KR20080069066A - 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법및 장치 - Google Patents

광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법및 장치 Download PDF

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Abstract

광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법 및 장치가 개시된다. 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법은 광학 간섭계를 이용하여 샘플 시료로부터 광원의 가간섭 거리 이내에서 발생한 제1 간섭 무늬 이미지 신호를 얻고, 상기 광학 간섭계를 이용하여 상기 제1 간섭 무늬 이미지 신호를 소정 위상만큼 위상 천이시킨 제2 간섭무늬 이미지 신호를 얻는다. 상기 제2 간섭무늬 이미지신호와 상기 제1 간섭 무늬 이미지 신호간의 차이인 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 구하고, 소정의 연산 처리를 통하여 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 실질적으로 90도 위상천이시킨 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 구한다. 상기 제3 간섭무늬 이미지신호와 상기 제4 간섭무늬이미지 신호로부터 간섭무늬 패턴을 실질적으로 제거하여 상기 샘플 시료의 이미지 정보를 생성한다. 간섭 무늬 이미지 개수를 2장으로 줄이고 상대적으로 간단한 수학적 연산만을 사용하여 최종 이미지를 획득하므로 이미지 획득 시간을 줄일 수 있다.

Description

광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법 및 장치{Method of Generating Image Information of Sample Using Optical Interferometer And Apparatus Using The Same}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 샘플 시료의 이미지 정보 생성 장치를 간략히 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 샘플 시료의 소정 라인(line)의 1차원 이미지 정보를 생성하는 경우의 1차원 간섭 무늬 이미지 신호에 대한 시뮬레이션 결과이다.
도 4는 도 3에서 수행된 시뮬레이션 결과를 이용하여 1차원 간섭 무늬 이미지 신호로부터 포락선을 얻기 위해 수행된 시뮬레이션 결과이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 샘플 시료의 소정 라인(line)의 1차원 이미지 정보를 생성하는 경우의 위상 천이 에러 존재시 발생할 수 있는 잔존 간섭 무늬 패턴의 유무를 확인하기 위한 1차원 간섭 무늬 이미지 신호에 대한 시뮬레이션 결과이다.
도 6은 도 4에서 수행된 결과를 이용하여 1차원 간섭 무늬 이미지 신호로부 터 포락선을 얻기 위해 수행된 시뮬레이션 결과이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 샘플 시료의 소정 단면의 2차원 이미지 정보 생성 방법에 따라 얻어진 양파 시료 표면의 2차원 간섭 무늬 이미지를 나타낸 실험 결과이다.
도 8은 도 7a와 도 7b에 나타난 두 장의 간섭무늬 이미지를 이용하여 얻은 양파 시료의 최종적인 표면 단층 이미지를 나타낸다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일실시예에 따른 샘플 시료의 소정 단면의 2차원 이미지 정보 생성 방법에 따라 얻어진 양파 시료 표면으로부터 40㎛ 내부의 소정 단면에 대한 2차원 간섭 무늬 이미지를 나타낸 실험 결과이다.
도 10은 도 9a와 도 9b에 나타난 두 장의 간섭 무늬 이미지를 이용하여 얻은 양파 시료의 최종적인 단층 이미지를 나타낸다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 광대역 광원 13 : CCD 카메라
17 : 광분배기 19 : 샘플시료
20 : 이송기 21 : 신호 처리부
23 : 구동기 24 : 광파워 감쇠기
27 : 이송 스테이지 100 : 입력단
200 : 샘플단 300 : 기준단
400 : 검출단
본 발명은 광학 간섭계를 사용하여 샘플 시료의 절개나 접촉이 없이 샘플 시료의 이미지를 얻을 수 있는 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.
시료 표면의 이미지만을 보기 위해서는 기존의 여러 가지 형태의 현미경을 사용할 수 있으나, 현미경을 사용하여 시료 내부의 구조 정보를 얻기에는 많은 제약이 따른다. 그러나, 빛의 가간섭성을 이용하면 시료의 표면 정보뿐만 아니라 내부에 대한 정보를 얻을 수 있다.
시료의 표면 정보뿐만 아니라 내부에 대한 정보를 얻을 수 있는 대표적인 방법이 광학 단층 영상술(Optical Coherence Tomography, 이하 "OCT")이다. OCT에는 시간 영역 OCT(Time Domain OCT), 스펙트럴 영역 OCT(Spectral Domain OCT), 주파수 영역 OCT(Frequency Domain OCT) 및 전역 OCT(Full-Field OCT, 이하 "FF-OCT")가 있다.
FF-OCT는 한번에 시료의 횡단면에 대한 정보를 얻는 방법이다. 일반적으로 FF-OCT를 이용하여 얻는 간섭 무늬 이미지는 DC 노이즈를 나타내는 DC항과 간섭 무늬로 인한 AC항을 포함한다. 종래에는 간섭계를 이용하여 DC항과 간섭 무늬를 나타내는 AC항들을 제거한 시료의 표면 이미지나 단층 이미지를 얻기 위하여 통상 3장 또는 그 이상의 간섭 무늬 이미지들을 필요로 하였다.
종래에 사용되었던 방법은 크게 위상 천이를 단계적(phase-stepping)으로 하 는 방법과 위상천이를 연속적(integrating-bucket)으로 하는 방법으로 나눌 수 있다.
위상천이를 단계적(phase-stepping)으로 하는 방법은 간섭 무늬가 없는 이미지와 서로 90도의 위상천이가 된 2장의 간섭무늬 이미지, 즉 총 3장의 이미지를 필요로 한다.
상기와 같이 위상천이를 단계적으로 하고 총 3장의 이미지를 사용하는 방법은 DC 항등의 잡음 제거를 위해 간섭 무늬가 없는 이미지를 얻어야 한다. 간섭 무늬가 없는 이미지를 얻기 위하여 간섭계에서 기준단(reference arm)의 빔을 차단하기 위한 셔터등의 구성이 추가적으로 더 필요하거나 기준단과 샘플단의 광경로 간의 광 지연 경로차를 크게 하여 간섭무늬가 형성되지 않게 하기 위하여 간섭계의 시스템 구성이 복잡하게 된다. 또한, 두개의 간섭무늬 이미지 간에 정확히 90도 위상천이가 일어나지 않을 경우에는 잔존하는 간섭무늬가 있어 정확한 최종 이미지 획득이 어려워진다는 매우 큰 단점이 있다.
