 파장 대역에 따라 하나의 포커스로 모이도록 평행광의 포커스 거리를 조절하는 포커스부; 1번째 분광기부터 n번째 분광기까지 각 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 시작하는 스캔시작 신호를 순차적으로 전송하는 스캔제어부; 및 상기 스캔제어부로부터 스캔 시작 신호가 수신되면, 상기 포커스부에서 각 파장 대역에 따라 하나의 포커스로 모인 평행광을 순차적으로 스캔하는 스캔부;를 포함할 수 있다.
상기 스캔부는, 상기 스캔제어부의 스캔 시작 신호가 수신됨에 따라 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광을 스캔하고, 상기 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔이 완료되면 n번째 분광기로부터 분광된 평행광을 스캔할 수 있다.
상기 스캔제어부로부터 n번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔 시작 신호가 수신되고, 상기 n-1번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔이 수행 중인 경우, 상기 n-1번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔이 완료된 후 상기 n번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔을 수행할 수 있다.
상기 커플러부는, 상기 광원부의 광으로부터 제1광을 생성하고, 상기 제1광을 스캔하고 반사시켜 기준광을 생성하는 기준부; 상기 광원부의 광으로부터 제2광을 생성하고, 상기 제2광을 대상물에 조사하여 반사되는 측정광을 생성하는 샘플부; 및 상기 기준광과 측정광을 합성하여 합성광을 생성하고, 상기 합성광을 n개의 합성분할광으로 분할하는 분할부;를 포함할 수 있다.
상기 샘플부는, 상기 대상물이 k(여기서, k는 자연수)개 존재하는 경우, 상기 제2광을 k개로 분할하여 각 대상물로 조사할 수 있다.
상기 영상생성부는, 상기 k(여기서, k는 자연수)개의 대상물을 조사하는 광 경로차이에 의한 주파수가 다른 다수 개의 측정광에 따라 다수 개의 채널로 형성하여 단일 영상으로 생성할 수 있다.
상기 커플러부는, 스위치를 구비하여 상기 스위치가 온(on) 되었을 때 합성광을 합성분할광으로 분할하여 조사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용한 영상 생성 방법은, 광을 생성하고, 상기 생성한 광으로부터 분할되어 생성된 기준광 및 측정광을 이용하여 합성광을 생성하고, 상기 합성광을 n(여기서, n은 2 이상의 자연수)개의 합성분할광으로 분할하여 조사하고, 상기 입사된 n개의 합성분할광을 각각 n개의 분광기로 조사하여 상기 각 분광기로부터 파장 대역 별로 분광된 각 광을 순차적으로 스캔하고, 스캔한 결과를 이용하여 단일 영상을 생성한다.
상기 파장 대역 별로 분광된 각 광을 순차적으로 스캔하는 것은, 상기 입사된 n개의 합성분할광을 각각 평행광으로 변환하고, 상기 각 평행광을 n번째 분광기로 입사하여 파장 대역 별로 분광시키고, 상기 파장 대역 별로 분광된 평행광을 각 파장 대역에 따라 하나의 포커스로 모이도록 평행광의 포커스 거리를 조절하고, 1번째 분광기부터 n번째 분광기까지 각 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 시작하는 스캔시작 신호를 순차적으로 전송하고, 상기 스캔 시작 신호가 수신되면, 각 파장 대역에 따라 하나의 포커스로 모인 평행광을 순차적으로 스캔할 수 있다.
상기 평행광을 순차적으로 스캔하는 것은, 상기 스캔 시작 신호가 수신됨에 따라 상기 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광을 스캔하고, 상기 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔이 완료되면 n번째 분광기로부터 분광된 평행광을 스캔할 수 있다.
상기 평행광을 순차적으로 스캔하는 것은, 상기 n번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔 시작 신호가 수신되고, 상기 n-1번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔이 수행 중인 경우, 상기 n-1번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔이 완료된 후 상기 n번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔을 수행할 수 있다.
상기 합성광을 생성하는 것은, 상기 광을 분할하여 제1광 및 제2광을 생성하고, 상기 제1광을 스캔하고 반사시켜 기준광을 생성하고, 상기 제2광을 대상물에 조사하여 반사되는 측정광을 생성하고, 상기 제1광 및 제2광으로부터 생성된 기준광과 측정광을 합성할 수 있다.
상기 측정광을 생성하는 것은, 상기 대상물이 k(여기서, k는 자연수)개 존재하는 경우, 상기 제2광을 k개로 분할하여 각 대상물로 조사할 수 있다.
상기 단일 영상을 생성하는 것은, 상기 k(여기서, k는 자연수)개의 대상물을 조사하는 광 경로차이에 의한 주파수가 다른 다수 개의 측정광에 따라 k(여기서, k는 자연수)개의 채널로 형성하여 단일 영상으로 생성할 수 있다.
상기 합성분할광으로 분할하여 조사하는 것은, 스위치를 구비하여 상기 스위치가 온(on) 되었을 때 합성광을 합성분할광으로 분할하여 조사할 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 광 간섭성 단층 촬영 장치 및 이를 이용한 영상 생성 방법은 분할된 다수의 광을 다수의 어레이 디텍터를 이용하여 스캔 시간을 분배함으로써, 광 간섭성 단층 영상의 획득 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 단일 기준단을 사용하고, 광 경로 차이에 따른 주파수가 다른 다수의 측정광을 사용하여 다수의 대상물에 대한 단층 영상을 단일 영상에 표시함으로써 광 간섭성 단층 영상의 획득 속도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 커플러부를 자세히 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1의 검출부를 자세히 도시한 블록도이다.
도 4 및 도 5는 도 3의 스캔제어부의 스캔 시작 신호를 전송하는 예들을 타이밍 다이어그램으로 나타낸 도면들이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 의해 스캔 시작 신호가 수신된 후 스캔을 수행하는 예를 타이밍 다이어그램으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용한 영상 생성 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 8은 도 7의 합성광을 생성하는 방법을 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 9는 도 7의 분광된 광을 순차적으로 스캔하는 방법을 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용한 경우, 광의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치에 빔스플리터를 추가로 구비한 경우, 광의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용하여 생성된 2차원 단일 영상을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 커플러부를 자세히 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1의 검출부를 자세히 도시한 블록도이다.
