KR102339811B1 - 누화, 에코신호 및 비선형 현상을 개선한 소형 oct용 분광기 - Google Patents

누화, 에코신호 및 비선형 현상을 개선한 소형 oct용 분광기 Download PDF

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Abstract

OCT(optical coherence tomography) 분광기에 있어서, 분광기 광학계 모듈; 분광기 광학계 모듈로부터 수신한 분광 신호를 전기 신호값으로 변환하는 센서가 포함된 센서보드; 신호를 메인 보드와 주고받기 위한 커넥터; 및 전기 신호값을 보정하는 보정 알고리즘이 포함된 제어부;를 포함하되, 보정 알고리즘은 OCT 분광기가 동작 시 센서에 포함된 각 픽셀의 전기 신호값을 보정하여, 각 픽셀의 인접 픽셀에서 발생되는 누화(crosstalk) 현상, 각각의 픽셀 및 그 뒤쪽에서 기 설정된 주기에 대응되어 발생하는 에코신호 현상 또는 센서의 전기 신호값의 입력광신호에 대한 비선형 현상 중 어느 하나 이상의 보정을 수행한다.

Description

누화, 에코신호 및 비선형 현상을 개선한 소형 OCT용 분광기 {COMPACT OCT SPECTROMETER WITH IMPROVED CROSSTALK, ECHO SIGNAL, AND NONLINEARITY}
본 발명은 소형 OCT(optical coherence tomography)용 분광기를 통해 빛의 파장특성의 측정 시, 발생하게 되는 누화, 에코신호 및 비선형 현상을 개선하기 위한 기술에 관한 것이다.
분광기는 여러 응용분야에서 사용되고 있는데, 특히 광결맞음단명영상에서도 많이 사용된다. 광결맞음단면영상(optical coherence tomography; OCT)은 빛을 이용하여 생체 조직의 내부를 관찰할 수 있는 기술로서 안과, 심혈관 등 분야에서 사용되는 첨단 의료진단기술인데, 시간영역(time domain), 분광영역(spectral domain) 및 스웹소스(swept source) 방식 등이 있다. 이 중 분광영역 방식의 OCT 시스템은 일정 수준 이상의 성능을 확보하면서도 제조원가를 낮출 수가 있어 각광을 받는 방식이다.
분광기는 분광영역 방식의 OCT시스템에서 핵심적인 구성요소로써 기준광과 동시에, 생체조직에서 산란되어 되돌아온 샘플광을 스펙트럼 성분으로 펼친 후에, 센서에서 파장별로 검출 시 간섭현상을 이용하여 생체조직 내부의 구조적인 신호를 취득할 수 있다.
또한, OCT는 그 동안 안과, 심혈관 분야 등을 중심으로 시장을 확대하여 왔는데, 1991년에 처음 기술이 발명된 이후로 타 진단분야에서의 보급률은 그다지 높지 못한 편이다. 주요 원인으로는, 1억원을 호가할 만큼 장비의 가격이 높다는 점, 보통 데스크톱이나 카트형으로 설치공간이 어느 정도 필요하다는 점, 비싼 사용료와 보험수가의 문제 등을 들 수 있다.
이러한 OCT의 가격이 저렴해지고, 소형화가 된다면, 더 많은 환자들이 OCT의 조기진단의 혜택을 누릴 수 있게 될 것이다. 이를 위해서는, 핵심부품인 분광기의 소형저가화가 꼭 필요하다. 대부분의 OCT 분광기의 경우, 분광기 내에 장착된 센서가 일반적으로 1차원 배열의 형태를 가지게 되고 센서의 각각의 픽셀에 입사되는 광은 특정 파장성분만이 감지되어야 한다. 하지만, 실제로는 회절격자와 같은 분광 광학계 특성 및 센서의 구조적인 특성에 의하여 이상적으로 한 픽셀에 한 파장이 측정되기는 쉽지 않다. 특히, 센서의 구조적인 특성에 따라 유발되는 현상 중에는, 인접한 픽셀에서도 특정 파장의 신호 일부가 측정되는 누화(crosstalk) 현상이 발생할 수 있다.
또한, 센서의 특성에 따라, 고속으로 동작 시, 에코(echo)신호가 발생할 수도 있다. 예를 들어, 센서 내부에는 다중화기(multiplexer)라는 소자가 있을 수 있는데, 이는 각 픽셀을 고속으로 처리하기 위해서, 수 개의 라인으로 분기하여 각각 처리를 수행한 후, 다시 합쳐서 신호증폭기 등의 다음 단계로 넘겨줄 때, 분기된 신호들을 다시 합치는 용도로 사용된다. 예를 들어, 1024개의 픽셀에서 오는 신호를 4개의 라인으로 나누어 처리한 후, 다시 다중화기를 이용하여 1개의 출력단으로 순차적으로 내보내게 되는 것이다. 센서가 고속으로 동작하는 경우에, 첫번째 라인부터 네번째 라인까지 순차적으로 픽셀 신호가 나간 후, 다시 첫번째 라인의 순서로 돌아올 때, 이전에 출력된 픽셀의 신호의 전하가 미처 빠져나가지 못해 그 이후의 신호에 영향을 미쳐 4픽셀 간격으로 에코신호가 발생할 수 있는 것이다. 다중화기의 구조에 따라 2픽셀, 8픽셀 등의 간격으로 에코신호가 발생할 수도 있다.
또한, 센서의 전기적인 특성도 이상적인 측정을 저해할 수도 있다. 특정 픽셀에 입사되는 광의 세기에 따라 해당 픽셀의 전기적 출력값은 선형적(linearity)으로 증가해야 하지만, 실제로는 광에 대응하는 출력값은 비선형적(nonlinearity)이며, 이를 그대로 사용하는 경우 정확한 분광기의 측정값을 가질 수 없다는 문제점이 발생하게 된다.
이러한 현상들은 분광기가 소형저가화 되면서, 더 악화될 가능성이 높아진다. 따라서 OCT의 사용을 보편화하기 위해 필수적인 소형 분광기의 개발을 위해서는 위에서 언급된 누화나 에코신호 및 비선형성의 해결이 필수적이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1683465(등록공고일 2016.12.07.)호 "다중 선방출원을 이용한 실시간 분광기 보정방법(in-situ calibration method of spectroscopy using multiple emission sources)"
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소형 OCT 분광기에서 발생할 수 있는 누화 현상, 에코신호 현상 및 비선형 현상을 개선하여, 정확한 분광기 측정값을 얻는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, OCT(optical coherence tomography) 분광기에 있어서, 분광기 광학계 모듈; 분광기 광학계 모듈로부터 수신한 분광 신호를 전기 신호값으로 변환하는 센서가 포함된 센서보드; 신호를 메인 보드와 주고받기 위한 커넥터; 및 전기 신호값을 보정하는 보정 알고리즘이 포함된 제어부;을 포함하되, 보정 알고리즘은 OCT 분광기가 동작 시 센서에 포함된 각 픽셀의 전기 신호값을 보정하여, 각 픽셀에 인접 픽셀에서 발생되는 누화(crosstalk) 현상, 각각의 픽셀 및 그 뒤쪽에서 기 설정된 주기에 대응되어 발생하는 에코신호 현상 또는 센서의 전기 신호값의 입력광신호에 대한 비선형 현상 중 어느 하나 이상의 보정을 수행할 수 있다.
