KR20140105599A

KR20140105599A - 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140105599A
Application number: KR1020147020464A
Authority: KR
Inventors: 오레 매쏘우; 헨닝 비스베; 토비아스 예그로르츠
Original assignee: 웨이브라이트 게엠베하
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-09-01
Also published as: JP2014533837A; CA2851789A1; WO2013092697A1; CN104011498B; CN104011498A; KR20160009107A; US20130163003A1; AU2012357733B2; EP2795241B1; CA2851789C; AU2012357733A1; EP2795241A1; IN2014KN01266A

Abstract

스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치는 간섭광을 방출하기 위한 스펙트럼 조정가능한 소스, 상기 소스의 간섭광이 조사된 대상체로부터 후방 산란된 재방출된 광을 기준광에 중첩시킴으로써 초래되는 간섭광의 강도를 획득하기 위한 검출기를 포함한다. 또한, 이 장치는, 광원이 조정되는 동안 검출기가 규정된 측정 회수에 따라 강도 획득을 실시하도록 광원 및 검출기를 제어할 수 있도록 구성되어 있는 제어 장치를 포함하고, 제어 장치는 또한, 측정 깊이 또는/및 단층 촬영의 축방향 해상도를 변경하기 위해, 검출기가 강도 획득을 수행하게 되는 범위, 즉 규정된 측정 회수 또는/및 스펙트럼 측정 대역폭을 변경하도록 구성되어 있다.

Description

스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR OPTICAL SWEPT-SOURCE COHERENCE TOMOGRAPHY}

본 발명은 일반적으로 광간섭 단층촬영(약어: OCT)에 관한 것이다. 양호한 실시예에서, 본 발명은 스웹트-소스(swept-source)(약어: SS) 광간섭 단층촬영을 위한 장치 또는 방법에 의하여 생성된 측정 깊이 및/또는 단층사진(tomogram)의 길이방향(축방향) 측정 해상도를 변화시킬 수 있는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치 및 방법을 제공한다.

OCT는 기준 방사선과 후방산란(재방출) 방사선의 중첩에 기초한 촬영 방법이다. OCT는 간섭 신호의 강도, 즉 기준 방사선 및 재방출된 방사선의 중첩된 방사선 필드들을 획득하며, 여기에서 재방출된 방사선은 촬영될 대상체(object)에서 후방산란된다. 이하에서, 용어 "광(light)"은 광간섭 단층촬영의 경우에 사용되는 방사선을 지칭하며, 이 방사선은 사람 눈이 인식할 수 있는 파장 범위(가시 파장 범위) 밖에 있을 수 있다(또는 범위에 있지 않을 수도 있다). 따라서, 본 발명의 맥락에서, 광의 기준은 사람이 볼 수 있는 범위 내에 있는 파장과 범위 밖에 있는 파장을 모두 포함하는 것으로 의도한 것이다.

광간섭 단층촬영의 경우에, 일반적으로 푸리에 영역(약어: FD)에서의 OCT와 시간 영역(약어: TD)에서의 OCT 사이가 구별될 수 있다. FD-OCT는 그 일부에 대해, SD-OCT(스펙트럼 영역, 약어: SD)와 SS-OCT(스웹트-소스, 약어: SS)로 분할될 수 있다.

SD-OCT는, 통상적으로 특별한 스펙트럼 대역폭 Δλ의 광대역 광을 연속적으로 방출하는 광원뿐만 아니라 분광계와 같은 검출기를 사용한다. 분광계는, 이 경우에, 대역 간섭 신호를 공간적으로 잡색의 광빔으로 분리한다. 이때, 개별 광빔의 강도는 검출기의 복수의 센서 요소에 의해 개별적으로 측정된다. 그 결과, 검출된 광의 파장 λ 또는 파동수 κ(원형 파동수; κ=2π/λ)에 대한 강도 분포, 즉 인터페로그램(interferogram)이 구해질 수 있다. 이는 무조건 간섭측정 신호(interferometric unconditioned signal)를 나타내며, 이 무조건 간섭측정 신호에 기초하여 단층사진(A-스캔)이 결정된다. 인터페로그램을 샘플링하는 샘플링 포인트의 수(N)는 센서 요소의 개수와 일치할 수 있다.

SS-OCT는, 통상적으로, 스펙트럼 협대역 광을 순간적으로 방출하며 스펙트럼 대역폭 Δλ를 넘어 연속적으로 조정되는, 스펙트럼 조정이 가능한(즉, 방출된 광의 파장에 대하여) 광원뿐만 아니라, 단일 포토다이오드와 같은 검출기 또는 두 개의 포토다이오드를 갖는 "평형 검출기(balanced detector)"를 사용한다. 인터페로그램은 검출된 광의 파장 λ 또는 파동수 κ에 대해 생성 순서대로 획득되고, 시간에 따른 광원의 스펙트럼 조정의 과정에서 샘플링 포인트의 수(N)에 의해 샘플링된다.

FD-OCT의 경우, 길이방향 측정 해상도 Δz(즉, 방사선의 전파 방향을 따르는 해상도, 또한 "축방향 해상도(axial resolution)"라고도 함)는 스펙트럼 대역폭 Δλ 또는 Δκ에 의존한다. 아래 수학식 1은 가우시안-형상(Gaussian-shaped) 스펙트럼의 경우, 길이방향 측정 해상도 Δz와 스펙트럼 대역폭 사이에 적용할 수 있다.

[수학식 1]

일반적으로, 이에 수학식 2를 적용할 수 있다:

[수학식 2]

상기 수학식 2에 의하여 수학식 3 및 수학식 4가 된다:

[수학식 3]

[수학식 4]

여기에서, 가우시안-형상 스펙트럼의 이러한 경우에, n은 굴절률이고, λo는 스펙트럼의 중심 파장이다. 지수 'Gauß'는 대응하는 양(quantity)이 가우시안-형상 스펙트럼과 관련되어 있음을 나타낸다. 지수 'FWHM'은 가우시안-형상 스펙트럼의 절반 최대치에서 전폭을 의미한다. 복소수값(complex-valued)의 간섭 신호의 실제 부분이 평가되면, 유효 이미징 깊이 z_max가 구해지고(또한 "최대 획득가능한 측정 깊이"라고 부른다), 이는 FD-OCT의 더 중요한 파라미터이다. 측정 깊이 z_max에 대하여, 스펙트럼 대역폭Δλ 또는 Δκ와, 인터페로그램의 샘플링 포인트 N의 수에 관한 아래 의존도를 공식화할 수 있다(또한, Choma 등, 스웹트 소스의 민감도 유익 및 푸리에 영역 광간섭 단층촬영, Optics Express, 11, 2183-2189, 2003 참조):

[수학식 5]

κ에서 선형 샘플링의 경우 파동수 간격으로서 δκ와, 샘플링 또는 스펙트럼 채널의 수로서 N을 갖는다. 수학식 (2) 및 수학식 (5)로부터 수학식 6이 구해진다:

[수학식 6]

여기에서, δλ는 λ에서 선형 샘플링의 경우 파장 간격이다. 수학식 (1) 및 수학식 (6)으로부터 수학식 7이 구해진다:

[수학식 7]

사각형 스펙트럼에 대하여, 아래 수학식 8이 길이방향 측정 해상도 Δz와 스펙트럼 대역폭 Δλ 또는 Δκ 사이에 적용된다.

[수학식 8]

수학식 2에 의하여;

[수학식 9]

여기에서, 지수 FW는 대응하는 사각형 분포의 전폭과 관련되어 있다. 측정 깊이 z_max에 대하여, 아래 수학식 10이 적용된다:

[수학식 10]

수학식 2에 의하여:

[수학식 11]

수학식 (8) 및 수학식 (11)로부터 수학식 12가 구해진다:

[수학식 12]

앞의 수학식에 따라, 해상도 Δz 및 측정 깊이 z_max는 파라미터 Δλ 또는 Δκ 및 N에 의하여 결정된다. 따라서, 해상도 Δz 또는/및 측정 깊이 z_max는 스펙트럼 대역폭 Δλ 또는 Δκ, 또는/및 회수 N을 변화시킴으로써 변경될 수 있다.