미국 등록 특허 US 7,088,454(발명의 명칭 “FULL-FIELD OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY AND ITS APPLICATION TO MULTIPLE-LAYER INFORMATION DECODING")는 FF-OCT를 이용하여 시료의 표면 이미지나 단층 이미지를 얻기 위한 방법을 개시하고 있다. 미국 등록 특허 US 7,088,454에 따르면, 간섭 무늬가 없는 이미지, 간섭 무늬가 있는 이미지, 상기 간섭 무늬가 있는 이미지를 90도 위상 천이시킨 간섭 무늬 이미지 3장을 얻으며, 상기 위상 천이가
Figure 112007006469714-PAT00001
일 때에만 최종 얻고자 하는 시료 의 표면 이미지나 단층 이미지에서 간섭 무늬가 제거되고, 상기 위상 천이가
Figure 112007006469714-PAT00002
이외의 값인 경우에는 최종 얻고자 하는 시료의 표면 이미지나 단층 이미지에서 간섭무늬 패턴이 남으므로 정확한 최종 이미지 획득이 어려운 문제점이 있다.
또한, 위상천이를 단계적으로 하고 총 4장의 간섭무늬 이미지를 사용하는 방법은 가간섭 거리 이내에 있는 초기 위상에 대한 간섭무늬를 기준으로 각각 90도 씩 위상천이가 된 이미지를 사용하여야 한다. 또한, 4장의 간섭무늬 이미지를 얻기 위한 위상천이의 값이 매우 정확하여야만 한다. 따라서 긴 이미지 획득시간을 필요로 하며, 정확한 위상 천이를 주기 위해 시스템의 동기화가 정확히 이루어져야 하기 때문에 시스템 구성이 다소 복잡한 시스템 구성을 필요로 한다.
또한, 위상천이를 연속적(integrating-bucket)으로 하는 방법에서는 순차적으로 90도씩의 위상천이를 갖는 총 4장의 간섭무늬 이미지를 필요로 하므로 이미지 획득 시간이 길어지게 되며, 4장의 간섭무늬 이미지를 얻을 때 필요한 위상천이의 정확도가 위상천이를 단계적으로 하는 방법에 비해서는 작게 요구되나 정확한 위상천이 값이 아닌 경우에는 마찬가지로 간섭무늬 패턴이 남는 문제점이 생기기 때문에 정확한 위상 천이를 주기 위해 시스템 구성이 복잡한 문제점이 있다.
또한, 이미지 획득 시간을 줄이기 위해 동시에 두 장의 간섭무늬 이미지를 두 대의 CCD(Charge Coupled Detector)를 사용하여 동시에 얻는 방법이 있으나, DC 항을 제거하기 위해서는 마찬가지로 4장의 간섭무늬 이미지가 필요할 뿐만 아니라 시스템 구성이 복잡해지며 가격이 비싸지는 단점이 있다.
한편, Zhongping과 Yonghua등의 논문(“Optical Doppler Tomography", IEEE Journal of Selected Topics In Quantum Electronics, Vol. 5, No 4, July/August 1999)에서는 시간영역에서 샘플 시료의 1차원 깊이 정보 및 혈류 속도(blood velocity)를 얻기 위한 ODT(Optical Doppler Tomography)에 대해 개시하고 있다. 상기 논문에서는 시간 영역의 초기 간섭 무늬 신호를 획득한 후, 시간 영역에서 싸인(sine)항을 코사인(cosine)항으로 바꾸어 시료의 특정 포인트에 대한 1차원 깊이 정보를 산출하기 위하여 힐버트 변환을 사용한다. 상기 논문의 경우 ODT 분야에서 샘플 시료의 샘플 깊이라는 1차원 정보만을 얻기 위해 시간영역에서 처리가 이루어지고 있으며, 샘플 시료의 2차원 정보를 얻기 위해서는 샘플의 깊이 방향인 z 방향에 대한 스캐닝과 더불어 횡방향인 x 또는 y방향으로의 스캐닝이 필요하고, 3차원 정보를 얻기 위해서는 z 방향에 대한 스캐닝과 더불어 x 와 y 방향의 2번의 스캐닝을 필요로 하므로 신호 취득 시간이 길어지게 된다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 광학 단층 영상(OCT) 시스템에서 광학 간섭 무늬 이미지의 사용 개수를 줄여 이미지 획득 시간을 줄일 수 있는 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 상기 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법을 이용하여 광학 간섭 무늬 이미지의 사용 개수를 줄여 이미지 획득 시간을 줄일 수 있는 샘플 시료의 이미지 정보 생성 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법은 광학 간섭계를 이용하여 샘플 시료로부터 광원의 가간섭 거리 이내에서 발생한 제1 간섭 무늬 이미지 신호를 얻는 단계와, 상기 광학 간섭계를 이용하여 상기 제1 간섭 무늬 이미지 신호를 소정 위상만큼 위상 천이시킨 제2 간섭무늬 이미지 신호를 얻는 단계와, 상기 제2 간섭무늬 이미지신호와 상기 제1 간섭 무늬 이미지 신호간의 차이인 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 구하는 단계와, 소정의 연산 처리를 통하여 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 실질적으로 90도 위상천이시킨 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 구하는 단계와, 상기 제3 간섭무늬 이미지신호와 상기 제4 간섭무늬이미지 신호로부터 간섭무늬 패턴을 실질적으로 제거하여 상기 샘플 시료의 이미지 정보를 생성하는 단계를 포함한다. 상기 샘플 시료의 이미지 정보는 상기 샘플 시료의 소정 단면의 2차원 이미지 정보가 될 수 있다. 상기 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법은 상기 샘플 시료의 깊이 방향을 따라서 상기 샘플 시료의 깊이를 변화시켜가면서 상기 소정 단면의 2차원 이미지 정보를 복수개 생성한 후 상기 복수개의 2차원 이미지 정보를 소정 순서로 배열하여 3차원 이미지 정보를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 소정의 연산 처리를 통하여 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 실질적으로 90도 위상천이시킨 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 생성하는 단계는 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 힐버트 변환하여 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호에 대하 여 실질적으로 90도 위상천이된 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 생성할 수 있다. 