KR102018814B1 - Apparatus for generating tomography image having modulation and correction apparatusand method of operating the same - Google Patents
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Abstract
변조 및 보정장치를 갖는 단층 영상 생성장치 및 그 동작방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 본 발명의 일 실시예에 의한 단층 영상 생성장치는 피사체 조사에 사용되는 광이 방출되는 광원부와, 광의 진행방향을 제어하는 광 제어부와, 입사광을 분할/결합하는 광 커플러와, 상기 광 커플러에 광학적으로 연결된 복수의 광학계와, 상기 피사체 조사에 사용되는 광의 변조 및 보정장치를 포함한다. 상기 변조 및 보정장치는 상기 광 제어부와 상기 커플러 사이에 구비될 수 있다. 또한 상기 변조 및 보정장치는 상기 복수의 광학계 중 상기 피사체에 광을 조사하는 광학계에 포함될 수 있다. 상기 광의 변조장치는 상기 피사체로 반사되는 입사광만 변조시킬 수 있다.A tomographic image generating device having a modulation and correction device and a method of operation thereof are disclosed. A tomographic image generating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a light source unit for emitting light used to irradiate a subject, an optical control unit for controlling a light traveling direction, an optical coupler for dividing / combining incident light, and an optical coupler. And a plurality of optically coupled optical systems, and a device for modulating and correcting light used for irradiating the subject. The modulation and correction device may be provided between the light control unit and the coupler. In addition, the modulation and correction apparatus may be included in an optical system for irradiating light to the subject of the plurality of optical systems. The light modulator may modulate only incident light reflected by the subject.
Description
본 발명의 일 실시예는 단층 영상 생성장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 피사체에 대한 투과 깊이와 신호의 크기를 향상시켜 보다 정밀한 단층 영상을 생성할 수 있는 변조 및 보정장치를 갖는 단층 영상 생성장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a tomographic image generating apparatus, and more particularly, tomographic image generating apparatus having a modulation and correction apparatus capable of generating a more accurate tomographic image by improving the transmission depth and the signal size of the subject and It relates to the operation method.
단층 촬영(Tomography)은 침투성 파동(penetrating wave)을 이용하여 피사체의 단층 영상(tomography image)을 획득하는 기술이다. 이러한 단층 촬영은 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이에 따라 보다 정밀한 단층 영상에 대한 요구도 함께 증가되고 있다. 특히, 인간의 생명과 직접 관련된 의료 분야에서는, 보다 정밀한 단층 영상을 생성하는 기술이 중요한 이슈로 되고 있다.Tomography is a technique of acquiring a tomography image of a subject using a penetrating wave. Such tomography is used in various fields. Accordingly, the demand for more accurate tomographic images is also increasing. In particular, in the medical field directly related to human life, technology for generating more accurate tomographic images has become an important issue.
본 발명의 일 실시예는 피사체에 대한 투과 깊이와 신호의 크기를 향상시켜 보다 정밀한 단층 영상을 생성할 수 있는 변조 및 보정장치를 갖는 단층 영상 생성장치를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a tomography image generating apparatus having a modulation and correction apparatus capable of generating a more accurate tomography image by improving the transmission depth and the signal size of a subject.
본 발명의 일 실시예는 이러한 단층 영상 생성장치의 동작방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a method of operating such a tomographic image generating apparatus.
본 발명의 일 실시예에 의한 변조 및 보정장치를 갖는 단층 영상 생성장치는 피사체 조사에 사용되는 광이 방출되는 광원부와, 광의 진행방향을 제어하는 광 제어부와, 입사광을 분할/결합하는 광 커플러와, 상기 광 커플러에 광학적으로 연결된 복수의 광학계와, 상기 피사체 조사에 사용되는 광의 변조 및 보정장치를 포함한다.A tomographic image generating device having a modulation and correction device according to an embodiment of the present invention includes a light source unit for emitting light used to irradiate a subject, a light control unit for controlling a traveling direction of light, an optical coupler for dividing / combining incident light; And a plurality of optical systems optically connected to the optical coupler, and a device for modulating and correcting light used to irradiate the subject.
이러한 단층 영상 생성장치에서 상기 변조 및 보정장치는 상기 광 제어부와 상기 커플러 사이에 구비될 수 있다.In the tomography image generating device, the modulation and correction device may be provided between the light controller and the coupler.
상기 복수의 광학계는 기준광을 제공하는 제1 광학계와 상기 피사체에 광을 조사하는 제2 광학계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 광학계로부터 발생된 광과 상기 제2 광학계로부터 발생된 광의 간섭패턴이 수광되는 제3 광학계를 더 포함할 수 있다.The plurality of optical systems may include a first optical system for providing reference light and a second optical system for irradiating light to the subject. In this case, the optical system may further include a third optical system for receiving an interference pattern of light generated from the first optical system and light generated from the second optical system.
상기 변조 및 보정장치는 상기 제2 광학계에 포함될 수 있다.The modulation and correction device may be included in the second optical system.
상기 변조 및 보정장치는 상기 커플러와 상기 광 제어부 사이에 구비될 수 있다.The modulation and correction device may be provided between the coupler and the light control unit.
상기 변조 및 보정장치는,The modulation and correction device,
상기 커플러로부터 입사되는 광만을 변조하는 광 변조기와 상기 광 변조기에서 발생되는 불필요한 회절광을 상쇄하는 그레이팅(grating)을 포함할 수 있다.It may include a light modulator for modulating only the light incident from the coupler and a grating to cancel the unnecessary diffraction light generated by the light modulator.
상기 그레이팅의 그루브 밀도(슬릿 밀도)는 상기 광 변조기와 동일할 수 있다.The groove density (slit density) of the grating may be the same as the light modulator.