또한, 제어부는 분광기의 센서의 누화(crosstalk) 현상을 보정하기 위해, 특정 픽셀에 분광 신호가 입력되면, 센서가 분광 신호를 통해 산출하는 이상적인 전기 신호값 대비 특정 픽셀과 특정 픽셀의 기 설정된 거리 이내로 인접한 픽셀에서 누화 현상으로 인해 측정되는 실제 전기 신호값을 고려하여 산출되는 인자 및 분광기가 실제로 동작하는 상황에서 각각의 픽셀에서 실제 측정되는 실제 전기 신호값을 포함하여 구성된 수식을 기반으로 전기 신호를 보정할 수 있다.
또한, 인자는 이상적인 전기 신호값과 인자 간의 계산을 통해 실제 전기 신호값이 산출되도록 하는 수식을 전제로 하고, 수식의 역 계산식을 산출함으로써 이상적인 전기 신호값을 도출할 수 있다.
또한, 수식은 임의의 어느 한 픽셀에서 측정되는 이상적인 전기 신호값 대비 실제 전기 신호값의 비율 및 이상적인 전기 신호값 대비하여 어느 한 픽셀과 인접한 픽셀에서 측정된 실제 전기 신호값의 비율로 구성될 수 있다.
또한, 각 비율은 행렬의 한 요소에 해당하여, 인자는 행렬형식으로 정의되어 역 계산식이 역행렬을 포함한 수식으로 도출될 수 있다.
또한, 인접한 픽셀에 대응되는 기 설정된 거리는 측정되는 누화 현상의 강도와 비례하는 거리를 가질 수 있다.
상기 보정 방식의 일례 이외에도, 상황에 따라 유한임펄스응답 필터, 무한임펄스응답 필터 등 다양한 필터들을 적용하여 유사한 효과를 거둘 수도 있다.
또한, 특정 임계값을 두어, 임계값 이상의 신호가 입력된 픽셀에서만 보정 프로그램이 적용되도록 하고, 신호 입력이 없는 픽셀에서 불필요하게 보정작업이 수행되지 않도록 할 수도 있다.
또한, 제어부는 분광기의 센서의 에코(echo)신호 현상을 보정하기 위해, 특정 픽셀에 분광 신호가 입력되면, 센서가 분광 신호를 통해 산출하는 이상적인 전기 신호값 대비 특정 픽셀과 특정 픽셀의 뒤쪽에서 기 설정된 주기에 대응되어 발생하는 에코신호를 포함하는 픽셀에서 실제로 측정되는 전기 신호값을 고려하여 산출되는 인자 및 분광기가 실제로 동작하는 상황에서 각각의 픽셀에서 실제 측정되는 실제 전기 신호값을 포함하여 구성된 수식을 기반으로 구현될 수 있다.
또한, 인자는 이상적인 전기 신호값과 인자 간의 계산을 통해 실제 전기 신호값이 산출되도록 하는 수식을 전제로 하고, 수식의 역 계산식을 산출함으로써 이상적인 전기 신호값을 도출할 수 있다.
또한, 수식은 임의의 어느 한 픽셀에서 측정되는 이상적인 전기 신호값 대비 실제 전기 신호값의 비율 및 어느 한 픽셀의 뒤쪽에서 에코신호 현상에 의해 주기적으로 나타나는 실제 전기 신호값의 비율로 구성될 수 있다.
또한, 각 비율은 행렬의 한 요소에 해당하여, 인자는 행렬형식으로 정의되어, 역 계산식이 역행렬을 포함한 수식 또는, 분석 가능한(analytic) 기 설정된 형태의 행렬 중 어느 하나로 도출될 수 있다.
마찬가지로, 상기 보정 방식의 일례 이외에도, 상황에 따라 다양한 필터들을 적용하여 유사한 효과를 거둘 수도 있다.
또한, 특정 임계값을 두어, 임계값 이상의 신호가 입력된 픽셀에서만 보정 프로그램이 적용되도록 하고, 신호 입력이 없는 픽셀에서 불필요하게 보정작업이 수행되지 않도록 할 수도 있다.
또한, 제어부는 분광기의 센서가 출력하는 전기 신호값의 비선형(nonlinearity) 현상을 보정하기 위해, 동일한 분광 신호가 센서에 입력될 시, 각각의 픽셀에서 이상적으로 출력되는 선형적인 전기 신호값 및 각각의 픽셀에서 실제로 출력되는 비선형적인 전기 신호값을 산출하고, 선형적인 전기 신호값 및 비선형적인 전기 신호값을 대응시킨 순람표(lookup table) 또는 함수 중 적어도 어느 하나를 기초로, 실제로 분광 신호가 센서에 입력되어 각각의 픽셀에 산출되는 비선형적인 전기 신호값을 순람표 또는 함수에 대응시켜 선형적인 전기 신호값을 산출하여 비선형 현상을 보정할 수 있다.
여기서, 선형적인 전기 신호값은 분광기에 입력되는 광신호가 증가할수록 전기 신호값이 선형적으로 증가하는 형태를 띄는 것이고, 비선형적 전기 신호값은 입력 광신호가 증가할수록 전기 신호값이 증가하되, 특정 값에서 포화(saturation)되어 증가 양상이 둔화되는 형태를 말한다.
또한, 제어부는 픽셀의 이득에 대한 팩터인 PRNU(photo response nonuniformity) 및 각각의 픽셀의 오프셋 값에 대한 팩터인 DSNU(dark signal nonuniformity)에 대한 추가 보정을 누화 현상, 에코신호 현상 또는 비선형 현상의 보정이 수행된 전후의 어느 한 시점에 수행할 수 있다.
또한, 누화, 에코신호 현상 및 비선형 현상을 개선하여, OCT(optical coherence tomography) 분광기로부터 분광 신호를 획득하는 방법에 있어서, (a) 분광기 광학계를 통해 입사광을 획득하고, 입사광을 분광 신호로 변형하여 분광기의 센서로 전달하는 단계; (b) 분광 신호를 수신한 센서는 분광 신호에 대응하는 전기 신호값을 생성하는 단계; 및 (c) 분광기의 제어부를 통해 전기 신호값을 보정하는 단계를 포함하고, 분광기는 분광기 광학계 모듈; 분광기 광학계 모듈로부터 수신한 분광 신호를 전기 신호값으로 변환하는 센서가 포함된 센서보드; 신호를 메인 보드와 주고받기 위한 커넥터; 및 전기 신호값을 보정하는 보정 알고리즘이 포함된 제어부;를 포함하되, 보정 알고리즘은 OCT 분광기가 동작 시 센서에 포함된 각 픽셀의 전기신호값을 보정하여, 각 픽셀에 인접 픽셀에서 발생되는 누화(crosstalk), 각각의 픽셀 및 그 뒤쪽에서 기 설정된 주기에 대응되어 발생하는 에코신호 또는 센서의 전기 신호값의 입사광신호에 대한 비선형 현상 중 어느 하나 이상의 보정을 수행할 수 있다.
