KR102498742B1 - 초점 심도 향상을 위한 다중 초점 기반 고해상도 광간섭 단층 촬영 장치 - Google Patents

초점 심도 향상을 위한 다중 초점 기반 고해상도 광간섭 단층 촬영 장치 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치는, 광원; 광의 경로를 조절하는 광분배기; 광분배기를 통해 입력된 광을 촬영 대상을 향해 조사하고, 상기 촬영 대상으로부터 반사되어 생성된 측정반사광을 전달하는 측정단; 광분배기를 통해 입력된 광에 기초하여 생성된 기준반사광을 전달하는 기준단; 기준반사광 및 측정반사광에 의해 형성되는 간섭광을 입력받아 분석하는 검출부; 및 검출부에서 분석된 간섭광에 기초하여 촬영 대상의 단층 이미지를 생성하는 영상처리부;를 포함한다. 이에 의해, 초점 심도 향상을 통해 굴곡진 샘플이라 하더라도 초점의 위치를 변경하지 않고도 한 번에 필요한 지점에 대해 고해상도의 단층 이미지를 획득할 수 있게 된다.

Description

초점 심도 향상을 위한 다중 초점 기반 고해상도 광간섭 단층 촬영 장치{MULTIPLE FOCUSING-BASED HIGH-RESOLUTION OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY APPARATUS FOR DEPTH-OF-FOCUS ENHANCEMENT}
본 발명은 초점 심도 향상을 위한 다중 초점 기반 고해상도 광간섭 단층 촬영 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 초점을 통해 초점 심도를 향상시킬 수 있는 초점 심도 향상을 위한 다중 초점 기반 고해상도 광간섭 단층 촬영 장치에 관한 것이다.
최근 의광학 연구 및 의료기기산업 분야에서 각광 받고 있는 광간섭 단층 이미징 시스템은 근적외선 대역의 빛을 사용하여 생체 조직 내부 마이크로 구조를 비침습적으로 단층 영상화할 수 있는 기술로, 샘플의 깊이 정보를 얻는 방식에 따라 시간영역 광간섭 단층 영상장치(TD-OCT), 스펙트럼영역 광간섭 단층 영상 장치(SD-OCT), 파장가변광원 광간섭 단층 영상 장치(SS-OCT)로 구분된다.
이 중 스펙트럼영역 광간섭 단층 영상 장치(SD-OCT)는 넓은 파장대역을 갖는 근적외선 광원에서 나온 빛이 관 분배기를 통하여 샘플단과 기준단으로 나누어진다.
그리고 샘플에 입사된 빛은 샘플 내부 구조의 서로 다른 깊이에서 역산란되고, 기준단으로 입사된 빛은 기준단의 고정되어 있는 거울에 반사된다. 각각 샘플단과 기준단에서 반사되어 돌아오는 빛은 다시 광분배기에서 만나게 되고, 이 때 분리된 두 빛의 광경로차가 광원의 가간섭길이 보다 작을 때 간섭을 일으키게 된다. 생성된 간섭신호는 분광기를 통해 주파수 영역의 신호로 검출되고, 퓨리에 역변환을 통해 샘플의 깊이를 영상화 할 수 있다.
하지만 종래 기술에 따른 OCT의 경우, 다른 방식의 단층 영상 장치들에 비해 민감도가 떨어진다는 문제점을 보완하기 위하여 복수의 분광계 또는 멀티라인 카메라 사용하고 있지만 이 경우 느린 검출 시간, 추가적으로 소요되는 비용, 두 분광계 사이의 오정렬로 유발되는 고주파 신호대역에서의 검출 오류 등의 문제가 발생되고 있다.
또한 초점 심도가 부족해서 촬영 대상을 여러 번에 걸쳐서 스캔하거나, 굴곡진 샘플을 스캔할 때는 영상 초점의 위치를 옮겨가면서 확인해야 한다는 문제가 있었다.