상기 그레이팅의 그루브 밀도(슬릿 밀도)는 상기 광 변조기보다 낮고, 상기 광 변조기와 상기 그레이팅 사이에 상기 그루브 밀도 차이를 보상하기 위한 제1 및 제2 렌즈가 구비될 수 있다.The groove density (slit density) of the grating is lower than that of the light modulator, and first and second lenses may be provided to compensate for the difference in groove density between the light modulator and the grating.
상기 광 변조기에서 상기 커플러로부터 입사되는 광과 상기 피사체로부터 입사되는 광의 반사영역은 다를 수 있다.In the light modulator, a reflection area of light incident from the coupler and light incident from the subject may be different.
상기 그레이팅의 그루브 밀도(슬릿 밀도)는 상기 광 변조기와 다르고, 상기 광 변조기와 상기 그레이팅 사이에 상기 그루브 밀도 차이를 보상하기 위한 제1 및 제2 렌즈가 구비될 수 있다. 이때, 상기 제1 광학계에 상기 제1 및 제2 렌즈에 대응하는 렌즈가 구비될 수 있다.The groove density (slit density) of the grating is different from the light modulator, and first and second lenses may be provided to compensate for the groove density difference between the light modulator and the grating. In this case, lenses corresponding to the first and second lenses may be provided in the first optical system.
상기 광 변조기는 DMD(Digital Micro-mirror Device)또는 SLM(Spatial Light Modulator)일 수 있다.The optical modulator may be a digital micro-mirror device (DMD) or a spatial light modulator (SLM).
상기 제2 광학계는 상기 커플러에서 입사되는 광을 변조하는 공간 광 변조기(SLM)와, 상기 공간 광 변조기에서 입사되는 광을 상기 피사체로 반사하고, 상기 피사체에서 입사되는 광을 상기 공간 광 변조기로 반사하는 갈바노미터와, 상기 갈바노미터에서 입사되는 광을 상기 피사체에 집광하는 대물렌즈를 포함할 수 있다.The second optical system reflects a spatial light modulator (SLM) for modulating the light incident from the coupler, reflects light incident from the spatial light modulator to the subject, and reflects light incident from the subject to the spatial light modulator. The galvanometer and the objective lens for focusing the light incident from the galvanometer to the subject.
상기 변조 및 보정장치는 상기 커플러와 상기 피사체 사이에 구비될 수 있다.The modulation and correction device may be provided between the coupler and the subject.
상기 커플러 대신에 빔 스플리터가 구비될 수 있다.A beam splitter may be provided in place of the coupler.
상기 커플러와 상기 제1 광학계 사이에 상기 보정장치가 구비될 수 있다.The correction device may be provided between the coupler and the first optical system.
상기 변조 및 보정장치는 상기 제2 광학계와 상기 커플러 사이에 구비될 수 있다.The modulation and correction device may be provided between the second optical system and the coupler.
상기 단층 영상 생성 장치는 광 간섭 단층 촬영장치(Optical Coherence Tomography) 또는 광 간섭 단층 현미경 (Optical Coherence Tomography) 일 수 있다.The tomographic image generating apparatus may be an optical coherence tomography apparatus or an optical coherence tomography.
본 발명의 일 실시예에 의한 광 변조 및 보정장치를 갖는 단층 영상 생성장치의 동작방법은 피사체 조사에 사용되는 광이 방출되는 광원부와, 광의 진행방향을 제어하는 광 제어부와, 입사광을 분할/결합하는 광 커플러와, 상기 광 커플러에 광학적으로 연결된 복수의 광학계를 포함하는 단층 영상 생성장치의 동작방법에 있어서,According to an exemplary embodiment of the present invention, an operation method of a tomography image generating apparatus having an optical modulation and correction apparatus includes: a light source unit for emitting light used to irradiate a subject, a light control unit for controlling a traveling direction of light, and split / combine incident light A method of operating a tomographic image generating device comprising an optical coupler and a plurality of optical systems optically coupled to the optical coupler,
상기 피사체 조사에 사용되는 광의 변조 및 보정장치를 더 포함하고, 상기 광의 변조장치는 상기 피사체로 반사되는 광에 대해서만 변조동작을 수행한다.And a device for modulating and correcting light used to irradiate the subject, wherein the light modulator performs modulation only on light reflected by the subject.
이러한 동작방법에서, 상기 커플러에서 상기 광의 변조장치로 입사되는 광은 상기 광의 변조장치의 제1 영역에 입사시키고, 상기 피사체에서 상기 광의 변조장치로 입사되는 광은 상기 광의 변조장치의 제2 영역에 입사시키며, 상기 제1 및 제2 영역은 이격되어 있고, 상기 제1 및 제2 영역 중 상기 제1 영역에서만 광 변조동작을 수행할 수 있다.In this operation method, light incident from the coupler to the modulator of light is incident on a first region of the modulator of light, and light incident on the modulator of light from the subject is directed to a second region of the modulator of light. The first and second regions are spaced apart from each other, and the light modulation operation may be performed only in the first region of the first and second regions.
본 발명의 일 실시예에 의한 단층 영상 생성 장치는 DMD에 기반한 회절 보정장치를 구비한다. 이에 따라 피사체의 보다 깊은 곳에 원하는 광 패턴을 투과시켜 상기 피사체의 일반적인 OCT에서 관측할 수 없는 보다 깊은 깊이에 해당하는 단층 영상을 정확히 얻을 수 있다.The tomographic image generating apparatus according to an embodiment of the present invention includes a diffraction correction apparatus based on DMD. Accordingly, by transmitting a desired light pattern deeper in the subject, a tomography image corresponding to a deeper depth that cannot be observed in the general OCT of the subject can be accurately obtained.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2의 (a)는 도 1의 제2 광학계의 구성에 대한 제1 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 광 변조기에서 커플러로부터 입사되는 광이 반사되는 영역과 피사체로부터 입사되는 광이 반사되는 영역이 서로 다른 경우를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 제2 광학계의 구성의 제2 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 1의 제2 광학계의 구성의 제3 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 1의 제3 광학계의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 1의 제1 광학계의 구성의 제1 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 1의 제1 광학계의 구성의 제2 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 단층 영상 생성 장치의 주요부를 나타낸 단면도들이다.