도 4 및 도 5는 도 3의 스캔제어부의 스캔 시작 신호를 전송하는 예들을 타이밍 다이어그램으로 나타낸 도면들이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 의해 스캔 시작 신호가 수신된 후 스캔을 수행하는 예를 타이밍 다이어그램으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용한 영상 생성 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 8은 도 7의 합성광을 생성하는 방법을 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 9는 도 7의 분광된 광을 순차적으로 스캔하는 방법을 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용한 경우, 광의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치에 빔스플리터를 추가로 구비한 경우, 광의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용하여 생성된 2차원 단일 영상을 나타낸 도면이다.
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.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 분할된 다수의 광을 다수의 어레이 디텍터를 이용하여 스캔 시간을 분배함으로써, 광 간섭성 단층 영상의 획득 속도를 향상시키기 위한 광 간섭성 단층 촬영 장치이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치를 도시한 블록도이다.
광 간섭성 단층 촬영 장치(100)는 광원부(110), 커플러부(130), 검출부(150) 및 영상생성부(170)를 포함할 수 있다.
광원부(110)는 광을 생성하여 커플러부(130)로 전송할 수 있다. 여기서, 광은 가우시안 빔(gaussian beam), 라이트 빔(light beam), 레이저 빔(laser beam), 또는 입자빔(particle beam) 등과 같이 입자(전자 또는 양성자 등)가 한 방향으로 집중하여 흐르는 “빔(beam)”을 의미할 수 있다.
광원부(110)는 대역폭이 넓고, 간섭 길이가 짧은 백색광을 생성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 중심파장이 840㎚인 근적외선 파장 대역(800㎚ ~ 1550㎚)을 갖고, 반치폭(FWHM, Full Width Half Maximum)이 50㎚이며, 최대 출력 파워는 5.3㎽인 광을 발생시킬 수 있다.
커플러부(130)는 입사된 하나의 광을 다수 개의 광으로 분할(split)하거나 입사된 2개의 광을 합성(coupling)하여 하나의 광으로 생성할 수 있는 광 커플러를 의미할 수 있다.
커플러부(130)는 광원부(110)에서 생성한 광을 제1광 및 제2광으로 분할하여 기준광 및 측정광을 생성할 수 있고, 생성된 기준광 및 측정광을 이용하여 합성광을 생성할 수 있다.
여기서, 기준광이 1개 일 때, 측정광은 대상물의 개수에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, k(여기서, k는 자연수)개의 대상물이 존재하는 경우, 측정광은 k(여기서, k는 자연수)개가 생성될 수 있다.
즉, 커플러부(130)는 1개의 기준광과 k(여기서, k는 자연수)개의 측정광을 이용하여 합성광을 형성할 수 있고, 광주파수로 분할된 다수의 측정광은 영상생성부(170)에서 생성하는 단일 영상에 다수 개의 채널로써 각각 분할 되어 표현될 수 있다.
또한, 커플러부(130)는 생성한 합성광을 입사되는 광을 둘 또는 그 이상으로 동시에 분배할 수 있는 스플리터 등의 장치로 입사시킬 수 있고, 이로부터 합성광을 n개의 합성분할광으로 분할할 수 있다.
검출부(150)는 커플러부(130)로부터 입사된 n개의 합성분할광을 파장 대역 별로 분광시키는 n개의 분광기로 각각 전달할 수 있고, 분광기는 입사된 하나의 합성분할광을 파장 대역 별로 분광시킬 수 있다.
하나의 분광기는 하나의 합성분할광을 수신할 수 있고, 수신한 합성 분할광을 분광시킬 수 있다. 이에 따라 검출부(150)에서 분광되는 광은 총 n개를 의미할 수 있다.
검출부(150)는 광 간섭성 단일 영상을 생성하기 위해 입사된 n개의 합성분할광의 파장에 따른 간섭 스펙트럼을 스캔하여 영상생성부(170)로 제공할 수 있다.
영상생성부(170)는 검출부(150)에서 제공받은 스캔 결과를 이용하여 2차원 단일 영상을 생성할 수 있고, 생성한 2차원 단일 영상을 이용하여 3차원 단일 영상도 생성할 수 있다.
영상생성부(170)는 3차원 단일 영상을 생성하기 위해 샘플의 중앙을 횡단하여 스캔함으로써 중심점을 특정 위치에 고정시킨 후, 검출된 중심점을 기초로 움직임에 의한 편차를 조정할 수 있다.
여기서, 중심점을 조정하는 것은 대상물의 움직임에 의해 정상적으로 3차원 레디얼 스캔을 수행하지 못하는 경우에 발생하는 아티팩트를 제거하기 위해 수행될 수 있다.
또한, 영상생성부(170)는 k(여기서, k는 자연수)개의 대상물을 조사하는 광 경로 차이에 의한 주파수가 다른 k(여기서, k는 자연수)개의 측정광에 따라 k(여기서, k는 자연수)개의 채널로 형성되어 단일 영상으로 생성할 수 있다.
도 2는 도 1의 커플러부를 자세히 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 커플러부(130)는 기준부(131), 샘플부(135) 및 분할부(139)를 포함할 수 있다.
기준부(131)는 광원부(110)에서 생성한 광으로부터 제1광을 생성할 수 있고, 생성한 제1광을 스캔하고 반사시켜 기준광을 생성할 수 있다. 생성한 기준광은 분할부(139)로 전달할 수 있다.
보다 구체적으로, 기준부(131)는 제1광을 평행광으로 변환시킬 수 있는 콜리메이터 등의 장치를 포함할 수 있고, 콜리메이터로부터 입사된 평행광을 하나의 포커스로 모이도록 거리를 조절할 수 있는 포커싱 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 기준부(131)는 포커싱 렌즈를 통하여 하나의 포커스로 모인 광을 수신한 후 반사시키는 레퍼런스 미러를 구비할 수 있다. 여기서, 레퍼런스 미러는 입사된 평행광을 포커싱 렌즈 등의 장치로 반사하여 광의 경로를 변경할 수 있고, 이로부터 기준광이 생성될 수 있다.