대한민국등록특허공보 제10-1258557호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 초점 심도를 개선하여 굴곡진 샘플이라 하더라도 초점의 위치를 변경하지 않고도 한 번에 필요한 지점에 대해 고해상도의 단층 이미징을 획득할 수 있고, 이를 통해 측정 시간을 단축시킬 수 있는 초점 심도 향상을 위한 다중 초점 기반 고해상도 광간섭 단층 촬영 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치는, 광을 방출하는 광원; 광을 전달받아 광의 경로를 조절하는 광분배기; 상기 광분배기를 통해 입력된 광을 촬영 대상을 향해 조사하고, 상기 촬영 대상으로부터 반사되어 생성된 측정반사광을 전달하는 측정단; 상기 광분배기를 통해 입력된 광에 기초하여 생성된 기준반사광을 전달하는 기준단; 상기 기준반사광 및 상기 측정반사광에 의해 형성되는 간섭광을 입력받아 분석하는 검출부; 및 상기 검출부에서 분석된 간섭광에 기초하여 상기 촬영 대상의 단층 이미지를 생성하는 영상처리부를 포함하고, 상기 광분배기는, 상기 광원, 상기 측정단, 상기 기준단 및 상기 검출부 사이에 위치하여 이동하는 광의 경로를 조절하고, 상기 광원으로부터 방출된 광을 상기 기준단으로 입력되는 기준광 및 상기 측정단으로 입력되는 측정광으로 분배하는 제1 광분배기; 및 상기 제1 광분배기와 상기 측정단 사이에 위치하여 이동하는 광의 경로를 조절하고, 상기 측정광을 재분배하는 제2 광분배기를 포함한다.
여기서, 상기 측정단은, 상기 측정광이 상기 촬영 대상을 향해 진행하는 방향을 기준으로 하여, 상기 제2 광분배기에서 분배된 제1 분배광을 평행광으로 변환하는 제1 콜리메이터; 상기 제1 콜리메이터의 후단에 위치하여 상기 제1 분배광의 경로를 변경하는 제1 미러; 상기 제2 광분배기에서 분배된 제2 분배광을 평행광으로 변환하는 제2 콜리메이터; 상기 제2 콜리메이터의 후단에 위치하여 상기 제2 분배광의 초점 위치를 변경하는 제1 렌즈; 상기 제1 미러에서 반사된 상기 제1 분배광의 경로와 상기 제1 렌즈를 통과한 상기 제2 분배광의 경로를 일치시키는 빔 스플리터; 상기 제1 분배광과 상기 제2 분배광을 반사시키는 갈바노미터 스캐너; 및 상기 갈바노미터 스캐너에서 반사된 상기 제1 분배광과 상기 제2 분배광을 모아주는 제2 렌즈를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제2 광분배기는, 상기 제1 광분배기로부터 분배된 광을 상기 제1 분배광과 상기 제2 분배광으로 재분배함에 있어서, 상기 제1의 분배광의 비율을 상기 제2 분배광의 비율보다 높게 설정할 수 있다.
또한, 상기 측정반사광은, 상기 제1 분배광에 의해 생성되는 제1 측정반사광과 상기 제2 분배광에 의해 생성되는 제2 측정반사광이 합쳐진 것이고, 상기 영상처리부는, 상기 촬영 대상의 상기 초점 위치에 기초하여 광경로 길이의 차이를 보정하여 생성된 복수 개의 단층 이미지를 병합하거나 간섭 신호를 평균화하여 최종 단층 이미지를 생성할 수 있다.
한편, 상기 광원은, 제1 광을 방출하는 제1 광원; 및 제2 광을 방출하는 제2 광원을 포함하고, 상기 광분배기는, 상기 제1 광원 및 제2 광원에서 방출되는 광을 제1 광분배기로 전달하는 제3 광분배기를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원은, 서로 다른 광출력(Optical power) 또는 서로 다른 중심파장(Center wavelength)을 가지는 광을 방출할 수 있다.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 초점 심도 향상을 위한 다중 초점 기반 고해상도 광간섭 단층 이미징 시스템을 제공함으로써, 초점 심도 향상을 통해 굴곡진 샘플이라 하더라도 초점의 위치를 변경하지 않고도 한 번에 필요한 지점에 대해 고해상도의 단층 이미지를 획득할 수 있고, 이를 통해 측정 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치를 설명하기 위한 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치를 설명하기 위한 모식도이고,
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치에 의한 다중 초점을 설명하기 위한 개념도이며,
도 4는 3D 프린트 기반 덴탈 크라운 제조 샘플에 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영이 적용된 모습을 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치를 설명하기 위한 모식도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치를 설명하기 위한 블록도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치를 설명하기 위한 모식도이고, 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치에 의한 다중 초점을 설명하기 위한 개념도이며, 도 4는 3D 프린트 기반 덴탈 크라운 제조 샘플에 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영이 적용된 모습을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치는 종래의 광간섭 단층 촬영 장치에서의 초점 심도(Depth-of-focus)를 종래의 장치에서보다 2~3배 향상시키기 위한 것으로, 기존에 초점 심도가 부족해서 촬영 대상을 반복하여 촬용하는 문제를 해결할 수 있다. 이러한 광간섭 단층 촬영 장치는, 광원(100), 광분배기(200), 기준단(300), 측정단(400), 검출부(500) 및 영상처리부(600)를 포함한다.
