KR102094500B1 - Apparatus and method for generating tomography image - Google Patents

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Abstract

단층 영상 생성 방법 및 이를 수행하는 단층 영상 생성 장치에 따르면, 픽셀들이 배열된 패턴에 따라 입사되는 광선의 위상을 변조시키는 공간 광 변조기의 적어도 하나의 기본 패턴을 결정하고, 기본 패턴에 대하여 수직 또는 수평 방향으로 소정의 개수만큼 픽셀들의 배열을 이동시키는 공간 시프트 변조를 수행하여 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들을 획득하고, 공간 광 변조기를 통과하여 대상체에 입사된 광선들에 의하여 획득되는 광선들의 스펙트럼 신호를 이용하여 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 단층 영상들을 생성하고, 생성된 단층 영상들에 기초하여 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택하고, 선택된 패턴을 이용하여 대상체에 대한 최종 단층 영상을 생성한다. According to a tomographic image generating method and a tomographic image generating apparatus performing the same, at least one basic pattern of a spatial light modulator for modulating the phase of an incident light beam is determined according to a pattern in which pixels are arranged, and vertical or horizontal to the basic pattern Spatial shift modulation is performed by shifting the arrangement of pixels by a predetermined number in a direction to obtain a plurality of shift patterns of a basic pattern, and spectrum signals of rays obtained by rays incident on an object passing through the spatial light modulator are obtained. Generate tomographic images for each of the plurality of shift patterns of the basic pattern by using, and select one pattern that generates the clearest tomographic image among the plurality of shift patterns of the basic pattern based on the generated tomographic images, A final tomography image of the object is generated using the selected pattern.

Description

단층 영상 생성 방법 및 단층 영상 생성 장치. { Apparatus and method for generating tomography image }A tomography image generation method and a tomography image generation device. {Apparatus and method for generating tomography image}

광을 이용하여 단층 영상을 생성하는 단층 영상 생성 방법 및 단층 영상 생성 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a tomography image generation method and a tomography image generation device that generates tomography images using light.

단색성(monochromaticity), 응집성(coherence), 방향성(direnctionality)을 갖는 광의 특성을 이용하여, 현재 다양한 분야에서 광을 활용하고 있다. 바이오 분야 및 의료 분야에서 광은 조직 또는 세포의 관찰, 병의 진단 또는 레이저 시술 등으로 다양하게 활용되고 있다. Light is currently utilized in various fields by using the characteristics of light having monochromaticity, coherence, and directionality. In the bio and medical fields, light is widely used for observation of tissues or cells, diagnosis of diseases, or laser procedures.

위와 같은 광의 여러가지 특성을 이용하면 살아있는 조직 또는 세포의 고해상도 촬영이 가능하여 인체와 생명체를 직접 절개하지 않고 그 내부 구조를 관찰할 수 있다. 의료분야에서는 각종 질병의 원인, 위치 및 진행경과 등을 쉽고 안전하게 파악하는데 이를 활용한다. 광을 이용한 인체의 단층 영상의 촬영에 있어서는, 인체 또는 생명체의 깊숙한 곳의 세포 또는 조직에까지 광을 투과시킬 수 있도록 광의 투과 깊이의 증가가 요구된다. By using various characteristics of light as above, high-resolution imaging of living tissues or cells is possible, so that the internal structure can be observed without directly cutting the human body and living things. In the medical field, it is used to easily and safely identify the causes, locations, and progress of various diseases. In tomography imaging of a human body using light, an increase in the depth of light transmission is required to transmit light to cells or tissues deep in the human body or life.

본 발명의 적어도 하나의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 광의 투과 깊이가 향상된 단층 영상 생성 방법 및 단층 영상 생성 장치를 제공하는 데 있다. 또한, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는 데 있다. 단층 영상 생성 방법 및 단층 영상 생성 장치가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.A technical problem to be achieved by at least one embodiment of the present invention is to provide a tomographic image generating method and a tomographic image generating apparatus having an improved transmission depth of light. Another object of the present invention is to provide a recording medium readable by a computer on which a program for executing the method is executed on a computer. The technical problems to be achieved by the tomography image generation method and the tomography image generation apparatus are not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.

본 발명의 일 측면에 따른 단층 영상 생성 방법은 픽셀들이 배열된 패턴에 따라 입사되는 광선의 위상을 변조시키는 공간 광 변조기의 적어도 하나의 기본 패턴을 결정하는 단계; 상기 기본 패턴에 대하여 수직 또는 수평 방향으로 소정의 개수만큼 픽셀들의 배열을 이동시키는 공간 시프트 변조를 수행하여 상기 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들을 획득하는 단계; 상기 공간 광 변조기를 통과하여 대상체에 입사된 광선들에 의하여 획득되는 광선들의 스펙트럼 신호를 이용하여 상기 기본 패턴 및 상기 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 단층 영상들을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 단층 영상들에 기초하여 상기 기본 패턴 및 상기 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택하는 단계; 상기 선택된 패턴을 이용하여 상기 대상체에 대한 최종 단층 영상을 생성하는 단계;를 포함한다.A method of generating a tomography image according to an aspect of the present invention includes determining at least one basic pattern of a spatial light modulator that modulates a phase of an incident light beam according to a pattern in which pixels are arranged; Obtaining a plurality of shift patterns of the basic pattern by performing spatial shift modulation to shift an arrangement of pixels by a predetermined number in a vertical or horizontal direction with respect to the basic pattern; Generating tomographic images for each of the basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern using a spectral signal of rays obtained by rays incident on an object passing through the spatial light modulator; And selecting one pattern for generating the clearest tomographic image among the basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern based on the generated tomographic images. And generating a final tomography image of the object using the selected pattern.

본 발명의 일 측면에 따른 단층 영상 생성 장치는 광선들을 출력하는(emit) 광 출력부; 픽셀들이 배열된 패턴에 따라 광선의 위상을 변조시키는 공간 광 변조기; 상기 공간 광 변조기의 적어도 하나의 기본 패턴을 결정하고, 상기 기본 패턴에 대하여 수직 또는 수평 방향으로 소정의 개수만큼 픽셀들의 배열을 이동시키는 공간 시프트 변조를 수행하여 상기 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들을 획득하고, 상기 기본 패턴 및 상기 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각이 상기 공간 광 변조기에 차례로 적용되도록 상기 공간 광 변조기를 제어하는 변조 제어부; 상기 공간 광 변조기를 통과하여 상기 대상체에 입사된 광선들에 의하여 획득되는 광선들에 기초하여 상기 기본 패턴 및 상기 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 스펙트럼 신호를 검출하는 검출부; 상기 스펙트럼 신호를 이용하여 상기 기본 패턴 및 상기 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 단층 영상을 생성하는 영상 생성부; 및 상기 생성된 단층 영상들에 기초하여 상기 기본 패턴 및 상기 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택하는 영상 처리부;를 포함하고, 상기 영상 생성부는 상기 공간 광 변조기에 상기 선택된 패턴이 적용되어 획득된 광선들의 스펙트럼 신호를 이용하여 상기 대상체의 최종 단층 영상을 생성한다. An apparatus for generating a tomography image according to an aspect of the present invention includes an optical output unit that emits light rays; A spatial light modulator for modulating the phase of a light beam according to a pattern in which pixels are arranged; Determining at least one basic pattern of the spatial light modulator, and performing spatial shift modulation to move an array of pixels by a predetermined number in a vertical or horizontal direction with respect to the basic pattern to obtain a plurality of shift patterns of the basic pattern And a modulation control unit controlling the spatial light modulator such that each of the basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern are sequentially applied to the spatial light modulator; A detector for detecting a spectral signal for each of the basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern based on rays obtained by rays incident on the object through the spatial light modulator; An image generator for generating a tomographic image for each of the base pattern and a plurality of shift patterns of the base pattern using the spectrum signal; And an image processing unit that selects one pattern for generating the clearest tomographic image among the basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern based on the generated tomographic images. A final tomography image of the object is generated by using a spectrum signal of rays obtained by applying the selected pattern to an optical modulator.

본 발명의 다른 측면에 따른 광 간섭 단층 촬영 장치(Optical Coherence Tomography Apparatus)는 광선을 출력하는(emit) 광 출력부; 픽셀들이 배열된 패턴에 따라 광선의 위상을 변조시키는 공간 광 변조기; 상기 공간 광 변조기의 적어도 하나의 기본 패턴을 결정하고, 상기 기본 패턴에 대하여 수직 또는 수평 방향으로 소정의 개수만큼 픽셀들의 배열을 이동시키는 공간 시프트 변조를 수행하여 상기 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들을 획득하고, 상기 기본 패턴 및 상기 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각이 상기 공간 광 변조기에 차례로 적용되도록 상기 공간 광 변조기를 제어하는 변조 제어부; 상기 광 출력부로부터 출력된 광선을 측정 광선 및 참조 광선으로 분리하고, 상기 측정 광선을 대상체에 조사하고, 상기 측정 광선이 대상체에서 반사되어 돌아온 응답 광선을 수신하는 간섭계; 상기 응답 광선과 상기 참조 광선에 의해 발생되는 간섭 신호를 검출하고, 상기 간섭 신호에 기초하여 상기 기본 패턴 및 상기 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 스펙트럼 신호를 검출하는 검출부; 상기 스펙트럼 신호를 이용하여 상기 기본 패턴 및 상기 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 단층 영상을 생성하는 영상 생성부; 및 상기 생성된 단층 영상들에 기초하여 상기 기본 패턴 및 상기 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택하는 영상 처리부;를 포함하고, 상기 영상 생성부는 상기 공간 광 변조기에 상기 선택된 패턴이 적용되어 획득된 간섭 신호에 기초한 스펙트럼 신호를 이용하여 상기 대상체의 최종 단층 영상을 생성하고, 상기 공간 광 변조기는 상기 광 출력부로부터 출력된 광선, 상기 측정 광선 또는 상기 참조 광선 중의 어느 하나의 위상을 변조시킨다.An optical coherence tomography apparatus according to another aspect of the present invention includes an optical output unit that emits light; A spatial light modulator for modulating the phase of a light beam according to a pattern in which pixels are arranged; Determining at least one basic pattern of the spatial light modulator, and performing spatial shift modulation to move an array of pixels by a predetermined number in a vertical or horizontal direction with respect to the basic pattern to obtain a plurality of shift patterns of the basic pattern And a modulation control unit controlling the spatial light modulator such that each of the basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern are sequentially applied to the spatial light modulator; An interferometer that separates the light beam output from the light output unit into a measurement light beam and a reference light beam, irradiates the measurement light beam to an object, and receives a response light beam reflected from the object and returned; A detector configured to detect an interference signal generated by the response light beam and the reference light beam, and detect spectrum signals for each of the base pattern and a plurality of shift patterns of the base pattern based on the interference signal; An image generator for generating a tomographic image for each of the base pattern and a plurality of shift patterns of the base pattern using the spectrum signal; And an image processing unit that selects one pattern for generating the clearest tomographic image among the basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern based on the generated tomographic images. A final tomography image of the object is generated by using a spectrum signal based on an interference signal obtained by applying the selected pattern to an optical modulator, and the spatial light modulator is a light beam output from the light output unit, the measurement light beam, or the reference Modulates the phase of any one of the rays.

본 발명의 또 다른 측면에 따라 단층 영상 생성 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium recording a program for executing a tomographic image generation method in a computer.

상기된 바에 따르면, 대상체의 단층 영상을 생성함에 있어서, 기본 패턴에 대하여 공간 시프트 변조를 수행하여 획득된 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 패턴을 선택함으로써, 해당 대상체의 물질 특성에 가장 적합한 위상 변조량을 반영한 패턴을 이용하여 투과 깊이가 증가된 최적의 단층 영상을 생성할 수 있다. According to the above, in generating a tomography image of an object, by selecting a pattern that generates the clearest tomography image among a plurality of shift patterns obtained by performing spatial shift modulation on a basic pattern, the material characteristic of the object is determined. An optimal tomographic image with an increased transmission depth can be generated using a pattern reflecting the most suitable phase modulation amount.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치를 도시한 블록도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 공간 광 변조기에 의해서 위상이 변조되지 않은 광선들이 대상체에 투과되어 포커싱된 모양을 나타낸 도면이다.
도 2b는 도 1에 도시된 공간 광 변조기에 의해서 위상이 변조된 광선들이 대상체에 투과되어 포커싱된 모양을 나타낸 도면이다.
도 3a는 도 1에 도시된 변조 제어부에서 기본 패턴의 공간 시프트 변조를 수행하여 획득한 복수의 시프트 패턴들을 도시한 도면이다.
도 3b은 도 1에 도시된 변조 제어부에서 기본 패턴의 공간 시프트 변조를 수행하여 복수의 시프트 패턴들을 획득하는 작업을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 영상 처리부에 의해 생성된 위상 변조 스펙트럼 영상들 중 규칙적인 위상 변화를 보이는 위상 변조 스펙트럼 영상들을 선별하는 작업을 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 단층 영상 생성 장치의 일 실시예에 해당하는 광 간섭 단층 촬영 장치를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 영상 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단층 영상 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
1 is a block diagram illustrating an apparatus for generating a tomography image according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a diagram illustrating a shape in which light rays whose phase is not modulated by the spatial light modulator shown in FIG. 1 are transmitted through an object and focused.
FIG. 2B is a diagram illustrating a shape in which light rays that are phase-modulated by the spatial light modulator shown in FIG. 1 are transmitted through an object and focused.
3A is a diagram illustrating a plurality of shift patterns obtained by performing spatial shift modulation of a basic pattern in the modulation control unit shown in FIG. 1.
3B is a diagram illustrating an operation of acquiring a plurality of shift patterns by performing spatial shift modulation of a basic pattern in the modulation control unit shown in FIG. 1.
FIG. 4 is a diagram illustrating an operation of selecting phase-modulated spectrum images showing regular phase changes among the phase-modulated spectrum images generated by the image processing unit shown in FIG. 1.
5 is a diagram illustrating an optical coherence tomography apparatus corresponding to an embodiment of the tomography image generation apparatus illustrated in FIG. 1.
6 is a flowchart illustrating a tomography image generating method according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a tomography image generating method according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치를 도시한 블록도이다. 도 1 을 참조하면, 단층 영상 생성 장치(100)는 광 출력부(110), 공간 광 변조기(120), 변조 제어부(130), 검출부(140), 영상 생성부(150) 및 영상 처리부(160)로 구성된다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for generating a tomography image according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the tomography image generation apparatus 100 includes an optical output unit 110, a spatial light modulator 120, a modulation control unit 130, a detection unit 140, an image generation unit 150, and an image processing unit 160 ).