샘플부(135)는 커플러부(130)로부터 입사된 제2광을 대상물에 조사한 후, 대상물(또는 대상물의 내부 구조체)로부터 반사되는 측정광을 분할부(139)로 전달할 수 있다.
여기서, 반사되는 측정광은 조사하는 대상물의 개수에 따라 생성될 수 있다. 즉, k(여기서, k는 자연수)개의 대상물이 존재하면 k(여기서, k는 자연수)개의 측정광이 생성될 수 있다.
보다 구체적으로, 샘플부(135)는 입력되는 제2광을 k개(여기서, k는 자연수)로 분할할 수 있는 스플리터 등의 장치를 포함할 수 있고, 분할되어 입사된 제2광을 평행광으로 변환시킬 수 있는 콜리메이터 등의 장치를 포함할 수 있다.
또한, 샘플부(135)는 전달받은 평행광의 광 경로를 변경한 후 직접 또는 간접적으로 대상물로 광을 조사할 수 있는 스캐닝 미러를 포함할 수 있고, 스캐닝 미러 등의 장치를 통하여 조사된 광이 대상물에 하나의 포커스로 모이도록 조절할 수 있는 스캔 렌즈를 포함할 수 있다.
샘플부(135)는 스캔 렌즈의 위치 또는 각도를 조절하는 렌즈 조절 장치를 포함할 수 있다. 렌즈 조절 장치는 회전식으로 스캔 렌즈 등의 장치를 이동시키거나 각도를 조절하여 대상물과 스캔 렌즈 사이의 공간을 조절하여 광의 포커스를 조절할 수 있다.
이로부터, 샘플부(135)는 스캐닝 미러 등의 장치를 이용하여 대상물(또는 대상물의 내부 구조체)로부터 반사된 광을 스캔할 수 있고, 대상물(또는 대상물의 내부 구조체)에 대한 광 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 샘플부(135)는 광 정보를 획득할 대상물이 하나인 경우, 입력되는 제2광은 스플리터 등의 장치를 통과하되 분할되지 않고, 콜리메이터 등의 장치를 통과하여 평행광으로 변환될 수 있다.
변환된 평행광은 스캐닝 미러 등의 장치로부터 하나의 대상물에 조사될 수 있고, 이때 스캔 렌즈 등의 장치로부터 대상물에 하나의 포커스에 모이도록 조사될 수 있고, 평행광이 조사된 대상물로부터 반사된 광을 스캔하여 대상물에 대한 광 정보를 획득할 수 있다.
또 다른 예로, 샘플부(135)는 광 정보를 획득할 대상물이 4개인 경우, 입력되는 제2광은 스플리터 등의 장치를 통과하여 4개의 광으로 분할될 수 있고, 콜리메이터 등의 장치를 통과하여 평행광으로 변환될 수 있다.
변환된 평행광은 스캐닝 미러 등의 장치 및 스캔 렌즈 등의 장치로부터 각각의 대상물에 조사될 수 있고, 이때 스캔 렌즈 등의 장치로부터 각 대상물에 하나의 포커스에 모이도록 조사될 수 있고, 평행광이 조사된 대상물로부터 반사된 광을 스캔하여 대상물에 대한 광 정보를 획득할 수 있다.
분할부(139)는 기준부(131)로부터 전달받은 제1광과 샘플부(135)로부터 전달받은 제2광을 합성하여 합성광을 생성할 수 있고, 생성한 합성광을 n개(여기서, n은 2이상의 자연수)의 합성분할광으로 분할할 수 있다.
이때, 분할부(139)는 스위치를 구비하여 스위치가 온(on) 되었을 때는 합성광을 합성분할광으로 분할하여 조사할 수 있고, 스위치가 오프(off) 되었을 때는 합성광을 합성분할광으로 분할하지 않고 하나의 합성광으로 조사할 수 있다.
도 3은 도 1의 검출부를 자세히 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 검출부(150)는 분광부(151), 포커스부(153), 스캔제어부(155) 및 스캔부(157)를 포함할 수 있다.
분광부(151)는 커플러부(130)로부터 입사된 n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 합성분할광을 각각 평행광으로 변환하고, 변환된 각 평행광을 n번째(여기서, n은 2이상의 자연수) 분광기로 입사하여 파장 대역 별로 분광시킬 수 있다.
예를 들어, 커플러부(130)로부터 2개의 합성분할광이 입사되면, 평행광으로 변환한 뒤 변환된 2개의 평행광을 제1 분광기 및 제2 분광기로 하나씩 입사시킬 수 있다.
분광부(151)는 합성분할광을 평행광으로 변환시킬 수 있는 콜리메이터 등의 장치를 포함할 수 있고, 평행광을 파장 대역 별로 분광시킬 수 있는 n개의 분광기를 포함할 수 있다.
분광부(151)의 n개의 분광기는 n개의 합성분할광 각각에 대한 전용으로 구비되어 있을 수 있고, 하나의 분광기는 하나의 합성분할광을 수신할 수 있고, 수신한 합성분할광을 n개의 광으로 분광시킬 수 있다.
포커스부(153)는 분광부(151)의 분광기를 통해 파장 대역 별로 분광된 평행광을 각 파장 대역에 따라 하나의 포커스로 모일 수 있도록 평행광의 포커스 거리를 조절할 수 있다.
스캔제어부(155)는 분광부(151)에서 파장 대역 별로 분광된 평행광을 스캔할 수 있는 스캔부(157)의 스캔을 수행하거나 스캔을 수행하기 위한 대기 동작을 제어할 수 있다.
스캔제어부(155)는 분광부(151)에 구비된 n개의 분광기 중 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔이 완료되면 n번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 시작하는 스캔 시작 신호를 전송할 수 있다.
스캔제어부(155)는 입사된 합성분할광이 2개인 경우, 1번째 분광기로부터 분광되는 평행광과 2번째 분광기로부터 분광되는 평행광을 교대로 스캔하는 신호를 스캔부(157)로 전송할 수 있다.
스캔부(157)는 스캔을 수행할 수 있는 카메라 등의 장치를 이용하여 분광부(151)의 n개의 분광기에서 분광되는 각 광을 순차적으로 스캔할 수 있다. 즉, 스캔부(157)는 n개의 분광기에서 분광되는 각 광을 서로 다른 시간에 스캔할 수 있다.