본 실시예에서의 광원(100)은 광 대역의 광원(Broadband Light Source, BLS)으로서 광을 생성하여 방출한다. 이러한 광원(100)은 근적외선 영역을 포함하는 넓은 분광 복사 스펙트럼을 가진 광을 출력하는 광원이며, 고휘도 다이오드(Super Luminescent Diode), 티타늄 사파이어 레이저(Ti-Sapphire Laser) 또는 펨토초 레이저(femtosecond laser)가 사용될 수 있다.
광분배기(200)는 광의 경로를 조절하기 위해 마련되며, 광이 이동되는 경로를 기준으로 광원(100)의 후단에 위치하는데, 본 실시예에서의 광분배기(200)는 광섬유 분배기(Fiber Coupler, FC)로 구현되어 빛의 입사각도와 상관없이 안정적인 일정한 빛의 배분 및 출력을 이루고 간결하고 컴팩트한 구성을 이루도록 할 수 있다.
특히 광원(100)으로부터 출력되는 광을 기준단(300) 및 측정단(400)으로 분배시키는 단일의 광분배기를 포함하는 종래의 광간섭 단층 촬영 장치와는 달리, 본 실시예에 따른 광분배기(200)는 광원(100)으로부터 방출된 광이 깊이 방향으로 다중 초점을 가지도록 하기 위해 제1 광분배기(210) 및 제2 광분배기(220)를 포함한다.
제1 광분배기(210)는, 도시된 바와 같이 광원(100), 기준단(300), 측정단(400) 및 검출부(500) 사이에 위치하고, 광원(100)으로부터 방출된 광이 측정단(400)과 기준단(300)으로 분배되도록 광경로를 조절한다. 여기서 제1 광분배기(210)에 의해 분배되어 기준단(300)으로 이동되는 광을 기준광, 측정단(400)으로 이동되는 광을 기준광으로 하며, 제1 광분배기(210)는 기준광 및 측정광의 분배 비율을 50:50으로 설정하는 것이 바람직하다.
한편 제2 광분배기(220)는 제1 광분배기(210)와 측정단(400) 사이에 위치하고, 제1 광분배기(210)에 의해 분배된 광 중 측정광을 제1 분배광 및 제2 분배광으로 재분배한다. 이는 도2에 도시된 바와 같이 측정광이 포커싱되는 위치(F1, F2)를 다르게 하여 초점 심도를 향상시키기 위함이다. 이 때 제2 광분배기는 제1 분배광 대 제2 분배광의 분배 비율을 60:40으로 설정하여 제1 분배광의 비율을 더 높게 설정하도록 한다. 이는 광이 포커싱되는 위치에 기초하여 조절되는 것으로, 본 실시예에서는 다중 초점 중에서 제1 분배광의 초점 위치(F1)가 깊이 방향으로 제2 분배광의 초점 위치(F2)보다 상대적으로 깊게 포커싱될 때 효율적인 포커싱을 위해 제1 분배광의 광출력(optical power)을 더 높게 설정하였지만, 보다 정확한 영상 정보를 획득하기 위해서 필요에 따라 얼마든지 변경가능할 수도 있다.