도 10은 도 9의 일부 구성의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 의한 단층 영상 생성장치에서 커플러를 대신하는 빔 스플리터의 단면도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for generating tomographic images, according to an exemplary embodiment.
FIG. 2A is a cross-sectional view illustrating a first embodiment of the configuration of the second optical system of FIG. 1.
FIG. 2B is a perspective view illustrating a case where a region where light incident from a coupler is reflected and a region where light incident from a subject is reflected are different from each other in the light modulator of FIG.
3 is a cross-sectional view illustrating a second embodiment of the configuration of the second optical system of FIG. 1.
4 is a cross-sectional view illustrating a third embodiment of the configuration of the second optical system of FIG. 1.
5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the third optical system of FIG. 1.
6 is a cross-sectional view illustrating a first embodiment of the configuration of the first optical system of FIG. 1.
7 is a cross-sectional view illustrating a second embodiment of the configuration of the first optical system of FIG. 1.
8 and 9 are cross-sectional views illustrating main parts of a tomographic image generating apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of some components of FIG. 9. FIG.
11 is a cross-sectional view of a beam splitter replacing a coupler in a tomographic image generating apparatus according to embodiments of the present invention.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 단층 영상 생성장치 및 그 동작방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 동작방법은 단층 영상 생성장치의 설명에서 함께 설명된다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.Hereinafter, a tomographic image generating apparatus and an operation method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The operation method is described together in the description of the tomographic image generating apparatus. In this process, the thicknesses of layers or regions illustrated in the drawings are exaggerated for clarity.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 단층 영상 생성장치(이하, 본 발명의 제1 장치)의 구성을 보여준다.1 shows a configuration of a tomography image generating apparatus (hereinafter, referred to as a first apparatus of the present invention) according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 장치는 광원부(20), 광 제어부(22) 및 커플러(coupler)(24)를 포함한다. 본 발명의 제1 장치는 또한 커플러(24)에 연결된 제1 내지 제3 광학계(30, 40, 50)을 포함할 수 있다. 광원부(20)는 피사체에 조사되는 광을 방출한다. 광원부(20)는 가간섭성을 갖는 광을 방출할 수 있다. 광원부(20)는 가간섭성을 갖는 광을 방출하는 광원을 포함할 수 있다. 또는 광원부(20)는 간섭성을 갖지 않는 광을 방출하는 광원과 이러한 광원에서 방출된 광의 가간섭성으로 변환시키는 수단을 포함할 수 있다. 광원부(20)에 포함된 가간섭성을 갖는 광을 방출하는 광원은, 예를 들면 레이저 다이오드(laser diode)일 수 있다. 광원부(20)에 포함된 상기 가간섭성을 갖지 않는 광을 방출하는 광원은, 예를 들면 발광 다이오드(Light Emitting Diode)(LED)일 수 있다. 상기 가간섭성으로 변환시키는 수단은 광원부(20)와 광 제어부(22) 사이에 위치할 수도 있다. 광원부(20)로부터 방출되는 광은 중심파장이, 예를 들면 1025nm이고, 중심파장을 중심으로 소정의 밴드폭을 갖는 광일 수 있다. 광 제어부(22)는 광원부(20)로부터 방출된 광이 본 발명의 제1 장치의 다른 구성요소로부터 반사되어 광원부(20)로 다시 입사되는 것을 방지하는 장치일 수 있다. 커플러(24)는 광원부(20)에서 방출된 광을 제1 및 제2 광학계(30, 40)로 분할하거나 제1 및 제2 광학계(30, 40)로부터 입사되는 광을 결합하여 제3 광학계(50)로 보내는 장치일 수 있다. 커플러(24)에서 제1 및 제2 광학계(30, 40)로 분할되는 광의 분할비율은 다를 수 있다. 예컨대, 커플러(24)에서 제2 광학계(40)로 분할되는 광이 제1 광학계(30)로 분할되는 광보다 많을 수 있다. 제1 광학계(30)는 커플러(24)에 연결되어 커플러(24)로부터 광을 수광한 다음, 반사시켜 다시 커플러(24)에 보내는 광학장치일 수 있다. 이러한 제1 광학계(30)는 제2 광학계(40)에 처리되는 광에 대한 기준광을 제공할 수 있다. 따라서 제1 광학계(30)는 제2 광학계(40)에 대한 기준 광학계가 될 수 있다. 제2 광학계(40)는 커플러(24)에 연결되어 커플러(24)로부터 광을 수광한다. 제2 광학계(40)는 커플러(24)로부터 수광된 광을 진폭 또는 주파수 변조하여 피사체에 조사한다. 제2 광학계(40)는 피사체로부터 반사된 광을 커플러(40)에 전달한다. 이때, 상기 피사체는 복수의 세포를 포함하는 조직일 수 있다. 상기 피사체는, 예를 들면 생체조직일 수 있는데, 생체의 피부나 생체 기관의 표면(표피)일 수 있다. 제3 광학계(50)는 커플러(24)에 연결되어 커플러(24)를 통해 전달되는 제1 및 제2 광학계(30, 40)로부터 주어지는 광의 결합으로부터 얻어지는 상기 피사체의 조직 내 단층 정보를 생성하는 장치일 수 있다. 부가적으로 제3 광학계(50)는 상기 피사체의 조직 내 단층 정보를 기록할 수도 있다. 제1 내지 제3 광학계(30, 40, 50)에 대한 구성은 후술된다.Referring to FIG. 1, the first apparatus of the present invention includes a