여기서, 스캔을 수행할 수 있는 장치는 CMOS 카메라, CCD 카메라 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 분광된 광에 대해 스캔을 수행할 수 있는 장치를 의미할 수 있다.
스캔부(157)는 스캔제어부(155)로부터 스캔 시작 신호가 수신되면, 포커스부(153)에서 각 파장 대역에 따라 하나의 포커스로 모인 평행광을 순차적으로 스캔할 수 있다.
스캔부(157)는 스캔제어부(155)로부터 n번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대한 스캔 시작 신호가 수신되더라도 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대한 스캔이 완료되지 않으면 n번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대한 스캔을 수행하지 않을 수 있다.
즉, 스캔부(157)는 n번째 분광기로부터 분광된 평행광을 스캔하기 위한 스캔 시작 신호가 수신되더라도 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대한 스캔이 완료된 후 n번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대해 스캔을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 스캔부(157)는 n-1번째 분광기로부터 분광되어 하나의 포커스로 모인 평행광의 스캔이 완료된 뒤 스캔제어부(155)로부터 스캔 시작 신호가 수신되면, n번째 분광기에서 분광되어 하나의 포커스로 모인 평행광의 스캔을 시작할 수 있다.
스캔부(157)는 입사된 합성분할광이 2개인 경우, 스캔제어부(155)의 스캔 시작 신호를 수신받아 1번째 분광기로부터 분광되는 평행광과 2번째 분광기로부터 분광되는 평행광을 교대로 스캔할 수 있다.
스캔부(157)는 스캔제어부(155)로부터 수신되는 신호에 의해 스캔을 수행하는 수캔 동작과 스캔 동작 수행을 위해 대기하는 대기 동작을 반복할 수 있다.
여기서, 스캔부(157)의 대기 동작은 스캔을 수행할 수 있는 카메라 등의 장치로부터 셔터를 누르기 위한 시간, 카메라 여기 시간 등과 같이 스캔을 위해 반드시 필요한 동작을 의미할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 도 3의 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치가 간섭 스펙트럼을 스캔하는 타이밍 다이어그램을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치(100)는 입사된 하나의 합성분할광을 분광시킨 후 스캔하되, 분광된 광을 서로 순차적으로 스캔할 수 있다.
즉, 스캔을 수행하는 스캔 동작과 스캔 동작 수행을 위해 대기하는 대기 동작을 반복할 수 있는데, 스캔을 수행하는 스캔 동작은 두 가지 방법으로 수행될 수 있다.
첫 번째는, 도 4에 도시된 바와 같이 광 간섭성 단층 촬영 장치(100)의 스캔 동작과 대기 동작을 반복하는 것은 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 완료한 뒤 일정 시간 내에 스캔 시작 신호를 발생하여 n번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 수행할 수 있다.
예를 들어, 3개의 분광기가 구비되어 있는 광 간섭성 단층 촬영 장치(100)의 경우, 스캔제어부(155)로부터 수신된 스캔 시작 신호에 의해 1번째 분광기로부터 분광되는 평행광을 스캔할 수 있다.
1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 수행하는 동안 2번째 분광기로부터 분광되는 평행광을 스캔하기 위해 대기 동작을 수행하고 있을 수 있고, 1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔이 완료되면 2번째 분광기로부터 분광되는 평행광을 스캔하기 위한 스캔 시작 신호가 수신될 수 있다.
스캔제어부(155)로부터 수신된 스캔 시작 신호에 의해 2번째 분광기로부터 분광되는 평행광을 스캔할 수 있고, 2번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 수행하는 동안 3번째 분광기로부터 분광되는 평행광을 스캔하기 위한 대기 동작을 수행하고 있을 수 있다.
2번째 분광기로부터 분광되는 평행광의 스캔이 완료되면 3번째 분광기로부터 분광되는 평행광을 스캔하기 위한 스캔 시작 신호가 수신될 수 있고, 3번째 분광기로부터 분광되는 평행광을 스캔할 수 있다.
두 번째는, 도 5에 도시된 바와 같이 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 수행하기 위한 스캔 시작 신호가 발생하여 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔이 수행되기 시작하면 n번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 수행하기 위한 스캔 시작 신호를 발생시킬 수 있다.
예를 들어, n개의 분광기가 구비되어 있는 광 간섭성 단층 촬영 장치(100)의 경우, 스캔제어부(155)로부터 수신된 스캔 시작 신호에 의해 n-2번째 분광기로부터 분광되는 평행광을 스캔할 수 있다.
n-2번째 분광기로부터 분광되는 평행광의 스캔을 시작하면, n-1번째 분광기로부터 분광되는 평행광의 스캔을 수행하기 위한 스캔 시작 신호를 발생시킬 수 있다.
즉, n-1번째 분광기로부터 분광되는 평행광을 스캔하는 스캔 시작 신호가 발생하여 스캔을 수행하면, n번째 분광기로부터 분광되는 평행광을 스캔하는 스캔 시작 신호를 발생시킬 수 있다.
단, n번째 분광기로부터 분광되는 평행광을 스캔하는 스캔 시작 신호가 발생하더라도 n번째 분광기로부터 분광되는 평행광에 대해 스캔을 수행하는 것은 n-1번째 분광기로부터 분광되는 평행광에 대한 스캔이 완료된 뒤 수행할 수 있다.
스캔부(157)가 도 4 또는 도 5의 스캔제어부(155)로부터 수신된 스캔 시작 신호에 의해 평행광을 스캔하는 시간은 도 6의 타이밍 다이어그램에 도시된 라이징 엣지(Rising Edge)부터 폴링 엣지(Falling Edge)까지 스캔을 수행할 수 있다.
스캔부(157)는 분광기로부터 분광된 평행광을 스캔하는 시간은 분광된 평행광의 레벨(level)에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 안정된 스펙트럼으로 분광된 평행광인 경우 단시간 스캔을 수행할 수 있고, 불안정된 스펙트럼으로 분광된 평행광인 경우 장시간 스캔을 수행할 수 있다.
단, 스캔부(157)는 스캔제어부(155)로부터 n번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대한 스캔 시작 신호가 수신되더라도 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대한 스캔이 완료되지 않으면 n번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대한 스캔을 수행하지 않을 수 있다.