한편, 기준단(300)은 광분배기(200)를 통해 입력된 광에 기초하여 생성된 기준반사광을 전달하기 위해 마련되며, 도시된 바와 같이 제3 콜리메이터(310) 및 제3 렌즈(320) 및 제2 미러(330)를 포함한다. 여기서 기준광은 광분배기(200) 중 제1 광분배기(210)를 통해 기준단(300)으로 입력된 광을 의미할 수 있다.
제3 콜리메이터(310)는 제1 광분배기(210)를 통해 입력된 기준광이 진행하는 방향으로 기준으로 제1 광분배기(210)의 후단에 위치하여 기준광을 평행광으로 변환할 수 있고, 평행한 광을 제3 렌즈(320)로 전달한다.
제3 렌즈(320)는 제3 콜리메이터(310)의 후단에 위치하고 전달받은 기준광을 제2 미러(330)로 전달할 수 있다.
그리고 제2 미러(330)는 제3 렌즈(320)로부터 전달된 기준광을 반사시켜 기준반사광을 생성하며, 이렇게 생성된 기준반사광은 기준광이 입사된 경로의 역방향으로 진행되어 제1 광분배기(210)로 전달될 수 있다.
그리고 측정단(400)은 광분배기(200)를 통해 입력된 광을 촬영 대상을 향해 조사하고, 촬영 대상으로부터 반사되어 생성된 측정반사광을 전달하는데, 제1 콜리메이터(410), 제1 미러(415), 제2 콜리메이터(420), 제1 렌즈(421), 빔 스플리터(423), 갈바노미터 스캐너(Galvanometer Scanner, GS)(425) 및 제2 렌즈(427)를 포함할 수 있다. 이하에서는 각 구성의 위치를 설명함에 있어 제2 광분배기(220)에서 출력되는 광 즉 출력광이 촬영 대상(S)을 향해 이동하는 방향을 기준으로하여 설명하기로 한다.
제1 콜리메이터는(410) 제2 광분배기(220)의 후단에 위치하여 제2 광분배기(220)에서 분배된 제1 분배광을 평행광으로 변환할 수 있고, 평행한 광을 제1 미러(415)로 전달할 수 있다.
제1 미러(415)는 제1 콜리메이터(410)의 후단에 위치하여 제1 분배광의 경로를 변경하여 빔 스플리터(423)로 전달할 수 있다.
제2 콜리메이터(420)는 제1 콜리메이터(410)와 병렬로 제2 광분배기(220)의 후단에 위치하여 제2 광분배기(220)에서 분배된 제2 분배광을 평행광으로 변환할 수 있고, 평행한 광을 제1 렌즈(421)로 전달할 수 있다.
제1 렌즈(421)는 제2 콜리메이터(420)의 후단에 위치하여 제2 분배광의 초점 위치를 변경하고, 초점 위치가 변경된 제2 분배광을 빔 스플리터(423)로 전달할 수 있다. 이를 통해 도2에 도시된 바와 같이 제2 분배광의 초점 위치(F2)는 깊이 방향을 기준으로 제1 분배광의 초점 위치(F1)보다 위에 위치하게 된다. 본 실시예에서는 상술한 광분배기(200)를 복수개로 마련하고 이를 통해 분배된 광 중에서 일부를 제1 렌즈(421)를 통해 다중으로 함으로써 깊이 방향으로 여러 개의 초점 포인트를 만들어서(Depth-directional multi-focusing) 약 150μm의 기존 초점 심도를 2~3배 늘린 300~450μm로 개선할 수 있게 된다.
따라서 기존에 초점 심도가 부족해서 촬영을 반복하여 영상 정보를 획득했던 종래 기술과는 달리 이상의 구성을 통해 초점 심도를 향상시킴으로서 단일 촬영을 통해서도 고해상도의 영상을 획득할 수 있게 된다.
한편, 빔 스플리터(423)는 제1 미러(415) 및 제1 렌즈(421)의 후단에 위치하고, 제1 미러(415)에서 반사된 제1 분배광의 경로와 제1 렌즈(421)를 통과한 제2 분배광의 경로를 일치시킨다. 그리고 빔 스플리터(423)는 제1 분배광 및 제2 분배광을 갈바노미터 스캐너(425)로 전달한다.