여기서 센서보드는 단일보드 형태로 구현될 수도 있고 2개 이상의 보드로 구현될 수도 있다. 또한 보정 알고리즘이 포함된 제어부는, 센서보드 내부에서 실질적인 연산이 수행되어 커넥터를 통해 보정된 신호를 제공할 수 있도록 센서보드 내부에 위치할 수도 있고, 일단 보정 이전의 신호를 커넥터를 통해 제공한 후 메인보드에서 보정을 위한 데이터를 불러온 후 실질적인 연산이 수행되게 메인보드 내부에 위치할 수도 있다.
또한, (c) 단계는 분광기의 센서의 누화(crosstalk) 현상을 보정하기 위해, 특정 픽셀에 분광 신호가 입력되면, 제어부는 센서가 분광 신호를 통해 산출하는 이상적인 전기 신호값 대비 특정 픽셀과 특정 픽셀의 기 설정된 거리 이내로 인접한 픽셀에서 누화 현상으로 인해 측정되는 실제 전기 신호값을 고려하여 산출되는 인자 및 분광기가 실제로 동작하는 상황에서 각각의 픽셀에서 실제 측정되는 실제 전기 신호값을 포함하여 구성된 수식을 기반으로, 전기 신호를 보정할 수 있다.
또한, 인자는 이상적인 전기 신호값과 인자 간의 계산을 통해 실제 전기 신호값이 산출되도록 하는 수식을 전제로 하고, 수식의 역 계산식을 산출함으로써 이상적인 전기 신호값을 도출할 수 있다.
또한, 수식은 임의의 어느 한 픽셀에서 측정되는 이상적인 전기 신호값에 대비하여 실제 전기 신호값의 비율 및 이상적인 전기 신호값 대비하여 어느 한 픽셀과 인접한 픽셀에서 측정된 실제 전기 신호값의 비율로 구성될 수 있다.
또한, 각 비율은 행렬의 한 요소에 해당하여, 인자는 행렬형식으로 정의되어 역 계산식이 역행렬을 포함한 수식으로 도출될 수 있다.
또한, 인접한 픽셀에 대응되는 기 설정된 거리는 측정되는 누화 현상의 강도와 비례하는 거리를 가질 수 있다.
또한, (c) 단계는 분광기의 센서의 에코(echo)신호 현상을 보정하기 위해, 특정 픽셀에 분광 신호가 입력되면, 제어부는 센서가 분광 신호를 통해 산출하는 이상적인 전기 신호값 대비 특정 픽셀과 그 뒤쪽에서 기 설정된 주기에 대응되어 발생하는 에코신호를 포함하는 픽셀에서 실제로 측정되는 전기 신호값을 고려하여 산출되는 인자 및 분광기가 실제로 동작하는 상황에서 각각의 픽셀에서 실제 측정되는 실제 전기 신호값을 포함하여 구성된 수식을 기반으로, 전기 신호를 보정할 수 있다.
또한, 인자는 이상적인 전기 신호값과 인자 간의 계산을 통해 실제 전기 신호값이 산출되도록 하는 수식을 전제로 하고, 수식의 역 계산식을 산출함으로써 이상적인 전기 신호값을 도출될 수 있다.
또한, 수식은 임의의 어느 한 픽셀에서 측정되는 이상적인 전기 신호값에 대비하여 어느 한 픽셀과 그 뒤쪽에서 에코신호 현상에 의해 주기적으로 나타나는 실제 전기 신호값의 비율로 구성될 수 있다.
또한, 각 비율은 행렬의 한 요소에 해당하여, 인자는 행렬형식으로 정의되어, 역 계산식이 역행렬을 포함한 수식 또는, 분석 가능한(analytic) 기 설정된 형태의 행렬 중 어느 하나로 도출될 수 있다.
또한, (c) 단계는 분광기의 센서가 출력하는 전기 신호값의 비선형(nonlinearity) 현상을 보정하기 위해, 제어부는 동일한 분광 신호가 센서에 입력될 시, 각각의 픽셀에서 이상적으로 출력되는 선형적인 전기 신호값 및 각각의 픽셀에서 실제로 출력되는 비선형적인 전기 신호값을 산출하고, 선형적인 전기 신호값 및 비선형적인 전기 신호값을 대응시킨 순람표(lookup table) 또는 함수 중 적어도 어느 하나를 기초로, 실제로 분광 신호가 센서에 입력되어 각각의 픽셀에 산출되는 비선형적인 전기 신호값을 순람표 또는 함수에 대응시켜 선형적인 전기 신호값을 산출하여 비선형 현상을 보정할 수 있다.
또한, (c) 단계에서 제어부는 픽셀의 이득에 대한 팩터인 PRNU(photo response nonuniformity) 및 각각의 픽셀의 오프셋 값에 대한 팩터인 DSNU(dark signal nonuniformity)에 대한 추가 보정을 누화 현상, 에코신호 현상 또는 비선형 현상의 보정이 수행된 전후의 어느 한 시점에 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소형 OCT 분광기에서, 이상적이지 않은 실제상황에서 발생할 수 있는 누화 현상, 에코신호 현상 및 비선형 현상을 개선하여, 정확한 분광기 측정값을 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, OCT용 분광기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서를 통해 출력되는 값을 보정하는 과정을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서의 픽셀에서 발생하는 누화 현상의 보정을 설명하기 위한 예시 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서의 픽셀에서 발생하는 에코신호 현상의 보정을 설명하기 위한 예시 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서보드 출력의 선형성을 확보하는 과정의 예시를 나타낸 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아니다. 따라서 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 동일 범위의 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, OCT용 분광기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, OCT 분광기(1)는 분광기 광학계 모듈(110), 센서보드(120) 및 커넥터(130)를 포함하고, 이들은 OCT의 메인보드(140)에 연결될 수 있다.
분광기 광학계 모듈(110)은 OCT 분광기(1)의 렌즈 및 회절격자 등으로 구성되어 측정 대상과 기준면으로부터 되돌아온 광신호들이 파장에 따라 분리되어 센서에 적절히 도달할 수 있도록 가이드 하는 역할을 수행하게 된다.
본 발명에서는 OCT 분광기(1)의 소형화를 위해 분광기 광학계(110)에 사용되는 광부품의 크기를 소형화 하거나, 집적화를 통해 OCT 분광기(1)의 소형화를 구현하게 될 수 있다.
이때, 도면 상에는 도시되지 않았으나, 앞서 서술한 전기 신호값을 보정하는 보정 알고리즘을 포함하여, OCT분광기(1)의 동작을 제어하는 제어부가 OCT 분광기에 더 포함될 수 있다.