즉, 스캔부(157)는 n번째 분광기로부터 분광된 평행광을 스캔하기 위한 스캔 시작 신호가 수신되더라도 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대한 스캔이 완료된 후 n번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대해 스캔을 수행할 수 있다.
n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대한 스캔이 완료된 후 n번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대해 스캔을 수행하는 이유는, n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광과 n번째 분광기로부터 분광된 평행광의 중첩 현상을 예방하기 위함이다.
여기서, n번째 분광기로부터 분광된 평행광을 스캔을 수행할 수 있는 스캔 시작 신호를 수신받아 n번째 분광기로부터 분광된 평행광을 스캔하는 시간은 카메라의 노출시간을 의미할 수 있다.
도 4 내지 6에서는 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 완료한 뒤 일정 시간 내에 스캔 시작 신호를 발생하여 n번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 수행하는 것으로 한정지어 도시하였으나, 이는 실시예에 따른 예시일 뿐, 실제 스캔 시작 신호를 발생하는 것과 스캔 시간은 보다 다양한 기준으로 설정될 수 있다.
이하에서는, 도 7 내지 도 9을 참조하여 자세 교정 벨트(100)의 구동 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용한 영상 생성 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치(100)를 이용한 영상 생성 방법은 광으로부터 분할되어 생성된 기준광 및 측정광을 이용하여 합성광을 생성할 수 있다(S1100).
여기서, 기준광이 1개 일 때, 측정광은 대상물의 개수에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, k(여기서, k는 자연수)개의 대상물이 존재하는 경우, 측정광은 k(여기서, k는 자연수)개가 생성될 수 있다.
즉, 1개의 기준광과 k(여기서, k는 자연수)개의 측정광을 이용하여 합성광을 형성할 수 있고, 광주파수로 분할된 다수의 측정광은 생성하는 단일 영상에 다수 개의 채널로써 각각 분할 되어 표현될 수 있다.생성한 합성광은 입사되는 광을 둘 또는 그 이상으로 동시에 분배할 수 있는 스플리터 등의 장치로 입사되어 n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 합성분할광으로 분할될 수 있다(S1300).
여기서, 합성분할광은 구비된 스위치가 온(on) 되었을 때는 합성광을 분할하여 생성될 수 있고, 스위치가 오프(off) 되었을 때는 합성광을 분할하지 않아 생성될 수 없다.
n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 합성분할광은 각각 평행광으로 변환될 수 있고, 각 평행광은 n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 분광기로 조사될 수 있고(S1500), 평행광은 각 분광기로부터 파장 대역 별로 분광될 수 있다.
n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 분광기로부터 파장 대역 별로 분광된 각 광을 스캔을 수행할 수 있는 카메라 등의 장치를 이용하여 순차적으로 스캔할 수 있다(S1700).
n개의 분광기로부터 분광된 평행광을 스캔한 결과를 이용하여 2차원 단일 영상을 생성할 수 있고. 생성한 2차원 단일 영상을 이용하여 3차원 단일 영상도 생성할 수 있다(S1900).
또한, k(여기서, k는 자연수)개의 대상물을 조사하는 광 경로 차이에 의한 주파수가 다른 k(여기서, k는 자연수)개의 측정광에 따라 k(여기서, k는 자연수)개의 채널로 형성되어 단일 영상으로 생성할 수 있다.
도 8은 도 7의 합성광을 생성하는 방법을 구체적으로 도시한 흐름도이다.
광을 분할하여 제1광 및 제2광 생성할 수 있다(S1010). 여기서, 광은 대역폭이 넓고, 간섭 길이가 짧은 백색광을 생성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
생성한 제1광은 평행광으로 변환시킬 수 있는 콜리메이터 등의 장치로 입사될 수 있어 평행광으로 변환될 수 있고, 평행광은 하나의 포커스로 모이도록 거리를 조절할 수 있는 포커싱 렌즈 등의 장치로 입사되어 하나의 포커스로 모일 수 있다.
하나의 포커스로 모인 평행광은 반사시고, 광의 경로를 변경할 수 있는 레퍼런스 미러 등의 장치를 이용하여 반사되어 경로가 변경될 수 있고, 이로부터 기준광을 생성할 수 있다(S1050).
생성한 제2광은 k개(여기서, k는 자연수)로 분할할 수 있는 스플리터 등의 장치로 입사되어 분할될 수 있고, 분할된 제2광은 평행광으로 변환시킬 수 있는 콜리메이터 등의 장치로 입사될 수 있어 평행광으로 변환될 수 있다.
변환된 평행광은 광 경로를 변경한 후 직접 또는 간접적으로 대상물로 광을 조사할 수 있는 스캐닝 미러에 전달될 수 있고, 스캐닝 미러 등의 장치를 통하여 조사된 광이 대상물에 하나의 포커스로 모이도록 조절할 수 있는 스캔 렌즈를 이용하여 하나의 포커스로 모일 수 있다.
스캐닝 미러 등의 장치를 이용하여 대상물(또는 대상물의 내부 구조체)로부터 반사된 광을 스캔할 수 있고, 대상물(또는 대상물의 내부 구조체)에 대한 광 정보를 획득할 수 있고, 이로부터 측정광을 생성할 수 있다(S1090).
여기서, 측정광은 조사하는 대상물의 개수에 따라 생성될 수 있다. 즉, k(여기서, k는 자연수)개의 대상물이 존재하면 k(여기서, k는 자연수)개의 측정광이 생성될 수 있다.
도 9는 도 7의 분광된 광을 순차적으로 스캔하는 방법을 구체적으로 도시한 흐름도이다.
입사된 n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 합성분할광은 평행광으로 변환시킬 수 있는 콜리메이터 등의 장치로 전달되어 각각 평행광으로 변환될 수 있다(S1510).
변환된 평행광은 각각 n개의 분광기로 입사될 수 있고, 입사된 평행광은 분광기를 통해 파장 대역 별로 분광될 수 있다(S1530). 여기서, 하나의 분광기는 하나의 합성분할광을 수신할 수 있고, 수신한 합성분할광을 n개의 광으로 분광시킬 수 있다.