갈바노미터 스캐너(425)는 빔 스플리터(423)의 후단에 위치하고, 입사되는 광을 지속적으로 각도를 바꾸어 반사할 수 있다. 이러한 갈바노미터 스캐너(425)는 빔 스플리터(423)로부터 전달받은 제1 분배광과 상기 제2 분배광을 제2 렌즈(427)로 전달한다.
제2 렌즈(427)는 갈바노미터 스캐너(425)의 후단에 위치하고, 갈바노미터 스캐너(425)에서 전달된 제1 분배광과 제2 분배광을 모아 촬영 대상(S)을 향해 조사할 수 있다.
그리고 측정단(400)에서는 이상의 구성을 통해 제1 분배광 및 제2 분배광이 촬영 대상(S)을 향해 조사하고, 촬영 대상(S)으로부터 제1 분배광 및 제2 분배광이 반사되어 생성되는 제1 측정반사광 및 제2 측정반사광이 합쳐진 측정반사광을 측정광이 전달된 방향의 역방향으로 진행되어 제1 광분배기(210)로 전달될 수 있다.
상술한 측정단(400) 및 기준단(300)에서 생성된 측정반사광 및 기준반사광은 제1 광분배기(210)에서 합쳐질 수 있고, 그 결과 제1 광분배기(210)에서 간섭된 광이 형성될 수 있으며, 이렇게 간섭된 간섭광은 검출부(500)로 전달되어 촬영 대상(S)의 단층 이미지를 획득할 수 있다.
검출부(500)는 제1 광분배기(210)를 통해 간섭광을 수신하고, 간섭광의 스펙트럼을 검출하며, 스펙트럼의 분석을 통해 간섭 스펙트럼 영상을 얻을 수 있으며, 간섭 스펙트럼 영상을 영상처리부(600)로 전달할 수 있다. 그리고 이를 위해 제4 콜리메이터(510), 제3 미러(520), 회절 격자(530) 및 제4 렌즈(540) 및 라인스캐너 카메라(Line Scan Camera, LSC)(550)를 포함할 수 있다. 이하에서는 간섭광이 검출부(500)로 입력되어 진행하는 방향을 기준으로 설명한다.
제4 콜리메이터(510)는 입력된 간섭광을 평행광으로 변환하고, 평행광을 제3 미러(520)로 전달하고, 제3 미러(520)는 제4 콜리메이터(510)의 후단에 위치하여, 제4 콜리메이터(510)로부터 전달된 간섭광을 회절 격자(530)로 전달한다.
회절 격자(530)는 입사된 간섭광을 회절시키는데, 본 실시예에서 회절격자(530)는 사양에 따라 다양한 선택이 가능하며, 회절격자(530)에서 회절된 빛은 제4렌즈(540)를 통하여 라인스캐너 카메라(550)로 전달된다.
한편 영상처리부(600)는 검출부(500)에서 입력받은 간섭 스펙트럼 영상의 각 픽셀을 푸리에 변환(Fourier Transformation)을 통해서 촬영 대상(S)의 깊이 정보를 측정함으로써, 촬영 대상(S)의 단층 영상의 이미지를 만들어낼 수 있다.
본 실시예에서의 영상처리부(600)는 상술한 바와 같이 다중 초점을 이용해 촬영 대상을 촬영함에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 초점 위치에 따라 2개의 영상이 생성됨에 따라, 광경로 길이(Optical path length) 차이를 보정하여서 초점이 맞는 초점 심도(DOF) 부분을 맞게 이미지를 결합하거나 검출부(500)에서 생성되는 간섭 신호를 평균화하는 등의 방식으로 후처리를 통해 최종적으로 하나의 영상을 획득할 수 있다.
이러한 본 실시예의 광간섭 단층 촬영 장치는 고막 검사, 치아 샘플(크라운, 임플란트 등)의 평가 및 3차원 스캐닝, 산업용 렌즈(Lens) 및 디스플레이 검사 기술 등에 활용할 수 있는 것은 물론, 기존의 초점 심도를 벗어나는 부분에 대한 정확한 분석이 어렵다는 단점을 보완할 수 있게 된다.