도 1에 도시된 단층 영상 생성 장치(100)는 본 실시예의 특징이 흐려지는 것을 방지하기 위하여 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.In the tomography image generating apparatus 100 illustrated in FIG. 1, only components related to the present embodiment are illustrated to prevent blurring of features of the present embodiment. Therefore, it can be understood by those of ordinary skill in the art related to this embodiment that components other than those illustrated in FIG. 1 may be further included.

본 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치(100)는 광을 이용하여 대상체의 단층 영상을 획득하는 장치로서 광 간섭 단층 촬영 장치(OCT, Optical Coherence Tomography), 광 간섭 현미경(OCM, Optical Coherent Microscopy), 광학 현미경(optical microscope)등과 같이 광 간섭성을 기반하여 단층 영상을 획득할 수 있는 모든 광학 영상 장치를 포함한다. The tomography image generating apparatus 100 according to the present embodiment is a device for acquiring a tomography image of an object using light, an optical coherence tomography (OCT), an optical coherent microscopy (OCM), It includes all optical imaging devices capable of acquiring tomographic images based on optical coherence, such as optical microscopes.

광 출력부(110)는 피사체(10)에 입사되는 광선들을 출력한다. 이때, 광 출력부(110)는 파장 가변 광(wavelength-swept light), 레이저(laser) 등을 출력할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 광 출력부(110)에서 출력된 광선들은 공간 광 변조기(120)를 거쳐 대상체(10)에 입사된다. The light output unit 110 outputs light rays incident on the subject 10. At this time, the light output unit 110 may output wavelength-swept light, laser, and the like, but is not limited thereto. The light rays output from the light output unit 110 are incident on the object 10 through the spatial light modulator 120.

공간 광 변조기(SLM, spatial light modulator)(120)는 픽셀들이 배열된 패턴에 따라 광선의 위상을 변조시킨다. 이때, 공간 광 변조기(120)는 DMD(Digital Micromirror Device)가 될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 공간 광 변조기(120)의 위상 변조와 관련된 구체적은 설명은 도 2a 및 도 2b를 참조한다. The spatial light modulator (SLM) 120 modulates the phase of a light beam according to a pattern in which pixels are arranged. In this case, the spatial light modulator 120 may be a digital micromirror device (DMD), but is not limited thereto. 2A and 2B for a detailed description related to phase modulation of the spatial light modulator 120.

변조 제어부(130)는 공간 광 변조기(120)의 적어도 하나의 기본 패턴(basis pattern)을 결정하고, 기본 패턴에 대하여 공간 시프트 변조(spatial shift modulation)를 수행하여 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들(shift patterns)을 획득한다. 변조 제어부(130)는 획득된 기본 패턴 및 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각이 공간 광 변조기(120)에 차례로 적용되도록 공간 광 변조기(120)를 제어한다. The modulation control unit 130 determines at least one basic pattern of the spatial light modulator 120 and performs spatial shift modulation on the basic pattern to perform a plurality of shift patterns of the basic pattern ( shift patterns). The modulation control unit 130 controls the spatial light modulator 120 so that each of the obtained basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern are sequentially applied to the spatial light modulator 120.

기본 패턴은 공간 시프트 변조를 수행하는 기준이 되는 패턴을 나타낸다. 공간 시프트 변조는 하나의 기본 패턴에 대하여 수직 또는 수평 방향으로 소정의 개수만큼 픽셀들의 배열을 이동시킨 시프트 패턴을 획득하는 것으로, 변조 제어부(130)는 하나의 기본 패턴에 대하여 복수의 시프트 패턴들을 획득할 수 있다. 변조 제어부(130)의 공간 시프트 변조와 관련된 구체적은 설명은 도 3a 및 도 3b를 참조한다. The basic pattern represents a pattern that is a reference for performing spatial shift modulation. Spatial shift modulation acquires a shift pattern in which an arrangement of pixels is shifted by a predetermined number in a vertical or horizontal direction with respect to one basic pattern, and the modulation control unit 130 acquires a plurality of shift patterns with respect to one basic pattern can do. 3A and 3B for a detailed description related to spatial shift modulation of the modulation control unit 130.

검출부(140)는 공간 광 변조기(120)를 통과하여 대상체(10)에 입사된 광선들에 의하여 획득되는 광선들에 기초하여 기본 패턴 및 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 스펙트럼 신호를 검출한다. 이때, 대상체(10)에 입사된 광선들에 의하여 획득되는 광선들은 광선들이 대상체(10)에 입사되면서 투과, 반사, 산란등의 현상에 의하여 획득되는 광선들을 나타낸다. 예를 들면, 획득되는 광선들은 대상체(10)에 입사된 측정 광선들에 의하여 획득된 응답 광선과 참조 광선 간의 간섭현상을 일으켜서 획득되는 광선들이 될 수 있다. 또 다른 예로, 획득되는 광선들은 응답 광선과 참조 광선 각각의 이차 하모닉 신호들 간의 간섭현상을 일으켜서 획득되는 광선들이 될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.The detector 140 detects a spectral signal for each of a plurality of shift patterns of the basic pattern and the basic pattern based on the rays obtained by the rays incident on the object 10 through the spatial light modulator 120. do. At this time, the rays obtained by the rays incident on the object 10 represent rays obtained by the phenomenon of transmission, reflection, scattering, etc. as the rays are incident on the object 10. For example, the acquired rays may be rays obtained by causing an interference phenomenon between a reference ray and a response ray obtained by measurement rays incident on the object 10. As another example, the acquired rays may be rays obtained by causing interference between the secondary harmonic signals of the response ray and the reference ray. However, it is not limited to this.

영상 생성부(150)는 스펙트럼 신호를 이용하여 기본 패턴 및 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 단층 영상을 생성한다. 예를 들면, 변조 제어부(130)는 기본 패턴을 공간 광 변조기(120)에 적용하고, 검출부(140)는 적용된 기본 패턴에 대한 스펙트럼 신호를 검출하고, 영상 생성부(150)가 기본 패턴의 스펙트럼 신호에 대한 단층 영상을 생성한다. 다음으로, 변조 제어부(130)는 기본 패턴을 수직 또는 수평 방향으로 공간 시프트 변조한 제 1 시프트 패턴을 공간 광 변조기(120)에 적용하고, 검출부(140)는 제 1 시프트 패턴에 대한 스펙트럼 신호를 검출하고, 영상 생성부(150)는 제 1 시프트 패턴의 스펙트럼 신호에 대한 단층 영상을 생성한다. 이와 유사하게, 변조 제어부(130)는 제 1 시프트 패턴과 시프트 방향, 시프트 량을 달리하여 기본 패턴을 공간 시프트 변조한 제 2 시프트 패턴, 제 3 시프트 패턴 등의 복수의 시프트 패턴들을 획득하고, 영상 생성부(150)는 복수의 시프트 패턴들이 차례로 적용하여 획득된 스펙트럼 신호를 이용하여, 제 2 시프트 패턴, 제 3 시프트 패턴, 나머지 시프트 패턴들에 대한 단층 영상들을 획득한다. The image generating unit 150 generates a tomography image for each of a plurality of shift patterns of the basic pattern and the basic pattern using a spectral signal. For example, the modulation control unit 130 applies the basic pattern to the spatial light modulator 120, the detection unit 140 detects a spectrum signal for the applied basic pattern, and the image generating unit 150 spectrums of the basic pattern Generate a tomographic image of the signal. Next, the modulation control unit 130 applies the first shift pattern in which the basic pattern is spatially shift-modulated in the vertical or horizontal direction to the spatial light modulator 120, and the detection unit 140 receives the spectral signal for the first shift pattern. Upon detection, the image generator 150 generates a tomographic image of the first shift pattern spectrum signal. Similarly, the modulation control unit 130 obtains a plurality of shift patterns such as a second shift pattern and a third shift pattern in which the basic pattern is spatially shift-modulated by differently shifting the first shift pattern, the shift direction, and the shift amount, and image The generator 150 acquires tomography images for the second shift pattern, the third shift pattern, and the remaining shift patterns by using a spectrum signal obtained by sequentially applying a plurality of shift patterns.

영상 처리부(160)는 각 기본 패턴 및 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택한다. 이때, 가장 선명한 단층 영상은 대상체(10)에 입사된 광선들이 모두 동 위상(in-phase)이 되는 단층 영상으로, 대상체(10)에 입사된 광선들이 동 위상이 되는 경우, 동 위상의 광선들이 대상체(10)의 한점에 포커싱되어 광선들의 에너지가 최대로 나타나게 된다. 따라서, 가장 선명한 단층 영상은 획득된 단층 영상에서 빛의 에너지가 최대로 나타나는 경우로, 획득된 단층 영상들 중에서 가장 큰 빛의 강도(intensity), 즉 가장 밝은 단층 영상이 된다. 영상 처리부(160)는 각 기본 패턴 및 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상으로 선택된 단층 영상에 대응되는 하나의 패턴을 선택한다. 이때, 영상 처리부(160)가 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 결정하는 작업은 컴퓨터 알고리즘 등에 의해서 자동으로 수행될 수 있다.The image processing unit 160 selects one pattern that generates the clearest tomographic image among each basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern. In this case, the clearest tomography image is a tomography image in which all rays incident on the object 10 are in phase, and when rays incident on the object 10 are in phase, rays of the same phase are Focusing on one point of the object 10, the energy of the light rays is maximized. Therefore, the clearest tomography image is a case where the energy of light is maximized in the obtained tomography image, and becomes the largest intensity of light among the obtained tomography images, that is, the brightest tomography image. The image processing unit 160 selects one pattern corresponding to the tomographic image selected as the clearest tomographic image among each basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern. At this time, the operation of determining the one pattern for generating the clearest tomography image by the image processing unit 160 may be automatically performed by a computer algorithm or the like.

본 실시예에 따른 영상 처리부(160)는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)에 해당하거나, 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 영상 처리부(160)는 도 1에 도시된 바에 같이 단층 영상 생성 장치(100)의 내부에 위치할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 단층 영상 생성 장치(100)의 외부에 위치할 수도 있다. The image processing unit 160 according to the present embodiment may correspond to at least one processor, or may include at least one processor. In addition, the image processing unit 160 may be located inside the tomography image generation apparatus 100 as illustrated in FIG. 1, but is not limited thereto, and may be located outside the tomography image generation apparatus 100.

영상 생성부(150)는 공간 광 변조기(120)에 영상 처리부(160)에서 선택된 패턴을 적용하여 검출된 스펙트럼 신호를 이용하여 대상체(10)의 최종 단층 영상을 생성한다.The image generating unit 150 applies the pattern selected by the image processing unit 160 to the spatial light modulator 120 to generate a final tomographic image of the object 10 using the detected spectral signal.

본 발명의 일 실시예에 따라, 단층 영상 생성 장치(100)는 복수의 기본 패턴들을 이용하여 대상체(10)에 입사되는 광선들 각각의 위상을 변조하여 대상체(10)에 최적화된 최종 단층 영상을 생성할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the tomography image generating apparatus 100 modulates the phase of each of the rays incident on the object 10 using a plurality of basic patterns to obtain a final tomography image optimized for the object 10 Can be created.

이에 따르면, 변조 제어부(130)는 대상체(10)에 대하여 복수의 기본 패턴들을 결정하고, 복수의 기본 패턴들 각각에 대하여 복수의 기본 패턴들을 획득할 수 있다. 이때, 변조 제어부(130)는 복수의 기본 패턴들 각각이 다른 기본 패턴의 공간 시프트 변조에 따른 광선의 위상 변화에 대하여 비상관관계(uncorrelated relation)에 있도록 복수의 기본 패턴들을 결정할 수 있다. 일 실시예로, 변조 제어부(130)는 복수의 기본 패턴들 각각이 다른 기본 패턴들과 서로 직교 관계(orthogonal relation)에 있도록 복수의 기본 패턴들을 결정할 수 있다. 또한, 비상관관계(uncorrelated relation)에 있는 복수의 기본 패턴들은 하다마드(Hadamard) 패턴의 순열(permutation)에 기초하여 결정될 수 있다. According to this, the modulation control unit 130 may determine a plurality of basic patterns for the object 10, and obtain a plurality of basic patterns for each of the plurality of basic patterns. In this case, the modulation control unit 130 may determine a plurality of basic patterns such that each of the plurality of basic patterns is in an uncorrelated relation to a phase change of a light beam according to spatial shift modulation of a different basic pattern. In one embodiment, the modulation control unit 130 may determine a plurality of basic patterns such that each of the plurality of basic patterns is orthogonal to each other with other basic patterns. Further, a plurality of basic patterns in an uncorrelated relationship may be determined based on permutation of a Hadamard pattern.