분광기를 통해 파장 대역 별로 분광된 평행광을 각 파장 대역에 따라 하나의 포커스로 모을 수 있는 포커스 렌즈 등의 장치를 통해 평행광의 포커스 거리를 조절하여 하나의 포커스로 모을 수 있다(S1550).
분광기로부터 분광된 평행광이 하나의 포커스로 모이면, 파장 대역 별로 분광된 평행광을 스캔할 수 있는 스캔 시작 신호를 수신하여 각 분광된 평행광에 대한 스캔을 수행할 수 있다.
n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대한 스캔을 시작할 수 있는 스캔 시작 신호가 수신되면, n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 수행할 수 있다.
n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔이 완료되면(S1570), n번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 시작하는 스캔 시작 신호를 전송할 수 있다(S1571).
여기서, n번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대한 스캔 시작 신호가 수신되더라도 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대한 스캔이 완료되지 않으면 n번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대한 스캔을 수행하지 않을 수 있다.
즉, n번째 분광기로부터 분광된 평행광을 스캔하기 위한 스캔 시작 신호가 수신되더라도 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대한 스캔이 완료된 후 n번째 분광기로부터 분광된 평행광에 대해 스캔을 수행할 수 있다.
n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 시작하는 스캔 시작 신호를 수신받아 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 수행하고 있다면, n번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 시작하기 위해 대기 동작을 수행할 수 있다.
한편, n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔이 완료되지 않았다면(S1570), n번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 시작하기 위해 대기하는 대기 동작을 수행하고 있을 수 있다(S1579).
n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔이 완료되어 n번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔 시작 신호가 수신되면, 각 파장 대역에 따라 하나의 포커스로 모인 평행광을 스캔할 수 있다(S1590).
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용한 경우, 광의 흐름을 나타낸 도면이다.
커플러부(130)는 광원부(110)에서 생성한 광을 제1광 및 제2광으로 분할하여 기준부(131) 및 샘플부(135)로 전달할 수 있고, 기준부(131)는 제1광을 이용하여 기준광을 생성할 수 있고, 샘플부(135)는 제2광을 이용하여 측정광을 생성할 수 있다.
기준부(131)는 평행광으로 변환시킬 수 있는 콜리메이터 등의 장치(31)를 이용하여 제1광을 평행광으로 변환시킬 수 있고, 콜리메이터로부터 입사된 평행광은 포커싱 렌즈 등의 장치(32)를 이용하여 하나의 포커스로 모일 수 있다.
포커싱 렌즈 등의 장치(32)를 통하여 하나의 포커스로 모인 광은 레퍼런스 미러 등의 광을 수신한 후 반사시키는 장치(33)를 이용하여 광을 반사시켜 경로를 변경시킬 수 있고, 경로가 변경된 광은 기준광으로써 커플러부(130)로 전달될 수 있다.
샘플부(135)는 입력되는 제2광을 m개(여기서, m은 2이상의 자연수)로 분할할 수 있는 스플리터(40) 등의 장치를 이용하여 다수 개의 광으로 분할될 수 있고, 분할된 광은 콜리메이터(41a, 41b,?, 41n) 등의 장치를 이용하여 평행광으로 변환될 수 있다.
스캐닝 미러(42a, 42b,?, 42n) 등의 장치를 이용하여 광 경로를 변경한 후 직접 또는 간접적으로 대상물로 광을 조사할 수 있도록 평행광의 경로를 대상물의 방향으로 이동시킬 수 있고, 스캔 렌즈(43a, 43b,?, 43n)등의 장치를 이용하여 광이 대상물에 하나의 포커스로 모이도록 조절할 수 있다.
샘플부(135)는 스캔 렌즈의 위치 또는 각도를 조절하는 렌즈 조절 장치를 포함할 수 있고, 평행광이 조사된 대상물로부터 반사되는 광은 측정광으로써, 커플러부(130)로 전달될 수 있다.
커플러부(130)는 기준부(131)와 샘플부(135)로부터 전달받은 기준광과 측정광을 합성하여 합성광을 생성할 수 있고, 생성한 합성광을 m개(여기서, m은 2이상의 자연수)로 분할할 수 있는 스플리터(133b) 등의 장치로 전달하여 n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 합성분할광으로 분할할 수 있다.
스플리터(133b) 등의 장치를 통해 n개의 합성분할광으로 분할된 광은 검출부(150)로 전달될 수 있다. 여기서, 스플리터(133b)는 구비된 스위치(133a)가 온(on) 되었을 때만 합성광을 합성분할광으로 분할할 수 있다.
검출부(150)는 입사된 n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 합성분할광을 각각 n개의 분광기로 분배하기 위해 콜리메이터(621a, 621b,?, 621n) 등의 장치를 이용하여 평행광으로 변환시킬 수 있고, 변환된 평행광은 각각 n개의 분광기(622a, 622b,?, 622n)로 입사될 수 있다.
n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 분광기는 n개의 합성분할광 각각에 대한 전용으로 구비되어 있을 수 있고, 하나의 분광기는 하나의 합성분할광을 수신할 수 있고, 수신한 합성분할광을 n개의 광으로 분광시킬 수 있다.
n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 분광기를 통해 파장 대역 별로 분광된 평행광은 포커싱 렌즈(623a, 623b,?, 623n) 등의 장치를 이용하여 각 파장 대역에 따라 하나의 포커스로 모일 수 있도록 평행광의 포커스 거리를 조절할 수 있다.
하나의 포커스로 모인 분광기로부터 분광된 평행광은 스캔을 수행할 수 있는 카메라(624a, 624b,?, 624n) 등의 장치를 스캔을 수행할 수 있고, 각 분광기(622a, 622b,?, 622n)로부터 분광된 평행광의 스캔이 완료되면 스캔 결과를 영상생성부(170)로 전달하여 2차원 단일 영상을 생성할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치에 빔스플리터를 추가로 구비한 경우, 광의 흐름을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치(101)의 검출부(150')에 빔스플리터(625a, 625b,?, 625n)를 추가로 구비하게 되면, 분광기(622)로부터 분광되어 하나의 포커스로 모인 광을 두 개의 방향으로 분할할 수 있다.