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호는 상기 샘플 시료의 표면 또는 소정 단면의 2차원 이미지 정보외의 신호와 노이즈를 제거한 간섭무늬 신호가 될 수 있다. 상기 제3 간섭무늬 이미지신호와 상기 제4 간섭무늬이미지 신호로부터 간섭무늬 패턴을 실질적으로 제거하여 상기 샘플 시료의 이미지 정보를 생성하는 단계는 상기 제3 간섭무늬 이미지신호와 상기 제4 간섭무늬이미지 신호의 제곱합을 구하는 과정을 통하여 간섭무늬 패턴을 실질적으로 제거하여 상기 샘플 시료의 이미지 정보를 생성할 수 있다. 상기 샘플 시료의 이미지 정보는 상기 샘플 시료의 소정 라인(line)의 1차원 이미지 정보가 될 수 있다. 상기 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법은 상기 샘플 시료의 소정 단면의 제1 방향을 따라서 상기 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법을 적용하여 상기 샘플 시료의 제1 이미지 정보를 생성하는 단계와, 상기 샘플 시료의 소정 단면의 상기 제1 방향에 실질적으로 수직인 제2 방향에 대하여 상기 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법을 적용하여 상기 샘플 시료의 제2 이미지 정보를 생성하는 단계와, 상기 제1 이미지 정보와 상기 제2 이미지 정보를 소정의 순서로 배열하여 2차원 이미지 정보를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법은 상기 샘플 시료의 소정 단면의 제1 방향을 따라서 상기 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법을 적용하여 상기 샘플 시료의 제1 이미지 정보를 생성하는 단계와, 상기 샘플 시료의 소정 단면의 상기 제1 방향에 실질적으로 수직인 제2 방향에 대하여 상기 광학 간 섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법을 적용하여 상기 샘플 시료의 제2 이미지 정보를 생성하는 단계와, 상기 제1 이미지 정보와 상기 제2 이미지 정보를 소정의 순서로 배열하여 2차원 이미지 정보를 생성하는 단계와, 상기 샘플 시료의 깊이 방향을 따라서 상기 2차원 이미지 정보를 복수개 생성한 후 상기 복수개의 2차원 이미지를 소정 순서로 배열하여 3차원 이미지 정보를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법은 전역(Full Field) OCT 시스템에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 샘플 시료의 이미지 정보 생성 장치는 샘플 시료로부터 광원의 가간섭 거리 이내에서 발생한 제1 간섭 무늬 이미지 광신호와 상기 제1 간섭 무늬 이미지 광신호를 소정 위상만큼 위상 천이시킨 제2 간섭무늬 이미지 광신호를 제공하는 광학 간섭계와, 상기 제1 및 제2 간섭 무늬 이미지 광신호를 전기적인 신호로 변환하여 제1 간섭 무늬 이미지 신호 및 제2 간섭 무늬 이미지 신호를 검출하는 검출부와, 상기 제2 간섭무늬 이미지 신호와 상기 제1 간섭 무늬 이미지 신호간의 차이인 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 구하고, 소정의 연산 처리를 통하여 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 실질적으로 90도 위상천이시킨 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 구하고, 상기 제3 간섭무늬 이미지신호와 상기 제4 간섭무늬이미지 신호로부터 간섭무늬 패턴을 실질적으로 제거하여 상기 샘플 시료의 이미지 정보를 생성하는 신호 처리부를 포함한다. 상기 신호 처리부는 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 힐버트 변환하여 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호에 대하여 실질적으로 90도 위상천이된 제4 간섭 무 늬 이미지 신호를 생성할 수 있다. 상기 신호 처리부는 상기 제3 간섭무늬 이미지신호와 상기 제4 간섭무늬이미지 신호의 제곱합을 구하는 과정을 통하여 간섭무늬 패턴을 실질적으로 제거하여 상기 샘플 시료의 이미지 정보를 생성할 수 있다. 상기 검출부는 2차원 배열을 가지는 센서 어레이를 포함할 수 있고, 샘플 시료의 이미지 정보는 상기 샘플 시료의 표면 또는 소정 단면의 2차원 이미지 정보가 될 수 있다. 상기 검출부는 1차원 배열을 가지는 센서 어레이를 포함할 수 있고, 상기 샘플 시료의 이미지 정보는 상기 샘플 시료의 소정 라인(line)의 1차원 이미지 정보가 될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 필요로 하는 간섭무늬 이미지의 개수가 적고 상대적으로 간단한 수학적 연산만을 사용하므로 샘플 시료 표면의 3차원 형상 측정 시스템이나 바이오/의료 샘플 시료 내부의 3차원 광 간섭 단층 영상 취득 시스템에도 적용할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
그리고, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 샘플 시료의 이미지 정보 생성 장치를 간략히 나타낸 구성도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 샘플 시료의 이미지 정보 생성 장치는 전역 OCT(Full-Field Optical Coherence Tomography) 시스템에 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 전역 OCT 시스템은 광학 간섭계, 검출부(400) 및 신호 처리부를 포함한다. 광학 간섭계는 입력단(100), 샘플단(200), 기준단(300) 및 광분배기(17)를 포함한다. 신호 처리부는 신호 처리 장치(21) 및 구동부(23)를 포함한다. 상기 광학 간섭계는 예를 들어 마이켈슨 간섭계로 구현될 수 있다.
광학 간섭계는 샘플 시료로부터 광원의 가간섭 거리 이내에서 발생한 제1 간섭 무늬 이미지 광신호를 검출부(400)로 제공하고, 상기 제1 간섭 무늬 이미지 광신호를 소정 위상만큼 위상 천이시킨 제2 간섭무늬 이미지 광신호를 검출부(400)로 제공한다.