변조 제어부(130)는 복수의 기본 패턴들 각각에 대하여 공간 시프트 변조를 수행하여 각 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들을 획득한다. 변조 제어부(130)는 획득된 복수의 기본 패턴들 및 각 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 단층 영상을 생성하기 위하여 복수의 기본 패턴들 및 각 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각을 공간 광 변조기(120)에 차례로 적용한다. 공간 광 변조기(120)에적용된 패턴에 따라, 영상 생성부(150)는 복수의 기본 패턴들 및 각 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 단층 영상들을 생성한다. The modulation control unit 130 acquires a plurality of shift patterns of each basic pattern by performing spatial shift modulation on each of the plurality of basic patterns. The modulation control unit 130 spaces each of a plurality of basic patterns and a plurality of shift patterns of each basic pattern to generate a tomography image of each of the obtained plurality of basic patterns and a plurality of shift patterns of each basic pattern. It is applied to the light modulator 120 in turn. According to the pattern applied to the spatial light modulator 120, the image generator 150 generates tomographic images for each of a plurality of basic patterns and a plurality of shift patterns of each basic pattern.

영상 처리부(160)는 각 기본 패턴 및 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택하는 작업을 상기 복수의 기본 패턴들 각각에 대하여 반복하여 복수의 선택된 패턴들을 획득한다. 이때, 복수의 선택된 패턴들은 대상체(10)의 물질 특성에 맞게 대상체(10)에 입사된 광선의 위상을 최적으로 변조시키는 패턴들의 집합에 해당한다. 복수의 기본 패턴들에 각각에 대하여 각 기본 패턴에 대응되는 최적의 위상 변조량을 하나의 패턴에 적용하기 위해서, 영상 처리부(160)는 복수의 선택된 패턴들을 하나의 가중 패턴(summation pattern)으로 합한다. 이때, 가중 패턴을 공간 광 변조기(120)에 적용하기 위해서, 영상 처리부(160)는 가중 패턴을 소정의 역치값(threshold)을 기준으로 이진화하고, 이진화된 최종 패턴을 형성한다. 영상 생성부(150)는 최종 패턴을 이용하여 대상체에 대한 최종 단층 영상을 생성한다. 최종 단층 영상은 대상체(10)의 물질 특성에 따라 위상이 변조되어 최적화된 단층 영상에 해당한다. The image processing unit 160 repeats the operation of selecting one pattern that generates the clearest tomographic image among each basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern for each of the plurality of basic patterns, and then selects a plurality of selected patterns Acquire them. At this time, the plurality of selected patterns corresponds to a set of patterns that optimally modulate the phase of the light beam incident on the object 10 according to the material characteristics of the object 10. In order to apply an optimal phase modulation amount corresponding to each basic pattern to each of the plurality of basic patterns to one pattern, the image processing unit 160 combines the plurality of selected patterns into a single weighting pattern. . At this time, in order to apply the weighted pattern to the spatial light modulator 120, the image processing unit 160 binarizes the weighted pattern based on a predetermined threshold and forms a finalized binary pattern. The image generating unit 150 generates a final tomography image of the object using the final pattern. The final tomography image corresponds to an optimized tomography image by modulating the phase according to the material characteristics of the object 10.

본 발명의 일 실시예에 따라, 단층 영상 생성 장치(100)는 복수의 기본 패턴들 중 규칙적인 위상 변화를 보이는 일부의 기본 패턴들만을 이용하여 최종 패턴을 생성할 수 있다. 영상 처리부(160)는 규칙적인 위상 변화를 보이는 일부의 기본 패턴들만을 선별하기 위하여 각 기본 패턴 및 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들의 스펙트럼 영상을 이용하여 하나의 위상 변조 스펙트럼 영상을 생성한다. According to an embodiment of the present invention, the tomography image generating apparatus 100 may generate a final pattern using only some basic patterns showing regular phase changes among a plurality of basic patterns. The image processing unit 160 generates a single phase modulated spectrum image using spectral images of each basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern in order to select only some basic patterns showing regular phase changes.

이에 따르면, 영상 생성부(150)는 스펙트럼 신호에 기초하여 각 기본 패턴 및 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 스펙트럼 영상을 획득한다. 영상 처리부(160)는 각 기본 패턴의 스펙트럼 영상를 기준으로 공간 시프트 변조의 시프트 방향 및 시프트 량에 따라 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들의 스펙트럼 영상들을 매트릭스 형태로 배열하여 공간 시프트 변조에 따른 광선의 위상의 변화를 나타내는 하나의 위상 변조 스펙트럼 영상을 생성한다. 영상 처리부(160)는 복수의 기본 패턴들 각각에 대하여 하나의 위상 변조 스펙트럼 영상을 생성하는 작업을 반복하여 복수의 위상 변조 스펙트럼 영상들을 획득한다. According to this, the image generator 150 acquires a spectrum image for each of the basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern based on the spectrum signal. The image processing unit 160 arranges spectral images of a plurality of shift patterns of the corresponding basic pattern in a matrix form according to a shift direction and a shift amount of the spatial shift modulation based on the spectral images of each basic pattern, so that the phase of the light beam according to the spatial shift modulation It produces a single phase modulated spectrum image representing the change of. The image processing unit 160 acquires a plurality of phase-modulated spectrum images by repeating a task of generating one phase-modulated spectrum image for each of the plurality of basic patterns.

영상 처리부(160)는 복수의 위상 변조 스펙트럼 영상들 중 규칙적인 위상 변화를 보이는 위상 변조 스펙트럼 영상들의 기본 패턴들과 각 기본 패턴들의 시프트 패턴들만 최종 패턴의 생성에 이용한다. 이에 따라, 영상 처리부(160)는 복수의 위상 변조 스펙트럼 영상들 중 규칙적인 위상 변화를 보이는 위상 변조 스펙트럼 영상들의 기본 패턴들에 대해서만 각 기본 패턴 및 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택하는 작업을 수행한다. 영상 처리부(160)는 규칙적인 위상 변화를 보이는 위상 변조 스펙트럼 영상들의 기본 패턴들에 대해서만 선택하는 작업을 수행하여 획득된 패턴들만을 이용하여 최종 패턴을 생성한다. The image processing unit 160 uses only basic patterns of phase-modulated spectrum images showing a regular phase change among a plurality of phase-modulated spectrum images and shift patterns of each basic pattern to generate the final pattern. Accordingly, the image processing unit 160 is only the basic patterns of the phase-modulated spectrum images showing a regular phase change among the plurality of phase-modulated spectrum images, and each base pattern and the clearest single layer among the plurality of shift patterns of the base pattern Selecting one pattern for generating an image is performed. The image processing unit 160 performs a task of selecting only the basic patterns of phase modulated spectrum images showing regular phase changes, thereby generating a final pattern using only the obtained patterns.

이때, 규칙적인 위상 변화는 공간 시프트 변조에 따른 위상 변화량이 일정한 규칙성을 가지고 변하는 것이다. 예를 들면, 위상 변조 스펙트럼 영상에 나타나는 위상 변화가 정현파의 특성(sinusoidal characteristics)을 가지는 경우, 규칙적인 위상 변화를 갖는 것으로 결정할 수 있다. 이때, 영상 처리부(160)가 해당 위상 변조 스펙트럼 영상이 규칙적인 위상 변화를 갖는지 결정하는 작업은 컴퓨터 알고리즘 등에 의해서 자동으로 수행될 수 있다.At this time, the regular phase change is that the amount of phase change according to the spatial shift modulation changes with a certain regularity. For example, when the phase change appearing in the phase modulated spectrum image has sinusoidal characteristics, it can be determined to have a regular phase change. At this time, the operation of determining whether the corresponding phase-modulated spectrum image has a regular phase change by the image processing unit 160 may be automatically performed by a computer algorithm or the like.

본 발명의 일 실시예에 따라 단층 영상 생성 장치(100)는 광 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 광 제어부(미도시)는 대상체(10)에서 광선들을 포커싱하고자 하는 투과 깊이에 해당하는 관심 영역(ROI, Region of Interest)을 결정하고, 결정된 관심 영역에 광선들이 포커싱되도록 광선들을 제어한다. 영상 생성부(150)는 결정된 대상체(10)의 관심 영역에 대하여 최적의 위상 변조량을 갖는 최종 패턴을 획득하는 작업들을 수행하여 획득된 최종 패턴을 이용하여 최종 단층 영상을 생성한다. According to an embodiment of the present invention, the tomography image generating apparatus 100 may further include a light control unit (not shown). The light control unit (not shown) determines a region of interest (ROI) corresponding to a transmission depth for focusing rays on the object 10 and controls the rays so that the rays are focused on the determined region of interest. The image generating unit 150 generates a final tomographic image using the obtained final pattern by performing operations for obtaining a final pattern having an optimal phase modulation amount with respect to the determined region of interest of the object 10.

광 제어부(미도시)는 대상체(10)에서 광선들이 포커싱되는 투과 깊이가 서로 다른 복수의 관심 영역을 결정할 수 있다. 이에 따라, 광 제어부(미도시)는 복수의 관심 영역에 광선들이 차례로 포커싱되도록 광선들을 제어한다. 영상 생성부(150)는 대상체(10)의 복수의 관심 영역에 대하여 차례로 최종 단층 영상을 생성하여 복수의 최종 단층 영상들을 획득한다. 영상 처리부(160)는 복수의 최종 단층 영상들을 연결하여 편집된 하나의 단층 영상을 생성한다. 이에 따라, 단층 영상 생성 장치(100)는 각 투과 깊이에 최적화된 최적 단층 영상들을 결합하여, 전체 투과 깊이에 대응되는 하나의 최종 단층 영상을 획득할 수 있다.The light controller (not shown) may determine a plurality of regions of interest having different transmission depths in which light rays are focused on the object 10. Accordingly, the light control unit (not shown) controls the rays so that the rays are sequentially focused on a plurality of regions of interest. The image generating unit 150 sequentially generates a final tomography image for a plurality of regions of interest of the object 10 to obtain a plurality of final tomography images. The image processing unit 160 generates a single edited tomography image by connecting a plurality of final tomography images. Accordingly, the tomography image generating apparatus 100 may combine the optimum tomography images optimized for each transmission depth, and obtain one final tomography image corresponding to the total transmission depth.

일 실시예에 따르면, 광 제어부(미도시)는 대상체(10)의 투과 깊이에 따른 스펙트럼 신호의 세기(intensity)를 기준으로 광선들을 포커싱하고자 하는 대상체(10)의 투과 깊이를 결정하고, 결정된 투과 깊이에 해당하는 영역을 관심 영역으로 결정할 수 있다. 예를 들면, 기본 패턴 및 복수의 시프트 패턴들 각각에 대해 가장 세기가 큰 스펙트럼 신호를 이용하여 단층 영상을 생성할 수 있다. 대상체(10)의 투과 깊이가 깊어짐에 따라 스펙트럼 신호의 세기(intensity)는 점점 줄어든다. 이에 따라. 단층 영상 생성 장치(100)는 가장 세기가 큰 스펙트럼 신호를 기준으로 단층 영상을 생성하여, 일정한 투과 깊이의 단층 영상을 획득할 수 있다. 광 제어부(160)가 스펙트럼 신호의 세기를 기준으로 광선들을 포커싱하고자 하는 대상체(10)의 투과 깊이를 결정하는 작업은 컴퓨터 알고리즘 등에 의해서 자동으로 수행될 수 있다.According to an embodiment, the light controller (not shown) determines the transmission depth of the object 10 to focus the light rays based on the intensity of the spectral signal according to the transmission depth of the object 10, and the determined transmission The region corresponding to the depth can be determined as the region of interest. For example, a tomography image may be generated using a spectral signal having the greatest intensity for each of the basic pattern and the plurality of shift patterns. As the depth of transmission of the object 10 increases, the intensity of the spectral signal gradually decreases. Accordingly. The tomography image generating apparatus 100 may generate a tomography image based on a spectrum signal having the greatest intensity, thereby acquiring a tomography image having a constant transmission depth. The operation of the optical control unit 160 to determine the transmission depth of the object 10 to focus the light rays based on the intensity of the spectral signal may be automatically performed by a computer algorithm or the like.

또한, 광 제어부(미도시)는 대상체(10)에서 광선들이 입사되는 위치를 수평으로 이동시킬 수 있다. 영상 생성부(150)는 입사되는 광선들의 위치가 이동함에 따라 이동한 광선들의 각 위치에 대응되는 복수의 최종 단층 영상들을 차례로 획득하고, 영상 처리부(160)는 복수의 최종 단층 영상들을 연결하여 대상체(10)에서 전체 이동 거리에 대응되는 영역의 하나의 최종 단층 영상을 생성한다. 이에 따라, 단층 영상 생성 장치(100)는 광 제어부(미도시)에 의해 이동된 위치에 최적화된 최적 단층 영상들을 결합하여, 전체 수평 이동 거리에 대응되는 하나의 최종 단층 영상을 획득할 수 있다.In addition, the light control unit (not shown) may horizontally move a position where light rays are incident on the object 10. The image generating unit 150 sequentially acquires a plurality of final tomographic images corresponding to each position of the moved rays as the positions of the incident rays move, and the image processing unit 160 connects the plurality of final tomographic images to the object In (10), one final tomography image of the region corresponding to the entire travel distance is generated. Accordingly, the tomography image generating apparatus 100 may combine the optimum tomography images optimized for the position moved by the light controller (not shown), and obtain one final tomography image corresponding to the entire horizontal movement distance.

도 2a는 도 1에 도시된 공간 광 변조기에 의해서 위상이 변조되지 않은 광선들이 대상체에 투과되어 포커싱된 모양을 나타낸 도면이다. FIG. 2A is a diagram illustrating a shape in which light rays whose phase is not modulated by the spatial light modulator shown in FIG. 1 are transmitted through an object and focused.