SD-OCT는 분광계의 광기계식 구조에 의하여 획득가능한 고정 대역폭으로 제한되어 있으며; 광원에 의해 방출된 광의 대역폭이 증가되면, 분광계의 분산성 요소(예로서, 그레이팅(grating) 또는 프리즘)에서 분할된 스펙트럼의 공간적 발산이 또한 증가하고, 따라서, 다른 방법으로 변경되지 않은 기하학적 구조(geometry)의 경우에 본래의 센서 요소는 더 이상 모든 파장/파동수의 광빔을 검출하기에는 충분하지 않다. 따라서, 샘플링 포인트 N의 일관성 있는 수를 위해, 분산성 요소 또는 센서가 교체되어야 한다. 이는 통상적으로 OCT 장치가 작동하고 있을 때에는 불가능하거나 또는 적어도 상당히 어렵다.

광간섭 단층촬영 및 그 응용에 관한 더 많은 정보는 아래 출판물에서 찾을 수 있다:

Wolfgang Drexler, James G. Fujimoto (Eds.): "광간섭 단층촬영 - 기술 및 응용," Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2008;

Jiefeng Xi 외: "고속 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 일반적 실시간 K-공간 샘플링 방법," Optics Express, Vol. 18, No.9, 2010년 4월 26일, 페이지 9511-9517;

Michalina Gora 외; "조정가능한 촬영 범위를 갖는 200 kHz에서 안구의 전방 구역의 초고속 스웹트 소스 OCT 촬영," Optics Express, Vol. 17, No. 17, 2009년 8월 17일, 페이지 14880-14894.

본 발명의 실시예의 목적은 사용자에게, 대상체의 다른 영역들이 필요하면 다른 길이방향 해상도를 사용하여 촬영될 수 있도록 하는 변화를 사용자가 실행할 수 있는 넓은 응용 범위를 갖는 광간섭 단층촬영을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 있다. 사용자는, 예를 들어 시력 교정 수술 중에, 선택적으로 수술된 눈의 다른 섹션이 필요하면 모니터 또는 다른 형태로 표시되는 다른 해상도에서 얻어질 수 있도록 하기 위하여, 다른 측정 깊이들 사이로 용이하게 전환시킬 수 있다.

어떤 실시예에 따라서, 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 간섭광을 방출하기 위한 스펙트럼 조정가능한 광원, 상기 광원의 간섭광이 조사된 대상체로부터 후방산란된 재방출된 광을 기준광에 중첩시킴으로서 초래되는 간섭광의 강도를 획득하기 위한 검출기 및 제어장치를 포함한다. 제어장치는 광원이 조정되는(tune) 동안 검출기가 규정된 측정 회수 N에 따라 강도 획득을 실시하도록 광원 및 검출기를 제어할 수 있게 구성되어 있다. 제어장치는, 또한, 측정 깊이 z_max 또는/및 단층촬영의 축방향 해상도 Δz를 변경하기 위해, 검출기가 강도 획득을 수행하게 되는 범위, 즉 규정된 측정 회수 N 또는/및 스펙트럼 측정 대역폭 Δλ_M 또는 Δκ_M을 변경하도록 구성되어 있다.

광원은 δ_Light _souceλ 또는 δ_Light _sourceκ로서 지정된 좁은 순간 선폭의 간섭광을 방출할 수 있다. 단층촬영을 실시하기 위해, 광원-제어장치에 의해 제어됨-은 방출된 광의 파장 λ, 또는 파동수 κ에 대하여, Δλ 또는 Δκ로서 지정된, 규정된 스펙트럼 스윕(sweep) 대역폭 내에서 조정된다. 스펙트럼 스윕 대역폭 Δλ, Δκ은 최소 파장 λ₁ 및 최대 파장 λ₂에 의해, 또는 최소 파동수 κ₁ 및 최대 파동수 κ₂에 의해 한정된다. 즉,

[수학식 13]

[수학식 14]

스펙트럼 스윕 대역폭의 중심은 Δλ이고, Δκ는 각각 Δ_o 또는 κ_o이다.

검출기-유사하게 제어장치에 의해 제어됨-는 N개의 다른 순간(N은 규정된 측정 회수에 해당한다)에 간섭광(OCT 신호)의 강도를 획득할 수 있다. N 강도 측정이 실시되는 기간 동안에, 광원은 측정 대역폭 Δλ_M 또는 Δκ_M 내에서 조정된다. 이러한 방법으로, 스펙트럼 간섭 패턴, 즉 스펙트럼 인터페로그램이 획득될 수 있다. 검출기에 의해 실시된 강도 측정은, 촬영될 대상체의 일차원의 깊이-해석된(depth-resolved) 반사 프로필을 나타내는, A-스캔을 생성하기 위해, 그 자체가 공지된 방법에 의해 (예로서, 적어도 하나의 푸리에 변환을 갖는 푸리에 해석을 사용함으로써) 처리될 수 있다.

검출기의 강도 측정은, 예를 들어 일정한 타이밍, 예로서 규칙적인 시간 간격으로 파장 λ에 걸쳐 선형으로 실시될 수 있다. 이를 위하여, 제어장치는, 예로서 내부 타이머를 포함할 수 있으며, 또는 이 장치는 검출기 내의 포토다이오드에 직렬로 연결된 A/D 컨버터의 내부 시간 신호를 사용할 수 있다. 대안으로서, 강도 측정은, 예를 들어 소위 선형-k 클록을 사용하여 파동수 κ에 걸쳐 선형으로 실시될 수 있다. 그러한 선형-k 클록은, 예를 들어 섬유 기반(fibre-based) 마하젠더 간섭계가 될 수 있다.

전체 N개의 연속적인 강도 측정들 사이에서 샘플링 간격 δ_Samplingλ 또는 δ_Samplingκ는 등거리가 될 수 있는데, 즉 측정이 파장 λ에 걸쳐 또는 파동수 κ에 걸쳐 동일한 간격으로 분포될 수 있다. 스펙트럼 측정 대역폭 Δλ_M 또는 Δκ_M(이 대역폭 내에서 측정이 획득되며 그리고 이 대역폭은 측정 깊이 및 길이방향 해상도에 대해 중요하다)은 등거리 샘플링 간격에 대해 Δλ_M= N·δ_rλ 또는 Δκ_M= N·δ_rκ로부터 구해진다. 비-등거리 샘플링 간격 δ_rλ 또는 δ_rκ는 본 발명의 범위 내에서 결코 배제되지 않는다.

일반적으로, 스펙트럼 측정 대역폭 Δλ_M 또는 Δκ_M의 값은 광원을 조정하는 스펙트럼 스윕 대역폭 Δλ 또는 Δκ의 값에 대해 최대한으로 대응한다. 즉 Δλ_M ≤Δλ 또는 Δκ_M≤Δκ. 어떤 실시예에서, 광원 및 검출기는 예로서 제1 모드로서 측정 대역폭 Δλ_M 또는 Δκ_M이 스윕 대역폭 Δλ 또는 Δκ과 일치하도록 하는 방법으로 제어될 수 있다. 이를 위하여, N 측정(샘플링)이 전체 스윕 대역폭 Δλ 또는 Δκ에 걸쳐 분포될 수 있다. 다른 실시예에서, 광원 및 검출기는 제2 모드로서 N 측정(샘플링의 전체가 스윕 대역폭 Δλ, Δκ의 서브-섹션 중에만 실시되고 그리고 이 서브-섹션 밖에서 아무 측정도 실시되지 않도록 하는 방법으로 제어될 수 있다. 이런 경우에, 측정 대역폭은 스윕 대역폭보다 작다. 즉, Δλ_M <Δλ 또는 Δκ_M<Δκ.

스펙트럼 측정 대역폭 Δλ_M, Δκ_M은 강도 측정의 회수 및/또는 샘플링 간격 δ_S _ampli _ngλ 또는 δ_Samplingκ의 크기를 통해 영향을 받을 수 있다.