검출부(400)는 상기 제1 및 제2 간섭 무늬 이미지 광신호를 CCD 카메라(13) 등과 같은 촬영장치를 이용하여 전기적인 신호로 변환하여 제1 간섭 무늬 이미지 신호 및 제2 간섭 무늬 이미지 신호를 검출한다.
신호 처리부는 상기 검출된 제2 간섭무늬 이미지신호와 상기 제1 간섭 무늬 이미지 신호간의 차이인 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 구하고, 소정의 연산 처리를 통하여 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 실질적으로 90도 위상천이시킨 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 구하고, 상기 제3 간섭무늬 이미지신호와 상기 제4 간섭무늬이미지 신호로부터 간섭무늬 패턴을 실질적으로 제거하여 상기 샘플 시료의 이미지 정보를 생성한다.
구체적으로, 입력단(100)은 백색 광원(white light source)을 사용하는 광대역 광원(broadband light source, 11)과, 광대역 광원으로부터 조사된 광파워를 간섭계로 전달하기 위한 광섬유 다발(12)과, 광섬유 다발(12)로부터 출력된 광파워를 샘플 시료(19)와 기준 거울(26) 전역에 조사하기 위해 사용되는 렌즈 1(15)을 포함한다.
샘플단(200)은 샘플 시료(19)의 표면 이미지 및 단층 이미지를 고배율로 획득하기 위한 대물 렌즈(18)와, 샘플 시료(19) 및 샘플 시료(19)의 내부에 초점이 맺히도록 샘플 시료(19)를 움직여주는 이송기(20)를 포함한다.
기준단(300)은 기준단(29)에서 반사된 광 파워를 샘플단(28)의 샘플 시료(19)에서 반사된 광 파워와 동일한 양으로 만들기 위한 광 파워 감쇠기(Neutral Density Filter, 24)와, 대물렌즈(26)와, 기준거울(26)과, 기준단(29)에 부착된 기준 거울(26)의 정밀 이송을 위한 이송 스테이지(PZT, 27)을 포함한다.
검출단(400)은 간섭무늬 이미지의 초점이 CCD 카메라(13)에 맺히도록 하는 렌즈(14)와, 간섭 무늬 검출을 위한 CCD 카메라(13)를 포함한다.
신호 처리 장치(21)는 상기 간섭계를 통해 획득된 간섭 무늬 이미지로부터 소정의 연산 처리와 소정의 이미지 신호 처리를 통하여 샘플 시료의 최종 이미지를 생성한다. 구동기(29)는 기준단(300)에 부착된 기준 거울(26)의 정밀이송을 위한 이송 스테이지(27)를 구동한다.
이하, 도 1을 참조하여, 간섭 무늬 이미지를 획득하기까지의 과정을 살펴본다.
먼저, 광대역 광원(11)으로부터 조사된 광파워가 광섬유 다발(12)을 통하여 렌즈1(15)로 전달된다. 렌즈 1(15)을 통과한 광파워는 광분배기(17)에서 두개의 동일한 광파워로 분할되고, 분할된 각각의 광파워는 샘플단(28)과 기준단(29)의 대물렌즈(18, 25)를 통과한다. 그리고 각각 샘플시료(19)와 기준거울(26)에서 반사되어 되돌아 온 후 광분배기(17)에서 재결합한다. 도 1의 참조 부호 16은 샘플단(28)과 기준단(29)에 조사되는 광 경로를 나타낸다.
이때 두개의 광경로의 광경로차가 광원의 가간섭 길이보다 짧으면 간섭무늬가 형성되며, 상기 형성된 간섭 무늬는 렌즈 2(14)를 통과한 후 CCD 카메라(13)에 초점이 맺힌 간섭 무늬 이미지로 검출된다. 도 1의 참조 부호 22는 샘플 시료(19)와 기준 거울(26)로부터 반사된 광 경로를 나타낸다.
또한, 신호 처리부(21)에서 구동부(23)를 제어하여 이송 스테이지(27)에 부착된 기준거울(26)을 사용 광원의 가간섭길이 안에서 움직이면 소정의 위상 천이가 발생하여 간섭무늬 이미지의 간섭 패턴이 변하게 된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 본 발명의 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법은 샘플 시료의 소정 단면의 2차원 이미지 정보를 생성하는 데에 사용할 수 있다. 이하, 샘플 시료의 소정 단면의 2차원 이미지 정보를 생성하는 것을 예로 들어 본 발명의 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법에 대해 설명한다.
도 2를 참조하면, 샘플 시료의 소정 단면의 최종 단층 이미지를 얻는데 필요한 두 장의 원이미지(source image) 중 하나를 얻기 위하여 샘플단(200)을 통하여 샘플 시료(19)의 표면 및 내부에서 반사된 빛과 기준단(300)에서 반사된 빛 간의 간섭을 유발하여 샘플 시료(19)로부터 광원(11)의 가간섭 거리 이내에서 발생한 제1 간섭 무늬 이미지 신호 를 얻는다(단계 201).
이하 수식의 간략화를 위해서 사용되는 광원(19)이 단색광이고 잡음이 없다고 가정하면 전형적인 간섭무늬 이미지를 나타내는 제1 간섭 무늬 이미지 신호 는 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112007006469714-PAT00003
여기서 A(x,y)는 최종적으로 얻고자하는 시료의 표면 이미지 또는 소정 단면의 단층 이미지이고,
Figure 112007006469714-PAT00004
과
Figure 112007006469714-PAT00005
는 원하지 않는 따라서 최종이미지 취득 시 노이 즈로 작용하는 DC 항이며,
Figure 112007006469714-PAT00006
는 간섭 무늬 패턴이며,(x,y)는 CCD 카메라(13)상의 좌표값을 나타낸다. DC항은 상기 샘플 시료(19)의 최종적으로 얻고자 하는 소정 단면의 2차원 이미지 정보외의 나머지 신호들과 노이즈를 포함한다.