도 2의 (a)는 도 1의 제2 광학계(40)의 구성에 대한 일 예를 보여준다. 도 2의 (b)는 (a)의 광 변조기(40a)에서 커플러(24)로부터 입사되는 광이 반사되는 영역과 피사체(60)로부터 입사되는 광이 반사되는 영역이 서로 다른 경우를 보여준다.2A shows an example of the configuration of the second
도 2를 참조하면, 제2 광학계(40)는 광 변조기(40a), 제1 그레이팅(grating)(40b), 제1 및 제2 미러(mirror)(40c, 40d), 및 제1 대물렌즈(40e)를 포함한다. 제1 및 제2 미러(40c, 40d)는 서로 소정의 각으로 배치될 수 있고, 주어진 중심축을 중심으로 정해진 회전 범위내에서 회전될 수 있다. 제1 및 제2 미러(40c, 40d)는 갈바노미터를 구성할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 미러(40c, 40d)의 구동을 위한 수단, 예컨대 회전모터(미도시)가 더 포함될 수 있다. 광 변조기(40a)는 커플러(24)로부터 입사되는 입사광(실선)의 진폭 또는 주파수를 변조하는 장치일 수 있다. 광 변조기(40a)는 복수의 화소(pixel)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 화소는 어레이를 이룰 수 있고, 화소 간격은, 예를 들면 10㎛ 정도일 수 있다. 광 변조기(40a)는 복수의 그루브(groove)를 갖는 그레이팅에 대응될 수 있는데, 화소 사이의 간격이 10㎛ 정도일 때, 광 변조기(40a)는 그루브 밀도(groove density)가 100에 해당하는 것일 수 있다. 그루브 밀도는 슬릿 밀도(슬릿 수/mm)를 의미한다. 상기 복수의 화소 각각은 파원과 같은 역할을 한다. 광 변조기(40a)의 상기 복수의 화소를 제어함으로써 광변조기(40a)에 입사되는 광(평면파)의 파면을 새로 구성할 수 있다. 이에 따라 광 변조기(40a)에서 반사되는 광(실선)은 광 변조기(40a)에 입사되는 광의 파면과 다른 파면을 가질 수 있다. 곧, 광 변조기(40a)에서 반사되는 광은 광 변조기(40a)에 입사되는 광과 다른 패턴을 가질 수 있다. 이와 같은 광 변조를 위해 광 변조기(40a)의 광이 입사되는 영역에 위치한 화소들을 제어할 수 있고, 이러한 제어를 통해서 입사광의 패턴을 원하는 패턴으로 변조할 수 있다.Referring to FIG. 2, the second
한편, 피사체(60)로부터 반사된 광(점선)에 대해서는 광 변조기(40a)는 변조동작을 수행하지 않는다. 광 변조기(40a)는 커플러(24)로부터 입사되는 광(실선)에 대해서만 광 변조를 수행한다.On the other hand, the
구체적으로, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 커플러(24)에서 광 변조기(40a)로 입사되는 광(L11)은 광 변조기(40a)의 제1 영역(A1)에 입사된다. 제1 영역(A1)은 광 변조동작이 일어나는 영역이다. 따라서 커플러(24)에서 광 변조기(40a)로 입사된 광(L11)은 변조되어 제1 그레이팅(40b)으로 반사된다.Specifically, as shown in FIG. 2B, light L11 incident from the
반면, 피사체(60)로부터 광 변조기(40a)에 입사되는 광(L22)은 광 변조기(40a)의 제2 영역(A2)에 입사된다. 제2 영역(A2)은 제1 영역(A1)과 이격된 영역이다. 제2 영역(A2)은 광 변조동작이 일어나지 않는 영역이다. 따라서 피사체(60)에서 광 변조기(40a)로 입사되는 광(L22)은 변조없이 커플러(24)로 반사된다.On the other hand, the light L22 incident on the
광 변조기(40a)는, 예를 들면 DMD(Digital Micro-mirror Device) 또는 SLM(Spatial Light Modulator)일 수 있다. DMD는 복수의 마이크로 미러를 구비하고, 각각의 마이크로 미러는 화소 역할을 할 수 있다. 광 변조기(40a)는 그레이팅과 같은 역할을 할 수 있는 바, 광 변조기(40a)로부터 많은 회절광이 발생될 수 있다. 이러한 회절광 중 특정 회절광, 예를 들면 4차(4th) 회절광만 피사체(60)의 단층 영상을 얻는데 사용된다. 따라서 나머지 회절광은 노이즈(noise)를 발생시키는 원인이 될 수 있다. 따라서 피사체(60)의 단층 영상을 얻는데 사용되지 않는 회절광은 불필요한 광이 될 수 있고, 이러한 회절광을 제거하기 위해 제1 그레이팅(40b)을 구비한다. 제1 그레이팅(40b)은 광 변조기(40a)와 동일한 그루브 밀도(슬릿 밀도)를 가질 수 있다. 이에 따라 광 변조기(40a)에서 발생된 특정 회절광만 피사체(60)로 입사되고, 불필요한 회절광은 상쇄될 수 있는 바, 피사체(60)의 보다 깊은 영역까지 광을 투과시킬 수 있고, 해당 영역의 단층 영상을 선명하게 얻을 수 있다. 제1 미러(40c)는 제1 그레이팅(40b)으로부터 입사되는 광을 제2 미러(40d)로 반사한다. 제1 미러(40c)의 회전 각도를 조절함으로써, 제2 미러(40d)에 입사되는 광의 입사각을 조절할 수 있다. 제2 미러(40d)는 제1 미러(40c)로부터 입사되는 광을 피사체(60)로 반사한다. 제2 미러(40d)의 회전 각도를 조절함으로써 제2 미러(40d)에서 반사되는 광의 반사각을 조절할 수 있고, 결과적으로 피사체(60)에 입사되는 광(실선)의 입사각을 조절할 수 있다. 피사체(60)에 입사되는 광의 입사각은 제1 및 제2 미러(40c, 40d)의 회전각을 조절함으로써, 제어될 수 있는 바, 피사체(60)에 대한 광 조사(스캔)는 제1 및 제2 미러(40c, 40d)의 회전각을 조절하면서 수행할 수 있다. 제2 미러(40d)에서 반사된 광(실선)은 제1 대물렌즈(40e)를 통해 피사체(60)에 집광된다. 피사체(60)로부터 반사된 광(점선)은 피사체(60)의 투과된 영역의 단층 영상 정보를 포함하고, 제1 대물렌즈(40e), 제2 미러(40d), 제1 미러(40c), 제1 그레이팅(40b) 및 광 변조기(40a)을 순차적으로 경유해서 커플러(24)에 입사된다. 광 변조기(40a)로부터 커플러(24)에 입사된 광은 제1 광학계(30)로부터 입사되는 기준광과 간섭되고, 간섭의 결과(간섭패턴)는 제3 광학계(50)로 전송된다. The