본 발명이 제안하는 광 간섭성 단층 촬영 장치(101)의 커플러부(130)는 광원부(110)에서 생성한 광을 제1광 및 제2광으로 분할하여 기준부(131) 및 샘플부(135)로 전달할 수 있고, 기준부(131)는 제1광을 이용하여 기준광을 생성할 수 있고, 샘플부(135)는 제2광을 이용하여 측정광을 생성할 수 있다.
커플러부(130)는 기준부(131)와 샘플부(135)로부터 전달받은 기준광과 측정광을 합성하여 합성광을 생성할 수 있고, 생성한 합성광을 m개(여기서, m은 2이상의 자연수)로 분할할 수 있는 스플리터(133b) 등의 장치로 전달하여 n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 합성분할광으로 분할할 수 있다.
여기서, 커플러부(130)는 스위치(133a)를 구비하여 스위치(133a)가 온(on) 되었을 때만 스플리터(133b) 등의 장치를 이용하여 합성광을 합성분할광으로 분할하여 조사할 수 있다.
스플리터(133b) 등의 장치를 통해 n개의 합성분할광으로 분할된 광은 빔스플리터(625a, 625b,?, 625n)가 추가로 구비된 검출부(150')로 전달될 수 있고, 검출부(150')는 입사된 n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 합성분할광을 평행광으로 변환시킬 수 있다.
여기서, 합성분할광은 콜리메이터(621a, 621b,?, 621n) 등의 장치를 이용하여 평행광으로 변환시킬 수 있고, 변환된 평행광은 각각 n개의 분광기(622a, 622b,?, 622n)로 입사될 수 있다.
n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 분광기는 n개의 합성분할광 각각에 대한 전용으로 구비되어 있을 수 있고, 하나의 분광기는 하나의 합성분할광을 수신할 수 있고, 수신한 합성분할광을 n개의 광으로 분광시킬 수 있다.
n(여기서, n은 2이상의 자연수)개의 분광기를 통해 파장 대역 별로 분광된 평행광은 포커싱 렌즈(623a, 623b,?, 623n) 등의 장치를 이용하여 각 파장 대역에 따라 하나의 포커스로 모일 수 있도록 평행광의 포커스 거리를 조절할 수 있다.
하나의 포커스로 모인 분광기로부터 분광된 평행광은 빔스플리터(625a, 625b,?, 625n)를 통하여 두 개의 방향으로 분할될 수 있고, 분할된 광은 스캔을 수행할 수 있는 카메라(624a, 624b,?, 624n) 등의 장치를 스캔을 수행할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용하여 생성된 2차원 단일 영상을 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하여 본 발명의 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용하여 대상물이 4개인 경우, 주파수가 다른 4개의 측정광을 이용하여 2차원 단일 영상이 생성되는 예를 설명하기로 한다.
광 정보를 획득할 대상물이 4개인 경우, 입력되는 제2광은 스플리터(40) 등의 장치를 통과하여 4개의 광으로 분할될 수 있고, 콜리메이터(41a, 41b, 41c, 41d) 등의 장치를 통과하여 평행광으로 변환될 수 있다.
변환된 평행광은 스캐닝 미러 등의 장치 및 스캔 렌즈 등의 장치로부터 각각의 대상물에 조사될 수 있고, 이때 스캔 렌즈 등의 장치로부터 각 대상물에 하나의 포커스에 모이도록 조사될 수 있고, 평행광이 조사된 대상물로부터 반사된 광을 스캔하여 대상물에 대한 광 정보를 획득할 수 있다.
대상물로부터 획득한 광 정보는 측정광으로써 커플러부(130)로 전송될 수 있고, 기준부(131)로부터 전달된 기준광과 합성하여 합성광을 생성할 수 있고, 합성광을 4개의 합성분할광으로 분할하여 검출부(150)로 조사할 수 있다.
검출부(150)는 커플러부(130)로부터 입사된 4개의 합성분할광을 파장 대역 별로 분광시키는 4개의 분광기로 각각 전달할 수 있고, 분광기는 입사된 하나의 합성분할광을 파장 대역 별로 분광시킬 수 있다.
하나의 분광기는 하나의 합성분할광을 수신할 수 있고, 수신한 합성 분할광을 분광시킬 수 있다. 이에 따라 검출부(150)에서 분광되는 광은 총 4개를 의미할 수 있다.
검출부(150)는 광 간섭성 단일 영상을 생성하기 위해 입사된 4개의 합성분할광의 파장에 따른 간섭 스펙트럼을 스캔하여 영상생성부(170)로 제공할 수 있다.
영상생성부(170)는 검출부(150)에서 제공받은 스캔 결과를 이용하여 각 대상물 별로 채널이 생성되어 4개의 채널이 생성된 2차원 단일 영상을 생성할 수 있다.
이에 따라, 각 분광기(622a, 622b,?, 622n)로부터 분광된 평행광의 스캔이 완료되면 스캔 결과를 영상생성부(170)로 전달하여 2차원 단일 영상을 생성할 수 있다.
