KR20140108759A

KR20140108759A - 광간섭 단층 촬영 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140108759A
Application number: KR1020130021460A
Authority: KR
Inventors: 김지현; 조남현; 박기범; 최윤석
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2014-09-15

Abstract

본 발명의 광간섭 단층 촬영 장치 및 방법에 관한 것으로, 광간섭 단층 촬영 장치는, 광의 진행 경로를 분리하는 광 커플러, 광 커플러로부터 분리된 제1 광으로부터 기준광을 생성하는 레퍼런스부, 광 커플러로부터 분리된 제2 광으로부터 측정광을 생성하는 샘플부, 기준광과 측정광으로부터 광 간섭 단층 영상을 생성하는 신호 처리부, 레퍼런스부의 경로 길이를 가변시키는 제1 조절부, 그리고 샘플부의 경로를 제1 경로와 제2 경로로 가변시키는 제2 조절부를 포함한다.

Description

광간섭 단층 촬영 장치 및 방법{OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY AND METHOD USING THE SAME}

본 발명은 광간섭 단층 촬영 장치(OCT; Optical coherence tomography) 및 광간섭 단층 영상을 촬영하는 방법에 관한 것이다.

광간섭 단층 촬영 장치(OCT; Optical coherence tomography)는 비접촉 방식에 의하여 절개 없이 대상체의 영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 컴퓨터 단층 촬영(Xray computed tomography; CT), 초음파 영상촬영(ultrasound imaging), 자기 공명 영상 촬영기와 같은 기존의 계측 장비들이 갖는 인체 유해성 문제, 가격 문제 및 측정 분해능 문제를 보완하기 위하여 연구되고 있는 영상 촬영 기술이다.

광간섭 단층 촬영 장치는 마이켈슨 간섭계를 이용하여 마이크로미터 단위의 횡단 영상을 측정하는 것으로서, 기존의 초음파 영상보다 높은 분해능(해상도)을 갖고 있으며, 근적외선 영역의 광원을 사용하여 대상체의 내부를 비절개 방식으로 관찰할 수 있고, 또한, 실시간 단층 영상 촬영이 가능하고, 소형 및 저가형 기기의 제작이 가능하다는 등의 많은 장점을 갖는다.

기존의 광간섭 단층 촬영 장치는 대상체의 서로 다른 단층 영상을 연속적으로 촬영하지 못하며, 서로 다른 단층 영상을 촬영하기 위하여 여러 개의 광 커플러를 이용하여야 하는 문제점을 갖는다. 이는 광간섭 단층 촬영 장치의 구조를 복잡하게 하며, 장치 규모 및 제조 비용을 증대시키는 요인이 될 수 있다. 뿐만 아니라, 기존의 광간섭 단층 촬영 장치는 복수 개의 광 커플러를 이용하여 촬영된 복수 개의 영상들을 정합하여 합성 영상을 생성하는 기능을 제공하지 않는다.

본 발명은 하나의 광 커플러를 이용하여 서로 다른 대상체에 대한 광간섭 단층 영상들을 연속적으로 생성할 수 있는 광간섭 단층 영상 촬영 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 서로 다른 대상체에 대하여 생성된 광간섭 단층 영상들을 정합하여 합성 영상을 생성할 수 있는 광간섭 단층 영상 촬영 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 광간섭 단층 촬영 장치는, 광의 진행 경로를 분리하는 광 커플러; 상기 광 커플러로부터 분리된 제1 광으로부터 기준광을 생성하는 레퍼런스부; 상기 광 커플러로부터 분리된 제2 광으로부터 측정광을 생성하는 샘플부; 상기 기준광과 상기 측정광으로부터 광 간섭 단층 영상을 생성하는 신호 처리부; 상기 레퍼런스부의 경로 길이를 가변시키는 제1 조절부; 그리고 상기 샘플부의 경로를 제1 경로와 제2 경로로 가변시키는 제2 조절부를 포함한다.

일 실시 예로서, 상기 광간섭 단층 촬영 장치는 상기 광 커플러와 상기 레퍼런스부 사이에 구비되는 광섬유를 더 포함하며, 상기 레퍼런스부는, 상기 광섬유의 단부에 연결된 콜리메이터, 및 상기 콜리메이터를 경유하여 입사되는 상기 기준광을 반사하는 기준 미러를 포함하며, 상기 제1 조절부는, 상기 콜리메이터와 상기 기준 미러 간의 상기 경로 길이를 가변시킬 수 있다.

