KR20120137329A

KR20120137329A - 광간섭 단층촬영 장치

Info

Publication number: KR20120137329A
Application number: KR1020120125038A
Authority: KR
Inventors: 엄태중; 이인권; 김훈섭
Original assignee: 광주과학기술원
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2012-12-20
Also published as: KR101257355B1

Abstract

본 발명은 서로 다른 대역의 광원을 이용하여 안구의 각막과 망막을 동시에 촬영할 수 있는 광간섭 단층촬영 장치 및 광간섭 단층촬영 방법에 관한 것이다.
본 발명은 두 개의 광원과, 각 광원으로부터 출력되는 광에 의해 서로 다른 간섭무늬를 발생하는 제1 간섭계 및 제2 간섭계와, 각 간섭계에서 발생되는 간섭무늬를 검출하는 간섭무늬 검출수단을 포함한다.

Description

광간섭 단층촬영 장치{DEVICE OF OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY}

본 발명은 광간섭 단층촬영 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 대역의 광원을 이용하여 안구의 각막과 망막을 동시에 촬영할 수 있는 광간섭 단층촬영 장치에 관한 것이다.

광간섭 단층촬영(Optical Coherence Tomography; OCT) 장치는 근적외선(파장 0.6㎛ ~ 1.3㎛) 영역의 광원을 사용하여 비접촉, 비침습적으로 생체 조직의 단면을 영상화하는 광학적 단층촬영 장치이다. OCT는 컴퓨터 단층촬영(X-ray computed tomography; CT), 초음파 영상촬영(ultrasound imaging), 자기 공명 영상 촬영기와 같은 기존의 계측 장비들이 가지는 인체 유해성 문제, 가격 문제 및 측정 분해능 문제를 보완하기 위하여 연구되고 있는 새로운 영상 촬영 기술이다.

OCT 장치의 작동 원리는 마이켈슨(Michelson) 간섭계에 기반을 두고 있다. OCT 장치에서, 광원으로부터 발생된 광 신호는 광 커플러에서 두 개의 광 신호로 나누어져 기준단과 샘플단으로 입사된다. 기준단으로부터 되돌아온 기준광과 샘플단에서 후방 산란된 샘플광이 다시 만나 일으키는 간섭신호가 처리되어 영상화된다.

OCT 장치는 기존의 초음파 영상보다 높은 분해능(해상도)을 갖고 있으며, 대상체의 내부를 비절개 방식으로 촬영할 수 있고, 실시간 단층 영상 촬영이 가능하고, 소형 및 저가형 기기의 제작이 가능하다는 등의 많은 장점을 가지고 있다.

고 분해성능 및 비침습적 촬영 방식 때문에 최근에는 OCT 장치는 안과용 기기로서 많이 이용된다. 그런데, 기존의 상용 OCT 장치는 각막이나 망막을 단층 촬영하기에 특화된 독립된 장비로 생산되고 있거나, 연구용 OCT의 경우에도 OCT 장치를 이용하여 안구의 망막과 각막의 단층 영상을 촬영하기 위해서는 망막과 각막 중 어느 하나를 먼저 촬영한 후 초점을 조정하여 다른 하나를 촬영하였다. 그러나 초점을 조정하는 데 긴 시간이 걸림으로써 피검자의 불편을 초래하였다. 따라서 안구의 망막과 각막을 동시에 촬영할 수 있는 OCT 장치를 개발할 필요성이 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 안구의 망막과 각막을 동시에 촬영할 수 있는 광간섭 단층촬영 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 제1 광을 출력하는 제1 광원; 상기 제1 광보다 높은 대역의 제2 광을 출력하는 제2 광원; 상기 제1 광을 제1 기준광과 제1 샘플광으로 분할하여 출사하는 제1 광 커플러; 상기 제2 광을 제2 기준광과 제2 샘플광으로 분할하여 출사하는 제2 광 커플러; 상기 제1 기준광이 입사되어 반사되는 제1 기준미러; 상기 제2 기준광이 입사되어 반사되는 제2 기준미러; 상기 제1 샘플광 및 상기 제2 샘플광의 파장을 결합시키는 파장결합수단; 상기 파장결합수단으로부터 입사되는 상기 제1 샘플광을 소정 각도로 반사시키고, 상기 제2 샘플광을 투과시키는 제1 선택투과수단; 상기 제1 선택투과수단에서 반사된 상기 제1 샘플광을 소정 각도로 반사시키는 광로변경수단; 상기 제1 선택투과수단을 통과한 상기 제2 샘플광을 투과시키고, 상기 광로변경수단에 의해 반사된 상기 제1 샘플광을 소정 각도로 반사시키는 제2 선택투과수단; 상기 제1 선택투과수단과 상기 제2 선택투과수단 사이의 상기 제1 샘플광의 광로상에 배치되어 상기 제1 샘플광을 집광시키는 제1 렌즈; 상기 제2 선택투과수단에서 반사된 상기 제1 샘플광을 평행광으로 변환하여 상기 촬영 대상물의 제1 부위로 출사시키고, 상기 제2 선택투과수단을 통과한 상기 제2 샘플광을 상기 촬영 대상물의 제2 부위에 집광시키는 제2 렌즈; 상기 제1 부위에서 산란 또는 반사되는 상기 제1 샘플광의 복귀광과 상기 제1 기준미러에서 반사되는 상기 제1 기준광의 반사광의 결합에 의해 발생되는 간섭무늬를 검출하는 제1 간섭무늬 검출수단; 및 상기 제2 부위에서 산란 또는 반사되는 상기 제2 샘플광의 복귀광과 상기 제2 기준미러에서 반사되는 상기 제2 기준광의 반사광의 결합에 의해 발생되는 간섭무늬를 검출하는 제2 간섭무늬 검출수단;을 포함하는 광간섭 단층촬영 장치를 제공한다.