도 12에서는 4개의 대상물이 존재하고, 주파수에 의해 4개의 측정광이 생성되는 경우로 한정지어 도시하였으나, 이는 실시예에 따른 예시일 뿐, 실제 대상물의 개수와 이에 따라 주파수 별로 분할되는 광은 보다 다양한 기준으로 설정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 분할된 다수의 광을 다수의 어레이 디텍터를 이용하여 스캔 시간을 분배함으로써, 광 간섭성 단층 영상의 획득 속도를 향상시킬 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 광 간섭성 단층 촬영 장치
110: 광원부
130: 커플러부
131: 기준부
135: 샘플부
139: 분할부
150: 검출부
151: 분광부
153: 포커스부
155: 스캔제어부
157: 스캔부
170: 영상생성부
110: 광원부
130: 커플러부
131: 기준부
135: 샘플부
139: 분할부
150: 검출부
151: 분광부
153: 포커스부
155: 스캔제어부
157: 스캔부
170: 영상생성부
Claims (16)
- 광을 생성하는 광원부;
상기 광원부의 광으로부터 분할하여 생성된 기준광 및 측정광을 이용하여 합성광을 생성하고, 상기 합성광을 n(여기서, n은 2 이상의 자연수)개의 합성분할광으로 분할하여 조사하는 커플러부;
입사된 상기 n개의 합성분할광을 각각 n개의 분광기로 조사하고, 상기 각 분광기로부터 파장 대역 별로 분광된 각 광을 순차적으로 스캔하는 검출부; 및
상기 검출부에서 스캔한 결과를 이용하여 단일 영상을 생성하는 영상생성부;를 포함하되,
상기 커플러부는,
스위치를 구비하여 상기 스위치가 온(on) 되었을 때 합성광을 합성분할광으로 분할하여 조사는, 광 간섭성 단층 촬영 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 검출부는,
입사된 상기 n개의 합성분할광을 각각 평행광으로 변환하고, 각 평행광을 n번째 분광기로 입사하여 파장 대역 별로 분광시키는 분광부;
상기 분광부에서 파장 대역 별로 분광된 평행광을 각 파장 대역에 따라 하나의 포커스로 모이도록 평행광의 포커스 거리를 조절하는 포커스부;
1번째 분광기부터 n번째 분광기까지 각 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 시작하는 스캔시작 신호를 순차적으로 전송하는 스캔제어부; 및
상기 스캔제어부로부터 스캔 시작 신호가 수신되면, 상기 포커스부에서 각 파장 대역에 따라 하나의 포커스로 모인 평행광을 순차적으로 스캔하는 스캔부;를 포함하는, 광 간섭성 단층 촬영 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 스캔부는,
상기 스캔제어부의 스캔 시작 신호가 수신됨에 따라 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광을 스캔하고, 상기 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔이 완료되면 n번째 분광기로부터 분광된 평행광을 스캔하는, 광 간섭성 단층 촬영 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 스캔부는,
상기 스캔제어부로부터 n번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔 시작 신호가 수신되고, 상기 n-1번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔이 수행 중인 경우, 상기 n-1번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔이 완료된 후 상기 n번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔을 수행하는, 광 간섭성 단층 촬영 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 커플러부는,
상기 광원부의 광으로부터 제1광을 생성하고, 상기 제1광을 스캔하고 반사시켜 기준광을 생성하는 기준부;
상기 광원부의 광으로부터 제2광을 생성하고, 상기 제2광을 대상물에 조사하여 반사되는 측정광을 생성하는 샘플부; 및
상기 기준광과 측정광을 합성하여 합성광을 생성하고, 상기 합성광을 n개의 합성분할광으로 분할하는 분할부;를 포함하는, 광 간섭성 단층 촬영 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 샘플부는,
상기 대상물이 k(여기서, k는 자연수)개 존재하는 경우, 상기 제2광을 k개로 분할하여 각 대상물로 조사하는, 광 간섭성 단층 촬영 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 영상생성부는,
상기 k(여기서, k는 자연수)개의 대상물을 조사하는 광 경로차이에 의한 주파수가 다른 다수 개의 측정광에 따라 다수 개의 채널로 형성하여 단일 영상으로 생성하는, 광 간섭성 단층 촬영 장치. - 삭제
- 광을 생성하고,
상기 생성한 광으로부터 분할되어 생성된 기준광 및 측정광을 이용하여 합성광을 생성하고,
상기 합성광을 n(여기서, n은 2 이상의 자연수)개의 합성분할광으로 분할하여 조사하고,
입사된 상기 n개의 합성분할광을 각각 n개의 분광기로 조사하여 상기 각 분광기로부터 파장 대역 별로 분광된 각 광을 순차적으로 스캔하고,
스캔한 결과를 이용하여 단일 영상을 생성하되,
상기 합성분할광으로 분할하여 조사하는 것은,
스위치를 구비하여 상기 스위치가 온(on) 되었을 때 합성광을 합성분할광으로 분할하여 조사하는, 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용한 영상 생성 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 파장 대역 별로 분광된 각 광을 순차적으로 스캔하는 것은,
입사된 상기 n개의 합성분할광을 각각 평행광으로 변환하고,
상기 각 평행광을 n번째 분광기로 입사하여 파장 대역 별로 분광시키고,
상기 파장 대역 별로 분광된 평행광을 각 파장 대역에 따라 하나의 포커스로 모이도록 평행광의 포커스 거리를 조절하고,
1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 시작하는 스캔시작 신호를 전송하여 순차적으로 n번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔을 시작하는 스캔 시작 신호를 전송하고,
상기 스캔 시작 신호가 수신되면, 각 파장 대역에 따라 하나의 포커스로 모인 평행광을 순차적으로 스캔하는, 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용한 영상 생성 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 하나의 포커스로 모인 평행광을 스캔하는 것은,
상기 스캔 시작 신호가 수신됨에 따라 상기 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광을 스캔하고,
상기 n-1번째 분광기로부터 분광된 평행광의 스캔이 완료되면 n번째 분광기로부터 분광된 평행광을 스캔하는, 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용한 영상 생성 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 평행광을 순차적으로 스캔하는 것은,
상기 n번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔 시작 신호가 수신되고,
상기 n-1번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔이 수행 중인 경우, 상기 n-1번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔이 완료된 후 상기 n번째 분광기에서 분광된 평행광에 대한 스캔을 수행하는, 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용한 영상 생성 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 합성광을 생성하는 것은,
상기 광을 분할하여 제1광 및 제2광을 생성하고,
상기 제1광을 스캔하고 반사시켜 기준광을 생성하고,
상기 제2광을 대상물에 조사하여 반사되는 측정광을 생성하고,
상기 제1광 및 제2광으로부터 생성된 기준광과 측정광을 합성하는, 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용한 영상 생성 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 측정광을 생성하는 것은,
상기 대상물이 k(여기서, k는 자연수)개 존재하는 경우, 상기 제2광을 k개로 분할하여 각 대상물로 조사하는, 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용한 영상 생성 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 단일 영상을 생성하는 것은,
상기 k(여기서, k는 자연수)개의 대상물을 조사하는 광 경로차이에 의한 주파수가 다른 다수 개의 측정광에 따라 k(여기서, k는 자연수)개의 채널로 형성하여 단일 영상으로 생성하는, 광 간섭성 단층 촬영 장치를 이용한 영상 생성 방법. - 삭제
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