도 2a를 참조하면, 공간 광 변조기(120)에 입사되어 대상체(10) 내부에서 포커싱되는 선들은 광 출력부(110)로부터 출력된 광선들을 나타낸다. 각 광선들의 위상 변조량은 Φ1, Φ2, Φ3로 나타난다. 도 2a의 광선들의 위상 변조량은 0으로, 도 2a의 광선들은 공간 광 변조기(120)에 의해 위상이 변조되지 않은 광선들이다. 광 출력부(110)로부터 출력된 광선들이 대상체(10)에 입사된다. 이때, 단층 영상을 생성하려는 대상체(10)의 물질 특성은 불균일하고 혼탁(turbid)하다. 이에 따라, 동일한 위상으로 대상체(10)에 입사된 광선들이 대상체(10)를 투과하면서 광선들 각각의 위상이 변경되어 포커싱되므로, 단층 영상을 획득하려는 지점에서 광선들은 동위상이 되지 못하고, 광선들의 포커싱된 에너지도 동위상인 경우와 비교하여 줄어들게 된다. Referring to FIG. 2A, lines incident on the spatial light modulator 120 and focused inside the object 10 represent light rays output from the light output unit 110. The phase modulation amount of each ray is represented by Φ1, Φ2, and Φ3. The amount of phase modulation of the rays of FIG. 2A is 0, and the rays of FIG. 2A are rays whose phase is not modulated by the spatial light modulator 120. Light rays output from the light output unit 110 are incident on the object 10. At this time, the material properties of the object 10 to generate a tomography image are non-uniform and turbid. Accordingly, as the rays incident on the object 10 in the same phase pass through the object 10 and the phase of each of the rays is changed and focused, the rays cannot be in-phase at the point where the tomography image is to be obtained. The focused energy is also reduced compared to in-phase.

도 2b는 도 1에 도시된 공간 광 변조기에 의해서 위상이 변조된 광선들이 대상체에 투과되어 포커싱된 모양을 나타낸 도면이다. 도 2a와 동일하게, 도 2b의 공간 광 변조기(120)에 입사되어 대상체(10) 내부에서 포커싱되는 선들은 광 출력부(110)로부터 출력된 광선들을 나타내고, 단층 영상을 생성하려는 대상체(10)의 물질 특성은 불균일하고 혼탁(turbid)하다. FIG. 2B is a diagram illustrating a shape in which light rays that are phase-modulated by the spatial light modulator shown in FIG. 1 are transmitted through an object and focused. As in FIG. 2A, lines incident on the spatial light modulator 120 of FIG. 2B and focused within the object 10 represent rays output from the light output unit 110, and the object 10 to generate a tomography image The material properties of are non-uniform and turbid.

도 2b의 광선들은 공간 광 변조기(120)에 의해 위상이 변조되어 대상체(10)에 투과된다. 도 2b의 각 광선들의 공간 광 변조기(120)에 의한 위상 변조량은 각각 Φ1=1.32, Φ2=-2.1, Φ3=0.71로 나타난다. 도 2a의 광선들은 공간 광 변조기(120)에 의해 위상이 각각 다르게 변조되어 대상체(10)에 투과된다. 각각 다른 위상으로 대상체(10)에 입사된 광선들은 대상체(10)를 투과하면서, 단층 영상을 획득하려는 지점에서 동위상이 되어, 광선들의 포커싱된 에너지가 최대가 되게 된다. The light rays of FIG. 2B are phase-modulated by the spatial light modulator 120 and transmitted to the object 10. The amount of phase modulation by the spatial light modulator 120 of each light ray in FIG. 2B is represented by Φ1 = 1.32, Φ2 = -2.1, and Φ3 = 0.71, respectively. The light rays of FIG. 2A are modulated differently in phase by the spatial light modulator 120 and transmitted to the object 10. The rays incident on the object 10 in different phases pass through the object 10 and become in-phase at a point where a tomography image is to be obtained, so that the focused energy of the rays is maximized.

불균일하고 혼탁한 대상체(10)에 대하여 입사된 광선들의 포커싱 에너지가 최대가 되도록 하기 위해서, 본 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치(100)는 공간 시프트 변조를 활용하여 광선들 각각에 대한 위상 변조량을 제어할 수 있다. In order to maximize the focusing energy of rays incident on the non-uniform and cloudy object 10, the tomography image generating apparatus 100 according to the present embodiment utilizes spatial shift modulation to modulate the amount of phase for each ray Can be controlled.

본 실시예에 따른 단층 영상 생성 장치(100)는 공간 시프트 변조를 이용하여 획득된 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들과 기본 패턴 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 패턴을 선택함으로써, 해당 대상체(10)의 물질 특성에 가장 적합한 위상 변조량을 반영한 패턴을 이용하여 최적의 단층 영상을 생성할 수 있다. The tomography image generating apparatus 100 according to the present embodiment selects a pattern that generates a clearest tomography image among a plurality of shift patterns and a basic pattern of a basic pattern obtained by using spatial shift modulation, thereby corresponding object 10 An optimal tomography image may be generated using a pattern reflecting a phase modulation amount that is most suitable for the material properties of.

도 3a는 도 1에 도시된 변조 제어부에서 기본 패턴의 공간 시프트 변조를 수행하여 획득된 복수의 시프트 패턴들을 도시한 도면이다. 도 3a에 도시된 패턴들은 하나의 기본 패턴을 기준으로 수평 방향으로 하나씩 픽셀들의 배열을 이동시켜 획득된 시프트 패턴들을 나타낸다.FIG. 3A is a diagram illustrating a plurality of shift patterns obtained by performing spatial shift modulation of a basic pattern in the modulation control unit shown in FIG. 1. The patterns shown in FIG. 3A represent shift patterns obtained by moving an array of pixels one by one in a horizontal direction based on one basic pattern.

변조 제어부(130)는 제 1 기본 패턴(310)을 결정하고, 제 1 기본 패턴(310)에 대하여 수평 방향으로 공간 시프트 변조를 수행하여 복수의 시프트 패턴들(320, 330, 340)을 획득한다.The modulation control unit 130 determines the first basic pattern 310 and acquires a plurality of shift patterns 320, 330, and 340 by performing spatial shift modulation on the first basic pattern 310 in the horizontal direction. .

제 1 시프트 패턴은 B1 1로 표시되고, 제 1 기본 패턴(310)인 B1을 기준으로 x축(수평 방향)으로 0만큼, y축(수직 방향)으로 0만큼 이동한 것으로, 제 1 기본 패턴(310)과 동일하다. 제 1 기본 패턴(310)의 제 2 시프트 패턴(320)은 B2 1로 표시되고, 제 1 기본 패턴(310)인 B1을 기준으로 x축(수평 방향)으로 1만큼, y축(수직 방향)으로 0만큼 이동했음을 나타낸다. 제 1 기본 패턴(310)의 제 3 시프트 패턴(330)은 B3 1로 표시되고, 제 1 기본 패턴(310)인 B1을 기준으로 x축(수평 방향)으로 2만큼, y축(수직 방향)으로 0만큼 이동했음을 나타낸다. 도 3a의 변조 제어부(130)는 제 1 기본 패턴(310)을 기준으로 수평으로 1씩 9번의 공간 시프트 변조를 수행하여 10개의 시프트 패턴들을 획득한다. 제 1 기본 패턴(310)의 마지막 시프트 패턴인 제 10 패턴(340)은 B10 1로 표시되고, 제 1 기본 패턴(310)인 B1을 기준으로 x축(수평 방향)으로 9만큼, y축(수직 방향)으로 0만큼 이동한 것이다.The first shift pattern is represented by B 1 1 , and is shifted by 0 in the x-axis (horizontal direction) and 0 in the y-axis (vertical direction) based on B 1 , which is the first basic pattern 310. It is the same as the basic pattern 310. The second shift pattern 320 of the first basic pattern 310 is denoted by B 2 1 , and based on B 1 , which is the first basic pattern 310, by 1 in the x-axis (horizontal direction), the y-axis (vertical Direction). The third shift pattern 330 of the first basic pattern 310 is denoted by B 3 1 , based on B 1 , which is the first basic pattern 310, by 2 in the x-axis (horizontal direction), the y-axis (vertical Direction). The modulation control unit 130 of FIG. 3A acquires 10 shift patterns by performing 9 spatial shift modulations by 1 horizontally based on the first basic pattern 310. The 10th pattern 340, which is the last shift pattern of the first basic pattern 310, is represented by B 10 1 , and 9 by x in the x-axis (horizontal direction), based on B 1 , which is the first basic pattern 310, y It is moved by 0 in the axis (vertical direction).

변조 제어부(120)는 제 1 기본 패턴(310)의 수직 방향에 대해서도 공간 시프트 변조를 수행할 수 있다. 변조 제어부(120)는 기본 패턴(310) 및 수평 방향으로 공간 시프트 변조된 10개의 시프트 패턴들 각각을 수직 방향으로 1씩 9번의 공간 시프트 변조하여, 기본 패턴(310)을 포함하여 총 100개의 시프트 패턴들을 획득할 수 있다. The modulation control unit 120 may also perform spatial shift modulation in the vertical direction of the first basic pattern 310. The modulation control unit 120 modulates each of the basic pattern 310 and each of the 10 shift patterns spatially modulated in the horizontal direction by 9 spatial shift modulations in the vertical direction, and a total of 100 shifts including the basic pattern 310 Patterns can be obtained.

변조 제어부(120)는 총 100개의 시프트 패턴들을 차례로 공간 광 변조기(120)에 적용하고, 영상 생성부(150)는 시프트 패턴들 각각에 대하여 단층 영상들을 생성할 수 있다. The modulation control unit 120 sequentially applies a total of 100 shift patterns to the spatial light modulator 120, and the image generation unit 150 may generate tomographic images for each of the shift patterns.

단층 영상 생성 장치(100)는 제 1 기본 패턴(310)외의 다른 기본 패턴들에 대하여 이상에서와 같이 공간 시프트 변조를 수행하여 복수의 시프트 패턴들을 획득하고, 각 기본 패턴 및 해당 기본 패턴의 시프트 패턴들 각각을 공간 광 변조기(120)에 적용하여 단층 영상들을 생성할 수 있다.The tomography image generating apparatus 100 acquires a plurality of shift patterns by performing spatial shift modulation on other basic patterns other than the first basic pattern 310 as described above, and shift patterns of each basic pattern and the corresponding basic pattern Each of these may be applied to the spatial light modulator 120 to generate tomographic images.

도 3b은 도 1에 도시된 변조 제어부에서 기본 패턴의 공간 시프트 변조를 수행하여 복수의 시프트 패턴들을 획득하는 작업을 도시한 도면이다. 도 3b를 참조하면, 공간 광 변조기(120)에 적용되는 패턴의 픽셀들의 배열을 나타낸다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 도 3b의 공간 광 변조기(120)는 DMD(Digital Micromirror Device)인 것으로 하여 설명한다. DMD는 입사되는 광선들을 반사시키는 미소 거울들로 구성되어 각 미소 거울을 on/off로 제어하고, on/off된 픽셀들의 배열에 따라 패턴을 형성한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 검은색을 on, 흰색을 off라 가정하고 설명한다. 다만, on/off의 색은 반대로 표현될 수도 있다.3B is a diagram illustrating an operation of acquiring a plurality of shift patterns by performing spatial shift modulation of a basic pattern in the modulation control unit shown in FIG. 1. 3B, an arrangement of pixels of a pattern applied to the spatial light modulator 120 is shown. Hereinafter, for convenience of description, the spatial light modulator 120 of FIG. 3B will be described as being a digital micromirror device (DMD). The DMD is composed of micro-mirrors that reflect incident rays, and controls each micro-mirror on / off, and forms a pattern according to the arrangement of on / off pixels. Hereinafter, for convenience of description, it is assumed that black is on and white is off. However, the on / off color may be expressed in reverse.

공간 광 변조기(120)에서 기본 패턴에 대하여 공간 시프트 변조의 수행은 공간 광 변조기(120)에서 픽셀들의 on/off의 배열로 형성된 하나의 기본 패턴에 대하여 수직 또는 수평 방향으로 소정의 개수만큼 픽셀들의 on/off 배열을 이동시킨다. 본 실시예에서 공간 시프트 변조는 기본 패턴에 대하여 수직 방향으로 1씩 이동시키는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. The spatial light modulator 120 performs spatial shift modulation on a basic pattern by a predetermined number of pixels in a vertical or horizontal direction with respect to one basic pattern formed by an on / off arrangement of pixels in the spatial light modulator 120. Move the on / off array. In this embodiment, the spatial shift modulation is illustrated as moving one by one in the vertical direction with respect to the basic pattern, but is not limited thereto.

도 3b를 참조하면, 제 1 기본 패턴(350)에 대하여 공간 광 변조기(120)의 on/off 배열에서 가장 왼쪽 열의 픽셀들은 위에서 4번째 픽셀을 제외하고, 모두 off 상태이다. 제 1 기본 패턴(350)에 대하여 수직 방향으로 1만큼 공간 시프트 변조된 제 1 시프트 패턴(360)을 보면, 가장 왼쪽 열의 픽셀들에서 on 상태인 위에서 5번째 픽셀로 이동되었다. 제 1 기본 패턴(350)에 대하여 수직 방향으로 4만큼 공간 시프트 변조된 제 4 시프트 패턴(370)을 보면, 가장 왼쪽 열의 픽셀들에서 on 상태인 위에서 3번째 픽셀로 이동되었다. Referring to FIG. 3B, the pixels in the leftmost column in the on / off arrangement of the spatial light modulator 120 with respect to the first basic pattern 350 are all off, except for the fourth pixel from the top. Looking at the first shift pattern 360 spatially shift-modulated by 1 in the vertical direction with respect to the first basic pattern 350, the pixels in the leftmost column have been shifted to the fifth pixel from the on state. Looking at the fourth shift pattern 370 spatially modulated by 4 in the vertical direction with respect to the first basic pattern 350, the pixels in the leftmost column are moved to the third pixel from the top in the on state.