다른 실시 형태로서, 본 발명은 제1 광을 출력하는 제1 광원; 상기 제1 광보다 높은 대역의 제2 광을 출력하는 제2 광원; 상기 제1 광을 제1 기준광과 제1 샘플광으로 분할하여 출사하는 제1 광 커플러; 상기 제2 광을 제2 기준광과 제2 샘플광으로 분할하여 출사하는 제2 광 커플러; 상기 제1 기준광이 입사되어 반사되는 제1 기준미러; 상기 제2 기준광이 입사되어 반사되는 제2 기준미러; 상기 제1 광 커플러로부터 입사되는 상기 제1 샘플광을 상기 제1 샘플광을 소정 각도로 반사시키는 광로변경수단; 상기 광로변경수단에 의해 반사된 상기 제1 샘플광을 소정 각도로 반사시키고, 상기 제2 광 커플러로부터 입사되는 상기 제2 샘플광을 투과시키는 선택투과수단; 상기 제1 광 커플러와 상기 선택투과수단 사이의 상기 제1 샘플광의 광로상에 배치되어 상기 제1 샘플광을 집광시키는 제1 렌즈; 상기 선택투과수단에서 반사된 상기 제1 샘플광을 평행광으로 변환하여 상기 촬영 대상물의 제1 부위로 출사시키고, 상기 선택투과수단을 통과한 상기 제2 샘플광을 상기 촬영 대상물의 제2 부위에 집광시키는 제2 렌즈; 상기 제1 부위에서 산란 또는 반사되는 상기 제1 샘플광의 복귀광과 상기 제1 기준미러에서 반사되는 상기 제1 기준광의 반사광의 결합에 의해 발생되는 간섭무늬를 검출하는 제1 간섭무늬 검출수단; 및 상기 제2 부위에서 산란 또는 반사되는 상기 제2 샘플광의 복귀광과 상기 제2 기준미러에서 반사되는 상기 제2 기준광의 반사광의 결합에 의해 발생되는 간섭무늬를 검출하는 제2 간섭무늬 검출수단;을 포함하는 광간섭 단층촬영 장치를 제공한다.

또한 본 발명은, 제1 광원으로부터 제1 광을 출력하고, 제2 광원으로부터 상기 제1 광보다 높은 대역의 제2 광을 출력하는 단계; 상기 제1 광을 제1 기준광과 제1 샘플광으로 분할하고, 상기 제2 광을 제2 기준광과 제2 샘플광으로 분할하는 단계; 상기 제1 기준광을 제1 기준미러에 반사시키고, 상기 제2 기준광을 제2 기준미러에 반사시키는 단계; 파장결합수단을 이용하여 상기 제1 샘플광 및 상기 제2 샘플광의 파장을 결합시키는 단계; 제1 선택투과수단을 이용하여 상기 제1 샘플광의 광로를 우회시켜 제1 렌즈를 통과시키는 단계; 상기 제1 렌즈를 통과한 상기 제1 샘플광을 제2 선택투과수단을 이용하여 상기 제2 렌즈를 통과시켜 촬영 대상물의 제1 부위에서 산란 또는 반사시키는 단계; 상기 제2 샘플광을 제2 렌즈를 통과시켜 상기 촬영 대상물의 제2 부위에서 산란 또는 반사시키는 단계; 상기 파장결합수단을 이용하여 상기 제1 샘플광의 복귀광과 상기 제2 샘플광의 복귀광을 분할하는 단계; 상기 제1 기준광의 반사광과 상기 제1 샘플광의 복귀광을 결합시켜 간섭무늬를 발생시키는 단계; 및 상기 제2 기준광의 반사광과 상기 제2 샘플광의 복귀광을 결합시켜 간섭무늬를 발생시키는 단계;를 포함하는 광간섭 단층촬영 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 안구의 망막과 각막을 동시에 촬영할 수 있게 되어 촬영 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, XY 스캐너가 한대만 구비됨에도 불구하고 망막과 각막을 동시에 촬영할 수 있어 장치의 가격이 저렴해지고 장치의 소형화가 가능하며, 두 개의 독립된 XY 스캐너를 사용할 때보다 측정위치의 오차를 상대적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 광섬유 브래그 격자가 구비됨으로써 서로 다른 대역의 광원으로부터 발생되는 간섭무늬를 상호간의 신호간섭 없이 각각 정밀하게 감지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광간섭 단층촬영 장치의 전체적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 샘플단의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광간섭 단층촬영 장치에 있어서 간섭무늬의 신호를 처리하는 디지타이저 및 신호처리부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광간섭 단층촬영 장치의 전체적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광간섭 단층촬영 장치의 전체적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 6은 도 5의 샘플단의 확대도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광간섭 단층촬영 장치의 전체적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 2는 도 1의 샘플단의 확대도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광간섭 단층촬영 장치에 있어서 간섭무늬의 신호를 처리하는 디지타이저 및 신호처리부의 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광간섭 단층촬영 장치와, 광간섭 단층촬영 장치에 의해 촬영되는 안구가 도시된다. 이하의 설명에서는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광간섭 단층촬영 장치를 이용하여 안구의 망막과 각막을 촬영하기 위한 구성에 대해 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광간섭 단층촬영 장치는 두 개의 광원(11, 12)과, 각 광원(11, 12)으로부터 출력되는 광에 의해 서로 다른 간섭무늬를 발생하는 제1 간섭계 및 제2 간섭계와, 각 간섭계에서 발생되는 간섭무늬를 검출하는 간섭무늬 검출수단을 포함한다. 제1 간섭계는 제1 기준단(R1)을 포함하고, 제2 간섭계는 제2 기준단(R2)을 포함하며, 제1 간섭계와 제2 간섭계는 하나의 샘플단(S)을 공유한다. 제1 간섭계와 제2 간섭계는 샘플단(S)을 기준으로 서로 대칭적인 구조를 가지며, 각 광원(11, 12)으로부터 출력되어 제1, 2 간섭계를 진행하는 광은 서로 동일한 경로로 진행한다. 또한 각 광원(11, 12)으로부터 출력되는 광은 단일의 샘플단(S)을 통해 안구(60)의 망막(62)과 각막(61)에 입사된 후 산란 또는 반사되어 독립적으로 간섭무늬를 발생시키므로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광간섭 단층촬영 장치에 의하면 하나의 샘플단(S)을 이용하여 망막(62)과 각막(61)을 동시에 촬영할 수 있다.