도 3은 도 1의 제2 광학계(40)의 구성의 다른 예를 보여준다. 도 2와 다른 부분에 대해서만 설명한다. 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.3 shows another example of the configuration of the second
도 3을 참조하면, 다른 예는 도 2의 제1 그레이팅(40b)의 위치에 제2 그레이팅(40h)을 구비한다. 제2 그레이팅(40h)의 그루브 밀도(슬릿 밀도)는 광 변조기(40a)와 다를 수 있다. 제2 그레이팅(40h)의 그루브 밀도는 광 변조기(40a)보다 작을 수 있는데, 예를 들면 광 변조기(40a)의 그루브 밀도는 4차 회절광에 대응하는 400일 수 있고, 제2 그레이팅(40h)의 회절 밀도는 이보다 작은 300 정도일 수 있다. 광 변조기(40a)와 제2 그레이팅(40h)의 그루브 밀도(회절밀도) 차를 보상하기 위해 광 변조기(40a)와 제2 그레이팅(40h) 사이에 제1 및 제2 렌즈(40f, 40g)가 나란히 구비되어 있다. 제1 및 제2 렌즈(40f, 40g)는 볼록렌즈일 수 있고, 동일하거나 다른 초점길이를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 렌즈(40f)의 초점길이는 30nm일 수 있고, 제2렌즈(40g)의 초점길이는 40nm일 수 있다. 광 변조기(40a), 제1 렌즈(40f), 제2 렌즈(40g) 및 제2 그레이팅(40h)은 동일 광축 상에 정렬될 수 있다. 제1 및 제2 렌즈(40f, 40g)는 양면 볼록인 렌즈이지만, 이러한 렌즈로 한정되지 않는다.Referring to FIG. 3, another example includes a
도 4는 도 1의 제2 광학계(40)의 구성의 또 다른 예를 보여준다.4 illustrates another example of the configuration of the second
도 4를 참조하면, 제2 광학계(40)는 공간 광 변조기(40i)와 제1 및 제2 미러(40c, 40d)와 제1 대물렌즈(40e)를 포함한다. 공간 광 변조기(40i)는 커플러(24)로부터 입사되는 광(실선)을 제1 미러(40c)로 반사한다. 제1 미러(40c) 이후의 광 진행은 상술한 바와 같다. 또한 피사체(60)에 광이 조사된 후, 피사체(60)로부터 반사되는 광(점선)은 제1 대물렌즈(40e), 제2 미러(40d), 제1 미러(40c) 및 공간 광 변조기(40i)를 경유해서 커플러(24)에 입사된다.Referring to FIG. 4, the second
도 5는 도 1의 제3 광학계(50)의 구성의 일 예를 보여준다.FIG. 5 shows an example of the configuration of the third
도 5를 참조하면, 제3 광학계(50)는 제3 그레이팅(50a), 제3 렌즈(50b) 및 광 이미지 센싱 장치(50c)를 포함할 수 있다. 커플러(24)로부터 입사된 광(L2)은 피사체(60)의 주어진 깊이의 단층 영상에 대한 정보를 포함하고, 제3 그레이팅(50a)과 제3 렌즈(50b)를 차례로 거쳐 광 이미지 센싱 장치(50c)에 수광된다. 제3 그레이팅(50a)의 슬릿 밀도는, 예를 들면 1200라인/mm일 수 있다. 광 이미지 센싱 장치(50c)는 광(L2)에 포함된 단층 영상을 인식하는 장치로써, 예를 들면CCD(Charge Coupled Device)일 수 있다. Referring to FIG. 5, the third
도 6은 도 1의 제1 광학계(30)의 구성의 일 예를 보여준다.6 illustrates an example of a configuration of the first
도 6을 참조하면, 제1 광학계(30)는 동일한 광축을 갖는 제2 대물렌즈(30a)와 제3 미러(30b)를 포함한다. 제2 대물렌즈(30a)는 도 2의 제1 대물렌즈(40e)와 동등한 것일 수 있다. 커플러(24)로부터 입사되는 광(실선)은 제2 대물렌즈(30a)를 통과해서 제3 미러(30b)에 입사되고, 제3 미러(30b)의 표면에서 반사된 후, 다시 제2 대물렌즈(30a)를 통과해서 커플러(24)로 입사된다. 커플러(24)에서 제3 미러(30b)까지의 광 경로(optical path)는 커플러(24)에서 피사체(60)까지의 광 경로와 동일할 수 있다. 따라서 제1 광학계로 분할된 광(기준광)과 제2 광학계(40)로 분할되어 피사체(60)의 소정 깊이까지 투과된 광의 간섭패턴을 통해 피사체(60)의 상기 소정 깊이에 해당하는 단층 영상을 얻을 수 있다. Referring to FIG. 6, the first
도 7은 도 1의 제1 광학계(30)의 구성에 대한 다른 실시예를 보여준다. 도 7의 구성은 도 3의 제2 광학계의 구성에 대응하기 위한 것이다. FIG. 7 shows another embodiment of the configuration of the first
도 7을 참조하면, 제1 광학계(30)는 동일한 광축을 갖는 제4 및 제5 렌즈(30c, 30d)와 제2 대물렌즈(30a) 및 제3 미러(30b)를 포함한다. 제4 및 제5 렌즈(30c, 30d)는 커플러(24)와 제2 대물렌즈(30a) 사이에 정렬되어 있다. 커플러(24)로부터 입사되는 광(실선)은 제4 렌즈(30c), 제5 렌즈(30d) 및 제2 대물렌즈(30a)를 거쳐 제3 미러(30b)에 입사되고, 제3 미러(30b)에서 반사된 광(점선)은 제2 대물렌즈(30a), 제5 렌즈(30d) 및 제4 렌즈(30c)를 차례로 통과해서 커플러(24)에 입사된다. Referring to FIG. 7, the first
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 단층 영상 생성장치(이하, 본 발명의 제2 장치)의 주요 부분을 보여준다. 도 1과 다른 부분에 대해서만 설명한다. 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.8 shows a main part of a tomographic image generating apparatus (hereinafter, referred to as a second apparatus of the present invention) according to another embodiment of the present invention. Only parts different from FIG. 1 will be described. Like numbers refer to like elements.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 장치는 광 제어기(22)와 커플러(24) 사이에 도 2의 광 보정장치, 곧 광 변조기(40a)와 제1 그레이팅(40b)을 포함한다. 본 발명의 제2 장치에서 광 제어기(22)로부터 방출된 광(L3)은 제4 미러(70)에서 반사되어 광 변조기(40a)로 입사된다. 광 변조기(40a)에서 변조된 광(L4)은 제1 그레이팅(40b)에 입사된다. 변조된 광(L4)은 제1 그레이팅(40b)에서 반사되어 제5 미러(72)로 입사된다. 제5 미러(72)에 입사된 광은 제5 미러(72) 표면에서 반사되어 커플러(24)에 입사된다. 본 발명의 제2 장치의 제2 광학계(40)의 구성은 도 2에서 광 변조기(40a)와 제1 그레이팅(40b)을 제거한 나머지 구성과 동일할 수 있다.Referring to FIG. 8, the second device of the present invention comprises the light compensator of FIG. 2, the