일반적으로, 본 발명의 어떤 실시예의 경우, 측정 깊이 z_max 및/또는 단층촬영의 축방향 해상도 Δz는, 제어장치가 측정 대역폭 Δλ_M, Δκ_M 및/또는 측정 회수 N, 즉 샘플링 포인트의 회수를 변화시킨다는 점에서 변화될 수 있다. 예를 들어, 이러한 샘플링 포인트가 분포되어 있는 대역폭(즉, 측정 대역폭)을 일정하게 유지하는 동시에 스펙트럼 스윕 마다 샘플링 포인트의 회수를 변화시킴으로써, 측정 깊이가 길이방향 해상도를 동시에 변경시키지 않고 변화될 수 있다. 대안으로, 측정 깊이는, 예를 들어 측정 회수 N을 동시에 변경시키지 않고 스윕 동안 사용되는 스펙트럼 대역폭(즉, 측정 대역폭)을 변경시킴으로써 변화될 수 있다. 이러한 경우에, 변경된 측정 깊이는 변경된 길이방향 해상도를 포함하고, 증가된 측정 깊이는 해상도 손실을 포함하며, 그 반대도 가능하다.

장치의 수행 능력(performance capacity)을 충분히 발휘하기 위하여, 본 발명에 따른 OCT 장치는 전체 스윕 대역폭 Δλ 또는 Δκ가 강도 측정에 사용, 즉 Δλ_M =Δλ 또는 Δκ_M=Δκ가 되도록 작동될 수 있다. 이때, 강도 획득을 위한 N 측정의 전체는 전체 스펙트럼 스윕 대역폭에 대해 분포되어 있다. 등거리 샘플링 간격의 경우에, 그 결과는 Δλ=N·δ_Samplingλ 또는 Δκ=N·δ_Samplingκ. 이는 아래의 것에 기초로서 취해질 것이며, 그 이유는 아래에서 Δλ_M 및 Δλ, 또는 Δκ_M 및 Δκ를 구별하지 않기 때문이다. 따라서, 아래에서, 스펙트럼 대역폭은 광원의 스펙트럼 스윕 대역폭(즉, 제어장치의 제어 하에서 광원이 조정되는 대역폭)과 스펙트럼 측정 대역폭 모두를 포함하는 것으로 해석될 것이다.

특별한 구성에서, 제어장치는 측정 깊이 z_max 또는/및 축방향(길이방향) 해상도 Δz에서 서로 다른, 복수의 적어도 두 개의 사전규정된 작동 모드 사이에서 전환될 수 있다. 이러한 작동 모드 각각에 할당함으로써, 이때, 각각의 작동 모드를 세팅하는데 필요한 하나 이상의 파라미터 값이 제어장치에 의해 억세스될 수 있는 메모리에 저장될 수 있다. 전환된 작동 모드에서 다른 작동 모드로 실행하고자 하면, 제어장치는 메모리에서 새로운 작동 모드에 대해 저장된 적어도 하나의 파라미터 값을 판독할 수 있고, 판독되는 적어도 하나의 파라미터 값에 따라 OCT 장치의 작동의 대응하는 적응(adaptation)을 실행할 수 있다. 상기 적응은 새로운 작동 모드의 특성인, 측정 깊이 z_max 및 축방향 해상도 Δz를 위한 값을 얻을 수 있다.

저장되어 있는 적어도 하나의 파라미터 값은, 예를 들어 스윕 마다 실시되어야 할 강도 측정의 회수 N을 포함한다. 대안으로 또는 추가로, 적어도 하나의 파라미터 값은 측정 대역폭 Δλ_M, Δκ_M을 특정하는 역할을 하는 정보, 예를 들어 범위의 하한치 또는/및 범위의 상한치 또는/및 두 개의 연속 측정 사이의 스펙트럼 샘플링 간격의 크기를 포함할 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 적어도 하나의 파라미터 값은 중심 파장 λ_o 또는 중심 파동수 κ_o를 특정하는 역할을 하는 정보, 예로서 중심값, 중간값 또는 측정 대역폭 Δλ_M, Δκ_M의 스펙트럼 중심을 포함할 수 있다.

양호한 실시예에서, 작동 모드의 측정 깊이는 각각의 경우에 사람 눈의 부분의 다른 길이에 맞추어질 수 있다. 그러한 눈 부분은 예로서, 그 전체 두께(즉, 전방에서 후방의 각막 표면까지)에 걸쳐 실질적으로 사람 각막만을 포함할 수 있으며, 또는 눈 부분은, 예를 들어 전안방(anterior chamber)을 포함하지만 사람 수정체를 실질적으로 배제하여 각막까지 포함할 수 있다. 대안으로, 눈 부분은, 예를 들어, 각막, 전안방 및 수정체를 포함할 수 있지만, 망막 만큼 멀리 연장하지 않고, 또는 눈 부분은, 예를 들어 각막에서부터 망막 만큼 멀리 전체 길이에 걸쳐 모든 조직을 포함할 수 있다. 이러한 실예로부터, 촬영된 부분의 다른 길이는 각막으로부터 망막 만큼 멀리 가는 방향, 즉 사람 눈의 광학 축의 방향을 따라 다른 길이의 범위를 의미하는 것이 명백하다. 이것은 아래에서 예시적 산출로 증명될 것이다.

(Ⅰ) 각막의 촬영 (고해상도)

- 측정 깊이(요구대로): z_max

3mm

- 광원 파라미터: Δo = 1050nm, Δλ_FW = 100nm

- 수학식 (8)에 따른 축방향 해상도: Δz_rec

5.5㎛ (공기 중에서 n=1)

Δz_rec

4.0㎛ (각막에서 n

1.38)

- 수학식 (12)에 따른 측정 포인트의 필요한 회수: N

1090 (공기)

N

1500 (각막)

(Ⅱ) 수정체의 촬영 (고해상도)

- 측정 깊이(요구대로): z_max

4.5mm

- 광원 파라미터 : (Ⅰ)에서와 같이

- 수학식 (8)에 따른 축방향 해상도: Δz_rec

4.0㎛ (수정체에서 n

1.4)

- 수학식 (12)에 따른 측정 포인트의 필요한 회수: N

2250 (수정체)

(Ⅲ) 전안방의 촬영 (고해상도)

- 측정 깊이(요구대로): z_max

4.5mm

- 광원 파라미터 : (Ⅰ)에서와 같이

- 수학식 (8)에 따른 축방향 해상도: Δz_rec

4.0㎛ (전안방에서 n

1.34)

- 수학식 (12)에 따른 측정 포인트의 필요한 회수: N

2250 (전안방)

(Ⅳ) 전안방 및 수정체 (측정 포인트의 규정된 회수의 경우)

- 측정 깊이(요구대로): z_max

9mm

- 광원 파라미터(변경되지 않은 λo): λo = 1050nm

- 측정 포인트의 회수: N

1500

- 수학식 (8)에 따른 축방향 해상도: Δz_rec

12.0㎛(전안방에서 n

1.34)

Δz_rec

12.0㎛(수정체에서 n

1.4)

- 수학식 (8)에 따른 광원의 필요한 Δλ_FW : Δλ_FW

46nm

(Ⅴ) 전체 눈 길이

- 측정 깊이(요구대로): z_max

25mm

- 광원 파라미터(변경되지 않은 λo): λo = 1050nm

- 축방향 해상도(요구대로): Δz_rec = 10.0㎛

- 수학식 (12)에 따른 측정 포인트의 필요한 회수: N

5000 (n

1에 대해)

- 수학식 (8)에 따른 광원의 필요한 Δλ_FW : Δλ_FW

55nm

이러한 방법에서, 측정 깊이가 다른 길이의 눈 부분에 맞추는 다른 작동 모드는 사전규정(predefining)된 크기가 다른 눈의 섹션들을 예로서 모니터 스크린에서 선택적으로 표시할 수 있게 한다. 이들 섹션들은 동시에 다른 축방향 해상도와 조합될 수 있어서, 예를 들어 더 큰 측정 깊이를 갖는 작동 모드가, 더 작은 측정 깊이를 갖지만 그를 위해 더 미세한 축방향 해상도를 갖는 다른 작동 모드보다 더 굵고 거친 축방향 해상도를 갖는다.