이상에서와 같이, 변조 제어부(130)는 하나의 기본 패턴을 기준으로 공간 광 변조기(120)의 픽셀들의 on/off 배열을 수직 또는 수평 방향으로 순차적으로 이동되도록 제어함에따라, 공간 시프트 변조를 수행할 수 있다.As described above, the modulation control unit 130 performs spatial shift modulation by controlling the on / off arrangement of pixels of the spatial light modulator 120 to be sequentially moved in the vertical or horizontal direction based on one basic pattern. can do.

도 4는 도 1에 도시된 영상 처리부에 의해 생성된 위상 변조 스펙트럼 영상들 중 규칙적인 위상 변화를 보이는 위상 변조 스펙트럼 영상들을 선별하는 작업을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 위상 변조 스펙트럼 영상들은 각 기본 패턴에 대하여 99번의 공간 시프트 변조를 수행하여 획득된 100개의 시프트 패턴들의 스펙트럼 영상들로 구성되어 있다.FIG. 4 is a diagram illustrating an operation of selecting phase-modulated spectrum images showing regular phase changes among the phase-modulated spectrum images generated by the image processing unit shown in FIG. 1. The phase-modulated spectrum images shown in FIG. 4 are composed of spectral images of 100 shift patterns obtained by performing 99 spatial shift modulations on each basic pattern.

도 4에는 총 10개의 기본 패턴들에 대한 위상 변조 스페트럼 영상들 중 일부인 6개의 스펙트럼 영상들만 도시되어 있다. FIG. 4 shows only six spectral images, which are part of the phase-modulated spectrum images for a total of 10 basic patterns.

영상 생성부(150)는 검출부(140)에서 획득된 스펙트럼 신호에 기초하여 각 기본 패턴 및 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 스펙트럼 영상을 획득한다. 영상 처리부(160)는 각 기본 패턴의 스펙트럼 영상를 기준으로 공간 시프트 변조의 시프트 방향 및 시프트 량에 따라 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들의 스펙트럼 영상들을 매트릭스 형태로 배열하여 공간 시프트 변조에 따른 광선의 위상의 변화를 나타내는 하나의 위상 변조 스펙트럼 영상을 생성한다. 도 4의 각 위상 변조 스펙트럼 영상에는 100개의 시프트 패턴들의 스펙트럼 영상들이 시프트 방향 및 시프트 량에 따라 매트릭스 형태로 배열되어 있다. The image generating unit 150 obtains a spectrum image for each of the basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern based on the spectrum signal obtained by the detector 140. The image processing unit 160 arranges spectral images of a plurality of shift patterns of the corresponding basic pattern in a matrix form according to a shift direction and a shift amount of the spatial shift modulation based on the spectral images of each basic pattern, so that the phase of the light beam according to the spatial shift modulation It produces a single phase modulated spectrum image representing the change of. In each phase-modulated spectrum image of FIG. 4, spectrum images of 100 shift patterns are arranged in a matrix form according to a shift direction and a shift amount.

제 1 기본 패턴(Basis1)에 대한 위상 변조 스펙트럼 영상(410)은 공간 시프트 변조에 따라 규칙적인 위상 변화를 보이고 있다. 특히, 위상 변조 스펙트럼 영상(410)은 정현파의 특성(sinusoidal characteristics)의 위상 변화를 나타내고 있다. 제 3 기본 패턴(Basis3)에 대한 위상 변조 스펙트럼 영상(420)은 위상 변조 스펙트럼 영상(410)과 비교하여 규칙적인 위상 변화의 정도가 덜하지만, 오른쪽의 위상 변조 스펙트럼 영상들(440, 450, 460)과 비교하여 정현파의 특성(sinusoidal characteristics)의 위상 변화를 보이고 있다. 제 10 기본 패턴(Basis10)에 대한 위상 변조 스펙트럼 영상(430)도 마찬가지로 공간 시프트 변조에 따라 규칙적인 위상 변화를 보이고 있다. The phase-modulated spectrum image 410 for the first basic pattern (Basis1) shows a regular phase change according to spatial shift modulation. In particular, the phase modulated spectrum image 410 shows a phase change of sinusoidal characteristics. The phase modulation spectrum image 420 for the third basic pattern (Basis3) has less regular phase change than the phase modulation spectrum image 410, but the phase modulation spectrum images 440, 450, and 460 on the right side ), The phase change of sinusoidal characteristics is shown. The phase-modulated spectrum image 430 for the tenth basic pattern (Basis10) also shows a regular phase change according to spatial shift modulation.

반면, 제 2 기본 패턴(Basis2)에 대한 위상 변조 스펙트럼 영상(440)은 공간 시프트 변조에 따라 불규칙적인 위상 변화를 보이고 있다. 나머지 위상 변조 스펙트럼 영상들(450,460)도 마찬가지로 공간 시프트 변조에 따른 위상 변화가 불규칙적이며, 정현파의 특성(sinusoidal characteristics)이 나타나지 않는다. On the other hand, the phase modulated spectrum image 440 for the second basic pattern (Basis2) shows an irregular phase change according to spatial shift modulation. Likewise, the phase shifts of the remaining phase modulated spectral images 450 and 460 are irregular due to spatial shift modulation, and sinusoidal characteristics do not appear.

이에 따라, 영상 처리부(160)는 복수의 위상 변조 스펙트럼 영상들(410 내지 460) 중 규칙적인 위상 변화를 보이는 위상 변조 스펙트럼 영상들(410 내지 430)의 기본 패턴들과 각 기본 패턴들의 시프트 패턴들만 최종 패턴의 생성에 이용한다.즉, 변조 제어부(130)는 규칙적인 위상 변화를 나타내는 위상 변조 스펙트럼 영상들(410 내지 430)의 제 1 기본 패턴, 제 3 기본 패턴, 제 10 기본 패턴과 각 기본 패턴의 100개의 시프트 패턴들에 대해서만 공간 광 변조기(120)에 적용한다. 이에 따라, 영상 생성부(150)는 제 1 기본 패턴, 제 3 기본 패턴, 제 10 기본 패턴과 각 기본 패턴의 100개의 시프트 패턴들 각각에 대해서만 단층 영상들을 생성한다. 영상 처리부(160)는 제 1 기본 패턴, 제 3 기본 패턴, 제 10 기본 패턴에 대해서만 각 기본 패턴과 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택하는 작업을 수행한다. Accordingly, the image processing unit 160 only the basic patterns of the phase-modulated spectrum images 410 to 430 showing regular phase changes among the plurality of phase-modulated spectrum images 410 to 460 and shift patterns of each basic pattern Used for generating the final pattern. That is, the modulation control unit 130 includes the first basic pattern, the third basic pattern, the tenth basic pattern, and each basic pattern of phase-modulated spectrum images 410 to 430 representing regular phase changes. Only 100 shift patterns of are applied to the spatial light modulator 120. Accordingly, the image generator 150 generates tomography images only for each of the first basic pattern, the third basic pattern, the tenth basic pattern, and each of the 100 shift patterns of each basic pattern. The image processing unit 160 selects one pattern that generates the clearest tomographic image among each basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern only for the first basic pattern, the third basic pattern, and the tenth basic pattern To perform.

이상에서와 같이, 단층 영상 생성 장치(100)는 규칙적인 위상 변화를 보이는 위상 변조 스펙트럼 영상들의 기본 패턴들 및 각 기본 패턴의 시프트 패턴들만 최종 패턴의 생성에 이용한다. As described above, the tomography image generating apparatus 100 uses only basic patterns of phase-modulated spectrum images showing regular phase changes and shift patterns of each basic pattern to generate the final pattern.

도 5는 도 1에 도시된 단층 영상 생성 장치의 일 실시예에 해당하는 광 간섭 단층 촬영 장치(Optical Coherence Tomography Apparatus)를 도시한 도면이다. 도 5 를 참조하면, 광 간섭 단층 촬영 장치(500)는 광 출력부(510), 공간 광 변조기(521), 변조 제어부(530), 검출부(540), 영상 생성부(550), 영상 처리부(560), 간섭계(570) 및 광 프로브(580)로 구성된다. 도 1에서 광 출력부(110), 공간 광 변조기(120), 변조 제어부(130), 검출부(140), 영상 생성부(150) 및 영상 처리부(160)와 관련하여 기재된 내용은 도 5에 도시된 광 출력부(510), 공간 광 변조기(521), 변조 제어부(530), 검출부(540), 영상 생성부(550) 및 영상 처리부(560)에도 적용이 가능하므로, 이와 관련하여 중복된 설명은 생략한다. 따라서, 하기에 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 4에 도시된 단층 영상 생성 장치(100)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 5에 기재된 광 간섭 단층 촬영 장치(500)에도 적용됨을 알 수 있다. 5 is a view showing an optical coherence tomography apparatus (Optical Coherence Tomography Apparatus) corresponding to an embodiment of the tomography image generating apparatus shown in FIG. 1. 5, the optical interference tomography apparatus 500 includes an optical output unit 510, a spatial light modulator 521, a modulation control unit 530, a detection unit 540, an image generation unit 550, and an image processing unit ( 560), an interferometer 570 and an optical probe 580. In FIG. 1, contents described in connection with the light output unit 110, the spatial light modulator 120, the modulation control unit 130, the detection unit 140, the image generation unit 150, and the image processing unit 160 are illustrated in FIG. 5. Since it can be applied to the optical output unit 510, the spatial light modulator 521, the modulation control unit 530, the detection unit 540, the image generation unit 550, and the image processing unit 560, a duplicate description in this regard Is omitted. Accordingly, it can be seen that even if omitted below, the contents described above with respect to the tomography image generating apparatus 100 illustrated in FIGS. 1 to 4 also apply to the optical interference tomography apparatus 500 illustrated in FIG. 5. .

도 5에 도시된 광 간섭 단층 촬영 장치(500)는 본 실시예의 특징이 흐려지는 것을 방지하기 위하여 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 5에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.In the optical interference tomography apparatus 500 illustrated in FIG. 5, only components related to the present embodiment are illustrated in order to prevent blurring of features of the present embodiment. Therefore, it can be understood by those of ordinary skill in the art related to the present embodiment that other general-purpose components may be further included in addition to the components shown in FIG. 5.

광 출력부(510)는 광선들을 출력한다. 이때, 광 출력부(510)에서 출력하는 광선들은 파장 가변의 광 또는 레이저에 해당할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 광 출력부(510)는 출력된 광선들을 간섭계(570)로 전달한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 출력부(510)와 간섭계(570)의 사이에 공간 광 변조기(120)가 위치할 수 있다. 이에 따라, 공간 광 변조기(120)에 의해 위상이 변조된 광이 간섭계(570)에 전달될 수 있다. The light output unit 510 outputs light rays. At this time, the light rays output from the light output unit 510 may correspond to light or lasers having a variable wavelength, but are not limited thereto. The light output unit 510 transmits the output beams to the interferometer 570. According to an embodiment of the present invention, the spatial light modulator 120 may be located between the light output unit 510 and the interferometer 570. Accordingly, the phase-modulated light by the spatial light modulator 120 may be transmitted to the interferometer 570.

공간 광 변조기(521)는 픽셀들이 배열된 패턴에 따라 광선의 위상을 변조시킨다. 광 간섭 단층 촬영 장치(500)의 공간 광 변조기(521)는 광 출력부(110)로부터 방출된 광선, 측정 광선 또는 참조 광선 중의 어느 하나의 위상을 변조시킬 수 있다. 도 5를 참조하면, 광 간섭 단층 촬영 장치(500)의 공간 광 변조기(521)는 광 출력부(510)와 간섭계(570)의 사이의 위치 뿐 아니라, 제 2 위치(522) 또는 제 3 위치(523)에도 위치할 수 있다. 즉, 공간 광 변조기(521)는 광 출력부(510)와 간섭계(570) 사이, 간섭계(570)의 기준 미러(574)와 빔 스플리터(572) 사이, 빔 스플리터(572)에서 분리된 측정 광선이 입사되는 프로브(580)측의 위치 중 어느 하나에 위치할 수도 있다.The spatial light modulator 521 modulates the phase of the light beam according to a pattern in which pixels are arranged. The spatial light modulator 521 of the optical coherence tomography apparatus 500 may modulate the phase of any one of a light beam, a measurement light beam, or a reference light beam emitted from the light output unit 110. Referring to FIG. 5, the spatial light modulator 521 of the optical coherence tomography apparatus 500 is not only the position between the light output unit 510 and the interferometer 570, but also the second position 522 or the third position It can also be located at (523). That is, the spatial light modulator 521 is a measurement light beam separated from the beam splitter 572, between the light output unit 510 and the interferometer 570, between the reference mirror 574 and the beam splitter 572 of the interferometer 570 It may be located at any one of the positions on the probe 580 side.

변조 제어부(530)는 공간 광 변조기(521)의 적어도 하나의 기본 패턴을 결정하고, 기본 패턴에 대하여 수직 또는 수평 방향으로 소정의 개수만큼 픽셀들의 배열을 이동시키는 공간 시프트 변조를 수행하여 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들을 획득하고, 기본 패턴 및 상기 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각이 공간 광 변조기(521)에 차례로 적용되도록 공간 광 변조기(521)를 제어한다. The modulation control unit 530 determines at least one basic pattern of the spatial light modulator 521 and performs spatial shift modulation to move an array of pixels by a predetermined number in a vertical or horizontal direction with respect to the basic pattern. A plurality of shift patterns are acquired, and the spatial light modulator 521 is controlled such that each of the basic pattern and the plurality of shift patterns of the basic pattern are sequentially applied to the spatial light modulator 521.