일 실시 예로서, 상기 제1 조절부는, 대상체의 제1 영역에 대한 단층 영상 촬영시 상기 콜리메이터를 상기 기준 미러를 향하여 이동시켜 상기 경로 길이를 감소시키고, 상기 대상체의 제2 영역에 대한 단층 영상 촬영시 상기 콜리메이터를 상기 기준 미러의 반대 방향으로 이동시켜 상기 경로 길이를 증가시킬 수 있다.

일 실시 예로서, 상기 제1 조절부는, 대상체의 제1 영역에 대한 단층 영상 촬영시 상기 기준 미러를 상기 콜리메이터를 향하여 이동시켜 상기 경로 길이를 감소시키고, 상기 대상체의 제2 영역에 대한 단층 영상 촬영시 상기 기준 미러를 상기 콜리메이터의 반대 방향으로 이동시켜 상기 경로 길이를 증가시킬 수 있다.

일 실시 예로서, 상기 샘플부는, 상기 제2 광을 집약시키는 콜리메이터, 상기 제2 광을 상기 샘플 측을 향하는 상기 제1 경로로 제공하는 스캔 미러, 및 복수 개의 반사 미러를 포함하며, 상기 제2 조절부는, 상기 복수 개의 반사 미러 중 하나 이상의 반사 미러를 상기 제1 경로 상의 제1 위치와, 상기 제1 경로에서 벗어난 제2 위치 사이에서 구동시킬 수 있다.

일 실시 예로서, 상기 샘플부는 상기 제2 경로 상에 제공되는 스캔 렌즈를 더 포함하며, 상기 하나 이상의 반사 미러가 제2 위치로 이동하면, 상기 하나 이상의 반사 미러, 상기 제2 경로 상에 제공되는 반사 미러와 상기 스캔 렌즈를 따라 상기 측정광이 상기 제2 경로를 경유하여 진행할 수 있다.

일 실시 예로서, 상기 제2 조절부는, 상기 하나 이상의 반사 미러를 상기 제1 위치와, 상기 제2 위치 사이에서 직선적으로 구동시키거나, 회동하여 이동시킬 수 있다.

일 실시 예로서, 상기 광간섭 단층 촬영 장치는 상기 신호 처리부의 처리 결과에 기초하여 상기 광 커플러와 상기 레퍼런스 사이에 구비되는 광섬유의 편광을 자동으로 조절하는 편광 조절기를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예로서, 상기 광간섭 단층 촬영 장치는 상기 신호 처리부에 의하여 생성된 복수 개의 영상을 정합하여 합성 영상을 생성하는 영상 처리부를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예로서, 상기 제1 조절부는, 상기 신호 처리부의 처리 결과에 따라 상기 레퍼런스부의 상기 경로 길이를 조정하며, 상기 영상 처리부는 조정된 상기 경로 길이에 기초하여 상기 복수 개의 영상을 정합하여 상기 합성 영상을 생성할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 광 커플러로부터 분리된 기준광과 측정광을 이용하여 광 간섭 단층 영상을 생성하는 단계; 상기 기준광의 진행 경로 상의 경로 길이를 가변시키는 단계; 그리고 상기 측정광의 진행 경로를 제1 경로와 제2 경로로 가변시키는 단계를 포함하는 광간섭 단층 촬영 방법이 제공될 수 있다.

일 실시 예로서, 상기 광간섭 단층 촬영 방법은 상기 광 간섭 단층 영상을 분석하는 단계를 더 포함하며, 분석 결과에 기초하여 상기 기준광의 진행 경로 상의 광섬유의 편광 특성을 자동으로 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예로서, 상기 광간섭 단층 촬영 방법은 상기 경로 길이와 상기 측정광의 진행 경로를 가변시키기 전에 생성한 제1 광간섭 단층 영상과, 상기 경로 길이와 상기 측정광의 진행 경로를 가변시킨 후에 생성한 제2 광간섭 단층 영상을 정합하여 합성 영상을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예로서, 상기 합성 영상을 생성하는 단계는, 상기 분석 결과에 기초하여 상기 레퍼런스부의 상기 경로 길이를 조정하는 단계; 그리고 조정된 상기 경로 길이에 기초하여 상기 제1 광간섭 단층 영상과 상기 제2 광간섭 단층 영상을 정합할 수 있다.