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치를 설명하기 위한 모식도로써, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치는, 광원(100)이 하나로 마련되는 일 실시예에 따른 광간섭 단층 촬영과는 달리, 광원(1000)을 복수 개로 마련하여 복수의 광이 출력되도록 복수의 광원(1100, 1200), 광분배기(2000), 기준단(3000), 측정단(4000), 검출부(5000) 및 영상처리부(600)를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 광원(1000)은 제1 광을 방출하는 제1 광원(1100) 및 제2 광을 방출하는 제2 광원(1200)을 포함한다. 이 때 제1 광원(1100)과 제2 광원(1200)은 서로 다른 광출력(Optical power) 또는 서로 다른 중심파장(Center wavelength)을 가지는 광을 방출할 수 있다. 그리고 제1 광원(1100)은 제1 광원 콜리메이터(1150)를 포함하여 방출되는 광을 평행광으로 변환하여 제3 광분배기(2300)로 전달하고, 제2 광원(2200)은 제2 광원 콜리메이터(125)를 포함하여 제1 광원(1100)에서 방출되는 광과는 다른 광출력 또는 다른 중심파장을 갖는 광을 평행광으로 변환하여 제3 광분배기(2300)로 전달할 수 있다.
그리고 다른 실시예에 따른 광분배기(200)는 제1 광원 콜리메이터(1150) 및 제2 광원 콜리메이터(1250)로부터 전달받은 제1 광 및 제2 광의 경로를 조절하기 위해 마련되며, 제1 광분배기(2100), 제2 광분배기(2200) 및 제3 광분배기(2300)를 포함할 수 있다. 또한 광섬유 분배기(Fiber Coupler, FC)로 구현되는 일 실시예에 따른 광분배기(200)와는 달리, 다른 실시예에 따른 광분배기(2000)는 빔 스플리터(Beam )로 구현되도록 한다.
촬영 대상(S)으로 이동하는 광의 진행방향을 기준으로 하였을 때, 제1 광분배기(2100)는 제3 광분배기(2300)의 후단에 위치하고, 제3 광분배기(2300)로부터 전달받은 광을 기준광 및 측정광으로 분배되어 기준단(3000)과 측정단(4000)으로 전달되도록 한다.
제2 광분배기(2200)는 제1 광분배기(2100)의 후단에 위치하고, 상술한 바와 같이 제1 광분배기(2100)에 의해 분배된 광 중 측정광을 제1 분배광 및 제2 분배광으로 재분배하여 측정단(4000)으로 전달한다.
제3 광분배기(2300)는, 제1 광원 콜리메이터(1150), 제2 광원 콜리메이터(1250), 제1 광분배기(2100) 및 검출부(5000) 사이에 위치하고, 제1 광분배기(2100)로부터 전달받은 간섭광을 검출부(5000)을 전달한다.
한편, 기준단(3000)은 광분배기(2000)를 통해 입력된 광에 기초하여 생성된 기준반사광을 전달하기 위해 마련되며, 도시된 바와 같이 제3 미러(3100) 및 제3 렌즈(3200) 및 제4 미러(3300)를 포함한다. 여기서 기준광은 광분배기(2000) 중 제1 광분배기(2100)를 통해 기준단(3000)으로 입력된 광을 의미할 수 있다.
제3 미러(3100)는 제1 광분배기(2100)를 통해 입력된 기준광이 진행하는 방향으로 기준으로 제1 광분배기(2100)의 후단에 위치하여 기준광을 제3 렌즈(3200)로 전달한다.
제3 렌즈(3200)는 제3 미러(3100)의 후단에 위치하고 전달받은 기준광을 제4 미러(3300)로 전달할 수 있다.
그리고 제4 미러(3300)는 제3 렌즈(3200)로부터 전달된 기준광을 반사시켜 기준반사광을 생성하며, 이렇게 생성된 기준반사광은 기준광이 입사된 경로의 역방향으로 진행되어 제1 광분배기(2100)로 전달될 수 있다.
다른 실시예에 따른 측정단(4000)은 측정광이 포커싱되는 위치(F1, F2)를 다르게 하여 초점 심도를 향상시키기 위함이며, 이러한 측정단(4000)은 제1 미러(4100), 제2 미러(4200), 제1 렌즈(4210), 빔 스플리터(4230), 갈바노미터 스캐너 (4250) 및 제2 렌즈(4270)를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 측정단(4000)은 일 실시예에 따른 측정단(400)과 달리 광분배기(2000)가 빔 스플리터로 마련됨에 따라 콜리메이터의 구성이 생략될 수 있다. 제1 미러(4100)는 제2 광분배기(2200)로부터 제1 분배광을 전달받아 빔 스플리터(4230)로 전달하고, 제2 미러(4200)는 제2 광분배기(2200)로부터 제2 분배광을 전달받아 제1 렌즈로(4210)로 전달한다.