센서보드(120)는 분광기 광학계 모듈(110)과 결합하여 분광기 광학계 모듈(110)에서 수신되는 분광 신호를 전기 신호값으로 변환하는 센서가 포함되며, 해당 전기 신호값을 보정하는 보정 알고리즘이 포함된 제어부가 결합되어, 보정 및 변환된 전기 신호값을 커넥터(130)를 통해 외부로 전달하거나, 단순히 보정 알고리즘을 수행하기 위한 기본 데이터들을 저장하였다가 커넥터(130)을 통해 전달하여 나중에 제어부에서 보정 알고리즘이 동작할 때 쓰이게 할 수 있게 된다.
추가 실시예로, 센서보드(120)는 분광기 광학계 모듈(110)과 함께 패키징되며, 센서는 센서보드(120)의 표면으로부터 매립되지 않거나 돌출되도록 형성될 수 있다. 이때, 센서의 수광부는 패키징 된 부품의 내부를 향하도록 구성되어 분광기 광학계 모듈(110)로부터 광을 수집하게 된다. 또한, 센서 자체는 별도 패키징 공정을 거치지 않고, 센서보드(120) 상에 장착된 후 분광기 광학계 모듈(110)과 함께 패키징되기에 종래의 센서에서 센서의 보호를 위해 상단에 구비되는 커버 글라스가 제외되면서, 소형화가 가능하게 된다.
또한, 센서보드(120)는 센서로부터 수신하는 아날로그(analog) 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그디지털변환기(analog to digital converter; ADC)를 더 포함할 수 있다.
아날로그디지털변환기가 아날로그신호를 디지털 신호로 변환 시 디지털 신호의 출력 최고치가 센서의 Full well capacity에 해당하는 전압에 대응되도록 설정되어야 한다.
이때, Full well capacity는 센서 내의 각 픽셀에서 광신호를 수신하여 기 설정된 시간 동안 발생시키는 전자의 양이 포화상태에 도달할 때의 값을 의미한다.
이를 자세하게 설명하면, 일반적으로 입력되는 분광 신호의 값이 커질 때 출력되는 아날로그 신호가 센서의 Full well capacity 값에 가까워질 경우, 포화도(saturation)가 높아지면서 입력되는 분광 신호에 대한 선형성(linearity)이 깨지게 된다. 즉, 입력광의 세기의 상승에 따라 출력되는 전압이 선형성이 유지되도록 형성되는 것이 바람직하지만, 일반적인 경우 이러한 선형성이 무너지는 순간이 발생되므로 Full well capacity 값이 높은 센서를 사용하여, 입사광의 세기와 출력되는 전기 신호값 간의 선형성이 유지되는 범위 내에서 아날로그, 디지털 변환이 이루거나, 후술할 도 5에서 서술한 바와 같은 보정을 통해 선형성을 형성할 수 있다
하지만, 센서의 감도가 좋아서 일정한 크기의 분광 신호에 따라 발생되는 전기 신호값의 세기가 크다고 하더라도 이 full well capacity 값이 낮으면, 취득된 전기 신호값은 정확한 분광 신호를 반영하지 못하게 된다.
따라서, 분광기에서는 잡음 플로어(noise floor)에 해당하는 입력 전압에서부터 Full well capacity에 해당하는 입력 전압까지(즉, 선형성이 유지되는 전압범위 내에서)를 중점적으로 디지털화할 수 있도록 아날로그디지털변환기의 전압 설정 범위를 맞추는 것으로 한다.
추가 실시예로, 센서보드(120)에 공급되는 전원은 별도의 전원 어댑터를 필요로 하는 구동형태가 아닌 충전용 USB케이블과 같이 신호처리용 케이블을 이용하여 전원을 확보할 수 있게 구현되어 OCT 분광기(1)를 소형화 할 수 있다. 이때, 외부에서 여러 전압의 전원이 인가되지 못할 경우엔 센서보드(120) 내에 구비된 전압 변환부가 커넥터(130)로부터 신호처리용 케이블의 하나의 채널을 통하여 수신한 전력 신호를 전원공급에 필요한 다른 전압으로 변환하여, 센서에 인가하게 된다.
다른 추가 실시예로, 센서보드(120)에는 잡음 저감이나 전기충격방지를 위한 부가 회로부도 구현하거나, 센서보드(120)는 단일 보드로 구현될 수도 있고, 기능을 분할하여 2개 이상의 보드에 구현될 수도 있다. 또한, 2개 이상의 보드에 구현될 시에는, 일부의 보드는 OCT 본체 안에 위치하고 별도의 커넥터를 통하여 연결될 수도 있고, 아날로그디지털변환기와 커넥터(130)의 사이에 신호보정이나 제어를 위한 제어부를 위한 별도의 보드가 위치할 수도 있다.
커넥터(130)는 센서보드(120)에 연결되어 다른 회로(메인보드(140))로부터 수신한 제어 신호 및 전력 신호에 기초하여 센서보드(120)에 신호를 공급하도록 구성된다. 또한 센서보드(120)로부터 수신된 신호를 메인보드(140)로 전달한다.
메인보드(140)는 본 발명의 OCT 분광기(1)가 연결되는 OCT본체에 포함되어 있는 회로보드를 뜻하게 된다. 또한, 필요에 따라 PC가 메인보드(140)의 역할을 수행할 수 있다. OCT본체의 메인보드(140)에서 생성되는 제어 신호와 PC의 전원장치로부터 발원된 전원을 커넥터(130)를 통해 전달하고, 그에 따라 취득된 분광기의 신호를 수신하게 된다.
OCT 본체에는 메인보드(140) 이외에 다른 신호처리모듈이 있어서 OCT 신호를 처리할 수도 있고, 동일한 메인보드(140) 안에서 모든 작업을 수행할 수도 있다.
따라서, 센서보드(120)의 아날로그디지털변환기로부터 생성된 디지털신호는 커넥터(130)를 통해 메인보드(140)로 전달된다.
추가 실시예로, OCT 분광기(1)에는 전원장치가 추가로 구성될 수 있다. 본 발명은 휴대가 가능한 소형 OCT에 구비되는 분광기(1)를 뜻하기에 메인보드(140)에서 공급되는 전원이 사용될 수 있으나, 고정형 OCT기기로 사용할 경우에는 OCT분광기(1)만을 위한 전원을 구비할 수 있다. 그 밖에도, OCT 분광기(1)의 전원장치는 탈부착 혹은 충전식 배터리로 구현될 수 있다.
본 발명에서의 OCT 분광기(1)는 핸드헬드 또는 모바일 상황을 감안하여, 낙하 시에도 견딜 수 있게 부품 체결, 패키징 및 충격흡수를 위한 기구적인 설계가 뒷받침이 되어야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서를 통해 출력되는 값을 보정하는 과정을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 센서를 통해 출력되는 값을 보정하기 위해 우선적으로 입사광 획득 및 분광 신호를 변형하여 센서로 전달한다(S210).
이때, OCT 분광기(1)는 분광기 광학계 모듈(110)을 통해 입사광을 획득하고, 이를 분광 신호로 변형하게 된다.