광원(11, 12)은 제1 광원(11) 및 제2 광원(12)을 포함한다. 제1 광원(11) 및 제2 광원(12)은 파장가변 레이저(wavelength swept laser)인 것이 바람직하다. 제1 광원(11)은 제1 광을 출력하고, 제2 광원(12)은 제1 광과 서로 다른 대역의 파장을 가지는 제2 광을 출력한다. 제1 광원(11)은 촬영 대상물의 수분에 대한 광흡수가 상대적으로 많은 부분을 지난 깊은 부분을 촬영하기 위한 것이고, 제2 광원(12)은 촬영 대상물의 수분에 대한 광흡수가 상대적으로 많은 부분을 지나지 않은 상대적으로 표면 부분을 촬영하기 위한 것으로서, 제1 광원(11)이 제2 광원(12)보다 수분에 대한 광흡수가 상대적으로 적은 낮은 대역을 파장을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 광간섭 단층촬영 장치가 안구(60)의 단층 영상 촬영에 이용되는 경우 제1, 2 광원(11, 12)은 근적외선 영역의 파장을 가지는 것이 바람직하다. 또한 제1, 2 광원(11, 12)은 파장은 단층 영상의 깊이 방향의 분해능에 영향을 미치기 때문에 광원의 파장 대역이 넓은 것이 바람직하다. 본 실시예의 경우 제1 광원(11)은 망막(62)을 촬영하기 위한 제1 광을 출력하고 제2 광원(12)은 각막(61)을 촬영하기 위한 제2 광을 출력한다. 제1 광이 망막(62)에 도달하기 위해서는 안구(60)의 유리체(vitreous body)를 거쳐야 하기 때문에, 제1 광은 제2 광보다 낮은 대역의 파장을 가지는 것이 바람직하다. 예컨대 제1 광원(11)은 1.0㎛ 대역의 파장가변 레이저이고, 제2 광원(12)은 1.3㎛ 대역의 파장가변 레이저가 될 수 있다. 또는, 제1 광원(11)은 0.8㎛ 대역의 파장가변 레이저이고, 제2 광원(12)은 1.0㎛ 또는 1.3㎛ 대역의 파장가변 레이저가 될 수 있다. 제1 광원(11) 및 제2 광원(12)으로부터 출력되는 광의 대역폭은 약 100㎚로 설정될 수 있다.

한편, 촬영 대상의 종류 및 측정 부위에 따라 본 실시예에서 선택된 파장의 광원과 다른 파장을 가지는 광원이 선택될 수 있다. 그러나, 이 경우에도 제1 광원(11)과 제2 광원(12)은 서로 다른 대역의 파장을 가져야 한다.

제1 간섭계와 제2 간섭계는 서로 동일한 구성요소를 포함하며, 동일한 광경로를 가진다. 제1 간섭계는, 제1, 2, 3, 4 광 커플러(21, 22, 23, 24)와, 제1, 2 광 서큘레이터와(25, 26), 기준미러(42)와, 파장결합수단(51)과, XY 스캐너(53)와, 선택투과수단(54, 55)과, 광로변경수단(56, 57)과, 렌즈(58, 59)를 포함한다.