간섭계(570)는 광 출력부(510)로부터 출력된 광선들을 측정 광선 및 참조 광선으로 분리하고, 측정 광선을 대상체(10)에 조사하고, 측정 광선이 대상체(10)에서 반사되어 돌아온 응답 광선을 수신한다. The interferometer 570 separates the light beams output from the light output unit 510 into a measurement light beam and a reference light beam, irradiates the measurement light beam to the object 10, and detects the response light beam reflected from the object 10 and returned. To receive.

검출부(540)는 응답 광선과 참조 광선에 의해 발생되는 간섭 신호를 검출하고, 간섭 신호에 기초하여 기본 패턴 및 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 스펙트럼 신호를 검출한다. 검출부(540)는 검출한 스펙트럼 신호를 영상 생성부(550)에 전달한다. The detector 540 detects an interference signal generated by the response beam and the reference beam, and detects a spectral signal for each of a plurality of shift patterns of the basic pattern and the basic pattern based on the interference signal. The detection unit 540 transmits the detected spectrum signal to the image generation unit 550.

영상 생성부(550)는 스펙트럼 신호를 이용하여 기본 패턴 및 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 단층 영상을 생성한다.The image generating unit 550 generates a tomographic image for each of a plurality of shift patterns of the basic pattern and the basic pattern using a spectrum signal.

영상 처리부(560)는 생성된 단층 영상들에 기초하여 기본 패턴 및 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택한다. 영상 생성부(560)는 공간 광 변조기(521)에 선택된 패턴이 적용되어 획득된 간섭 신호에 기초한 스펙트럼 신호를 이용하여 대상체(10)의 최종 단층 영상을 생성한다.The image processing unit 560 selects one pattern that generates the clearest tomographic image among the basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern based on the generated tomographic images. The image generator 560 generates a final tomography image of the object 10 using a spectrum signal based on the interference signal obtained by applying the selected pattern to the spatial light modulator 521.

간섭계(570)는 빔 스플리터(beam splitter)(572) 및 기준 미러(574)를 포함할 수 있다. 광 출력부(510)로부터 전달된 광선들은 빔 스플리터(572)에서 측정 광선 및 참조 광선으로 분리된다. 빔 스플리터(572)에서 분리된 광선들 중에서 측정 광선은 광 프로브(580)에 전달되고, 참조 광선은 기준 미러(584)로 전달되어 반사된 후 다시 빔 스프리터(582)로 돌아온다. 한편, 광 프로브(580)로 전달된 측정 광선은 광 프로브(580)를 통해 내부의 단층 영상을 촬영하고자 하는 대상체(10)에 조사되고, 조사된 측정 광선이 대상체(10)에서 반사된 응답 광선은 광 프로브(580)를 통해 간섭계(570)의 빔 스플리터(572)로 전달된다. 전달된 응답 광선과 기준 미러(574)에서 반사된 참조 광선은 빔 스플리터(572)에서 간섭을 일으킨다. The interferometer 570 may include a beam splitter 572 and a reference mirror 574. The beams transmitted from the light output unit 510 are separated into a measurement beam and a reference beam in the beam splitter 572. Among the light beams separated from the beam splitter 572, the measurement light beam is transmitted to the optical probe 580, the reference light beam is transmitted to the reference mirror 584 and reflected, and then back to the beam splitter 582. On the other hand, the measurement light beam transmitted to the optical probe 580 is irradiated to the object 10 to take an internal tomography image through the light probe 580, and the response light beam is irradiated from the object 10 Is transmitted to the beam splitter 572 of the interferometer 570 through the optical probe 580. The transmitted response beam and the reference beam reflected from the reference mirror 574 cause interference in the beam splitter 572.

광 프로브(580)는 콜리메이터(collimator) 렌즈(582), 갈바노 스캐너(galvano scanner)(584) 및 렌즈(586)를 포함할 수 있다. 여기서 갈바노 스캐너(584)는 일정한 축을 중심으로 일정 반경 회전이 가능한 미러(mirror)로서 MEMS(Micro Electro Mechanical System)로부터 회전에 필요한 구동력을 얻는 MEMS 스캐너로 구현될 수 있다. 간섭계(570)로부터 전달된 측정광은 광 프로브(580)의 콜리메이터 렌즈(582)를 통과하며 시준되고, 갈바노 스캐너(584)에서 반사됨으로써 진행 방향이 조절되어 렌즈(586)를 통과한 후 대상체(10)에 조사될 수 있다. The optical probe 580 may include a collimator lens 582, a galvano scanner 584 and a lens 586. Here, the galvano scanner 584 may be implemented as a MEMS scanner that obtains a driving force required for rotation from a microelectromechanical system (MEMS) as a mirror capable of rotating a certain radius around a certain axis. The measurement light transmitted from the interferometer 570 is collimated while passing through the collimator lens 582 of the optical probe 580, is reflected by the galvano scanner 584, the direction of travel is adjusted to pass through the lens 586, and then the object (10).

이에 따라, 광 간섭 단층 촬영 장치(500)는 공간 시프트 변조를 이용하여 획득된 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 패턴을 선택하여, 해당 대상체(10)의 물질 특성에 가장 적합한 위상 변조량을 반영한 패턴을 획득하고, 획득된 패턴을 이용하여 투과 깊이가 증가된 최적의 단층 영상을 생성할 수 있다. Accordingly, the optical interference tomography apparatus 500 selects a pattern that generates the clearest tomography image among the plurality of shift patterns of the basic pattern obtained by using spatial shift modulation, and determines the material characteristics of the object 10. A pattern reflecting the most suitable phase modulation amount may be acquired, and an optimal tomography image having an increased transmission depth may be generated using the acquired pattern.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단층 영상 생성 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 도 6에 기재된 방법은 도 1 내지 도 5에 도시된 단층 영상 생성 장치(100) 또는 광 간섭 단층 촬영 장치(500)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 하기에 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 5에 도시된 단층 영상 생성 장치(100) 또는 광 간섭 단층 촬영 장치(500)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 6에 기재된 방법에도 적용됨을 알 수 있다. 6 is a flowchart illustrating a tomography image generating method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the method described in FIG. 6 is composed of steps processed in time series in the tomography image generating apparatus 100 or the optical interference tomography apparatus 500 illustrated in FIGS. 1 to 5. Accordingly, it is understood that the contents described above with respect to the tomography image generating apparatus 100 or the optical interference tomography apparatus 500 shown in FIGS. You can.

610단계에서 변조 제어부(130)는 픽셀들이 배열된 패턴에 따라 입사되는 광선의 위상을 변조시키는 공간 광 변조기(120)의 적어도 하나의 기본 패턴을 결정한다.In operation 610, the modulation control unit 130 determines at least one basic pattern of the spatial light modulator 120 that modulates the phase of the incident light beam according to a pattern in which pixels are arranged.

620단계에서 변조 제어부(130)는 기본 패턴에 대하여 수직 또는 수평 방향으로 소정의 개수만큼 픽셀들의 배열을 이동시키는 공간 시프트 변조를 수행하여 상기 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들을 획득한다.In operation 620, the modulation control unit 130 performs spatial shift modulation to move an array of pixels by a predetermined number in a vertical or horizontal direction with respect to the basic pattern to obtain a plurality of shift patterns of the basic pattern.

630단계에서 영상 생성부(150)는 공간 광 변조기(120)를 통과하여 대상체(10)에 입사된 광선들에 의하여 획득되는 광선들의 스펙트럼 신호를 이용하여 기본 패턴 및 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 단층 영상들을 생성한다. In operation 630, the image generating unit 150 uses a spectrum signal of rays obtained by rays incident on the object 10 through the spatial light modulator 120 and a plurality of shift patterns of the basic pattern and the basic pattern Generate tomographic images for each.

640단계에서 영상 처리부(160)는 생성된 단층 영상들에 기초하여 기본 패턴 및 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택한다.In operation 640, the image processor 160 selects one pattern that generates the clearest tomographic image among the basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern based on the generated tomographic images.

650 단계에서 영상 생성부(150)는 선택된 패턴을 이용하여 대상체(10)에 대한 최종 단층 영상을 생성한다. In operation 650, the image generating unit 150 generates a final tomography image of the object 10 using the selected pattern.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단층 영상 생성 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 도 7에 기재된 방법은 도 1 내지 도 5에 도시된 단층 영상 생성 장치(100) 또는 광 간섭 단층 촬영 장치(500)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 하기에 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 5에 도시된 단층 영상 생성 장치(100) 또는 광 간섭 단층 촬영 장치(500)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 7에 기재된 방법에도 적용됨을 알 수 있다. 7 is a flowchart illustrating a tomography image generating method according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the method described in FIG. 7 is composed of steps processed in time series in the tomography image generating apparatus 100 or the optical interference tomography apparatus 500 illustrated in FIGS. 1 to 5. Accordingly, it is understood that the contents described above with respect to the tomography image generating apparatus 100 or the optical interference tomography apparatus 500 illustrated in FIGS. 1 to 5 are applied to the method described in FIG. 7 even if omitted below. You can.

710단계에서 변조 제어부(130)는 픽셀들이 배열된 패턴에 따라 입사되는 광선의 위상을 변조시키는 공간 광 변조기(120)의 복수의 기본 패턴을 결정한다. 변조 제어부(130)는 각 기본 패턴에 대하여 수직 또는 수평 방향으로 소정의 개수만큼 픽셀들의 배열을 이동시키는 공간 시프트 변조를 수행하여 각 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들을 획득한다. In operation 710, the modulation control unit 130 determines a plurality of basic patterns of the spatial light modulator 120 that modulates the phase of the incident light beam according to a pattern in which pixels are arranged. The modulation control unit 130 obtains a plurality of shift patterns of each basic pattern by performing spatial shift modulation for shifting the arrangement of pixels by a predetermined number in a vertical or horizontal direction for each basic pattern.

이때, 대상체(10)에 대한 복수의 기본 패턴들 각각은 다른 기본 패턴의 공간 시프트 변조에 따른 광선의 위상 변화에 대하여 비상관관계에 있다. 예를 들면, 기본 패턴 B1, 기본 패턴 B2, 기본 패턴 B100은 각각 비상관관계에 있어며, 각 기본 패턴에 대하여 수행된 공간 시프트 변조에 따른 위상의 변화에 서로 영향을 미치지 않는다.At this time, each of the plurality of basic patterns for the object 10 has no correlation with the phase change of the light beam according to the spatial shift modulation of the other basic pattern. For example, the basic pattern B1, the basic pattern B2, and the basic pattern B100 each have an uncorrelated relationship, and do not influence each other on the phase change according to the spatial shift modulation performed for each basic pattern.

720단계에서 영상 처리부(160)는 공간 광 변조기(120)를 통과하여 대상체(10)에 입사된 광선들에 의하여 획득되는 광선들의 스펙트럼 신호를 이용하여 기본 패턴 및 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 단층 영상들을 생성한다. 영상 처리부(160)는 생성된 단층 영상들에 기초하여 각 기본 패턴 및 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택한다. 단층 영상 생성 장치(100)는 각 기본 패턴 및 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택하는 작업을 복수의 기본 패턴들 각각에 대하여 반복하여 복수의 선택된 패턴들을 획득한다.In operation 720, the image processing unit 160 uses a spectrum signal of rays obtained by rays incident on the object 10 passing through the spatial light modulator 120 and each of a plurality of shift patterns of the basic pattern and the basic pattern Generates tomographic images for. The image processor 160 selects one pattern that generates the clearest tomographic image among each basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern based on the generated tomographic images. The tomography image generating apparatus 100 repeats the operation of selecting one pattern for generating the clearest tomography image among each basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern for each of the plurality of basic patterns, thereby selecting a plurality of Acquire patterns.

730단계에서 영상 처리부(160)는 각 기본 패턴 및 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각의 스펙트럼 영상들을 이용하여 각 기본 패턴에 대해 위상 변조 스펙트럼 영상들을 생성하고, 위상 변조 스펙트럼 영상들 중 규칙적인 위상 변화를 보이는 위상 변조 스펙트럼 영상들을 선별한다. 730에 도시된 그래프는 각 기본 패턴에 대한 위상 변조 스펙트럼 영상의 위상 변화를 나타낸 것이다. 이때, 규칙적인 위상 변화는 위상 변화가 정현파의 특성(sinusoidal characteristics)을 갖는 것을 나타낼 수 있다. 730을 참조하면, B1, B3와 B100에 대한 위상 변조 스펙트럼 영상의 위상 변화가 정현파의 특성(sinusoidal characteristics)을 보인다. 이에 따라, B1, B3와 B100의 복수의 시프트 패턴들에 대해서만 최종 패턴을 생성하는 데 사용될 수 있다.In operation 730, the image processing unit 160 generates phase-modulated spectrum images for each basic pattern by using spectral images of each of the basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern, and regular among the phase-modulated spectrum images Phase-modulated spectral images showing phase changes are selected. The graph shown at 730 shows the phase change of the phase modulated spectrum image for each basic pattern. At this time, the regular phase change may indicate that the phase change has sinusoidal characteristics. Referring to 730, the phase change of the phase modulated spectrum images for B1, B3, and B100 shows sinusoidal characteristics. Accordingly, it can be used to generate a final pattern only for a plurality of shift patterns of B1, B3, and B100.