단계(S210)를 통해 분광 신호를 획득한 센서는 분광 신호에 대응하는 전기 신호값을 생성한다(S220).
센서 보드(120)는 파장에 따라 분리된 분광 신호를 각각의 픽셀에서 인식하고, 분광 신호가 인식되는 각각의 픽셀에 대응하는 전기 신호값을 생성하게 되는 것이다.
이후, 분광기의 제어부에 포함된 보정 알고리즘을 통해 전기 신호값을 보정한다(S230).
종래의 분광기의 경우 해당 과정만을 수행 후 메인보드(140)가 이를 인식하지만, 본 발명은 센서 보드(120) 또는 메인보드(140) 내에 내장되는 제어부에 포함된 보정 알고리즘을 통해 전기 신호값을 보정하게 된다.
단계(S230)에서 수행되는 보정은 누화 현상, 에코신호현상 및 출력값(전기 신호값)의 비선형 현상에 대한 것이며, 이는 후술할 도 3, 도 4 및 도 5를 통해 설명하도록 한다.
보정 알고리즘을 통해 전기 신호값이 보정되면, 메인 보드(140)의 추가 연산을 통하여 OCT 이미지를 생성하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서의 픽셀에서 발생하는 누화 현상의 보정을 설명하기 위한 예시 그래프이다.
도 3을 참조하면, 그래프 (a)는 이상적인 상황에서 n번째 픽셀에 분광신호가 입사되었을 때 출력될 수 있는 전기 신호값에 관한 것이며, 그래프 (b)는 실제 상황에서 n번째 픽셀에 분광신호가 입사될 시, 출력될 수 있는 전기 신호값을 나타내는 것이다. 이때, 그래프의 가로축은 각각의 픽셀을 뜻하며, 세로축은 전기 신호값의 출력 세기를 뜻하게 된다.
그래프 (a)에서 이상적인 상황에서는 분광 신호에 대한 누화가 없기 때문에 분광신호가 입사한 하나의 픽셀에서만 신호가 측정되게 된다.
하지만, 실제로는 하나의 픽셀에 입사한 분광 신호가 전자를 발생시키는 위치로부터 각 픽셀들의 전극의 위치가 어느 정도 거리가 떨어져 있는 요인 등에 의하여 그래프 (b)에 도시된 바와 같이 기준이 되는 픽셀 이외에도 광신호가 측정되는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 제시하고자 하는 알고리즘은 이러한 누화를 적절히 보상시켜 정확한 분광신호를 측정할 수 있게 된다.
누화를 보정하기 위해 제어부에 포함된 보정 알고리즘은 특정 픽셀에 상기 분광 신호가 입력되면, 센서가 분광 신호를 통해 산출하는 이상적인 전기 신호값 대비 특정 픽셀과 특정 픽셀의 기 설정된 거리 이내로 인접한 픽셀에서 누화 현상으로 인해 측정되는 실제 전기 신호값을 고려하여 산출되는 인자 및 OCT 분광기(1)가 실제로 동작하는 상황에서 각각의 픽셀에서 실제 측정되는 실제 전기 신호값을 포함하여 구성된 수식을 기반으로 전기 신호를 보정하게 된다.
또한, 인자는 이상적인 전기 신호값과 인자 간의 계산을 통해 실제 전기 신호값이 산출되도록 하는 수식을 전제로 하고, 수식의 역 계산식을 산출함으로써 누화를 보정하기 위한 최종적인 수식을 도출하게 되는 것이다.
이를 상세히 설명하면, 수식은 임의의 어느 한 픽셀에서 측정되는 이상적인 전기 신호값에 대비하여 실제 전기 신호값의 비율 및 이상적인 전기 신호값 대비하여 어느 한 픽셀과 인접한 픽셀에서 측정된 실제 전기 신호값의 비율로 구성될 수 있다. 그렇기에, 각 비율은 행렬의 한 요소에 해당될 수 있고, 인자는 행렬형식으로 정의되어, 상기 역 계산식이 역행렬을 포함한 수식으로 도출되는 것이다.
또한, 인접한 픽셀에 대응되는 기 설정된 거리는 측정되는 누화 현상의 강도와 비례하는 거리를 가질 수 있다.
앞서 설명한 누화 보정을 위한 알고리즘을 예시를 들어 다시 설명하면 다음과 같을 수 있다.
먼저, 인접한 3개의 픽셀에서 누화가 발생하며 모든 픽셀에서도 동일한 누화 현상을 갖는다고 가정하면, OCT 분광기(1)는 아래와 같은 수식을 통해 누화를 보정하게 된다.
Figure 112020041145034-pat00001
이때, 상기에 제시된 수식을 행렬수식으로 정리하면, 아래와 같이 산출될 수 있다.
Figure 112020041145034-pat00002
최종적으로 산출된 행렬수식은 “Y=AX”라는 형태를 갖추게 되며, 실제로 측정되어야 할 값에 대해 누화를 보정하기 위해 아래의 공식이 사용될 수 있다.
“X=A-1Y"
이때, 예시로 든 상기 행렬수식에 사용된 인자가 7개로 이루어질 수 있지만, 이를 단순히 하는 경우 3개 또는 5개가 사용될 수 있고, 고도화되는 경우 9개 이상의 인자가 사용될 수 있다. 또한, 누화가 픽셀마다 다른 경우에는 훨씬 더 많은 인자가 사용될 수도 있다. 즉, 사전에 센서의 측정을 통해 인자들을 확정한 후, 인자들을 저장매체에 저장하여 행렬수식을 구성하고, 제어부에서 역행렬을 실시간으로 계산하여 누화에 대한 보정을 수행할 수 있게 되는 것이다.
또한, 선택적 실시예로 누화를 보정하기 위한 수식을 간소화 할 수 있다. 이는, 복잡한 수식이 분광기의 연산 속도 저하를 유발할 수 있기에, 사전에 행렬수식에 대응하는 역행렬 중 의미를 가지는 인자들을 미리 저장하고, 이를 통해, 실시간 역행렬 계산이 없이, 덧셈 및 곱셈만이 사용되는 간소화된 수식이 적용될 수 있도록 하게 된다. 또한, 임계값 이하의 무시할 만한 신호에 대해서는 보정 알고리즘이 적용되지 않도록 하면, 보정 과정에서 유발되는 잡음을 줄일 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서의 픽셀에서 발생하는 에코신호 현상의 보정을 설명하기 위한 예시 그래프이다.
도 4를 참조하면, 그래프 (a)는 이상적인 상황에서 n번째 픽셀에 분광신호가 입사되었을 때 출력될 수 있는 전기 신호값에 관한 것이며, 그래프 (b)는 4:1 다중화기가 사용되었을 때를 가정하고, 실제 상황에서 n번째 픽셀에 분광신호가 입사될 시, 출력될 수 있는 전기 신호값을 나타내는 것이다. 이때, 그래프의 가로축은 각각의 픽셀을 뜻하며, 세로축은 전기 신호값의 출력 세기를 뜻하게 된다.