제1 간섭계와 제2 간섭계의 구성을 자세히 살펴보면, 제1 간섭계는, 제1 광원(11)으로부터 입사되는 광을 분할하는 제1 광 커플러(21a)와, 제1 광 커플러(21a)로부터 입사되는 광을 분할하는 제2 광 커플러(22a)와, 제2 광 커플러(22a)로부터 입사되는 광을 제1 기준광(93)과 제1 샘플광(91)으로 분할하는 제3 광 커플러(23a)와, 간섭무늬를 발생시키기 위하여 제1 기준광(93)을 반사시키는 제1 기준단(R1)과, 제1 샘플광(91)을 안구(60)에 입사시킨 후 산란 또는 반사시키는 샘플단(S)과, 제2 광 커플러(22)로부터 입사되는 광과 제1 기준광(93) 및 제1 샘플광(91)의 결합광을 결합시켜 광 검출기(33)에 전달하는 제4 광 커플러(24a)와, 제2 광 커플러(22a)로부터 출사되는 광을 제3 광 커플러(23a)로 전달하고 제3 광 커플러(23a)로부터 출사되는 광을 제4 광 커플러(24a)로 전달하는 제2 광 서큘레이터(26a)와, 제1 광 커플러(21a)로부터 출사되는 광을 광섬유 브래그 격자(31a)로 전달하고 광섬유 브래그 격자(31a)로부터 반사되는 광을 트리거(32a)로 전달하는 제1 광 서큘레이터(25a)를 포함한다.

제2 간섭계는, 제2 광원(12)으로부터 입사되는 광을 분할하는 제1 광 커플러(21b)와, 제1 광 커플러(21b)로부터 입사되는 광을 분할하는 제2 광 커플러(22b)와, 제2 광 커플러(22b)로부터 입사되는 광을 제2 기준광(94b)과 제2 샘플광(92b)으로 분할하는 제3 광 커플러(23b)와, 간섭무늬를 발생시키기 위하여 제2 기준광(94b)을 반사시키는 제2 기준단(R2b)과, 제2 샘플광(92b)을 안구(60b)에 입사시킨 후 산란 또는 반사시키는 샘플단(S)과, 제2 광 커플러(22b)로부터 입사되는 광과 제2 기준광(94) 및 제2 샘플광(92)의 결합광을 결합시켜 광 검출기(33)에 전달하는 제4 광 커플러(24b)와, 제2 광 커플러(22b)로부터 출사되는 광을 제3 광 커플러(23b)로 전달하고 제3 광 커플러(23b)로부터 출사되는 광을 제4 광 커플러(24b)로 전달하는 제2 광 서큘레이터(26b)와, 제1 광 커플러(21b)로부터 출사되는 광을 광섬유 브래그 격자(31b)로 전달하고 광섬유 브래그 격자(31b)로부터 반사되는 광을 트리거(32b)로 전달하는 제1 광 서큘레이터(25b)를 포함한다.

제1 기준단(R1)은 제1 기준광(93)을 평행광으로 변환하는 콜리메이터(41a)와, 제1 기준광(93)을 반사시키는 기준미러(42a)를 포함한다.

제2 기준단(R2)은 제2 기준광(94)을 평행광으로 변환하는 콜리메이터(41b)와, 제2 기준광(94)을 반사시키는 기준미러(42b)를 포함한다.

샘플단(S)은, 제1 간섭계의 제3 광 커플러(23a)로부터 입사되는 제1 샘플광(91)과 제2 간섭계의 제3 광 커플러(23b)로부터 입사되는 제2 샘플광(92)의 파장을 결합시키는 파장결합수단(51)과, 파장결합수단(51)으로부터 출사되는 광을 평행광으로 변환하는 콜리메이터(52)와, 평행광의 진행 방향을 조절하는 XY 스캐너(53)와, 제1 샘플광(91)을 소정 각도로 반사시키고 제2 샘플광(92)을 투과시키는 제1 선택투과수단(54)과, 제1 샘플광(91)을 소정 각도로 반사시키는 제1, 2 광로변경수단(56, 57)과, 제1 선택투과수단(54)을 통과한 제2 샘플광(92)을 투과시키고 제1, 2 광로변경수단(56, 57)에 의해 반사된 제1 샘플광(91)을 소정 각도로 반사시키는 제2 선택투과수단(55)과, 제1 선택투과수단(54)과 제2 선택투과수단(55) 사이의 제1 샘플광(91)의 광로상에 배치되어 제1 샘플광(91)을 집광시키는 제1 렌즈(58)와, 제2 선택투과수단(55)에서 반사된 제1 샘플광(91)을 평행광으로 변환하여 망막(62)으로 출사시키고 제2 선택투과수단(55)을 통과한 제2 샘플광(92)을 각막(61)에 집광시키는 제2 렌즈(59)를 포함한다.

파장결합수단(51)은 입사되는 서로 다른 파장의 제1 샘플광(91) 및 제2 샘플광(92)을 하나로 결합시키고, 서로 다른 파장의 제1 샘플광(91)의 복귀광과 제2 샘플광(92)의 복귀광을 파장에 따라 분할한다. 본 실시예의 경우 파장결합수단(51)은 WDM 커플러(Wavelength Division Multiplexing Coupler; 파장분할다중화 커플러)가 이용된다.