수학식 1에서 기술한 바와 같이 제1 간섭 무늬 이미지 신호
Figure 112007006469714-PAT00007
는 DC 항과 AC 항의 합으로 되어 있는데, AC 항은 최종 단층 이미지를 나타내는 인자와 간섭무늬 패턴을 나타내는 인자의 곱으로 주어진다. 여기서 DC 항은 이미지의 해상도를 좋지 않게 하고 시료의 내부 정보를 차단하는 역할을 하기 때문에 제거해야 한다.
기준단(300)이 α°의 위상천이를 갖도록 간섭계의 기준단(300)에 물리적인 변화를 가하여 기준단(300)의 광경로를 조절하여(단계 203) α°만큼 위상 천이된 제2 간섭무늬 이미지 신호
Figure 112007006469714-PAT00008
를 획득한다(단계 205). 구체적으로, 기준단(300)의 이송 스테이지(27)를 제어하여 기준 거울(26)을 도 1의 상하 방향으로 이동시켜 기준단(300)의 광경로를 조절할 수 있다.
이송 스테이지(27)를 이용하여 간섭무늬 패턴이 위상천이 되도록 소정 거리 만큼 이송시키면 수학식 1은 다음 수학식 2와 같이 변형된다.
Figure 112007006469714-PAT00009
여기서, α는 위상 천이된 양을 나타내는 값이다.
수학식 2에서 나타난 바와 같이 제2 간섭무늬 이미지 신호
Figure 112007006469714-PAT00010
는
Figure 112007006469714-PAT00011
과 동일한 DC항을 가지며, 간섭무늬 패턴을 나타내는 인자에서 위상의 차이만을 갖는다. 따라서, DC 항을 제거하기 위해서는 수학식 2에서 수학식 1을 빼면 간섭무늬 항만을 얻을 수 있다.
다음의 수학식 3과 같이 앞에서 획득한 두 장의 간섭무늬 이미지 신호들, 즉 제2 간섭무늬 이미지 신호
Figure 112007006469714-PAT00012
와 제1 간섭무늬 이미지 신호
Figure 112007006469714-PAT00013
의 세기 차이를 구하여 DC 성분을 실질적으로 제거한 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 구한다(단계 207)
Figure 112007006469714-PAT00014
Figure 112007006469714-PAT00015
Figure 112007006469714-PAT00016
이때 AC 항이 일부 변형되어 수학식 3에 나타난다.
수학식 3을 간략화하기 위해 각항을 다음의 수학식 4와 같이 정의할 수 있다.
Figure 112007006469714-PAT00017
수학식 4를 이용하여 수학식 3을 다시 정리하면 다음과 같이 간략화된 수학식 5를 얻는다.
Figure 112007006469714-PAT00018
수학식 5를 참조하면, DC 성분이 실질적으로 제거된 제3 간섭 무늬 이미지 신호 S1은 최종 단층 이미지에 수학식 4를 통하여 관계되는 항인
Figure 112007006469714-PAT00019
과 삼각함수 중 싸인 함수로 나타낼 수 있는 간섭무늬 항의 곱으로 표현이 된다.
그 다음, 소정의 연산 처리를 통하여 제3 간섭 무늬 이미지 신호 S1을 실질적으로 90도 위상천이시킨 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 구한다(단계 209).
제3 간섭 무늬 이미지 신호 S1을 실질적으로 90도 위상천이시키기 위해서 예를 들어 힐버트 변환 (Hilbert Transform)을 사용할 수 있다. 힐버트 변환은 간섭 신호의 포락선(fringe envelop)을 검출하기 위하여 싸인(sine)항을 코사인(cosine)항으로 바꾸는 역할을 한다.
수학식 5를 힐버트 변환을 하면 다음의 수학식 6을 얻는다.
Figure 112007006469714-PAT00020
그 다음, 수학식 5의 제3 간섭 무늬 이미지 신호 S1와 제4 간섭 무늬 이미지 신호 S2를 각각 제곱한 후 더하는 과정을 통하여 간섭무늬 패턴을 실질적으로 제거하여 상기 샘플 시료의 이미지 정보를 생성함으로써 이미지를 복원 한다(단계 211).
다음의 수학식 7은 간섭무늬가 제거되고 얻고자 하는 샘플 시료의 최종 단층 이미지 항에 상수항이 곱해진 형태를 갖는다.
Figure 112007006469714-PAT00021
상기 샘플 시료의 이미지 정보
Figure 112007006469714-PAT00022
의 상수항은 수학식 4에서 주어진바와 같이 위상천이값 α에 대한 싸인 함수에 비례한다. 즉, 위상천이의 값이 0이 아닌 경우, 모든 위상천이 값에 대하여 수학식 7로 주어지는 최종 이미지는 원이미지인 수학식 1에서 DC항 및 간섭무늬 항이 제거된 형태로 주어진다. 여기서, 수학식 7의 결과는 기준 거울(26)의 이동거리에 무관하게 간섭무늬가 제거될 수 있음을 나타낸다. 단지, 수학식 4의 위상 천이값 α에 따라서 수학식 7의 최종 이미지의 세기만이 변할 뿐이다. 즉, 최종 이미지의 세기만이 위상천이의 값에 관계된다. 수 학식 2를 참조하면, 최대의 최종 이미지 신호값을 얻기 위해서는
Figure 112007006469714-PAT00023
이다.
따라서, 본 발명에서는 신호의 크기만 변할 뿐 인가된 위상천이 값인 α에 무관하게 간섭 무늬가 제거되는 특징이 있는 반면, 종래의 미국특허 US 7,088,454에서는 위상 천이가
Figure 112007006469714-PAT00024
일 때에만 간섭무늬가 완벽히 제거되고 다른 경우에는 간섭무늬 패턴이 남아 최종 이미지 획득을 어렵게 한다는 차이점이 있다.
또한, 본 발명은 종래의 FF-OCT에서 정확한 최종 이미지를 복원하기 위해서 요구되는 위상천이의 값이 90도이어야만 한다는 한계를 극복할 수 있다.