그래프 (a)에서 이상적인 상황에서는 분광 신호의 에코현상이 없기 때문에 분광신호가 입사한 하나의 픽셀에서만 신호가 측정되게 된다.
하지만, 센서칩 내부에 고속신호처리를 위한 다중화기가 있을 시, 특정 라인에서의 픽셀 신호가 출력되고 난 후에 다시 그 라인이 출력될 순서에서 남은 전하가 영향을 끼쳐서 에코신호를 만들어 내는 요인 등에 의하여 그래프 (b)에 도시된 바와 같이 기준이 되는 픽셀의 뒤쪽에 있는 픽셀에서 주기적으로 광신호가 측정되는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 제시하고자 하는 알고리즘은 이러한 에코신호를 적절히 보상시켜 정확한 분광을 측정할 수 있게 된다.
4:1 다중화기가 내장되어 4픽셀마다 에코신호가 발생하는 경우에 있어서, 특정 픽셀에서 측정된 실제 측정값은, 4번째, 8번째, 12번째, 16번째 등의 앞쪽에 위치한 픽셀들의 이상적인 신호값으로부터 발생된 에코신호가 일정비율로 합쳐진 신호라는 점을 이용하여 수식을 구성할 수 있다. 이때, 인자는 특정 위치의 픽셀이 자기 자신과 뒤쪽의 픽셀들에 영향을 끼치는 비율을 측정하여 결정된다. 각 비율은 행렬의 한 요소에 해당하여, 인자는 행렬형식으로 정의될 수 있다.
특정 픽셀에 분광 신호가 입력되면, 센서가 분광 신호에 의해 산출했어야 하는 이상적인 전기 신호값 대비 특정 픽셀 및 특정 픽셀의 뒤쪽으로 주기적인 간격에 위치한 수 개의 픽셀에서 에코신호 현상으로 인해 측정되는 실제 전기 신호값을 고려하여 산출되는 인자 및 분광기가 실제로 동작하는 상황에서 각각의 픽셀에서 실제 측정되는 실제 전기 신호값을 포함하여 구성된 수식을 기반으로 전기 신호을 보정할 수 있다.
또한, 인자는 이상적인 전기 신호값과 인자 간의 계산을 통해 실제 전기 신호값이 산출되도록 하는 수식을 전제로 하고, 수식의 역 계산식을 산출함으로써 이상적인 신호값을 도출할 수 있다.
이때, 수식은 임의의 어느 한 픽셀에서 측정되는 이상적인 전기 신호값에 대비하여 어느 한 픽셀과 그 뒤쪽에서 에코신호 현상에 의해 주기적으로 나타나는 실제 전기 신호값의 비율로 구성할 수 있다.
앞서 설명한 에코신호 보정을 위한 알고리즘을 예시를 들어 다시 설명하면 다음과 같을 수 있다.
먼저, 4번의 주기까지 에코신호가 발생하며 모든 픽셀에서 동일한 에코신호 현상을 갖는다고 가정하면, OCT 분광기(1)는 아래와 같은 수식을 통해 누화를 보정하게 된다.
x[i]: i 번째 픽셀에 측정되어야 할 원래 값
y[i]: i 번째 픽셀에서 실제로 측정된 값
a0: 에코신호로 인하여 특정 픽셀에서 이상적인 값 대비 실제 측정되는 값의 비율 (아래 수식에서는 a0=1로 가정함)
ak: 다중화기의 특정 라인에서의 특정 픽셀의 측정 시 이상적인 값 대비 k주기 후 동일 라인에서 실제 측정되는 에코신호의 비율, k = 1,2,3,4
픽셀의 개수가 N개라고 할 때, 에코신호 현상은 아래와 같이 묘사된다.
Figure 112020041145034-pat00003
이때, 상기에 제시된 수식을 행렬수식으로 정리하면, 아래와 같이 산출될 수 있다.
Figure 112020041145034-pat00004
최종적으로 산출된 행렬수식은 “Y=AX”라는 형태를 갖추게 되며, 실제로 측정되어야 할 값에 대해 에코신호를 보정하기 위해 아래의 공식이 사용될 수 있다.
“X=A-1Y"
이때, 예시로 든 상기 행렬수식에 사용된 인자가 4개로 이루어질 수 있지만, 이를 단순히 하는 경우 3개 또는 2개가 사용될 수 있고, 고도화되는 경우 5개 이상의 인자가 사용될 수 있다. 또한, 4:1 다중화기가 아닌 다른 주기의 다중화기가 사용될 시 수식은 그에 따라 변형이 가해 질 수 있다.
또한, 선택적 실시예로, 복잡한 역행렬 계산은 연산 속도 저하를 유발할 수 있기에, 사전에 행렬수식에 대응하는 역행렬을 미리 계산하여 저장하고, 이를 통해, 실시간 역행렬 계산이 없이, 덧셈 및 곱셈만이 사용되는 간소화된 수식이 적용될 수 있도록 할 수 있다. 위 행렬식의 경우에는 역행렬의 식도 간단히 표현될 수 있는데 아래와 같다.
Figure 112020041145034-pat00005
마찬가지로, 상기 보정 방식의 일례 이외에도, 상황에 따라 다양한 필터들을 적용하여 유사한 효과를 거둘 수도 있다. 또한, 특정 임계값을 두어, 임계값 이상의 신호가 입력된 픽셀에서만 보정 프로그램이 적용되도록 하고, 신호 입력이 없는 픽셀에서 불필요하게 보정작업이 수행되지 않도록 할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서보드(120) 출력의 선형성을 확보하는 과정의 예시를 나타낸 그래프이다.
도 5를 통해 확인할 수 있는 두 그래프는 포화도(saturation)와 광 신호에 관한 것으로, 그래프 (a)은 일반적인 분광기의 출력 신호(전기 신호값)를, 그래프 (b)은 이상적인 분광기의 출력 신호(전기 신호값)를 뜻하게 된다.
먼저, 그래프 (a)를 참조하면, 특정 픽셀에 입사되는 입력 광신호가 선형적으로 증가하더라도, 해당 픽셀에서의 출력값(전기신호값)은 그래프 (a)과 같이 비선형적으로 증가하는 경우가 있다. 이러한 경우, 출력값을 그대로 사용하면 부정확한 분광기의 출력 결과가 얻어지게 되는 것이다.
따라서, 기 설정된 알고리즘을 통해 비선형적인 출력값을 선형적인 값으로 보정하게 되는 경우, 그래프 (b)의 실선과 같은 선형적인 출력값을 얻게 되어 정확한 분광기의 출력 결과를 얻을 수 있게 된다.
이때, 전기 신호값의 비선형을 보정하기 위한 알고리즘의 일례로서, 동일한 분광 신호가 센서에 입력될 시, 각각의 픽셀에서 이상적으로 출력되는 선형적인 전기 신호값 및 각각의 픽셀에서 실제로 출력되는 비선형적인 전기 신호값을 산출할 수 있다. 이후, 선형적인 전기 신호값 및 비선형적인 전기 신호값을 대응시킨 순람표(lookup table) 또는 함수 중 적어도 어느 하나를 생성하여, 이를 기초로 실제로 분광 신호가 센서에 입력되어 각각의 픽셀에 산출되는 비선형적인 전기 신호값을 순람표 또는 함수에 대응시켜 선형적인 전기 신호값을 산출하여 비선형 현상을 보정하는 것이다.