XY 스캐너(53)는 X축 방향 및 Y축 방향에 대한 제1 샘플광(91) 및 제2 샘플광(92)의 진행 방향을 조절하여, 안구(60)의 X축 방향(가로 방향) 스캔 및 Y축 방향(세로 방향) 스캔을 수행하기 위한 것이다.

선택투과수단(54, 55)은 서로 다른 파장이 섞여서 입사되는 제1 샘플광(91) 및 제2 샘플광(92)을 파장에 따라 선택적으로 투과시키거나 소정 각도로 반사시킨다. 본 실시예의 경우, 선택투과수단은 다이크로익 미러(Dichroic Mirror; 파장선택 미러)가 이용되며, 제1 샘플광(91)을 90도 각도로 반사시키는 한편 제2 샘플광(92)을 투과시킨다.

제1 광로변경수단(56)과 제2 광로변경수단(57)은, 제1 선택투과수단(54)에 의해 반사된 제1 샘플광(91)의 진행 방향을 변경시켜 제2 선택투과수단(55)으로 유도한다. 본 실시예의 경우 제1, 2 광로변경수단(56, 57)은 제1 샘플광(91)을 90도 각도로 반사시키는 한 쌍의 미러가 이용된다.

제1 렌즈(58) 및 제2 렌즈(59)는 입사되는 제1 샘플광(91) 및 제2 샘플광(92)을 특정 초점 거리에 집광시키거나, 집광된 광을 평행광으로 변환한다.

파장결합수단(51)에 의해 결합된 제1 샘플광(91)과 제2 샘플광(92)을 선택투과수단(54, 55)을 이용하여 분리시키는 이유는 안구(60) 내부의 구조 때문이다. 평행광이 특정 지점에 집광되기 위해서는 홀수개의 렌즈를 통과해야 한다. 따라서, 제2 샘플광(92)이 각막(61)에 집광되기 위해서는 평행광으로 변환된 제2 샘플광(92)의 광로상에는 홀수개의 렌즈가 구비되어야 한다. 그러나, 제1 샘플광(91)이 망막(62)에 도달하는 경로상에는 제1 샘플광(91)을 집광시키는 렌즈역할을 하는 수정체(63)가 있기 때문에 제1 샘플광(91)이 망막(62)에 집광되기 위해서는 제1 샘플광(91)의 광로상에는 짝수개의 렌즈가 구비되어야 한다. 따라서 제1 샘플광(91)의 광로를 우회시킨 후 그 경로상에 제1 렌즈(58)를 배치함으로써 제2 샘플광(92)은 홀수개의 렌즈를 통과한 후 안구(60)로 입사되고, 제1 샘플광(91)은 짝수개의 렌즈를 통과한 후 안구(60)로 입사될 수 있다.

다음으로, 간섭무늬 검출수단은, 광섬유 브래그 격자(31)와, 트리거(32)와, 광 검출기(33)와, 디지타이저(digitizer)(71)를 포함한다.

광섬유 브래그 격자(31)는 특정 파장의 광만 반사시키고, 나머지 파장의 광은 모두 투과시킨다. 트리거(32)는 광섬유 브래그 격자(31)로부터 반사되는 광이 입사되면 트리거(32) 신호를 발생시킨다. 광 검출기(33)는, 기준미러(42)에서 반사되는 기준광(93, 94)의 반사광과, 안구(60)의 망막(62) 또는 각막(61)에서 산란 또는 반사되는 샘플광(91, 92)의 복귀광의 결합에 의해 발생되는 간섭무늬를 검출한다. 광 검출기(33)에 의해 검출된 간섭무늬 신호는 디지타이저(71)로 전달되어 전기 신호로 변환된다. 본 실시예의 경우 광 검출기(33)는 밸런스드 리시버(balanced receiver)가 이용된다. 상기와 같은 구성에 의해, 각 광원(11, 12)으로부터 출력되는 제1 광 및 제2 광을 광섬유 브래그 격자(31)가 반사시키고, 이에 의해 트리거(32)가 트리거 신호를 발생시킴으로써 하나의 디지타이저(71)를 이용하여 서로 다른 대역의 광원(11, 12)으로부터 발생되는 간섭무늬를 신호간섭 없이 정밀하게 감지할 수 있다.

신호처리부(72)는 디지타이저(71)에 의해 생성된 전기 신호를 신호 처리 및 이미지 프로세싱하여 망막(62) 및 각막(61)의 단층 구조를 영상화한다. 신호처리부(72)는 퍼스널 컴퓨터로 구현될 수 있다.

이하, 전술한 구성요소를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 광간섭 단층촬영 장치에 의해 간섭무늬가 발생되는 원리에 대해 설명한다.

제1 광원(11)으로부터 출력되는 제1 광은 제1 광 커플러(21a)에서 나누어져 제2 광 커플러(22a)와 제1 광 서큘레이터(25a)로 입사된다. 제2 광 커플러(22a)로 입사된 제1 광은 제2 광 서큘레이터(26a)를 거쳐 다시 제3 광 커플러(23a)에 입사된다. 제3 광 커플러(23a)에서 제1 광은, 제1 기준단(R1)으로 입사하는 제1 기준광(93)과 샘플단(S)으로 입사하는 제1 샘플광(91)으로 분할된다. 제1 기준광(93)은 콜리메이터(41a)에 의해 평행광으로 변환된 후 제1 기준미러(42a)에서 반사되어 다시 제3 광 커플러(23a)로 입사된다. 제1 샘플광(91)은 파장결합수단(51)를 거치면서 후술할 제2 샘플광(92)과 파장이 결합되어 샘플단(S)으로 입사한다.