제1 렌즈(4210)는 제2 미러(4200)의 후단에 위치하여 제2 분배광의 초점 위치를 변경하고, 초점 위치가 변경된 제2 분배광을 빔 스플리터(4230)로 전달할 수 있다. 이를 통해 도2에 도시된 바와 같이 제2 분배광의 초점 위치(F2)는 깊이 방향을 기준으로 제1 분배광의 초점 위치(F1)보다 위에 위치하게 된다.
빔 스플리터(4230)는 제1 미러(4100) 및 제1 렌즈(4210)로부터 전달된 제1 분배광 및 제2 분배광의 경로가 동일해지도록 하여 갈바노미터 스캐너(4250)로 전달한다.
갈바노미터 스캐너(4250)는 빔 스플리터(4230)의 후단에 위치하고, 입사되는 광을 지속적으로 각도를 바꾸어 반사할 수 있다. 이러한 갈바노미터 스캐너(4250)는 빔 스플리터(4230)로부터 전달받은 제1 분배광과 상기 제2 분배광을 제2 렌즈(4270)로 전달한다.
제2 렌즈(4270)는 갈바노미터 스캐너(4250)의 후단에 위치하고, 갈바노미터 스캐너(4250)에서 전달된 제1 분배광과 제2 분배광을 모아 촬영 대상(S)을 향해 조사할 수 있다.
그리고 측정단(4000)에서는 이상의 구성을 통해 제1 분배광 및 제2 분배광이 촬영 대상(S)을 향해 조사하고, 촬영 대상(S)으로부터 제1 분배광 및 제2 분배광이 반사되어 생성되는 제1 측정반사광 및 제2 측정반사광이 합쳐진 측정반사광을 측정광이 전달된 방향의 역방향으로 진행되어 제1 광분배기(2100)로 전달될 수 있다.
상술한 기준단(2000) 및 측정단(3000)에서 생성된 기준반사광 및 측정반사광은 제1 광분배기(2100)에서 합쳐질 수 있고, 그 결과 제1 광분배기(2100)에서 간섭된 광이 형성될 수 있으며, 이렇게 간섭된 간섭광은 검출부(5000)로 전달되어 촬영 대상(S)의 단층 이미지를 획득할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 검출부(5000)는 스펙트럼을 검출하며, 스펙트럼의 분석을 통해 간섭 스펙트럼 영상을 얻을 수 있으며, 간섭 스펙트럼 영상을 영상처리부(600)로 전달할 수 있다. 그리고 이를 위해 제5 미러(5200), 회절 격자(5300), 제4 렌즈(5400) 및 빔 스플리터(5600), 라인스캐너 카메라(5510, 5520)를 포함할 수 있다.
제5 미러(5200)는 제3 광분배기(2300)의 후단에 위치하고, 제3 광분배기(2300)으로부터 입력된 간섭광을 회절 격자(5300)로 전달한다.
회절 격자(5300)는 입사된 간섭광을 회절시키고, 회절된 빛은 제4 렌즈(5400)를 통하여 빔 스플리터(5600)로 전달된다.
그리고 빔 스플리터(5600)는 제4 렌즈(5400)를 통해 전달받은 회절된 빛 중 제1 측정반사광에 기초하여 회절된 빛은 제2 라인스캐너 카메라(5510)로 전달되고, 제2 측정반사광에 기초하여 회절된 빛은 제1 라인스캐너 카메라(5520)로 전달된다.
한편 영상처리부(600)는 검출부(5000)에서 입력받은 간섭 스펙트럼 영상의 각 픽셀을 푸리에 변환(Fourier Transformation)을 통해서 촬영 대상(S)의 깊이 정보를 측정함으로써, 촬영 대상(S)의 단층 영상의 이미지를 만들어낼 수 있다.