이때, 선형적인 전기 신호값은 분광기에 입사되는 광신호의 세기가 증가할수록 전기 신호값의 전압이 선형적으로 증가하는 형태를 띄는 것이고, 비선형적 전기 신호값은 광입력에 대해 전기 신호값의 전압이 증가하되, 특정 전압에서 saturation되는 형태를 띄는 것을 뜻하게 된다.
선택적 실시예로, OCT 분광기(1)의 PRNU(photo response nonuniformity; 픽셀의 이득에 대한 팩터)값 및 DSNU(dark signal nonuniformity; 각각의 픽셀의 오프셋 값에 대한 팩터)값에 대한 추가 보정을 누화 현상, 에코신호 현상 또는 비선형 현상의 보정이 수행된 전후의 어느 한 시점에 수행할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: OCT 분광기
110: 분광기 광학계
120: 센서보드
130: 커넥터

Claims (24)

  1. OCT(optical coherence tomography) 분광기에 있어서,
    분광기 광학계 모듈;
    상기 분광기 광학계 모듈로부터 수신한 분광 신호를 전기 신호값으로 변환하는 센서가 포함된 센서보드;
    신호를 메인 보드와 주고받기 위한 커넥터; 및
    상기 전기 신호값을 보정하는 보정 알고리즘이 포함된 제어부;
    을 포함하되,
    상기 보정 알고리즘은 상기 OCT 분광기가 동작 시 상기 센서에 포함된 각 픽셀의 상기 전기 신호값을 보정하여, 상기 각 픽셀의 인접 픽셀에서 발생되는 누화(crosstalk) 현상, 각각의 픽셀 및 그 뒤쪽에서 기 설정된 주기에 대응되어 발생하는 에코(echo)신호 현상 또는 상기 센서의 상기 전기 신호값의 입력광신호에 대한 비선형 현상 중 어느 하나 이상의 보정을 수행하는 것인, OCT 분광기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 분광기의 상기 센서의 누화(crosstalk) 현상을 보정하기 위해, 특정 픽셀에 상기 분광 신호가 입력되면,
    상기 센서가 상기 분광 신호를 통해 산출하는 이상적인 전기 신호값 대비 상기 특정 픽셀과 상기 특정 픽셀의 기 설정된 거리 이내로 인접한 픽셀에서 누화 현상으로 인해 측정되는 실제 전기 신호값을 고려하여 산출되는 인자 및 상기 분광기가 실제로 동작하는 상황에서 각각의 상기 픽셀에서 실제 측정되는 상기 실제 전기 신호값을 포함하여 구성된 수식을 기반으로, 상기 전기 신호를 보정하는 것인, OCT 분광기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인자는
    상기 이상적인 전기 신호값과 상기 인자 간의 계산을 통해 상기 실제 전기 신호값이 산출되도록 하는 수식을 전제로 하고,
    상기 수식의 역 계산식을 산출함으로써 상기 이상적인 전기 신호값을 도출하는 것인, OCT 분광기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 수식은 임의의 어느 한 픽셀에서 측정되는 상기 이상적인 전기 신호값에 대비하여 상기 실제 전기 신호값의 비율 및 상기 이상적인 전기 신호값 대비하여 상기 어느 한 픽셀과 인접한 픽셀에서 측정된 상기 실제 전기 신호값의 비율로 구성되는 것인, OCT 분광기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    각각의 상기 비율은 행렬의 한 요소에 해당하여, 상기 인자는 행렬형식으로 정의되어 상기 역 계산식이 역행렬을 포함한 수식으로 도출되는 것인, OCT 분광기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 인접한 픽셀에 대응되는 기 설정된 거리는 측정되는 상기 누화 현상의 강도와 비례하는 거리를 가지는 것인, OCT 분광기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 분광기의 상기 센서의 에코(echo)신호 현상을 보정하기 위해, 특정 픽셀에 상기 분광 신호가 입력되면,
    상기 센서가 상기 분광 신호를 통해 산출하는 이상적인 전기 신호값 대비 상기 특정 픽셀 및 상기 특정 픽셀의 뒤쪽에서 기 설정된 주기적인 간격으로 위치한 에코신호를 포함하는 픽셀에서 실제로 측정되는 전기 신호값을 고려하여 산출되는 인자 및 상기 분광기가 실제로 동작하는 상황에서 각각의 상기 픽셀에서 실제 측정되는 실제 전기 신호값을 포함하여 구성된 수식을 기반으로, 상기 전기 신호를 보정하는 것인, OCT 분광기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 인자는
    상기 이상적인 전기 신호값과 상기 인자 간의 계산을 통해 상기 실제 전기 신호값이 산출되도록 하는 수식을 전제로 하고,
    상기 수식의 역 계산식을 산출함으로써 상기 이상적인 신호값이 도출되는 것인, OCT 분광기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 수식은 임의의 어느 한 픽셀에서 측정되는 상기 이상적인 전기 신호값에 대비하여 상기 어느 한 픽셀과 상기 어느 한 픽셀의 뒤쪽에서 에코신호 현상에 의해 주기적으로 나타나는 상기 실제 전기 신호값의 비율로 구성되는 것인, OCT 분광기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    각각의 상기 비율은 행렬의 한 요소에 해당하여, 상기 인자는 행렬형식으로 정의되어, 상기 역 계산식이 역행렬을 포함한 수식 또는, 분석 가능한 기 설정된 형태의 행렬 중 어느 하나로 도출되는 것인, OCT 분광기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 분광기의 상기 센서가 출력하는 상기 전기 신호값의 비선형(nonlinearity) 현상을 보정하기 위해,
    동일한 상기 분광 신호가 상기 센서에 입력될 시, 각각의 상기 픽셀에서 이상적으로 출력되는 선형적인 전기 신호값 및 각각의 상기 픽셀에서 실제로 출력되는 비선형적인 전기 신호값을 산출하고,
    상기 선형적인 전기 신호값 및 비선형적인 전기 신호값을 대응시킨 순람표(lookup table) 또는 함수 중 적어도 어느 하나를 기초로, 실제로 상기 분광 신호가 상기 센서에 입력되어 각각의 상기 픽셀에 산출되는 상기 비선형적인 전기 신호값을 상기 순람표 또는 함수에 대응시켜 상기 선형적인 전기 신호값을 산출하여 비선형 현상을 보정하는 것인, OCT 분광기.
  12. 제 2 항, 제 7 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 픽셀의 이득에 대한 팩터인 PRNU(photo response nonuniformity) 및 각각의 상기 픽셀의 오프셋 값에 대한 팩터인 DSNU(dark signal nonuniformity)에 대한 추가 보정을 상기 누화 현상, 에코신호 현상 또는 비선형 현상의 보정이 수행된 전후의 어느 한 시점에 수행하는 것인, OCT 분광기.