제2 광원(12b)으로부터 출력되는 제2 광은 제1 광 커플러(21b)에서 나누어져 제2 광 커플러(22b)와 제1 광 서큘레이터(25b)로 입사된다. 제2 광 커플러(22b)로 입사된 제2 광은 제2 광 서큘레이터(26b)를 거쳐 다시 제3 광 커플러(23b)에 입사된다. 제3 광 커플러(23b)에서 제2 광은, 제2 기준단(R2)으로 입사하는 제2 기준광(94)과 샘플단(S)으로 입사하는 제2 샘플광(92)으로 분할된다. 제2 기준광(94)은 콜리메이터(41b)에 의해 평행광으로 변환된 후 제2 기준미러(42b)에서 반사되어 다시 제3 광 커플러(23b)로 입사된다. 제2 샘플광(92)은 파장결합수단(51)을 거치면서 제1 샘플광(91)과 파장이 결합되어 샘플단(S)으로 입사한다.

파장결합수단(51)에 의해 파장이 결합된 제1 샘플광(91) 및 제2 샘플광(92)은 콜리메이터(52)에 의해 평행광으로 변환된 후 XY 스캐너(53)를 거쳐 제1 선택투과수단(54)에 입사된다. 제1 선택투과수단(54)과 제2 선택투과수단(55)은 낮은 대역의 파장의 제1 샘플광(91)은 반사하고 높은 대역의 파장의 제2 샘플광(92)은 투과시킨다. 따라서, 제2 샘플광(92)은 제1 선택투과수단(54) 및 제2 선택투과수단(55)를 차례로 통과한 후 제2 렌즈(59)에 의해 안구(60)의 각막(61) 부분에 집광된다. 반면, 제1 샘플광(91)은 제1 선택투과수단(54)에 의해 90도 각도로 반사된다. 이때 제1 선택투과수단(54)에 입사되는 제1 샘플광(91) 및 제2 샘플광(92)은 XY 스캐너(53)에 의해 진행 방향이 조절된다. 제1 선택투과수단(54)에 의해 반사된 제1 샘플광(91)은 제1 광로변경수단(56) 및 제2 광로변경수단(57)에 의해 연속적으로 90도 각도로 반사되어 제2 선택투과수단(55)으로 유도된다. 제1 샘플광(91)은 제2 선택투과수단(55)에 입사되기 전에 제1 렌즈(58)에 의해서 집광된 후 제2 렌즈(59)에 의해 평행광으로 변화되고, 수정체(63)에 의해 다시 안구(60)의 망막(62) 부분에 집광된다.

안구(60)의 각막(61) 또는 망막(62)에 입사된 제1, 2 샘플광(91, 92)은 각막(61) 또는 망막(62) 조직 내부에 존재하는 세포 또는 상이한 조직 간의 굴절률 차이에 의해 산란이나 반사를 일으키게 된다. 각막(61)에서 후방 산란된 제2 샘플광(92)의 복귀광은 제2 렌즈(59), 제1 선택투과수단(54), XY 스캐너(53), 콜리메이터(52)를 거쳐 다시 파장결합수단(51)으로 입사된다. 그리고, 망막(62)에서 후방 산란된 제1 샘플광(91)의 복귀광은 제2 렌즈(59), 제2 선택투과수단(55), 제2 광로변경수단(57), 제1 광로변경수단(56), 제1 선택투과수단(54), XY 스캐너(53), 콜리메이터(52)를 거쳐 다시 파장결합수단(51)으로 입사된다.

제1 샘플광(91)의 복귀광과 제2 샘플광(92)의 복귀광은 파장결합수단(51)에 의해 분리된 후 각각 제1 간섭계의 제3 광 커플러(23a)와 제2 간섭계의 제3 광 커플러(23b)로 입사된다. 제1 샘플광(91)의 복귀광은 제1 기준광(93)의 반사광과 결합되어 망막(62)의 간섭무늬 신호를 발생시키고, 제2 샘플광(92)의 복귀광은 제2 기준광(94)의 반사광과 결합되어 각막(61)의 간섭무늬 신호를 발생시킨다. 망막(62)의 간섭무늬 신호 및 각막(61)의 간섭무늬 신호는 제2 광 서큘레이터(26) 및 제4 광 커플러(24)를 거쳐 광 검출기(33)로 입사되며, 광 검출기(33)는 망막(62)과 각막(61)의 간섭무늬를 검출한다.

망막(62)의 간섭무늬 신호와 각막(61)의 간섭무늬 신호는 디지타이저(71)에 입력되고, 디지타이저(71)는 트리거(32)에 의해 발생되는 트리거(32) 신호에 의해 망막 간섭무늬 신호와 각막 간섭무늬 신호를 구별하여 전기 신호로 변환한다. 전기 신호는 신호처리부(72)에 의해 처리되어 망막(62) 및 각막(61)의 단층 구조로 영상화된다.