한편, 도 8에서 광 제어기(22)와 광 변조기(40a) 사이의 광 경로변경에는 제4 미러(70)외에 적어도 하나의 미러가 더 관여할 수 있다. 곧, 광 제어기(22)와 광 변조기(40a) 사이에 제4 미러(70)외에 1개 이상의 미러가 더 구비될 수 있다. Meanwhile, in FIG. 8, at least one mirror other than the
또한 제1 그레이팅(40b)과 커플러(24) 사이에도 제5 미러(72)외에 적어도 1개의 미러가 더 구비될 수 있다.In addition, at least one mirror may be further provided between the first grating 40b and the
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 단층 영상 생성장치(이하, 본 발명의 제3 장치)의 주요 부분을 보여준다. 도 1과 다른 부분에 대해서만 설명하고, 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.9 shows a main part of a tomographic image generating apparatus (hereinafter, the third apparatus of the present invention) according to another embodiment of the present invention. Only parts different from those in Fig. 1 will be described, and like reference numerals denote like elements.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 장치는 광 제어기(22)와 커플러(24) 사이에 제4 및 제5 미러(70, 72)를 포함하고, 제4 및 제5 미러(70, 72) 사이에 도 3의 광 보정장치, 곧 광 변조기(40a), 제1 및 제2 렌즈(40f, 40g), 제2 그레이팅(40h)을 포함한다. 광 제어기(22)로부터 방출된 광은 제4 미러(70)에서 반사되어 광 변조기(40a)에 입사된다. 광 변조기(40a)에서 변조된 광(L4)은 제1 렌즈(40f)와 제2 렌즈(40g)를 순차적으로 통과해서 제2 그레이팅(40h)에 입사된다. 제2 그레이팅(40h)에 입사된 광은 제5 미러(72)에서 반사되어 커플러(24)에 입사된다. 본 발명의 제3 장치에서 제2 광학계(40)의 구성은 도 3에서 광 변조기(40a), 제1 렌즈(40f), 제2 렌즈(40g) 및 제2 그레이팅(40h)을 제거한 나머지 구성과 동일할 수 있다.Referring to FIG. 9, the third apparatus of the present invention includes fourth and
도 9에서 광 제어기(22)와 광 변조기(40a) 사이의 광 경로변경에는 제4 미러(70)외에 적어도 하나의 미러가 더 관여할 수 있다. 곧, 광 제어기(22)와 광 변조기(40a) 사이에 제4 미러(70)외에 1개 이상의 미러가 더 구비될 수 있다.In FIG. 9, at least one mirror other than the
또한 제2 그레이팅(40h)과 커플러(24) 사이에도 제5 미러(72)외에 적어도 1개의 미러가 더 구비될 수 있다.In addition, at least one mirror may be further provided between the
한편, 도 10에 도시한 바와 같이, 도 9의 제4 미러(70) 대신에 광 제어기(22)에 연결된 광원(25)이 사용될 수 있다. 광원(25)으로부터 평면파의 광이 광 변조기(40a)에 입사될 수 있다. 광 제어기(22)와 광원(25)은 광 전달매체, 예를 들면 광 섬유로 연결될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 10, a
또한, 제5 미러(72)와 커플러(24) 사이에 제6 미러(미도시)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 제6 미러는 제5 미러(72)에서 반사되어 입사되는 광을 커플러(24)로 반사시키는 역할을 할 수 있다. 제2 그레이팅(40h)과 커플러(24) 사이에는 제5 미러(72)와 상기 제6 미러외에 1개 이상의 미러가 더 구비될 수도 있다.In addition, a sixth mirror (not shown) may be provided between the
도 11은 커플러(24)를 대신하는 빔 스플리터(beam splitter)(45)를 보여준다. 광 제어부(22)에서 빔 스플리터(45)에 입사되는 광은 제1 및 제2 광학계(30, 40)로 분할된다. 제1 및 제2 광학계(30, 40)에서 빔 스플리터(45)로 입사되는 광은 결합되어 제3 광학계(50)로 전달된다. 빔 스플리터(45)에서 제3 광학계(50)로 전달되는 광은 광 섬유와 같은 광 전달매체를 이용하여 전달될 수 있다.11 shows a
도 11에서 광 제어부(22)와 빔 스플리터(45) 사이에 도 8 내지 도 10에서 설명한 변조 및 보정장치가 구비될 수 있다.In FIG. 11, the modulation and correction apparatus described with reference to FIGS. 8 to 10 may be provided between the
한편, 상술한 본 발명의 제1 내지 제3 장치에서 각 구성요소들은 동일한 광축 상에서 공간적으로 이격되어 있을 수도 있고, 각 구성요소들은 광 전달수단으로 연결될 수도 있으나, 광 전달수단없이 구성될 수도 있다. 상기 광 전달수단은, 예를 들면 광 섬유일 수도 있고, 도파관일 수도 있다.On the other hand, in the above-described first to third devices of the present invention, each component may be spaced apart on the same optical axis, each component may be connected to the light transmission means, but may be configured without the light transmission means. The light transmitting means may be, for example, an optical fiber or may be a waveguide.