이때, 영상처리부(140)는 다음과 같은 방법으로 위상 변조 스펙트럼 영상들을 생성할 수 있다. 영상 생성부(150)는 스펙트럼 신호에 기초하여 각 기본 패턴 및 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 스펙트럼 영상을 획득한다. 영상 처리부(160)는 각 기본 패턴의 스펙트럼 영상를 기준으로 상기 공간 시프트 변조의 시프트 방향 및 시프트 량에 따라 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들의 스펙트럼 영상들을 매트릭스 형태로 배열하여, 공간 시프트 변조에 따른 광선의 위상의 변화를 나타내는 하나의 위상 변조 스펙트럼 영상을 생성한다. 영상 처리부(160)는 각 기본 패턴 및 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 스펙트럼 영상을 획득하는 작업 및 획득된 스펙트럼 영상들을 이용하여 하나의 위상 변조 스펙트럼 영상을 생성하는 작업을 복수의 기본 패턴들 각각에 대하여 반복하여 복수의 위상 변조 스펙트럼 영상들을 획득한다. At this time, the image processing unit 140 may generate phase-modulated spectrum images in the following manner. The image generator 150 obtains a spectrum image for each of the basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern based on the spectrum signal. The image processing unit 160 arranges spectral images of a plurality of shift patterns of the corresponding basic pattern in a matrix form according to a shift direction and a shift amount of the spatial shift modulation based on the spectral images of each basic pattern, so that light rays according to spatial shift modulation Generates a single phase modulated spectrum image representing the change in phase. The image processor 160 performs a plurality of basic operations for acquiring a spectrum image for each of the basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern, and generating a single phase modulated spectrum image using the acquired spectrum images. A plurality of phase modulated spectral images are obtained by repeating each of the patterns.

일 실시예에 따르면, 720 단계에서 영상 처리부(160)에 의해서 수행되는 각 기본 패턴 및 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택하는 작업은 720 단계에서 미리 수행되지 않고, 복수의 위상 변조 스펙트럼 영상들 중 규칙적인 위상 변화를 보이는 위상 변조 스펙트럼 영상들의 기본 패턴들에 대해서만 수행될 수도 있다. 740을 참조하면, B1, B3와 B100에 대하여 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴은 B4 1, B5 3, B10 100이 된다.According to an embodiment, in operation 720, the operation of selecting one pattern that generates the clearest tomographic image among each basic pattern performed by the image processing unit 160 and a plurality of shift patterns of the basic pattern is performed in operation 720. It is not performed in advance, but may be performed only on basic patterns of phase modulated spectrum images showing regular phase changes among a plurality of phase modulated spectrum images. Referring to 740, one pattern for generating the clearest tomography images for B1, B3, and B100 is B 4 1 , B 5 3 , B 10 100 .

740단계 영상 처리부(160)는 복수의 선택된 패턴들을 하나의 가중 패턴(summation pattern)으로 합한다. 도 7을 참조하면, B4 1, B5 3, B10 100의 패턴들만을 합하여 하나의 가중 패턴을 생성한다. In operation 740, the image processing unit 160 combines the plurality of selected patterns into a single weighting pattern. Referring to FIG. 7, only the patterns of B 4 1 , B 5 3 , and B 10 100 are combined to generate one weighted pattern.

750단계 영상 처리부(160)는 가중 패턴에 대하여 소정의 역치값(threshold)을 기준으로 이진화된 최종 패턴을 형성한다. In operation 750, the image processing unit 160 forms a final pattern binarized based on a predetermined threshold value for the weighted pattern.

760단계 영상 생성부(150)는 최종 패턴을 이용하여 대상체(10)에 대한 최종 단층 영상을 생성한다. In operation 760, the image generation unit 150 generates a final tomography image of the object 10 using the final pattern.

이상에서 기술된 단층 영상 생성 방법을 이용하여, 해당 대상체의 물질 특성에 가장 적합한 위상 변조량이 반영된 투과 깊이가 증가된 최적의 단층 영상을 생성할 수 있다. Using the tomography image generation method described above, it is possible to generate an optimal tomography image having an increased transmission depth reflecting a phase modulation amount that is most suitable for a material characteristic of a corresponding object.

한편, 상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.Meanwhile, the above-described method may be implemented as a program executable on a computer, and may be implemented on a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium. In addition, the structure of data used in the above-described method may be recorded on a computer-readable recording medium through various means. The computer-readable recording medium includes a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, ROM, floppy disk, hard disk, etc.), an optical reading medium (eg, CD-ROM, DVD, etc.).

본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Those of ordinary skill in the art related to the present embodiment will understand that it may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the above-described substrate. Therefore, the disclosed methods should be considered in terms of explanation, not limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent range should be interpreted as being included in the present invention.

100 ... 단층 영상 생성 장치
110 ... 광 출력부
120 ... 공간 광 변조기
130 ... 변조 제어부
140 ... 검출부
150 ... 영상 생성부
160 ... 영상 처리부
100 ... tomography image generation device
110 ... light output
120 ... spatial light modulator
130 ... modulation control
140 ... detector
150 ... video generator
160 ... image processing unit

Claims (23)