이후, 제1 광원(11) 및 제2 광원(12)을 스윕(sweep)함으로써 간섭 무늬를 순차적으로 검출 및 영상화한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광간섭 단층촬영 장치의 전체적인 구성을 도시하는 도면이다. 도 4의 실시예는 광원으로서 광대역 광원을 사용하고, 간섭무늬를 검출하기 위하여 분광계(spectrometer)를 사용한다는 점 이외에는 도 1의 실시예와 유사하므로, 이하에서는 구성의 차이점을 중심으로 설명한다. 도 4에 있어서, 도 1에 나타낸 실시예의 구성과 동일하거나 상응하는 구성요소는 동일한 참조 부호를 가지고 있기 때문에, 제1 실시예에서 설명된 구성요소에 대한 설명은 생략한다.

*도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광간섭 단층촬영 장치는 두 개의 광원(11, 12)과, 각 광원(11, 12)으로부터 출력되는 광에 의해 서로 다른 간섭무늬를 발생하는 제1 간섭계 및 제2 간섭계와, 각 간섭계에서 발생되는 간섭무늬를 검출하는 간섭무늬 검출수단을 포함한다.

제1 간섭계는 제1 기준단을 포함하고, 제2 간섭계는 제2 기준단을 포함하며, 제1 간섭계와 제2 간섭계는 하나의 샘플단을 공유함으로써, 각 광원으로부터 출력되는 광은 단일의 샘플단을 통해 안구의 망막과 각막에 입사된 후 산란 또는 반사되어 개별적인 간섭무늬를 발생시키므로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광간섭 단층촬영 장치에 의하면 하나의 샘플단을 이용하여 동시에 망막과 각막을 촬영할 수 있다는 점에서, 제2 실시예의 기본적인 작동 원리는 제1 실시예와 동일하다.

그러나 본 실시예의 경우, 제1 광원(11) 및 제2 광원(12)은 SLED(Superluminescent LED)와 같은 광대역 광원이 이용된다. 따라서, 각막 및 망막을 촬영하기 위하여 파장을 가변시킬 필요가 없다.

광대역 광원이 광원(11, 12)으로 이용됨에 따라 제1 간섭계 및 제2 간섭계에서 발생되는 간섭무늬를 검출하기 위해서 분광계(34)가 이용된다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광간섭 단층촬영 장치의 전체적인 구성을 도시하는 도면이고, 도 6은 도 5의 샘플단의 확대도이다. 도 5의 실시예는 샘플단의 구성 이외에는 도 1의 실시예와 유사하므로, 이하에서는 구성의 차이점을 중심으로 설명한다. 도 5에 있어서, 도 1에 나타낸 실시예의 구성과 동일하거나 상응하는 구성요소는 동일한 참조 부호를 가지고 있기 때문에, 제1 실시예에서 설명된 구성요소에 대한 설명은 생략한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 샘플단(S)은, 제3 광 커플러(23a)로부터 입사되는 제1 샘플광(91)과 제3 광 커플러(23a)로부터 입사되는 제2 샘플광(92)을 평행광으로 변환하는 콜리메이터(52)와, 평행광의 진행 방향을 조절하는 XY 스캐너(53)와, 제1 샘플광(91)을 소정 각도로 반사시키는 광로변경수단(57)과, 제2 샘플광(92)을 투과시키고 광로변경수단(57)에 의해 반사된 제1 샘플광(91)을 소정 각도로 반사시키는 선택투과수단(55)과, 제3 광 커플러(23a)와 선택투과수단(55) 사이의 제1 샘플광(91)의 광로상에 배치되어 제1 샘플광(91)을 집광시키는 제1 렌즈(58)와, 선택투과수단(55)에서 반사된 제1 샘플광(91)을 평행광으로 변환하여 망막(62)으로 출사시키고, 선택투과수단(55)을 통과한 제2 샘플광(92)을 각막(61)에 집광시키는 제2 렌즈(59)를 포함한다.

상기의 구성과 같이, 본 실시예의 샘플단(S)에는 제1 실시예의 파장결합수단(51)이 생략되고, 제1 샘플광(91) 및 제2 샘플광(92)이 독립적으로 샘플단(S)에 입사되며 샘플단(S)으로부터 출사된다.

본 실시예에서는 제1 샘플광(91) 및 제2 샘플광(92)이 독립적으로 샘플단(S)에 입사되므로, 제1 샘플광(91) 및 제2 샘플광(92)의 진행 경로를 조절하기 위해 두 개의 XY 스캐너(53)가 구비된다.

제1 샘플광(91) 및 제2 샘플광(92)이 독립적으로 샘플단(S)에 입사되더라도 선택투과수단(55)에 의해 제1 샘플광(91) 및 제2 샘플광(92)이 동일한 경로를 통해 동시에 안구(60)에 조사되므로, 각막(61)과 망막(62)을 동시에 촬영할 수 있다.