상기 각 구성요소들이 광 전달수단없이 구성되는 경우, 각 구성요소들은 광축 정렬이 이루어진 상태로 공간적으로 떨어져 있는 상태가 된다. 따라서 어느 한 구성요소, 예컨대 빔 스플리터(45)에서 방출된 광은 다른 구성요소, 예컨대 제2 광학계(40)에 직접 입사될 수 있다.When each of the components is configured without the light transmitting means, the components are in a spaced apart state with the optical axis aligned. Thus, light emitted from one component, such as
상술한 본 발명의 실시예들에 의한 단층 영상 생성장치는 광 간섭 단층 촬영장치(Optical Coherence Tomography) 또는 광 간섭 단층 현미경(Optical Coherence Tomography)일 수 있다.The tomography image generating apparatus according to the embodiments of the present invention described above may be an optical coherence tomography or an optical coherence tomography.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.While many details are set forth in the foregoing description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments, rather than to limit the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.
20:광원부 22:광 제어기
23:광 섬유 24:커플러
25:광원 30, 40, 50:제1 내지 제3 광학계
40f, 40g:제1 및 제2 렌즈 45:빔 스플리터
50b:제3 렌즈 30c, 30d:제4 및 제5 렌즈
40a:광 변조기
40c, 40d, 30b, 70, 72:제1 내지 제5 미러
40b, 40h, 50a:제1 내지 제3 그레이팅
40e, 30a:제1 및 제2 대물렌즈
50c:광 이미지 센싱 장치 60:피사체 20: light source part 22: light controller
23: Optical fiber 24: Coupler
25:
40f, 40g: First and second lenses 45: Beam splitter
50b:
40a: light modulator
40c, 40d, 30b, 70, 72: first to fifth mirrors
40b, 40h, 50a: first to third gratings
40e, 30a: first and second objective lenses
50c: Optical image sensing device 60: Subject
Claims (24)
광의 진행방향을 제어하는 광 제어부
입사광을 분할/결합하는 광 커플러
상기 광 커플러에 광학적으로 연결된 복수의 광학계 및
상기 피사체 조사에 사용되는 광의 변조 및 보정 장치를 포함하며,
상기 변조 및 보정 장치는 상기 광 커플러로부터 입사되는 광만을 변조하는 광 변조기를 포함하고,
상기 광 변조기에서 상기 광 커플러로부터 입사되는 광과 상기 피사체로부터 입사되는 광의 반사영역은 다른 단층 영상 생성장치.The light source unit emitting light used to irradiate the subject
An optical control unit controlling the traveling direction of the light
Optical coupler to split / combine incident light
A plurality of optical systems optically coupled to the optical coupler;
And a device for modulating and correcting light used to irradiate the subject,
The modulation and correction device includes an optical modulator for modulating only the light incident from the optical coupler,
And a reflection area of light incident from the optical coupler and light incident from the subject in the optical modulator.
상기 변조 및 보정장치는 상기 광 제어부와 상기 광 커플러 사이에 구비된 단층 영상 생성장치.The method of claim 1,
The modulation and correction apparatus is a tomography image generating device provided between the optical control unit and the optical coupler.
상기 복수의 광학계는
기준광을 제공하는 제1 광학계 및
상기 피사체에 광을 조사하는 제2 광학계를 포함하는 단층 영상 생성장치.The method of claim 1,
The plurality of optical systems
A first optical system providing a reference light and
And a second optical system for irradiating light to the subject.
상기 제1 광학계로부터 발생된 광과 상기 제2 광학계로부터 발생된 광의 간섭패턴이 수광되는 제3 광학계를 더 포함하는 단층 영상 생성장치. The method of claim 3, wherein
And a third optical system configured to receive an interference pattern of light generated from the first optical system and light generated from the second optical system.
상기 변조 및 보정장치는 상기 제2 광학계에 포함된 단층 영상 생성장치.The method of claim 3, wherein
The modulation and correction apparatus is included in the second optical system.
상기 변조 및 보정장치는,
상기 광 변조기에서 발생되는 불필요한 회절광을 상쇄하는 그레이팅(grating)을 더 포함하는 단층 영상 생성장치.The method of claim 1,
The modulation and correction device,
And a grating canceling unnecessary diffraction light generated by the light modulator.