이상에서는 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100, 1000 : 광원 1100 : 제1 광원
1200 : 제2 광원 1150 : 제1 광원 콜리메이터
1250 제2 광원 콜리메이터 200, 2000 : 광분배기
210, 2100 : 제1 광분배기 220, 2200 : 제2 광분배기
2300 : 제3 광분배기 300, 3000 : 기준단
400, 4000 : 측정단 500, 5000 : 검출부
600 : 영상처리부

Claims (6)

  1. 광을 방출하는 광원;
    광을 전달받아 광의 경로를 조절하는 광분배기;
    상기 광분배기를 통해 입력된 광을 촬영 대상을 향해 조사하고, 상기 촬영 대상으로부터 반사되어 생성된 측정반사광을 전달하는 측정단;
    상기 광분배기를 통해 입력된 광에 기초하여 생성된 기준반사광을 전달하는 단일의 기준단;
    상기 기준반사광 및 상기 측정반사광에 의해 형성되는 간섭광을 입력받아 분석하는 검출부; 및
    상기 검출부에서 분석된 간섭광에 기초하여 상기 촬영 대상의 단층 이미지를 생성하는 영상처리부를 포함하고,
    상기 광분배기는,
    상기 광원, 상기 측정단, 상기 기준단 및 상기 검출부 사이에 위치하여 이동하는 광의 경로를 조절하고, 상기 광원으로부터 방출된 광을 상기 기준단으로 입력되는 기준광 및 상기 측정단으로 입력되는 측정광으로 분배하는 제1 광분배기; 및
    상기 제1 광분배기와 상기 측정단 사이에 위치하여 이동하는 광의 경로를 조절하고, 상기 측정광을 제1 분배광 및 제2 분배광으로 재분배하는 제2 광분배기를 포함하고,
    상기 측정단은, 상기 측정광이 상기 촬영 대상을 향해 진행하는 방향을 기준으로 하여,
    상기 제2 광분배기에서 분배된 제1 분배광을 평행광으로 변환하는 제1 콜리메이터;
    상기 제1 콜리메이터의 후단에 위치하여 상기 제1 분배광의 경로를 변경하는 제1 미러;
    상기 제2 광분배기에서 분배된 제2 분배광을 평행광으로 변환하는 제2 콜리메이터;
    상기 제2 콜리메이터의 후단에 위치하여 상기 제2 분배광의 초점 위치를 변경하는 제1 렌즈;
    상기 제1 미러에서 반사된 상기 제1 분배광의 경로와 상기 제1 렌즈를 통과한 상기 제2 분배광의 경로를 일치시키는 빔 스플리터;
    상기 제1 분배광과 상기 제2 분배광을 반사시키는 갈바노미터 스캐너; 및
    상기 갈바노미터 스캐너에서 반사된 상기 제1 분배광과 상기 제2 분배광을 모아주는 제2 렌즈를 포함하며,
    상기 측정반사광은,
    상기 제1 분배광에 의해 생성되는 제1 측정반사광과 상기 제2 분배광에 의해 생성되는 제2 측정반사광이 합쳐진 것이고,
    상기 영상처리부는,
    상기 촬영 대상의 상기 초점 위치에 기초하여 광경로 길이의 차이를 보정하여 생성된 복수 개의 단층 이미지를 병합하거나 간섭 신호를 평균화하여 최종 단층 이미지를 생성하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 광간섭 단층 촬영 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광분배기는,
    상기 제1 광분배기로부터 분배된 광을 상기 제1 분배광과 상기 제2 분배광으로 재분배함에 있어서, 상기 제1의 분배광의 비율을 상기 제2 분배광의 비율보다 높게 설정하는 것을 특징으로 하는, 광간섭 단층 촬영 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광원은,
    제1 광을 방출하는 제1 광원 및
    제2 광을 방출하는 제2 광원을 포함하고,
    상기 광분배기는,
    상기 제1 광원 및 제2 광원에서 방출되는 광을 제1 광분배기로 전달하는 제3 광분배기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 광간섭 단층 촬영 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 광원 및 상기 제2 광원은, 서로 다른 광출력(Optical power) 또는 서로 다른 중심파장(Center wavelength)을 가지는 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 광간섭 단층 촬영 장치.
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