  13. 누화, 에코신호 및 비선형 현상을 개선하여, OCT(optical coherence tomography) 분광기로부터 분광 신호를 획득하는 방법에 있어서,
    (a) 분광기 광학계를 통해 입사광을 획득하고, 상기 입사광을 분광 신호로 변형하여 분광기의 센서로 전달하는 단계;
    (b) 상기 분광 신호를 수신한 상기 센서는 상기 분광 신호에 대응하는 전기 신호값을 생성하는 단계; 및
    (c) 상기 분광기의 제어부를 통해 상기 전기 신호값을 보정하는 단계;
    를 포함하고
    상기 분광기는
    분광기 광학계 모듈; 상기 분광기 광학계 모듈로부터 수신한 분광 신호를 전기 신호값으로 변환하는 센서가 포함된 센서보드; 신호를 메인 보드와 주고받기 위한 커넥터; 및 상기 전기 신호값을 보정하는 보정 알고리즘이 포함된 제어부;를 포함하되,
    상기 보정 알고리즘은 상기 OCT 분광기가 동작 시 상기 센서에 포함된 각 픽셀의 상기 전기신호값을 보정하여, 상기 각 픽셀의 인접 픽셀에서 발생되는 누화(crosstalk), 각각의 픽셀 및 그 뒤쪽에서 기 설정된 주기에 대응되어 발생하는 에코신호 또는 상기 센서의 상기 전기 신호값의 입력광신호에 대한 비선형 현상 중 어느 하나 이상의 보정을 수행하는, OCT 분광기로부터 분광 신호를 획득하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는
    상기 분광기의 상기 센서의 누화(crosstalk) 현상을 보정하기 위해, 특정 픽셀에 상기 분광 신호가 입력되면,
    상기 제어부는 상기 센서가 상기 분광 신호를 통해 산출하는 이상적인 전기 신호값 대비 상기 특정 픽셀과 상기 특정 픽셀의 기 설정된 거리 이내로 인접한 픽셀에서 누화 현상으로 인해 측정되는 실제 전기 신호값을 고려하여 산출되는 인자 및 상기 분광기가 실제로 동작하는 상황에서 각각의 상기 픽셀에서 실제 측정되는 상기 실제 전기 신호값을 포함하여 구성된 수식을 기반으로, 상기 전기 신호를 보정하는 것인, OCT 분광기로부터 분광 신호를 획득하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 인자는
    상기 이상적인 전기 신호값과 상기 인자 간의 계산을 통해 상기 실제 전기 신호값이 산출되도록 하는 수식을 전제로 하고,
    상기 수식의 역 계산식을 산출함으로써 상기 이상적인 전기 신호값을 도출하는 것인, OCT 분광기로부터 분광 신호를 획득하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 수식은 임의의 어느 한 픽셀에서 측정되는 상기 이상적인 전기 신호값에 대비하여 상기 실제 전기 신호값의 비율 및 상기 이상적인 전기 신호값 대비하여 상기 어느 한 픽셀과 인접한 픽셀에서 측정된 상기 실제 전기 신호값의 비율로 구성되는 것인, OCT 분광기로부터 분광 신호를 획득하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    각각의 상기 비율은 행렬의 한 요소에 해당하여, 상기 인자는 행렬형식으로 정의되어 상기 역 계산식이 역행렬을 포함한 수식으로 도출되는 것인, OCT 분광기로부터 분광 신호를 획득하는 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 인접한 픽셀에 대응되는 기 설정된 거리는 측정되는 상기 누화 현상의 강도와 비례하는 거리를 가지는 것인, OCT 분광기로부터 분광 신호를 획득하는 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는
    상기 분광기의 상기 센서의 에코(echo)신호 현상을 보정하기 위해, 특정 픽셀에 상기 분광 신호가 입력되면,
    상기 제어부는 상기 센서가 상기 분광 신호를 통해 산출하는 이상적인 전기 신호값 대비 상기 특정 픽셀과 상기 특정 픽셀의 뒤쪽에서 기 설정된 주기에 대응되어 발생하는 에코신호를 포함하는 픽셀에서 실제로 측정되는 전기 신호값을 고려하여 산출되는 인자 및 상기 분광기가 실제로 동작하는 상황에서 각각의 상기 픽셀에서 실제 측정되는 실제 전기 신호값을 포함하여 구성된 수식을 기반으로, 상기 전기 신호를 보정하는 것인, OCT 분광기로부터 분광 신호를 획득하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 인자는
    상기 이상적인 전기 신호값과 상기 인자 간의 계산을 통해 상기 실제 전기 신호값이 산출되도록 하는 수식을 전제로 하고,
    상기 수식의 역 계산식을 산출함으로써 상기 이상적인 전기 신호값을 도출하는 것인, OCT 분광기로부터 분광 신호를 획득하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 수식은 임의의 어느 한 픽셀에서 측정되는 상기 이상적인 전기 신호값에 대비하여 상기 어느 한 픽셀과 상기 어느 한 픽셀의 뒤쪽에서 에코신호 현상에 의해 주기적으로 나타나는 상기 실제 전기 신호값의 비율로 구성되는 것인, OCT 분광기로부터 분광 신호를 획득하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    각각의 상기 비율은 행렬의 한 요소에 해당하여, 상기 인자는 행렬형식으로 정의되어, 상기 역계산식이 역행렬을 포함한 수식 또는, 분석 가능한 기 설정된 형태의 행렬 중 어느 하나로 도출되는 것인, OCT 분광기로부터 분광 신호를 획득하는 방법.
  23. 제 13 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는
    상기 제어부는 상기 분광기의 상기 센서가 출력하는 상기 전기 신호값의 비선형(nonlinearity) 현상을 보정하기 위해,
    동일한 상기 분광 신호가 상기 센서에 입력될 시, 각각의 상기 픽셀에서 이상적으로 출력되는 선형적인 전기 신호값 및 각각의 상기 픽셀에서 실제로 출력되는 비선형적인 전기 신호값을 산출하고,
    상기 선형적인 전기 신호값 및 비선형적인 전기 신호값을 대응시킨 순람표(lookup table) 또는 함수 중 적어도 어느 하나를 기초로, 실제로 상기 분광 신호가 상기 센서에 입력되어 각각의 상기 픽셀에 산출되는 상기 비선형적인 전기 신호값을 상기 순람표 또는 함수에 대응시켜 상기 선형적인 전기 신호값을 산출하여 비선형 현상을 보정하는 것인, OCT 분광기로부터 분광 신호를 획득하는 방법.
  24. 제 13 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는
    상기 제어부는 상기 픽셀의 이득에 대한 팩터인 PRNU(photo response nonuniformity) 및 각각의 상기 픽셀의 오프셋 값에 대한 팩터인 DSNU(dark signal nonuniformity)에 대한 추가 보정은 상기 누화 현상, 에코신호 현상 또는 비선형 현상의 보정이 수행된 전후의 어느 한 시점에 수행하는 것인, OCT 분광기로부터 분광 신호를 획득하는 방법.
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