단층 영상 생성 방법에 있어서,
픽셀들이 배열된 패턴에 따라 입사되는 광선의 위상을 변조시키는 공간 광 변조기의 복수의 기본 패턴을 결정하는 단계;
상기 복수의 기본 패턴 각각에 대하여 수직 또는 수평 방향으로 소정의 개수만큼 픽셀들의 배열을 이동시키는 공간 시프트 변조를 수행하여 상기 복수의 기본 패턴 각각에 관한 복수의 시프트 패턴들을 획득하는 단계;
상기 공간 광 변조기를 통과하여 대상체에 입사된 광선들에 의하여 획득되는 광선들의 스펙트럼 신호를 이용하여 상기 복수의 기본 패턴 및 상기 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 단층 영상들을 생성하는 단계;
상기 생성된 단층 영상들에 기초하여 상기 복수의 기본 패턴 및 상기 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택하는 단계;
상기 복수의 기본 패턴 각각에 관한 상기 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택하는 단계를 반복하여 수행함으로써, 복수의 선택된 패턴들을 획득하는 단계;
상기 복수의 선택된 패턴들을 하나의 가중 패턴(summation pattern)으로 합하는 단계;
상기 가중 패턴에 대하여 소정의 역치값(threshold)을 기준으로 이진화된 최종 패턴을 생성하는 단계; 및
상기 생성된 최종 패턴을 이용하여 상기 대상체에 대한 최종 단층 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 단층 영상 생성 방법.
In the method of generating a tomography image,
Determining a plurality of basic patterns of a spatial light modulator that modulates a phase of an incident light beam according to a pattern in which pixels are arranged;
Obtaining a plurality of shift patterns for each of the plurality of basic patterns by performing spatial shift modulation for shifting an arrangement of pixels by a predetermined number in a vertical or horizontal direction for each of the plurality of basic patterns;
Generating tomographic images for each of the plurality of basic patterns and the plurality of shift patterns using spectral signals of rays obtained by rays incident on an object passing through the spatial light modulator;
Selecting one pattern generating the clearest tomography image among the plurality of basic patterns and the plurality of shift patterns based on the generated tomography images;
Acquiring a plurality of selected patterns by repeating the step of selecting one pattern generating the clearest tomography image among the plurality of shift patterns for each of the plurality of basic patterns;
Summing the plurality of selected patterns into a single weighting pattern;
Generating a finalized binary pattern based on a predetermined threshold value for the weighted pattern; And
And generating a final tomography image of the object using the generated final pattern.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 기본 패턴들 각각은 다른 기본 패턴의 공간 시프트 변조에 따른 광선의 위상 변화에 대하여 비상관관계에 있는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
According to claim 1,
Each of the plurality of basic patterns has a non-correlated relationship with respect to a phase change of a light beam according to spatial shift modulation of another basic pattern.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 대상체에서 광선들을 포커싱하고자 하는 투과 깊이에 해당하는 관심 영역(ROI, Region of Interest)을 결정하는 단계;를 더 포함하고,
상기 관심 영역에 대하여 상기 단층 영상 생성 방법의 단계들을 반복하여 상기 관심 영역 대한 최종 단층 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
According to claim 1,
Further comprising the step of determining the region of interest (ROI) corresponding to the transmission depth to focus the light rays in the object;
A tomography image generating method, characterized in that the steps of the tomography image generation method are repeated for the region of interest to generate a final tomography image for the region of interest.
제1 항에 있어서,
상기 대상체에서 광선들이 포커싱되는 투과 깊이가 서로 다른 복수의 관심 영역을 결정하는 단계;를 더 포함하고,
상기 복수의 관심 영역 각각에 대하여 상기 단층 영상 생성 방법의 단계들을 반복하여 상기 복수의 관심 영역 대한 복수의 최종 단층 영상들을 생성하고, 상기 복수의 최종 단층 영상들을 결합하여 편집된 하나의 단층 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
According to claim 1,
The method further includes determining a plurality of regions of interest having different transmission depths in which light rays are focused in the object.
By repeating the steps of the tomography image generation method for each of the plurality of regions of interest, a plurality of final tomography images for the plurality of regions of interest are generated, and the edited tomography images are generated by combining the plurality of final tomography images. Method of generating a tomography image, characterized in that.
제 4 항에 있어서,
상기 관심 영역을 결정하는 단계는
상기 대상체의 투과 깊이에 따른 상기 스펙트럼 신호의 세기(intensity)를 기준으로 광선들을 포커싱하고자 하는 상기 대상체의 투과 깊이를 결정하고, 상기 결정된 투과 깊이에 해당하는 영역을 상기 관심 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
The method of claim 4,
The step of determining the region of interest
The transmission depth of the object to focus light rays is determined based on the intensity of the spectral signal according to the transmission depth of the object, and a region corresponding to the determined transmission depth is determined as the region of interest. Tomography image generation method.
제1 항에 있어서,
상기 스펙트럼 신호에 기초하여 상기 복수의 기본 패턴 및 상기 복수의 기본 패턴 각각에 관한 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 스펙트럼 영상을 획득하는 단계; 및
복수의 기본 패턴 각각의 스펙트럼 영상을 기준으로 상기 공간 시프트 변조의 시프트 방향 및 시프트 량에 따라 상기 복수의 기본 패턴 각각에 관한 상기 복수의 시프트 패턴들의 스펙트럼 영상들을 매트릭스 형태로 배열하여, 상기 공간 시프트 변조에 따른 광선의 위상의 변화를 나타내는 하나의 위상 변조 스펙트럼 영상을 생성하는 단계;를 더 포함하고,
상기 스펙트럼 영상을 획득하는 단계 및 상기 하나의 위상 변조 스펙트럼 영상을 생성하는 단계를 상기 복수의 기본 패턴들 각각에 대하여 반복하여 복수의 위상 변조 스펙트럼 영상들을 획득하고,
상기 복수의 위상 변조 스펙트럼 영상들 중 규칙적인 위상 변화를 보이는 위상 변조 스펙트럼 영상들의 기본 패턴들에 대해서만 상기 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택하는 단계를 수행하여 상기 최종 패턴을 생성하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
According to claim 1,
Obtaining spectral images for each of the plurality of basic patterns and a plurality of shift patterns for each of the plurality of basic patterns based on the spectrum signal; And
Spectral images of the plurality of shift patterns for each of the plurality of basic patterns are arranged in a matrix form according to a shift direction and a shift amount of the spatial shift modulation based on a spectrum image of each of the plurality of basic patterns, so that the spatial shift modulation is performed. Further comprising the step of generating a single phase modulated spectrum image representing a change in phase of the light beam according to,
Acquiring the spectral image and generating the one phase-modulated spectrum image for each of the plurality of basic patterns to obtain a plurality of phase-modulated spectrum images,
Generating the final pattern by performing a step of selecting one pattern for generating the clearest tomographic image only for basic patterns of phase-modulated spectrum images showing regular phase changes among the plurality of phase-modulated spectrum images Characterized by tomography image generation method.
제 7 항에 있어서,
상기 규칙적인 위상 변화는 위상 변화가 정현파의 특성(sinusoidal characteristics)을 갖는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
The method of claim 7,
The regular phase change is a tomographic image generating method characterized in that the phase change has sinusoidal characteristics.
제 1 항에 있어서,
상기 대상체에서 광선들이 입사하는 위치를 수평으로 이동하면서 상기 단층 영상 생성 방법들의 단계들을 반복하여 복수의 최종 단층 영상들을 획득하고, 상기 복수의 최종 단층 영상들을 이용하여 상기 대상체에서 전체 이동 거리에 대응되는 영역의 하나의 최종 단층 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
According to claim 1,
Repeating the steps of the tomography image generation methods while horizontally moving the position where the light rays are incident on the object, obtains a plurality of final tomography images, and corresponds to the total movement distance in the object using the plurality of final tomography images A tomography image generating method characterized in that one final tomography image of the region is generated.
제 1 항에 있어서,
상기 공간 광 변조기는 DMD(Digital Micromirror Device)인 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
According to claim 1,
The spatial light modulator is a digital micromirror device (DMD), characterized in that the tomography image generation method.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 기본 패턴들은 하다마드(Hadamard) 패턴의 순열(permutation)에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
According to claim 2,
The plurality of basic patterns are determined based on permutation of a Hadamard pattern.
제 1 항에 있어서,
상기 단층 영상 생성 방법은 광 간섭 단층 촬영 장치(Optical Coherent Tomography, OCT) 또는 광 간섭 현미경(OCM, Optical Coherent Microscopy)에서 수행되는 단층 영상 생성 방법인 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 방법.
According to claim 1,
The tomography image generation method is a tomography image generation method characterized in that it is performed by an optical coherent tomography (OCT) or an optical coherent microscopy (OCM).
제1 항, 제2 항, 제4 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 단층 영상 생성 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium recording a program for executing a tomographic image generating method of any one of claims 1, 2, 4 to 12 in a computer. 단층 영상 생성 장치에 있어서,
광선들을 출력하는(emit) 광 출력부;
픽셀들이 배열된 패턴에 따라 광선의 위상을 변조시키는 공간 광 변조기;
상기 공간 광 변조기의 복수의 기본 패턴을 결정하고, 상기 복수의 기본 패턴 각각에 대하여 수직 또는 수평 방향으로 소정의 개수만큼 픽셀들의 배열을 이동시키는 공간 시프트 변조를 수행하여 상기 복수의 기본 패턴 각각에 관한 복수의 시프트 패턴들을 획득하고, 상기 복수의 기본 패턴 및 상기 복수의 시프트 패턴들 각각이 상기 공간 광 변조기에 차례로 적용되도록 상기 공간 광 변조기를 제어하는 변조 제어부;
상기 공간 광 변조기를 통과하여 대상체에 입사된 광선들에 의하여 획득되는 광선들에 기초하여 상기 복수의 기본 패턴 및 상기 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 스펙트럼 신호를 검출하는 검출부;
상기 스펙트럼 신호를 이용하여 상기 복수의 기본 패턴 및 상기 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 단층 영상들을 생성하는 영상 생성부; 및
상기 생성된 단층 영상들에 기초하여 상기 복수의 기본 패턴 및 상기 복수의 기본 패턴 각각에 관한 상기 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택하는 작업을 상기 복수의 기본 패턴 각각에 대하여 반복하여 수행함으로써, 복수의 선택된 패턴들을 획득하고, 상기 복수의 선택된 패턴들을 하나의 가중 패턴(summation pattern)으로 합하고, 상기 가중 패턴에 대하여 소정의 역치값(threshold)을 기준으로 이진화된 최종 패턴을 생성하는 영상 처리부;를 포함하고,
상기 영상 생성부는 상기 생성된 최종 패턴을 이용하여 상기 대상체의 최종 단층 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 장치.
In the tomography image generating apparatus,
A light output unit that emits light rays;
A spatial light modulator for modulating the phase of a light beam according to a pattern in which pixels are arranged;
Determining a plurality of basic patterns of the spatial light modulator, and performing spatial shift modulation to move an array of pixels by a predetermined number in a vertical or horizontal direction with respect to each of the plurality of basic patterns, relating to each of the plurality of basic patterns A modulation control unit that acquires a plurality of shift patterns and controls the spatial light modulator such that each of the plurality of basic patterns and the plurality of shift patterns is sequentially applied to the spatial light modulator;
A detector configured to detect a spectral signal for each of the plurality of basic patterns and the plurality of shift patterns based on rays obtained by rays incident on an object passing through the spatial light modulator;
An image generator that generates tomographic images for each of the plurality of basic patterns and the plurality of shift patterns using the spectrum signal; And
The plurality of basic patterns are selected based on the generated tomographic images to select one pattern that generates the clearest tomographic image among the plurality of basic patterns and the plurality of shift patterns for each of the plurality of basic patterns. By repeatedly performing for each, a plurality of selected patterns are obtained, the plurality of selected patterns are combined into one weighting pattern, and the weighted pattern is binarized based on a predetermined threshold value. Includes; image processing unit for generating a final pattern,
The image generation unit generates a tomography image of the object using the generated final pattern.
제 14 항에 있어서,
상기 복수의 기본 패턴들 각각은 다른 기본 패턴의 공간 시프트 변조에 따른 광선의 위상 변화에 대하여 비상관관계에 있는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 장치.
The method of claim 14,
Each of the plurality of basic patterns is a tomography image generating apparatus characterized in that it has no correlation with the phase change of the light beam according to the spatial shift modulation of the other basic pattern.
삭제delete 제 14 항에 있어서,
상기 대상체에서 광선들을 포커싱하고자 하는 투과 깊이에 해당하는 관심 영역(ROI, Region of Interest)을 결정하고, 상기 결정된 관심 영역에 광선들이 포커싱되도록 광선들을 제어하는 광 제어부;를 더 포함하고,
상기 영상 생성부는 상기 대상체의 상기 관심 영역에 대하여 상기 최종 단층 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 장치.
The method of claim 14,
Further comprising a light control unit for determining a region of interest (ROI) corresponding to the transmission depth to focus the rays on the object, and controlling the rays so that the rays are focused on the determined region of interest;
The tomography image generating unit, characterized in that for generating the final tomography image for the region of interest of the object.
제14 항에 있어서,
상기 대상체에서 광선들을 포커싱하고자 하는 투과 깊이에 해당하는 관심 영역(ROI, Region of Interest)을 결정하고, 상기 결정된 관심 영역에 광선들이 포커싱되도록 광선들을 제어하는 광 제어부;를 더 포함하고,
상기 광 제어부는 상기 대상체에서 광선들이 포커싱되는 투과 깊이가 서로 다른 복수의 관심 영역을 결정하고, 상기 복수의 관심 영역에 광선들이 차례로 포커싱되도록 광선들을 제어하고,
상기 영상 생성부는 상기 대상체의 상기 복수의 관심 영역에 대하여 차례로상기 최종 단층 영상을 생성하여 복수의 최종 단층 영상들을 획득하고,
상기 영상 처리부는 상기 복수의 최종 단층 영상들을 결합하여 편집된 하나의 단층 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 장치.
The method of claim 14,
Further comprising a light control unit for determining a region of interest (ROI) corresponding to the transmission depth to focus the rays on the object, and controlling the rays so that the rays are focused on the determined region of interest;
The light controller determines a plurality of regions of interest having different transmission depths at which the rays are focused in the object, and controls the rays so that the rays are sequentially focused on the regions of interest,
The image generating unit sequentially generates the final tomography images for the plurality of regions of interest of the object to obtain a plurality of final tomography images,
The image processor generates a tomographic image edited by combining the plurality of final tomographic images.
제 17 항에 있어서,
상기 광 제어부는 상기 대상체의 투과 깊이에 따른 상기 스펙트럼 신호의 세기(intensity)를 기준으로 광선들을 포커싱하고자 하는 상기 대상체의 투과 깊이를 결정하고, 상기 결정된 투과 깊이에 해당하는 영역을 상기 관심 영역으로 결정하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 장치.
The method of claim 17,
The light control unit determines a transmission depth of the object to focus light rays based on the intensity of the spectrum signal according to the transmission depth of the object, and determines a region corresponding to the determined transmission depth as the region of interest A tomography image generating apparatus, characterized in that.
제14 항에 있어서,
상기 영상 생성부는 상기 스펙트럼 신호에 기초하여 상기 복수의 기본 패턴 각각 및 상기 복수의기본 패턴 각각에 관한 상기 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 스펙트럼 영상을 획득하고,
상기 영상 처리부는 상기 복수의 기본 패턴 각각에 관한 스펙트럼 영상을 기준으로 상기 공간 시프트 변조의 시프트 방향 및 시프트 량에 따라 상기 복수의 기본 패턴 각각에 관한 상기 복수의 시프트 패턴들의 스펙트럼 영상들을 매트릭스 형태로 배열하여 상기 공간 시프트 변조에 따른 광선의 위상의 변화를 나타내는 하나의 위상 변조 스펙트럼 영상을 생성하고,
상기 영상 처리부는 상기 복수의 기본 패턴들 각각에 대하여 상기 하나의 위상 변조 스펙트럼 영상을 생성하는 작업을 반복하여 복수의 위상 변조 스펙트럼 영상들을 획득하고, 상기 복수의 위상 변조 스펙트럼 영상들 중 규칙적인 위상 변화를 보이는 위상 변조 스펙트럼 영상들의 기본 패턴들에 대해서만 각 기본 패턴 및 해당 기본 패턴의 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택하는 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 장치.
The method of claim 14,
The image generator acquires a spectrum image for each of the plurality of basic patterns and each of the plurality of shift patterns for each of the plurality of basic patterns based on the spectrum signal,
The image processing unit arranges spectrum images of the plurality of shift patterns for each of the plurality of basic patterns in a matrix form according to a shift direction and a shift amount of the spatial shift modulation based on a spectrum image for each of the plurality of basic patterns To generate a single phase modulated spectrum image representing a change in phase of the light beam according to the spatial shift modulation,
The image processor repeats the operation of generating the one phase modulated spectrum image for each of the plurality of basic patterns to obtain a plurality of phase modulated spectrum images, and regular phase changes among the plurality of phase modulated spectrum images Generating a tomography image, characterized in that only the basic patterns of the phase-modulated spectral images showing a single pattern generating the clearest tomography image among each basic pattern and a plurality of shift patterns of the basic pattern are performed. Device.
제 20 항에 있어서,
상기 규칙적인 위상 변화는 위상 변화가 정현파의 특성(sinusoidal characteristics)을 갖는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 장치.
The method of claim 20,
The regular phase change is a tomography image generating apparatus characterized in that the phase change has sinusoidal characteristics.
제 14 항에 있어서,
상기 대상체에서 광선들을 포커싱하고자 하는 투과 깊이에 해당하는 관심 영역(ROI, Region of Interest)을 결정하고, 상기 결정된 관심 영역에 광선들이 포커싱되도록 광선들을 제어하는 광 제어부;를 더 포함하고,
상기 광 제어부는 상기 대상체에서 광선들이 입사되는 위치를 수평으로 이동시키고,
상기 영상 생성부는 상기 입사되는 광선들의 위치가 이동함에 따라 이동한 광선들의 각 위치에 대응되는 복수의 최종 단층 영상들을 차례로 획득하고,
상기 영상 처리부는 상기 복수의 최종 단층 영상들을 이용하여 상기 대상체에서 전체 이동 거리에 대응되는 영역의 하나의 최종 단층 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 단층 영상 생성 장치.
The method of claim 14,
Further comprising a light control unit for determining a region of interest (ROI) corresponding to the transmission depth to focus the rays on the object, and controlling the rays so that the rays are focused on the determined region of interest;
The light control unit horizontally moves a position where light rays are incident on the object,
The image generation unit sequentially acquires a plurality of final tomography images corresponding to each location of the moved rays as the positions of the incident rays move,
The image processing unit generates a final tomography image of the region corresponding to the entire distance of movement from the object using the plurality of final tomography images.
광 간섭 단층 촬영 장치에 있어서,
광선들을 출력하는(emit) 광 출력부;
픽셀들이 배열된 패턴에 따라 광선의 위상을 변조시키는 공간 광 변조기;
상기 공간 광 변조기의 복수의 기본 패턴을 결정하고, 상기 복수의 기본 패턴 각각에 대하여 수직 또는 수평 방향으로 소정의 개수만큼 픽셀들의 배열을 이동시키는 공간 시프트 변조를 수행하여 상기 복수의 기본 패턴 각각에 관한 복수의 시프트 패턴들을 획득하고, 상기 복수의 기본 패턴 및 상기 복수의 시프트 패턴들 각각이 상기 공간 광 변조기에 차례로 적용되도록 상기 공간 광 변조기를 제어하는 변조 제어부;
상기 광 출력부로부터 출력된 광선들을 측정 광선 및 참조 광선으로 분리하고, 상기 측정 광선을 대상체에 조사하고, 상기 측정 광선이 대상체에서 반사되어 돌아온 응답 광선을 수신하는 간섭계;
상기 응답 광선과 상기 참조 광선에 의해 발생되는 간섭 신호를 검출하고, 상기 간섭 신호에 기초하여 상기 복수의 기본 패턴 및 상기 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 스펙트럼 신호를 검출하는 검출부;
상기 스펙트럼 신호를 이용하여 상기 복수의 기본 패턴 및 상기 복수의 시프트 패턴들 각각에 대한 단층 영상들을 생성하는 영상 생성부; 및
상기 생성된 단층 영상들에 기초하여 상기 복수의 기본 패턴 및 상기 복수의 기본 패턴 각각에 관한 상기 복수의 시프트 패턴들 중 가장 선명한 단층 영상을 생성하는 하나의 패턴을 선택하는 작업을 상기 복수의 기본 패턴 각각에 대하여 반복하여 수행함으로써, 복수의 선택된 패턴들을 획득하고, 상기 복수의 선택된 패턴들을 하나의 가중 패턴(summation pattern)으로 합하고, 상기 가중 패턴에 대하여 소정의 역치값(threshold)을 기준으로 이진화된 최종 패턴을 생성하는 영상 처리부;를 포함하고,
상기 영상 생성부는 상기 생성된 최종 패턴을 이용하여 상기 대상체의 최종 단층 영상을 생성하고,
상기 공간 광 변조기는 상기 광 출력부로부터 출력된 광선들, 상기 측정 광선 또는 상기 참조 광선 중의 어느 하나의 위상을 변조시키는 것을 특징으로 하는 광 간섭 단층 촬영 장치.
In the optical interference tomography apparatus,
A light output unit that emits light rays;
A spatial light modulator for modulating the phase of a light beam according to a pattern in which pixels are arranged;
Determining a plurality of basic patterns of the spatial light modulator, and performing spatial shift modulation to move an array of pixels by a predetermined number in a vertical or horizontal direction with respect to each of the plurality of basic patterns, relating to each of the plurality of basic patterns A modulation control unit that acquires a plurality of shift patterns and controls the spatial light modulator such that each of the plurality of basic patterns and the plurality of shift patterns is sequentially applied to the spatial light modulator;
An interferometer that separates the light beams output from the light output unit into a measurement light beam and a reference light beam, irradiates the measurement light beam to an object, and receives a response light beam reflected from the object and returned;
A detection unit detecting an interference signal generated by the response light beam and the reference light beam, and detecting a spectral signal for each of the plurality of basic patterns and the plurality of shift patterns based on the interference signal;
An image generator that generates tomographic images for each of the plurality of basic patterns and the plurality of shift patterns using the spectrum signal; And
The plurality of basic patterns are selected based on the generated tomographic images to select one pattern that generates the clearest tomographic image among the plurality of basic patterns and the plurality of shift patterns for each of the plurality of basic patterns. By repeatedly performing for each, a plurality of selected patterns are obtained, the plurality of selected patterns are combined into one weighting pattern, and the weighted pattern is binarized based on a predetermined threshold value. Includes; image processing unit for generating a final pattern,
The image generating unit generates a final tomography image of the object using the generated final pattern,
The spatial light modulator modulates the phase of any one of the light beams output from the light output unit, the measurement light beam, or the reference light beam.
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