제1 광원(11)으로부터 출력되는 제1 광은 제3 광 커플러(23a)에 의해 제1 기준광(93)과 제1 샘플광(91)으로 분할되며, 제1 샘플광(91)은 샘플단(S)으로 입사된다. 샘플단(S)으로 입사되는 제1 샘플광(91)은 콜리메이터(52), XY 스캐너(53), 제1 렌즈(58)를 거쳐, 광로변경수단(57)과 선택투과수단(55)에 의해 연속적으로 90도 각도로 반사된 후, 제2 렌즈(59)를 통과하여 망막(62)에서 후방 산란된다. 망막(62)에서 후방 산란된 제1 샘플광(91)의 복귀광은 제1 샘플광(91)이 망막(62)에 입사되는 경로를 거슬러 제1 간섭계의 제3 광 커플러(23a)에 다시 입사된다.

제2 광원(12)으로부터 출력되는 제2 광은 제3 광 커플러(23b)에 의해 제2 기준광(94)과 제2 샘플광(92)으로 분할되며, 제2 샘플광(92)은 샘플단(S)으로 입사된다. 샘플단(S)으로 입사되는 제2 샘플광(92)은 콜리메이터(52), XY 스캐너(53), 선택투과수단(55), 제2 렌즈(59)를 통과하여 각막(61)에서 후방 산란된다. 각막(61)에서 후방 산란된 제2 샘플광(92)의 복귀광은 제2 샘플광(92)이 각막(61)에 입사되는 경로를 거슬러 제2 간섭계의 제3 광 커플러(23b)에 다시 입사된다.

제1 샘플광(91)의 복귀광은 기준미러(42a)에서 반사되는 제1 기준광(93)의 반사광과 결합되어 망막(62)의 간섭무늬 신호를 발생시키고, 제2 샘플광(92)의 복귀광은 기준미러(42b)에서 반사되는 제2 기준광(94)의 반사광과 결합되어 각막(61)의 간섭무늬 신호를 발생시킨다. 망막(62)의 간섭무늬 신호 및 각막(61)의 간섭무늬 신호는 제2 광 서큘레이터(26) 및 제4 광 커플러(24)를 거쳐 광 검출기(33)로 입사되며, 광 검출기(33)는 망막(62)과 각막(61)의 간섭무늬를 검출한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

11 : 제1 광원 12 : 제2 광원
21, 22, 23, 24 : 광 커플러 25, 26 : 광 서큘레이터
51 : 파장결합수단 53 : XY 스캐너
54, 55 : 선택투과수단 56, 57 : 광로변경수단
58, 59 : 렌즈

Claims

제 1 광원을 포함하는 제 1 간섭계; 및
상기 제 1 광원과 다른 대역의 제 2 광원을 포함하고 상기 제 1 간섭계와 동일한 샘플단을 공유하는 제 2 간섭계;
를 포함하고,
상기 제 1 광원에서 출력된 제 1 광에 의한 제 1 샘플광과 상기 제 2 광원에서 출력된 제 2 광에 의한 제 2 샘플광은 촬영 대상물에 동시에 입사되되 상기 제 1 샘플광과 상기 제 2 샘플광의 상기 촬영 대상물에의 조사 깊이는 서로 다른 것을 특징으로 하는 광간섭 단층촬영 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 샘플광은 짝수개의 렌즈를 통과한 후 상기 촬영 대상물에 입사되고, 상기 제 2 샘플광은 홀수개의 렌즈를 통과한 후 상기 촬영 대상물에 입사되는 것을 특징으로 하는 광간섭 단층촬영 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 렌즈는 제 1 렌즈와 제 2 렌즈를 포함하고, 상기 제 2 샘플광은 상기 제 2 렌즈만을 통과하도록 구성되고, 상기 제 1 샘플광은 상기 제 1 렌즈 및 상기 제 2 렌즈 모두를 통과하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광간섭 단층촬영 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 샘플광과 제 2 샘플광의 파장을 결합시키는 파장결합수단과, 상기 제 1 샘플광은 반사시키고 상기 제 2 샘플광은 투과시키는 제 1 선택투과수단 및 제 2 선택투과수단과, 상기 제 1 선택투과수단에서 반사된 상기 제 1 샘플광을 상기 제 2 선택투과수단으로 전달하는 제 1 및 제 2 광로변경수단을 포함하고,
상기 제 1 렌즈는 상기 제 1 샘플광이 상기 제 1 선택투과수단에서 반사된 후 상기 제 2 선택투과수단으로 입사되는 사이의 광경로상에 배치되고, 상기 제 2 렌즈는 상기 제 2 선택투과수단의 후단에 구비되는 것을 특징으로 하는 광간섭 단층촬영 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제1 샘플광 및 상기 제2 샘플광의 진행 방향을 동시에 조절하는 XY 스캐너를 더 포함하는 광간섭 단층촬영 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제 2 샘플광의 광경로 상에 구비되며 상기 제 1 샘플광은 반사시키고 상기 제 2 샘플광은 투과시키는 제 2 선택투과수단이 상기 제 2 렌즈 전단에 구비되고, 상기 제 1 샘플광은 제 1 렌즈를 통과한 후 제 2 광로변경수단에 의해 상기 제 2 선택투과수단으로 전달되어 상기 제 2 샘플광과 함께 상기 제 2 렌즈로 입사되는 것을 특징으로 하는 광간섭 단층촬영 장치.