또한, 임의의 잡음을 제거하기 위해서 여러 번 획득된 이미지에 대한 평균을 취하는데, 본 발명은 필요로 하는 간섭 무늬 이미지의 개수가 적으므로 이미지 획득시간을 월등히 줄일 수 있다는 특징이 있다.
그 다음, 상기 복원된 이미지에 대한 일반적인 신호처리 과정을 거쳐 최종 이미지를 얻는다(단계 213).
한편, 최종 이미지의 해상도 및 잡음 제거를 극대화하기 위하여 수학식 1과 수학식 2에 표현된 간섭무늬 이미지를 N번 획득한 후 각각의 평균을 다음의 수학식 8 및 9와 같이 구할 수 있다.
Figure 112007006469714-PAT00025
Figure 112007006469714-PAT00026
여기서, N은 N번째 이미지를 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법은 샘플 시료의 표면 또는 소정 단면의 2차원 이미지 정보를 생성하는데에만 적용되는 것이 아니라 상기 2차원 이미지 정보를 기초로하여 3차원 이미지 정보를 생성하는데에도 적용할 수 있다. 구체적으로, 상기 샘플 시료의 깊이 방향을 따라서 상기 샘플 시료의 깊이를 변화시켜가면서 복수의 연속적인 2차원 횡단면 이미지 정보를 생성한 후 상기 복수의 연속적인 2차원 이미지 정보를 소정 순서로 배열하여 3차원 이미지 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법은 샘플 시료의 표면 또는 소정 단면의 2차원 이미지 정보를 생성하는데에만 적용되는 것이 아니라 샘플 시료의 소정 라인(line)의 1차원 이미지 정보를 생성하는데에도 적용할 수 있다. 예를 들어, 1차원 배열의 센서 어레이를 가지는 CCD 카메라를 사용하여 샘플 시료의 소정 라인(line)의 1차원 이미지 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 샘플 시료의 소정 단면의 2차원 이미지 정보는 다음과 같은 순서에 의해 생성될 수 있다. 먼저, 1차원 배열의 센서 어레이를 가지는 CCD 카메라를 사용하여 상기 도 2에 설명된 방법을 적용하여 샘플 시료의 표면 또는 소정 깊이의 소정 단면의 제1 방향-예를 들어 x방향-을 따라서 샘플 시료의 소정 라인(line)의 1차원 제1 이미지 정보를 생성한다. 그 다음, 상기 샘플 시료의 소정 단면의 상기 제1 방향에 실질적으로 수직인 제2 방향-예를 들어 y방향-에 대하여 상기 도 2에 설명된 방법을 적용하여 샘플 시료의 1차원 제2 이미지 정보를 생성한다. 그 다음, 상기 1차원 제1 이미지 정보와 상기 1차원 제2 이미지 정보를 소정의 순서로 배열하여 2차원 이미지 정보를 생성한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 샘플 시료의 깊이 방향을 따라서 전술한 2차원 이미지 정보를 복수개를 생성하고, 상기 복수개의 2차원 이미지를 소정 순서로 배열하여 3차원 이미지 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 소정의 시간차를 두고, 3차원 이미지 정보를 복수개 생성함으로써 샘플 시료에 대한 동영상 이미지 정보를 생성할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법에 따르면, 필요로 하는 간섭무늬 이미지의 개수가 적고 상대적으로 간단한 수학적 연산만을 사용하므로 샘플 시료 표면의 3차원 형상 측정 시스템이나 바이오/의료 샘플 시료 내부의 3차원 광간섭 단층 영상 취득 시스템에 적용할 경우 이미지 획득 시간과 컴퓨터 연산에 필요한 이미지의 개수와 계산양이 줄어듦으로써 효율적인 실시간 이미징이 가능할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 샘플 시료의 소정 라인(line)의 1차원 이미지 정보를 생성하는 경우의 1차원 간섭 무늬 이미지 신호에 대한 시뮬레이션 결 과이고, 도 4는 도 3에서 수행된 시뮬레이션 결과를 이용하여 1차원 간섭 무늬 이미지 신호로부터 포락선을 얻기 위해 수행된 시뮬레이션 결과이다.
도 3의 가는 실선은 광원의 가간섭 거리 이내에서 발생한 수학식 1에 표현된 x 또는 y 열의 제1 간섭 무늬 이미지 신호라고 가정한다.
도 3의 점선은 수학식 2의 위상천이된 신호를 얻기 위해 상기 제1 간섭 무늬 이미지 신호를 α값을 180도하여 위상천이시킨 제2 간섭 무늬 이미지 신호이다.
도 4의 가는 실선은 수학식 3에 표현된 연산이 수행된 결과로써 도 3의 제1 및 제2 간섭 무늬 이미지 신호에 대한 빼기 연산을 수행한 후의 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 나타내며, DC 항이 제거되어 양의 값과 음의 값을 동시에 갖고 있음을 알 수 있다.
도 4의 가는 점선은 수학식 6에 표현된 연산이 수행된 결과로서 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 힐버트 변환을 통하여 90도 위상 천이시킨 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 나타낸다.
도 4의 굵은 실선은 수학식 7에 표현된 연산이 수행된 결과로서 제3 및 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 제곱한 후 더하여 얻은 간섭 무늬 이미지 신호의 포락선을 나타내며, 간섭 무늬 패턴이 제거되고 간섭 무늬 이미지 신호의 포락선만이 획득됨을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 샘플 시료의 소정 라인(line)의 1차원 이미지 정보를 생성하는 경우의 위상 천이 에러 존재시 발생할 수 있는 잔존 간섭 무늬 패턴의 유무를 확인하기 위한 1차원 간섭 무늬 이미지 신호에 대한 시뮬레이션 결과이다. 도 6은 도 4에서 수행된 결과를 이용하여 1차원 간섭 무늬 이미지 신호로부터 포락선을 얻기 위해 수행된 시뮬레이션 결과이다.