장치는 제어장치에 연결되어 사용자에 의하여 트리거 신호의 입력을 허용하는 사용자 인터페이스 장치(arrangement)를 포함할 수 있다. 제어장치는 트리거 신호 입력 시에 제1 작동 모드에서 대상체의 제1 단층사진을 자동으로 컴파일하고, 다음에 제1 작동 모드와 다른 제2 작동 모드에서 대상체의 제2 단층사진을 컴파일하도록 구성될 수 있다.

제1 및/또는 제2 단층사진은 1차원, 2차원, 또는 3차원 단층사진을 구성할 수 있다. 대상체는 다음 그룹 중 적어도 하나의 요소를 포함할 수 있다: 사람 눈, 사람 눈의 일부분, 눈의 각막, 전안방, 눈의 홍채, 후안방(posterior chamber), 눈의 수정체, 눈의 유리체, 눈의 망막, 압평 플레이트(applanation plate), 시험판 및/또는 시험판 상에 및/또는 시험판 내의 패턴. 따라서, 대상체는 또한 적어도 두 개의 부속 대상체로 이루어진 대상체 그룹으로 해석될 수 있다. 시험판은 폴리메틸 메타크릴레이트(약어: PMMA)로 구성될 수 있다.

제1 작동 모드의 측정 깊이는 제2 작동 모드의 측정 깊이보다 클 수 있다. 양호하게는, 제1 작동 모드의 측정 깊이가 대상체의 제1 부분에 맞추어지고, 제2 작동 모드의 측정 깊이가 대상체의 제2 부분에 맞추어진다. 제2 부분은 제1 부분의 부속 부분이 될 수 있다. 양호하게는, 제2 작동 모드의 축방향 해상도가 제1 작동 모드의 축방향 해상도보다 더 미세하다.

제어장치는 제1 작동 모드에서 이미지 프로세싱에 의하여 대상체의 적어도 하나의 제1 피처(feature)를 확인하도록 추가로 구성될 수 있다. 제어장치는 제2 작동 모드에서 이미지 프로세싱에 의하여 대상체의 적어도 하나의 제2 피처를 확인하도록 추가로 구성될 수 있다. 특히, 제어장치는 제2 작동 모드에서 이미지 프로세싱에 의하여, 제1 단층사진에서 역시 확인된 대상체의 적어도 하나의 제1 피처와, 대상체의 적어도 하나의 제2 피처를 확인하도록 추가로 구성될 수 있다. 제어장치는 또한 제2 단층사진에서 제1 및/또는 제2 피처의 형상, 위치 및/또는 방향에 대하여 제1 단층사진에서 제1 피처의 형상, 위치 및/또는 방향을 확인하도록 구성될 수 있다. 제어장치는 또한 제1 및/또는 제2 피처의 형상, 위치 및/또는 방향에 기초하여 제1 및 제2 단층사진을 서로에 대하여 기준이 되도록 구성될 수 있다.

양호한 발전으로서, OCT 장치는 제어장치에 연결되어 사용자가 측정 깊이 및 축방향 해상도 중 적어도 하나의 변경(alteration)을 실시하게 하는 명령의 입력을 허용하는 사용자 인터페이스 장치를 포함할 수 있다. 이것은 OCT 장치의 사용자가 다른 측정 깊이 또는/및 다른 측정 해상도를 가지고 사용자가 선택한 방법으로 단층촬영을 실시할 수 있게 한다. 특히, 측정 깊이 또는/및 측정 해상도의 변경은 그들의 측정 깊이 또는/및 다른 측정 해상도에서 각각 서로 다른 OCT 장치의 복수의 사전규정된 작동 모드 사이에서 사용자가 전환하는 방식으로 사용자에 의해 실시될 수 있다.

그러나, 본 발명의 범위는 사용자가 사용자 인터페이스 장치를 통해 예로서 측정 깊이의 연속 조정을 실시할 수 있게 하는 것을 배제하지 않는다. 또한, 제어장치가 사전규정된 작동 모드들 중 하나에서 다른 것으로 자동 전환을 수행할 수 있게, 예를 들어 OCT 장치를 사용하여 실시될 검사용 소프트웨어 프로그램에서 대응하는 명령을 통해 제어될 수 있게 한다.

사용자 인터페이스 장치는, 예를 들어, 기계식 키 장치 또는 터치-패드(예로서 터치 스크린)에 의해 실현되는 키 장치를 포함할 수 있으며, 이에 의하여 사용자가 각자 필요한 작동 모드를 불러올 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 사용자 인터페이스 장치는, 다른 작동 모드들 사이로 전환하기 위하여, 모니터 스크린상에서 그래픽 사용자 인터페이스(약어: GUI)에서 표현될 수 있는, 버튼 장치를 포함할 수 있으며, 버튼 장치는 전자 포인터 디바이스(예로서, 마우스, 트랙볼, 키보드)를 이용하여 사용자에 의해 제어될 수 있다.

예를 들어, 사용자 인터페이스 장치는 이 경우에 사람 눈의 어느 부분이 각자 선택된 작동 모드와 일치하는지에 관한 정보를 사용자에게 제공하는 적절한 시각적 명령을 포함할 수 있다.

따라서, 사용자를 위해, OCT 장치의 작동은 특별히 단순하고 알기 쉽게 만들어진다.

제어장치는 검출기가 규정된 클록 신호에 따라 강도 획득을 실시하도록 하여 광원 및 검출기를 제어하도록 구성될 수 있다. 클록 신호는 일정한(fixed) 타이밍을 특징으로 할 수 있다. 특히, 클록 신호는 검출기가 광원에 의하여 방출된 광의 파장 λ 또는 파동수 κ에 대하여 강도 획득을 선형으로 실시하도록 구성될 수 있다. 후자의 경우, 마하젠더 간섭계가 클록 신호를 결정하기 위해 제공될 수 있으며, 광원에 의해 방출된 광의 일부분이 마하젠더 간섭계 내로 커플링되고, 자기상관(auto-correlation) 신호의 강도가 시간의 함수로서 얻어지고, 이를 기초로 하여 클록 신호가 결정되고, 이 클록 신호가 제어장치로 전송되며 제어장치에 의해 검출기로 향하게 된다.

본 발명의 범위 내에서, OCT 장치는, 필요하면 다른 진단 모듈과 함께 순수하게 진단용으로서의 역할을 하는 자율(autonomous) 디바이스로서 실현될 수 있다. 그러나, OCT 장치는, 사람 눈에서 레이저 수술 중재(laser-surgery intervention)를 실시하기 위해, 예를 들어 광파괴(photodisruption)에 의해 눈 조직에 절개부를 만들기 위해 또는 각막 눈 조직을 제거하기 위해 사용될 수 있는 레이저 이용 치료 시스템(laser--assisted treatment system)과 통합될 수 있다는 것을 또한 알 수 있다. 이러한 치료 시스템은 통상, 레이저 방사선의 초점 위치를 공간적으로 세팅하기 위한 펄스형 레이저 방사선(예로서, UV 또는 근적외선 파장 범위) 제어식 스캐닝 컴포넌트, 및 레이저 방사선을 집속하기 위한 집속 광학부(focussing optics)를 제공하는 레이저 소스를 포함한다. 치료 시스템의 레이저 소스 이외의 소스가 OCT 장치의 방출광(측정광)을 생성하는 데 사용되는 한, 치료 시스템의 레이저 방사선에 사용된 것과 동일한 집속 광학부가 그럼에도 불구하고 검사될/치료될 눈에 OCT 장치의 측정광을 집속하기 위해 사용될 수 있다.

유리한 실시예에 따라, 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 방법이 제공된다. 이 방법은,

- 스펙트럼 조정가능한 광원으로부터 간섭광을 방출하는 단계;

- 상기 광원의 간섭광이 조사된 대상체로부터 후방산란된 재방출된 광을 기준광에 중첩시킴으로써 초래되는 간섭광의 강도를 검출기에 의하여 획득하는 단계; 및

- 상기 광원이 조정되는 동안 상기 검출기가 규정된 측정 회수에 따라 강도 획득을 실시하도록 광원 및 검출기를 제어하는 단계를 포함하고; 측정 깊이 또는/및 단층촬영의 축방향 해상도를 변경하기 위해, 상기 검출기가 강도 획득을 실시하는 스펙트럼 측정 대역폭 또는/및 규정된 측정 회수가 제어장치에 의해 변경된다.