상기 그레이팅의 그루브 밀도(슬릿 밀도)는 상기 광 변조기와 동일한 단층 영상 생성장치.The method of claim 6,
The groove density (slit density) of the grating is the same as the optical modulator.
상기 그레이팅의 그루브 밀도(슬릿 밀도)는 상기 광 변조기보다 낮고, 상기 광 변조기와 상기 그레이팅 사이에 상기 그루브 밀도 차이를 보상하기 위한 제1 및 제2 렌즈가 구비된 단층 영상 생성장치.The method of claim 6,
The groove density (slit density) of the grating is lower than that of the light modulator, and the tomography image generating device includes first and second lenses for compensating for the difference in groove density between the light modulator and the grating.
상기 광 변조기에서 발생되는 불필요한 회절광을 상쇄하는 그레이팅(grating);을 더 포함하는 단층 영상 생성장치.The method of claim 5,
And a grating for canceling the unnecessary diffraction light generated by the light modulator.
상기 그레이팅의 그루브 밀도(슬릿 밀도)는 상기 광 변조기와 다르고, 상기 광 변조기와 상기 그레이팅 사이에 상기 그루브 밀도 차이를 보상하기 위한 제1 및 제2 렌즈가 구비된 단층 영상 생성장치.The method of claim 10,
The groove density (slit density) of the grating is different from the light modulator, and a tomographic image generating device is provided with first and second lenses for compensating the groove density difference between the light modulator and the grating.
상기 제1 광학계에 상기 제1 및 제2 렌즈에 대응하는 렌즈가 구비된 단층 영상 생성장치.The method of claim 11,
And a lens corresponding to the first and second lenses in the first optical system.
상기 광 변조기는 DMD(Digital Micro-mirror Device) 또는 SLM(Spatial Light Modulator)인 단층 영상 생성장치. The method of claim 6,
The optical modulator is a digital micro-mirror device (DMD) or spatial light modulator (SLM).
상기 제2 광학계는,
상기 광 커플러에서 입사되는 광을 변조하는 공간 광 변조기(SLM)
상기 공간 광 변조기에서 입사되는 광을 상기 피사체로 반사하고, 상기 피사체에서 입사되는 광을 상기 공간 광 변조기로 반사하는 갈바노미터 및
상기 갈바노미터에서 입사되는 광을 상기 피사체에 집광하는 대물렌즈를 포함하는 단층 영상 생성장치.The method of claim 3, wherein
The second optical system,
SLM for modulating light incident from the optical coupler
A galvanometer for reflecting light incident from the spatial light modulator to the subject and reflecting light incident from the subject to the spatial light modulator;
And an objective lens configured to focus light incident from the galvanometer on the subject.
상기 변조 및 보정장치는 상기 광 커플러와 상기 피사체 사이에 구비된 단층 영상 생성장치.The method of claim 1,
The modulation and correction device is a tomography image generating device provided between the optical coupler and the subject.
상기 광 커플러 대신에 빔 스플리터가 구비된 단층 영상 생성장치.The method of claim 1,
A tomographic image generating device having a beam splitter instead of the optical coupler.
상기 광 커플러와 상기 제1 광학계 사이에 상기 변조 및 보정 장치가 구비된 단층 영상 생성장치.The method of claim 3, wherein
And a modulation and correction device provided between the optical coupler and the first optical system.
상기 변조 및 보정장치는 상기 제2 광학계와 상기 광 커플러 사이에 구비된 단층 영상 생성장치.The method of claim 14,
The modulation and correction apparatus is a tomographic image generating device provided between the second optical system and the optical coupler.
상기 단층 영상 생성장치는 광 간섭 단층 촬영장치(Optical Coherence Tomography) 또는 광 간섭 단층 현미경인 단층 영상 생성장치.The method according to any one of claims 1, 3, 6 and 14,
The tomography image generating apparatus may be an optical coherence tomography apparatus or an optical interference tomography microscope.
상기 피사체 조사에 사용되는 광의 변조 및 보정장치를 더 포함하고,
상기 광의 변조장치는 상기 피사체로 반사되는 광에 대해서만 변조동작을 수행하며,
상기 광 커플러에서 상기 광의 변조장치로 입사되는 광은 상기 광의 변조장치의 제1 영역에 입사시키고,
상기 피사체에서 상기 광의 변조장치로 입사되는 광은 상기 광의 변조장치의 제2 영역에 입사시키고,
상기 제1 및 제2 영역은 이격되어 있고,
상기 제1 및 제2 영역 중 상기 제1 영역에서만 광 변조동작을 수행하는 단층 영상 생성장치의 동작방법.A light source unit for emitting light used for subject irradiation, a light control unit for controlling the direction of the light, an optical coupler for splitting / coupling incident light, and a plurality of optical systems optically connected to the optical coupler In the operation method,
Further comprising a device for modulating and correcting the light used to irradiate the subject,
The light modulator performs a modulation operation only on the light reflected by the subject,
Light incident from the optical coupler to the modulator of light is incident to a first region of the modulator of light,
The light incident from the subject to the modulator of light is incident to a second region of the modulator of light,
The first and second regions are spaced apart,
And a light modulation operation performed only in the first region among the first and second regions.
상기 변조 및 보정장치는 상기 광 제어부와 상기 광 커플러 사이에 구비된 단층 영상 생성장치의 동작방법.The method of claim 20,
The modulation and correction apparatus is an operation method of the tomographic image generating device provided between the optical control unit and the optical coupler.
상기 변조 및 보정장치는 상기 광 커플러와 상기 피사체 사이에 구비된 단층 영상 생성장치의 동작방법.The method of claim 20,
The modulation and correction apparatus is a method of operating a tomographic image generating device provided between the optical coupler and the subject.
상기 광 커플러 대신에 빔 스플리터가 구비된 단층 영상 생성장치의 동작방법.The method of claim 20,
And a beam splitter provided in place of the optical coupler.
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