도 5의 가는 실선은 수학식 1에 표현된 x 또는 y 열의 제1 간섭 무늬 이미지 신호라고 가정한다. 도 6의 점선은 수학식 2의 위상천이된 신호를 얻기 위해 상기 가는 실선의 1차원 제1 간섭 무늬 이미지 신호를 α값을 18도로 위상천이시킨 제2 간섭 무늬 이미지 신호이다. 즉, 수학식 2의 위상천이된 신호를 얻기 위해 α값을 최대의 신호크기를 얻을 수 있는 값인 180도보다 10배 적은 18도로 위상천이 시키면 도 5의 가는 점선으로 표시된 제2 간섭 무늬 이미지 신호를 얻을 수 있다.
도 6의 가는 실선은 수학식 3에 표현된 연산이 수행된 결과로써 도 5의 제1 및 제2 간섭 무늬 이미지 신호에 대한 빼기 연산을 수행한 후의 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 나타내며, DC 항이 제거되어 양의 값과 음의 값을 동시에 갖고 있음을 알 수 있다. 하지만, 도 4의 값보다 간섭 무늬 이미지 신호의 크기가 상대적으로 작다.
도 6의 가는 점선은 수학식 6에 표현된 연산이 수행된 결과로써 가는 실선으로 표시된 1차원 제3 간섭 무늬 이미지 신호에 대하여 힐버트 변환을 통하여 90도 위상 천이시킨 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 나타낸다.
도 6의 굵은 실선은 수학식 7에 표현된 연산이 수행된 결과로서 도 6의 제3 및 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 제곱한 후 더하여 얻은 간섭 무늬 이미지 신호의 포락선을 나타내며, 간섭무늬 패턴이 완벽히 제거되고 신호의 포락선만이 획득됨을 알 수 있다.
따라서, 도 6에 나타난 시뮬레이션 결과로부터 본 발명의 샘플 시료의 이미지 생성 방법에 따르면, 위상 천이 에러 발생시 간섭 무늬 이미지 신호의 크기에만 영향을 줄 뿐 잔존 간섭 무늬 패턴은 발생하지 않음을 알 수 있다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 샘플 시료의 소정 단면의 2차원 이미지 정보 생성 방법에 따라 얻어진 양파 시료 표면의 2차원 간섭 무늬 이미지를 나타낸 실험 결과이고, 도 8은 도 7a와 도 7b에 나타난 두 장의 간섭무늬 이미지를 이용하여 얻은 양파 시료의 최종적인 표면 단층 이미지를 나타낸다.
도 7a는 광원의 가간섭 거리 이내에서 발생한 수학식 1의 x 및 y 열의 2차원 제1 간섭 무늬 이미지신호들에 의해 표현된 초기 위상 간섭 무늬 이미지이고, 도 7b는 상기 제1 간섭 무늬 이미지 신호를 180도 위상천이시킨 제2 간섭 무늬 이미지 신호들에 의해 표현된 제2 간섭 무늬 이미지이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 샘플 시료의 소정 단면의 2차원 이미지 정보 생성 방법에 따라 얻어진 양파 시료 표면으로부터 40㎛ 내부의 소정 단면에 대한 2차원 간섭 무늬 이미지를 나타낸 실험 결과이다.
도 9a는 광원의 가간섭 거리 이내에서 발생한 수학식 1의 x 및 y 열의 2차원 제1 간섭 무늬 이미지신호들에 의해 표현된 초기 위상 간섭 무늬 이미지이고, 도 8b는 상기 2차원 간섭 무늬 이미지 신호를 180도 위상천이시킨 제2 간섭 무늬 이미지 신호들에 의해 표현된 제2 간섭 무늬 이미지이다. 사용된 대물 렌즈(18)의 초점이 맺히는 부분에서 상이 뚜렷해지며, 가간섭 길이가 매우 짧으므로 초점면에만 간섭무늬가 형성됨을 알 수 있다.
도 10은 도 9a와 도 9b에 나타난 두 장의 간섭 무늬 이미지를 이용하여 얻은 양파 시료의 최종적인 단층 이미지를 나타낸다. 도 10을 참조하면, 간섭 무늬가 형성되지 않은 부분인 DC 항이 제거되고 간섭 무늬가 형성된 부분만이 이미징됨을 알 수 있다.
상기와 같은 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법 및 장치에 따르면, 두 장의 광학 간섭 무늬 이미지만을 사용하여 샘플 시료의 이미지 정보를 얻을 수 있다. 기존의 FF-OCT의 방법에서 필요로 했던 3장 이상의 간섭 무늬 이미지 개수를 2장으로 줄이고 상대적으로 간단한 수학적 연산만을 사용하여 최종 이미지를 획득할 수 있다. 따라서, 이미지 획득 시간을 줄여 이미징 속도를 향상시킬 수 있으므로 실시간으로 샘플 시료의 이미지 정보를 생성하는 데 효과적이다. 또한, 필요로 하는 간섭무늬 이미지의 개수가 적고 상대적으로 간단한 수학적 연산만을 사용하므로 샘플 시료 표면의 3차원 형상 측정 시스템이나 바이오/의료 샘플 시료 내부의 3차원 광간섭 단층 영상 취득 시스템에 적용할 수 있다.
또한, 종래의 FF-OCT 방법에 비해 복잡한 시스템 구성을 사용하지 않고 간단한 시스템 구성으로도 최종 이미지를 효율적으로 취득할 수 있다.