양호하게, 이 방법의 경우, 제어장치는 측정 깊이 또는/및 축방향 해상도가 서로 다른, 복수의 적어도 두 개의 사전규정된 작동 모드 사이를 전환시키는 데 사용된다. 작동 모드들 중 하나는 작동 모드들 중 다른 것에 비하여 더 미세한 축방향 해상도를 갖지만 더 짧은 측정 깊이를 가질 수 있다. 작동 모드들은 그들의 다른 측정 깊이에서 서로 다르고, 각 작동 모드의 측정 깊이는 길이가 다른 대상체, 특히 사람 눈의 일부분에 맞추어진다.

이 방법의 경우, 사용자에 의한 트리거 신호 입력 시에, 대상체의 제1 단층사진은 제1 작동 모드에서 자동으로 컴파일되고, 다음에 상기 제1 작동 모드와 다른 제2 작동 모드에서 대상체의 제2 단층사진이 자동으로 컴파일될 수 있다.

이 방법의 경우, 측정 깊이 또는/및 축방향 해상도의 변경은 사용자에 의한 명령의 입력을 통해 수행될 수 있다.

검출기는 양호하게, 검출기가 규정된 클록 신호에 따라 강도 획득을 실시하도록 제어장치에 의해 제어된다.

클록 신호는 일정한 타이밍을 특징으로 할 수 있다. 클록 신호는 검출기가 광원에 의해 방출된 광의 파장에 걸쳐 강도 획득을 선형으로 실시하도록 구성될 수 있다. 대안으로서, 클록 신호는 검출기가 광원에 의해 방출된 광의 파동수에 걸쳐 강도 획득을 선형으로 실시하도록 구성될 수 있다.

또한, 클록 신호는 마하젠더 간섭계에 의해 결정될 수 있으며, 마하젠더 간섭계는 제어장치에 연결되며 그리고 자기상관을 위해 광원에 의해 방출된 광의 일부분과 커플링되며, 그리고 상기 마하젠더 간섭계는 상기 자기상관 신호의 강도를 시간의 함수로서 반복 획득하도록 구성되어 있다.

스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 방법, 또는 방법의 개별 단계들이 여기에 설명되어 있는 한, 상기 방법 또는 상기 방법의 개별 단계는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 대응하는 장치에 의해 실행될 수 있다. 이는 방법의 단계들을 실행하는 장치의 작동 방법에 대한 설명에도 적용된다. 이 범위에 걸쳐, 본 발명의 방법적 특징 및 장치적 특징은 동등하다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 추가로 설명된다.
도 1은 제1 실시예에 따라 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치의 개략적인 블록선도를 도시한다.
도 2는 제2 실시예에 따라 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치의 개략적인 블록선도를 도시한다.
도 3은 제3 실시예에 따라 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치의 개략적인 블록선도를 도시한다.
도 4는 PMMA 플레이트에 만들어진 패턴을 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 비평탄(non-flattened) 상태 및 평탄 상태에서 압평 플레이트 및 눈을 도시한다.
도 6은 눈, 홍채 및 동공을 도시한다.

도 1 및 도 3에서, 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치를 전체적으로 도면 부호 10으로 지시되어 있다. 이 실례에서, 장치(10)는 사람 눈(12)으로서 도시된 대상체를 검사하는데 사용된다.

장치(10)의 제1 실시예가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 장치(10)는 좁은 순간 선폭(narrow, instantaneous line width)의 간섭광을 방출하기 위한 스펙트럼 조정가능한 광원(14)을 포함한다. 광원(14)은 스웹트-소스 광원으로 실현되고, 조정 곡선(tuning curve)에 따라 방출광의 파장 λ에서 제어장치(16)에 의해 규정된 스펙트럼 스윕 대역폭 Δλ 내에서 조정된다. 출력 파장의 변화를 시간의 함수로서 표현하는 조정 곡선은 단파장으로부터 장파장 λ로 튜닝되는 선형, 실질적으로 선형 또는 대략적으로 선형의 일방향 조정 특성을 갖거나 또는 단파장에서 장파장으로 그리고 단파장 λ로 튜닝되는 양방향 조정 특성을 갖는다.

광원(14)의 조정은 레이저로서 실현된 광원(14)의 공진기 길이를 변화시킴으로써 수행된다. 소위 조정가능한 필터가 이러한 용도에 사용된다. 예를 들어, 공진기 내에서 빔 경로에 배치된 패브리-페로 에탈론(Fabry-Perot etalon), 또는 리트로(Littrow) 형태에서 레이저의 공진기 길이를 규정하는 그레이팅(grating)이 공진기에서 레이저 빔의 전파 방향에 대하여 틸팅(tilt)되어 있다. 따라서, 사용된 스펙트럼 범위의 구성 및 해상도의 전환은 조정가능한 필터가 공진 방법으로 작동될 수 있게 하고 조정가능한 필터가 비공진 방법으로 작동될 수 있게 한다. MEMS-기반 SS 광원은 주로 공진 방법으로 작동되고, 압전-기반 시스템은 반드시 공진 방법으로 작동되지는 않는다. 대안으로서, 다면 거울이 또한 사용될 수 있다.

광원(14)에 의해 방출된 광은 빔 스플리터(18)로 향하게 된다. 빔 스플리터(18)는 간섭계의 구성 부품이며, 규정된 분할비율, 예로서 50:50에 따라 입사광 전력을 분할한다. 하나의 빔(20)이 기준 암(arm) 내에서 진행하고, 다른 빔(22)이 샘플링 암 내에서 진행한다.

기준 암 내로 분할된 광은 미러(24)에 입사하고, 상기 미러는 상기 광을 빔 스플리터(18)에서 동일선상에서 다시 반사한다. 기준 암에서 미러(24)와 빔 스플리터(18) 사이의 거리는 시간에 대하여 일정하다. 샘플링 암 내로 분할된 광은 검사될 대상체(12)로 입사하고, 이 대상체는 상기 광을 빔 스플리터(18)의 방향에서 다시 산란 또는 반사한다. 샘플링 암 내에는 추가로 광학 요소(26) 및 위치설정 컴포넌트(28)가 제공되며, 이들은 빔 스플리터(18)로부터 오는 입사 광 빔(22)을 집속하며 그리고 두 개의 측방향(즉, 빔 전파 방향에 대해 횡단하는 방향) 중 하나 또는 양쪽 측방향에서 초점 위치를 조정하도록 구성되어 있다. 제어장치(16)는 2D 또는 3D 단층촬영을 하기 위해 공지된 방법으로 위치설정 컴포넌트(28)를 제어한다. 컴퓨터 처리된 단층사진은 디스플레이 유닛(30)에서 표시된다.

빔 스플리터(18)에서, 기준 암에서 미러(24)로부터 다시 반사된 광은 간섭 빔(32)을 형성하기 위해 샘플링 암의 대상체(12)로부터 후방산란된 광에서 동일선상에서 중첩된다. 기준 암 및 샘플링 암에서 광로 길이들은 실질적으로 동일하므로, 간섭 빔(32)이 기준 암 및 샘플링 암으로부터 나오는 컴포넌트 빔들(20, 22) 사이에 간섭이 있음을 가리킨다. 포토다이오드 또는 평형 검출기(34)를 포함하는 검출기가 제어장치(16)에 의해 규정된 측정 회수 N에 따라 간섭 빔(32)의 강도를 시간의 함수로 획득된다. 측정/샘플링 회수 N은 검출기(34)의 획득 일렉트로닉스(acauisition electronics)를 위한 트리거 신호의 수와 일치한다.

광원(14)의 조정과 검출기(34)에 의한 간섭 빔(32)의 강도의 측정을 동시에 함으로써 인터페로그램이 파장 λ에 대해 획득되고, 여기에서 강도 측정이 파장 λ에 걸쳐 등거리로 분포되어 있다.

이를 위하여, 제어장치는 검출기(34)가 규정된 클록 신호에 따라 강도 획득을 실시하도록 광원(14) 및 검출기(34)를 제어하기 위해 구성된다. 클록 신호는 검출기(34)가 광원(14)에 의해 방출된 광의 파장 λ에 걸쳐 강도 획득을 선형으로 실시하도록 구성되어 있다.