또한, 위상 천이 에러가 발생할 경우에도 간섭 무늬 이미지 신호의 크기에만 영향을 줄 뿐 잔존 간섭 무늬 패턴은 발생하지 않으므로 위상 천이 에러에 둔감하다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 광학 간섭계를 이용하여 샘플 시료로부터 사용 광원의 가간섭 거리 이내에서 발생한 제1 간섭 무늬 이미지 신호를 얻는 단계;
    상기 광학 간섭계를 이용하여 상기 제1 간섭 무늬 이미지 신호를 소정 위상만큼 위상 천이시킨 제2 간섭무늬 이미지 신호를 얻는 단계;
    상기 제2 간섭무늬 이미지신호와 상기 제1 간섭 무늬 이미지 신호간의 차이인 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 구하는 단계;
    소정의 연산 처리를 통하여 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 실질적으로 90도 위상천이시킨 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 구하는 단계; 및
    상기 제3 간섭무늬 이미지신호와 상기 제4 간섭무늬이미지 신호로부터 간섭무늬 패턴을 실질적으로 제거하여 상기 샘플 시료의 이미지 정보를 생성하는 단계를 포함하는 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 샘플 시료의 이미지 정보는 상기 샘플 시료의 표면 또는 소정 단면의 2차원 이미지 정보인 것을 특징으로 하는 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법은
    상기 샘플 시료의 깊이 방향을 따라서 상기 샘플 시료의 깊이를 변화시켜가면서 상기 소정 단면의 2차원 이미지 정보를 복수개 생성한 후 상기 복수개의 2차원 이미지 정보를 소정 순서로 배열하여 3차원 이미지 정보를 생성하는 단계를 더 포함하는 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 소정의 연산 처리를 통하여 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 실질적으로 90도 위상천이시킨 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 생성하는 단계는
    상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 힐버트 변환하여 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호에 대하여 실질적으로 90도 위상천이된 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호는 상기 샘플 시료의 소정 단면의 2차원 이미지 정보외의 신호와 노이즈를 제거한 간섭무늬 신호인 것을 특징으로 하는 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제3 간섭무늬 이미지신호와 상기 제4 간섭무늬이미지 신호로부터 간섭무늬 패턴을 실질적으로 제거하여 상기 샘플 시료의 이미지 정보를 생성하는 단계는
    상기 제3 간섭무늬 이미지신호와 상기 제4 간섭무늬이미지 신호의 제곱합을 구하는 과정을 통하여 간섭무늬 패턴을 실질적으로 제거하여 상기 샘플 시료의 이미지 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 샘플 시료의 이미지 정보는 상기 샘플 시료의 소정 라인(line)의 1차원 이미지 정보인 것을 특징으로 하는 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법은
    상기 샘플 시료의 소정 단면의 제1 방향을 따라서 상기 청구항 1항의 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법을 적용하여 상기 샘플 시료의 제1 이미지 정보를 생성하는 단계;
    상기 샘플 시료의 소정 단면의 상기 제1 방향에 실질적으로 수직인 제2 방향에 대하여 상기 청구항 1항의 상기 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법을 적용하여 상기 샘플 시료의 제2 이미지 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 이미지 정보와 상기 제2 이미지 정보를 소정의 순서로 배열하여 2차원 이미지 정보를 생성하는 단계를 더 포함하는 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법은
    상기 샘플 시료의 소정 단면의 제1 방향을 따라서 상기 청구항 1항의 상기 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법을 적용하여 상기 샘플 시료의 제1 이미지 정보를 생성하는 단계;
    상기 샘플 시료의 소정 단면의 상기 제1 방향에 실질적으로 수직인 제2 방향에 대하여 상기 청구항 1항의 상기 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법을 적용하여 상기 샘플 시료의 제2 이미지 정보를 생성하는 단계;
    상기 제1 이미지 정보와 상기 제2 이미지 정보를 소정의 순서로 배열하여 2차원 이미지 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 샘플 시료의 깊이 방향을 따라서 상기 샘플 시료의 깊이를 변화시켜가면서 상기 2차원 이미지 정보를 복수개 생성한 후 상기 복수개의 2차원 이미지를 소정 순서로 배열하여 3차원 이미지 정보를 생성하는 단계를 더 포함하는 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법은 전역(Full Field) OCT 시스템에 사용되는 것을 특징으로 하는 광학 간섭계를 이용한 샘플 시료의 이미지 정보 생성 방법.
  11. 샘플 시료로부터 광원의 가간섭 거리 이내에서 발생한 제1 간섭 무늬 이미지 광신호와 상기 제1 간섭 무늬 이미지 광신호를 소정 위상만큼 위상 천이시킨 제2 간섭무늬 이미지 광신호를 제공하는 광학 간섭계;
    상기 제1 및 제2 간섭 무늬 이미지 광신호를 전기적인 신호로 변환하여 제1 간섭 무늬 이미지 신호 및 제2 간섭 무늬 이미지 신호를 검출하는 검출부; 및
    상기 제2 간섭무늬 이미지 신호와 상기 제1 간섭 무늬 이미지 신호간의 차이인 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 구하고, 소정의 연산 처리를 통하여 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 실질적으로 90도 위상천이시킨 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 구하고, 상기 제3 간섭무늬 이미지신호와 상기 제4 간섭무늬이미지 신호로부터 간섭무늬 패턴을 실질적으로 제거하여 상기 샘플 시료의 이미지 정보를 생성하는 신호 처리부를 포함하는 샘플 시료의 이미지 정보 생성 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호를 힐버트 변환하여 상기 제3 간섭 무늬 이미지 신호에 대하여 실질적으로 90도 위상천이된 제4 간섭 무늬 이미지 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 샘플 시료의 이미지 정보 생성 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 제3 간섭무늬 이미지신호와 상기 제4 간섭무늬이미지 신호의 제곱합을 구하는 과정을 통하여 간섭무늬 패턴을 실질적으로 제거하여 상기 샘플 시료의 이미지 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 샘 플 시료의 이미지 정보 생성 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 검출부는 2차원 배열을 가지는 센서 어레이를 포함하고, 샘플 시료의 이미지 정보는 상기 샘플 시료의 표면 또는 소정 단면의 2차원 이미지 정보인 것을 특징으로 하는 샘플 시료의 이미지 정보 생성 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 신호 처리부는
    상기 샘플 시료의 깊이 방향을 따라서 상기 샘플 시료의 깊이를 변화시켜가면서 상기 2차원 이미지 정보를 복수개 생성한 후 상기 복수개의 2차원 이미지를 소정 순서로 배열하여 3차원 이미지 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 샘플 시료의 이미지 정보 생성 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 검출부는 1차원 배열을 가지는 센서 어레이를 포함하고, 상기 샘플 시료의 이미지 정보는 상기 샘플 시료의 소정 라인(line)의 1차원 이미지 정보인 것을 특징으로 하는 샘플 시료의 이미지 정보 생성 장치.
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