사용자는 복수의 작동 모드, 예로서 네 개의 작동 모드 사이에서 전후로 전환하기 위해 제어장치(16)에 연결된 사용자 인터페이스 장치(36)를 사용하여 사용자 입력을 제공할 수 있다. 이를 위하여, 사용자가 작동시키는 작동 요소-여기에서 38a, 38b, 38c, 38d로 지시됨-가 사용자 인터페이스 장치(36)에 제공된다. 작동 요소들(38a, 38b, 38c, 38d) 중 하나가 도시된 실례에서 각각의 작동 모드에 각각 할당되어 있다. 작동 요소(38a 내지 38d)를 작동시키면, 제어장치(16)가 작동 요소(38a 내지 38d)에 할당된 작동 모드로 전환되고, 장치(10)가 작동 모드에 할당된 측정 깊이 z_max를 가지며 작동 모드에 할당된 축방향 해상도 Δz를 가지는 단층사진을 획득하도록 측정 회수 및 획득된 스펙트럼 대역폭이 구성된다.

제1 작동 요소(38a)의 작동시에, 제어장치(16)는 예로서 제1 작동 모드로 전환하고, 측정 깊이 z_max _,1가 각막의 표층(epithelial layer)으로부터 실질적으로 눈(12)의 광학축을 따라, 눈(12)의 광학 축방향 길이를 측정하기 위해, 가능한 망막만큼 멀리 연장하는 눈(12)의 일부분에 맞추어지게 하고, 축방향 해상도 Δz₁가 거친 해상도에 대응하도록 측정 회수 및 획득된 스펙트럼 대역폭을 구성한다.

제2 작동 요소(38b)의 작동시에, 제어장치(16)는 예로서 제2 작동 모드로 전환하고, 측정 깊이 z_max _,2<z_max _,1가 각막의 표층으로부터 실질적으로 눈(12)의 광학축을 따라, 가능한 망막을 향해 마주보는 눈 수정체의 경계층 만큼 멀리 연장하는 눈(12)의 일부분에 맞추어지게 하고, 축방향 해상도 Δz₂<Δz₁가 덜 거친 해상도에 대응하도록 측정 회수 및 획득된 스펙트럼 대역폭을 구성한다.

제3 작동 요소(38c)의 작동시에, 제어장치(16)는 예로서 제3 작동 모드로 전환하고, 측정 깊이 z_max _,3<z_max _,2가 실질적으로 눈(12)의 광학축을 따라, 전안방을 경유하여 연장하는 눈(12)의 일부분에 맞추어지게 하고, 축방향 해상도 Δz₃<Δz₂가 미세한 해상도에 대응하도록 측정 회수 및 획득된 스펙트럼 대역폭을 구성한다.

제4 작동 요소(38d)의 작동시에, 제어장치(16)는 예로서 제4 작동 모드로 전환하고, 측정 깊이 z_max _,4<z_max _,3가 표층으로부터 실질적으로 눈(12)의 광학축을 따라, 가능한 각막의 내피층(endothelial layer) 만큼 멀리 연장하는 눈(12)의 일부분에 맞추어지게 하고, 축방향 해상도 Δz₄<Δz₃가 매우 미세한 해상도에 대응하도록 측정 회수 및 획득된 스펙트럼 대역폭을 구성한다.

장치(10)는 적절한 수의 작동 모드, 즉 두 개, 세 개, 네 개 또는 그 이상의 작동 모드를 가질 수 있다.

장치(10)의 제2 실시예가 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 이 도면에서 도 1의 컴포넌트와 동일하거나 동일한 기능을 실행하는 컴포넌트가 동일한 부호로 지시되어 있다. 그러나, 도 2에서 SS 광원(14)은, 조정 곡선이 대략 선형이 되고 검출이 λ에서 비선형, 즉 생성 순서로 등거리에 있지 않도록 조정되어 있다. 이러한 경우에, 시간의 함수로서 파장 λ의 단일방향 및 양방향 조정 특성 모두가 사용될 수 있다. 광원(14)의 조정과 검출기(34)에 의한 간섭 빔(32)의 강도의 측정을 동시에 함으로써, 인터페로그램이 파동수 κ에 걸쳐 획득되고, 여기에서, 강도 측정은 파동수 κ에 걸쳐 등거리로 분포되어 있다.

이를 위하여, 제어장치(16)는 검출기(34)가 규정된 클록 신호에 따라 강도 획득을 실시하도록 광원(14) 및 검출기(34)를 제어하도록 구성되어 있다. 클록 신호는 검출기(34)가 광원(14)에 의해 방출된 광의 파동수 κ에 걸쳐 강도 획득을 선형으로 실시하도록 구성되어 있다. 클록 신호를 결정하기 위해, 마하젠더 간섭계(40)가 구비되고, 여기에 자기상관을 위해 광원(14)에 의해 방출된 광의 일부분이 커플링된다. 마하젠더 간섭계(40)는 자기상관 신호의 강도를 시간의 함수로서 획득하고, 이에 기초하여 파동수 κ를 변환시키기 위해 선형 클록 신호를 결정한다. 클록 신호는 제어장치(16)로 전송되고 검출기(34)를 타이밍하기 위해 제어장치에 의해 나아간다.

따라서, 마하젠더 간섭계(40)는 선형-κ 클록으로서 장치(10)에 의해 사용된다. 선형-κ 클록은 트리거 신호를 생성한다. 각 트리거 신호시에 강도가 측정된다. 이 경우에 선형-κ 클록의 트리거 신호의 수는 광원(14)의 전체 스펙트럼 폭에 의존하고, 특히 마하젠더 간섭계(40)의 암 길이 차이 ΔZ_MZI에 의존한다. 마하젠더 간섭계(40)의 암 길이는 아래 수학식 15에 따라 샘플링 신호의 일정한 수를 구하기 위해 스펙트럼 범위의 변화의 경우에 적응된다.

[수학식 15]

도 3은 장치(10)의 제3 실시예를 도시한다. 이 도면에서, 도 1 및 도 2의 컴포넌트와 동일하거나 동일한 기능을 실시하는 컴포넌트가 동일한 부호로 지시되어 있다. 도 3에 따른 장치(10)는 안과 레이저 수술을 위한 치료 시스템(100)의 부품이다. 이 경우에, 장치(10)는 눈(12)을 검사하는데 사용되고, 치료 시스템(100)은 눈(12)의 안과 치료를 위해 사용된다.

치료 시스템(100)은 레이저 방사선을 공급하기 위한 레이저 소스(102), 레이저 방사선(104)의 초점 위치를 축방향으로 설정하기 위한 제어식 스캐닝 컴포넌트(106), 및 레이저 방사선(104)의 초점 위치를 축방향으로 설정하기 위한 제어식 스캐닝 컴포넌트(108)를 포함한다. 레이저 방사선(104)은 광학 요소(26)에 의하여 눈(12) 상에 또는 눈 내부에 집속된다. 레이저 소스(102) 및 스캐닝 컴포넌트(106, 108)를 제어하는 제어 장치(arrangement)(110)는 스캐닝 컴포넌트(106 또는/및 108)가 스캐닝 운동을 수행하도록 하고, 따라서, 눈(12)에서 또는 눈 내부에서 레이저 방사선(104)의 초점 위치가 규정된 경로를 따라가게 된다. 레이저 방사선(104)이, 예로서 굴절률 교정을 위해 광파괴에 의해 눈(12)에 작용한다. 또한, 기술에 숙련된 자에게는, 치료 시스템(100)이 또한 예를 들어 각막형성술(kerotoplasty), 특히 DALK(deep anterior lamellar keratoplasty)와 같은 2D 또는 3D 분야에서 다른 응용예에 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

장치(10)의 제어장치(16)는 치료 시스템(100)의 제어 장치(110)에 연결되어 있고, 후자의 제어 장치로 눈(12)의 구조적 데이터를 전송하고, 이 데이터는 장치(10)에 의해 획득된 단층사진에 기초가 된다. 제어 장치(110)는 최적의 안과학적 결과가 달성될 수 있도록 구조적 데이터에 기초하여 레이저 방사선(104)의 초점 위치의 경로에 적응된다.

더 상세히 특정되지 않은, 도 1 내지 도 3에 도시된 빔 안내 구조체는 전체적으로 또는 부분적으로 섬유-기반 광학적 컴포넌트에 의해 보충 또는 교체될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 마하젠더 간섭계(40)는 섬유-기반 구조를 가질 수 있다.

사용자 인터페이스 장치(36)는 추가로, 사용자에 의해 트리거 신호가 입력되도록 허용하는 트리거 디바이스(37)를 포함한다. 제어장치(16)는 트리거 신호의 입력 시에 제1 작동 모드에서 대상체(12)의 제1 단층사진을 자동으로 생성하고, 제1 작동 모드와 다른 제2 작동 모드에서 대상체(12)의 제2 단층사진을 생성하도록 구성되어 있다.

제1 예시적 응용예의 맥락에서, 대상체(12)는 PMMA 플레이트(12')로 구성되어 있으며, 이 PMMA 플레이트는 환자 눈의 치료 전에, 광학 요소(28)에 대하여 그리고 결과적으로 전체 장치(10)에 대하여 고정된 상대 위치 및 방향을 갖도록 도 1 내지 도 2에 도시된 눈(12)의 영역에 배치되어 있다. PMMA 플레이트(12')는 치료 시스템(100)의 기능적 테스팅 및 보정을 위해 사용된다. PMMA 플레이트(12')는 PMMA 플라스틱으로 구성된다. 제어 장치(110)는, 레이저 소스(102) 및 스캐닝 컴포넌트(106, 108)를 대응하여 제어함으로써, 패턴(50)이 PMMA 플레이트(12')상에 및/또는 내부에 만들어지게 한다. 패턴(50)은 PMMA 플라스틱에 작용하는 레이저 방사선(104)에 의해 생성된다.

도 4는 PMMA 플레이트(12') 및 실시된 패턴(50)의 평면도를 도시한다. PMMA 플레이트(12')는, 예를 들어 원통형 기하학적 구조를 갖는다. 여기에 도시된 실례에서, 패턴(50)은 평행한 방향으로 진행하는 두 개의 내접 직선(inscribed straight line)을 갖는 원을 포함한다. 제1 작동 모드에서, 트리거 신호의 입력시에 제어장치(16)는 패턴(50)으로부터 제1 단층사진(tomogram)을 자동으로 컴파일한다. 이 경우에 제1 작동 모드의 측정 깊이는 패턴(50)의 기하학적 구조를 대표하는 길이에 맞추어진다. 다음에, 제2 작동 모드에서, 제어는 PMMA 플레이트(12') 상에/내부에 실시된 패턴(50)을 포함하여, 전체 PMMA 플레이트(12')로부터 제2 단층사진을 자동으로 컴파일한다. 이 경우에, 제2 작동 모드의 측정 깊이는 PMMA 플레이트(12')의 기하학적 구조를 대표하는 길이에 맞추어진다. 제1 단층사진의 해상도는 제2 단층사진의 해상도보다 더 미세하다.

이미지 프로세싱에 의하여, 제어장치(16)는 제1 단층사진에서, 평행하게 연장하는 패턴(50)의 두 직선과 원을 확인한다. 덧붙여, 이미지 프로세싱에 의하여, 제어장치는 제2 단층사진에서, 평행하게 연장하는 패턴(50)의 두 직선과 원뿐만 아니라 PMMA 플레이트(12')의 두 개의 베이스 표면을 확인한다. 제어장치(16)는 이들로부터, 평행하게 연장하는 패턴(50)의 두 직선과 원의 위치들 및 방향들에 대하여 평행하게 연장하는 패턴(50)의 두 직선과 원의 위치들 및 방향들뿐만 아니라, PMMA 플레이트(12')의 두 개의 베이스 표면을 결정한다. 이는 제1 단층사진이 제2 단층사진의 기준이 되게 할 수 한다. 특히, 이는 패턴(50) 또는 사진 부분들이 PMMA 플레이트(12'), 장치(10) 또는 치료 시스템(100)에 대하여 기준이 되게 할 수 있다.

제2 예시적 응용의 맥락에서, 대상체(12)는 압평 플레이트(12")로 구성되고, 상기 압평 플레이트는 환자 눈(12)의 치료시에 눈(12)과 장치(10) 또는 치료 시스템(100) 사이에서 접촉 요소를 구성하며, 그리고 압평 플레이트는 장치(10) 또는 치료 시스템(100)에서 눈(12)의 각막(42)을 평탄하게 하는 데 사용된다. 예를 들어, 압평 플레이트(12")는 도 1 내지 도 3에 도시된 눈(12)과 광학 요소(26) 사이에 배치된다.

도 5a에서, 눈은 여전히 비평탄 상태로서 도시되고, 한편 도 5b에서 눈(12)의 각막(42)은 이미 평탄하게 되어 있다. 제1 작동 모드에서, 트리거 신호의 입력시에 제어장치(16)는 압평 플레이트(12")로부터 제1 단층사진을 자동으로 컴파일한다. 이 경우에, 제1 작동 모드의 측정 깊이는 압평 플레이트(12")의 기하학적 구조를 대표하는 길이에 맞추어진다. 다음에, 제2 작동 모드에서, 제어장치(16)는 평탄 상태에서 눈(12)을 포함하는 시스템과, 압평 플레이트(12")로부터 제2 단층사진을 자동으로 컴파일한다.

이 경우에, 제2 작동 모드의 측정 깊이는 눈(12) 및 압평 플레이트(12")로 이루어진 조직계의 기하학적 구조(geometry)를 대표하는 길이에 맞추어진다. 제1 단층사진의 해상도는 제2 단층사진의 해상도보다 더 미세하다.

이미지 프로세싱에 의하여, 제어장치(16)는 제1 단층사진에서 압평 플레이트(12")의 두 개의 베이스 표면(44a, 44b)을 확인한다. 덧붙여, 이미지 프로세싱에 의하여, 제어장치는 제2 단층사진에서, 압평 플레이트(12")의 두 개의 베이스 표면(44a, 44b)을 확인한다. 제어장치는 이들로부터, 제2 단층사진에서의 압평 플레이트(12")의 두 개의 베이스 표면의 위치들 및 방향들에 대하여 제1 단층사진에서의 압평 플레이트(12")의 두 개의 베이스 표면의 위치들 및 방향들을 결정한다. 이것이 압평 플레이트(12")의 위치 및 위치 공차들을 결정할 수 있게 하고 그리고 눈(12)을 압평 플레이트(12")의 위치에 대하여 참조할 수 있게 한다.

각막형성술에 관련된 제3 예시적 응용의 맥락에서, 대상체(12)는 다시 환자 눈(12)으로 구성된다. 도 6은 눈(12), 각막(42), 눈(12)의 홍채(46) 및 동공(48)을 도시한다. 제1 작동 모드에서, 트리거 신호의 입력시에 제어장치(16)는 눈(12)의 각막(42)으로부터 제1 단층사진을 자동으로 컴파일한다. 이 경우에 제1 작동 모드의 측정 깊이는 각막(42)의 기하학적 구조를 대표하는 길이에 맞추어진다. 다음에, 제2 작동 모드에서, 제어장치(16)는 각막(42), 전안방 및 눈(12)의 홍채(46)로 이루어지는 조직계로부터 제2 단층사진을 자동으로 컴파일한다. 이 경우에, 제2 작동 모드의 측정 깊이는 각막(42), 전안방 및 홍채(46)로 이루어지는 조직계의 기하학적 구조를 대표하는 길이에 맞추어진다. 제1 단층사진의 해상도는 제2 단층사진의 해상도보다 더 미세하다.

이미지 프로세싱에 의하여, 제어장치(16)는 제1 단층사진에서, 각막(42)의 형상, 위치 및 방향을 확인한다. 덧붙여, 이미지 프로세싱에 의하여, 제어장치(16)는 제2 단층사진에서, 각막(42), 홍채(46) 및 동공(48)의 형상, 위치 및 방향을 확인한다. 제어장치는 이들로부터, 제2 단층사진에서의 각막(42), 홍채(46) 및 동공(48)의 형상, 위치 및 방향에 대하여 제1 단층사진에서의 각막(42)의 형상, 위치 및 방향을 결정한다. 이는 각막(42)을 홍채(46) 및/또는 동공(48)에 대하여 기준이 되게 할 수 있게 한다.

백내장 치료에 관련된 제4 예시적 응용의 맥락에서, 대상체(12)는 다시 환자 눈(12)으로 구성된다. 제1 작동 모드에서, 트리거 신호의 입력시에 제어장치(16)는 눈(12)의 사람 수정체로부터 제1 단층사진을 자동으로 컴파일한다. 이 경우에, 제1 작동 모드의 측정 깊이는 수정체의 기하학적 구조를 대표하는 길이에 맞추어진다. 다음에, 제2 작동 모드에서, 제어장치(16)는 전체 눈(12)으로부터 제2 단층사진을 자동으로 컴파일한다. 이 경우에, 제2 작동 모드의 측정 깊이는 전체 눈(12)의 기하학적 구조를 대표하는 길이에 맞추어진다. 제1 단층사진의 해상도는 제2 단층사진의 해상도보다 더 미세하다.

이미지 프로세싱에 의하여, 제어장치(16)는 제1 단층사진에서, 수정체의 형상, 위치 및 방향을 확인한다. 덧붙여, 이미지 프로세싱에 의하여, 제어장치(16)는 제2 단층사진에서, 눈(12)의 각막(42), 수정체 및 망막의 형상, 위치 및 방향을 확인한다. 제어장치(16)는 이들로부터, 제2 단층사진에서의 각막, 수정체 및 망막의 형상, 위치 및 방향에 대하여 제1 단층사진에서의 수정체의 형상, 위치 및 방향을 결정한다. 이는 수정체를 눈(12)의 광학축에 대하여 기준이 되게 할 수 있다.

Claims

스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치(10)로서,
간섭광을 방출하기 위한 스펙트럼 조정가능한 광원(14);
상기 광원의 간섭광이 조사된 대상체(object)(12)로부터 후방산란된 재방출된 광을 기준광에 중첩시킴으로써 초래되는 간섭광의 강도를 획득하기 위한 검출기(34); 및
상기 광원(14)이 조정되는 동안 상기 검출기(34)가 규정된 측정 회수에 따라 강도 획득을 실시하도록 광원(14) 및 검출기(34)를 제어하기 위한 제어장치(16)를 포함하고;
측정 깊이와 단층촬영의 축방향 해상도 중 적어도 하나를 변경하기 위하여, 상기 제어장치는 상기 검출기(34)가 강도 획득을 실시하는 스펙트럼 측정 대역폭 및 규정된 측정 회수 중 적어도 하나를 변경하도록 구성되어 있는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어장치(16)는 측정 깊이와 축방향 해상도 중 적어도 하나에서 서로 다른 복수의 적어도 두 개의 사전규정된 작동 모드 사이에서 전환하도록 구성되어 있는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치(10).
청구항 2에 있어서,
상기 작동 모드들 중 하나는 상기 작동 모드들 중 다른 것보다 더 미세한 축방향 해상도 및 더 짧은 측정 깊이를 갖는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치(10).
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 작동 모드들은 다른 측정 깊이에 따라 서로 다르고, 각 작동 모드에서의 측정 깊이는 다른 길이의 대상체(12)의 일부분에 맞추어지는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치(10).
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어장치(16)에 연결되어 사용자에 의하여 트리거 신호의 입력을 허용하는 사용자 인터페이스 장치를 포함하고, 상기 제어장치(16)는 상기 트리거 신호 입력 시에 제1 작동 모드에서의 대상체의 제1 단층사진과 상기 제1 작동 모드와 다른 제2 작동 모드에서의 대상체의 제2 단층사진을 자동으로 생성하도록 구성되어 있는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치(10).
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어장치(16)에 연결되어 사용자가 측정 깊이 및 축방향 해상도 중 적어도 하나로 변경하는 명령을 입력하는 사용자 인터페이스 장치(36)를 포함하는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치(10).
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어장치(16)는 상기 검출기(34)가 클록 신호에 따라 강도 획득을 수행하도록 상기 검출기(34)를 제어하도록 구성된 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치(10).
청구항 7에 있어서,
상기 클록 신호는 주기적 타이밍을 갖는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치(10).
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
상기 클록 신호는 상기 검출기(34)가 상기 광원(14)에 의하여 방출된 광의 파장에 대하여 강도 획득을 선형으로 이루어지도록 구성된 타이밍을 갖는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치(10).
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
상기 클록 신호는 상기 검출기(34)가 상기 광원(14)에 의하여 방출된 광의 파동수에 대하여 강도 획득을 선형으로 실시하도록 구성된 타이밍을 갖는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치(10).
청구항 10에 있어서,
상기 제어장치에 연결되어 수신된 광의 자기상관 신호를 결정하기 위해 상기 광원에 의해 방출된 광의 일부분을 수신하도록 배열된 마하젠더 간섭계를 포함하고, 상기 마하젠더 간섭계는 상기 자기상관 신호의 강도를 시간의 함수로서 반복 획득함으로써 상기 클록 신호를 생성하도록 구성되어 있는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 장치(10).
스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 방법으로서,
스펙트럼 조정가능한 광원(14)으로부터 간섭광을 방출하는 단계;
상기 광원의 간섭광이 조사된 대상체(12)로부터 후방산란된 재방출된 광을 기준광에 중첩시킴으로써 초래되는 간섭광의 강도를 검출기(34)에 의하여 획득하는 단계; 및
상기 광원(14)이 조정되는 동안 상기 검출기(34)가 규정된 측정 회수에 따라 강도 획득을 실시하도록 광원(14) 및 검출기(34)를 제어하는 단계를 포함하고;
상기 검출기(34)가 강도 획득을 실시하는 스펙트럼 측정 대역폭 및 규정된 측정 회수 중 적어도 하나가 변경되어 측정 깊이와 단층촬영의 축방향 해상도 중 적어도 하나를 변경하는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 방법.
청구항 12에 있어서,
측정 깊이와 축방향 해상도 중 적어도 하나에서 서로 다른, 복수의 적어도 두 개의 사전규정된 작동 모드 사이에서 전환하는 단계를 포함하는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 작동 모드들 중 하나는 상기 작동 모드들 중 다른 것보다 더 미세한 축방향 해상도 및 더 짧은 측정 깊이를 갖는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 방법.
청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
상기 작동 모드들은 다른 측정 깊이에 따라 서로 다르고, 각 작동 모드의 측정 깊이는 다른 길이의 대상체(12)의 일부분에 맞추어지는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 방법.
청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
사용자에 의하여 트리거 신호 입력 시에 제1 작동 모드에서의 대상체(12)의 제1 단층사진과 상기 제1 작동 모드와 다른 제2 작동 모드에서의 대상체의 제2 단층사진을 자동으로 생성하는 단계를 포함하는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 방법.
청구항 12 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
사용자에 의하여 입력된 명령에 반응하여 측정 깊이 및 축방향 해상도 중 적어도 하나를 변경하는 단계를 포함하는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 방법.
청구항 12 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
클록 신호를 생성하는 단계; 및
상기 클록 신호에 따라 강도 획득을 수행하도록 상기 검출기(34)를 제어하는 단계를 포함하는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 방법.
청구항 18에 있어서,
상기 클록 신호는 주기적 타이밍을 갖는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 방법.
청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
상기 클록 신호는 상기 검출기(34)가 방출된 광(14)의 파장에 대하여 강도 획득을 선형으로 실시하도록 구성된 타이밍을 갖는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 방법.
청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
상기 클록 신호는 상기 검출기(34)가 방출된 광(14)의 파동수에 대하여 강도 획득을 선형으로 실시하도록 구성된 타이밍을 갖는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 방법.
청구항 21에 있어서,
마하젠더 간섭계를 향하여 방출된 광의 일부분을 지향하게 하여 지향된 광의 자기상관 신호를 생성하는 단계; 및
상기 자기상관 신호에 기초하여 상기 클록 신호를 결정하는 단계를 포함하는 스웹트-소스 광간섭 단층촬영을 위한 방법.