일 실시 예로서, 상기 제1 광간섭 단층 영상은 안구의 각막에 대한 단층 영상을 포함하며, 상기 제2 광간섭 단층 영상은 상기 안구의 망막에 대한 단층 영상을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면 하나의 광 커플러를 이용하여 서로 다른 대상체에 대한 광간섭 단층 영상들을 연속적으로 생성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 의하면 서로 다른 대상체에 대하여 생성된 광간섭 단층 영상들을 정합하여 합성 영상을 생성할 수 있다.

본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치의 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 실시 예를 구성하는 영상 처리부의 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치에 의해 생성된 각막 영상을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치에 의해 생성된 망막 영상을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치에 의해 생성된 각막 영상과 망막 영상의 합성 영상을 나타낸 도면이다.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.

다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치의 구성도이다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치(100)는 광원(110), 광 커플러(120), 레퍼런스부(10), 샘플부(20), 신호 처리부(220), 그리고 영상 처리부(230)를 포함한다.

광원(110)은 광을 생성하여 출력한다. 광원(110)으로부터 출력된 광은 광섬유(111)를 통해 광 커플러(120)로 전송된다. 일 실시 예에 있어서, 광원(110)은 광대역(broadband)의 빛을 생성하여 출력할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치(100)가 안구의 단층 영상을 촬영하기 위하여 이용되는 경우, 광원(110)은 근적외선 영역의 파장을 갖는 광을 출력할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

광 커플러(120)는 광원(110)에서 출사되어 광섬유(111)를 경유하여 입사되는 광의 진행 경로를 제1 광과 제2 광으로 분리한다. 광 커플러(120)에 의해 분할된 제1 광은 기준광의 진행 경로로 입력되고, 제2 광은 측정광의 진행 경로로 입력된다. 일 실시 예로, 광 커플러(120)에서 출사된 제1 광은 광 커플러(120)와 레퍼런스부(10) 사이에 구비된 광섬유(11)를 통해 레퍼런스부(10)로 입력되며, 제2 광은 광 커플러(120)와 샘플부(20) 사이에 구비된 광섬유(21)를 통해 샘플부(20)로 입력된다.

레퍼런스부(10)로 입력된 제1 광으로부터 기준광이 생성되고, 샘플부(20)로 입력된 제2 광으로부터 측정광이 생성될 것이다. 레퍼런스부(10)에서 소정의 경로 길이만큼 진행하여 반사된 후 출력되는 기준광은 다시 광섬유(11)를 거쳐서 광 커플러(120)로 입력될 것이다. 샘플부(20)의 진행 경로에서 진행하여 대상체(200)로부터 반사된 후 출력되는 측정광은 다시 광섬유(21)를 거쳐서 광 커플러(120)로 입력될 것이다.

레퍼런스부(10)와 샘플부(20)를 경유하여 광섬유(11,21)를 통해 광 커플러(120)로 입사된 기준광과 측정광은, 광섬유(112)를 통해 신호 처리부(220)로 입력될 것이다. 즉, 레퍼런스부(10)와 샘플부(20)로 인가된 두 빛은 레퍼런스부(10)의 기준 미러(150)와, 샘플부(20)의 대상체(200)에서 산란 및 반사되며, 레퍼런스부(10)와 샘플부(20)로부터의 반사광들이 광 커플러(120)에서 재결합되며, 광 커플러(120)에서 기준광과 측정광의 합성된 광이 출력된다.

앞서 설명된 바와 같이, 레퍼런스부(10)는 광 커플러(120)로부터 분리되어 광섬유(11)로부터 입력된 제1 광으로부터 기준광을 생성한다. 일 실시 예에 있어서, 레퍼런스부(10)는 기준 경로 상에 순차적으로 구비되는 콜리메이터(collimator)(130)와, 포커싱 렌즈(focusing lens)(140) 및 기준 미러(reference mirror)(150)를 포함할 수 있다.

콜리메이터(130)는 광섬유(11)의 단부에 연결되어, 광 커플러(120)로부터 출력되어 광섬유(11)를 통해 입사된 제1 광을 평행광으로 변환한다. 포커싱 렌즈(140)는 콜리메이터(130)에 의해 변환된 평행광을 집광한다. 기준 미러(150)는 포커싱 렌즈(140)에 의해 집광된 광을 반사한다. 기준 미러(150)로부터의 반사광은 다시 포커싱 렌즈(140)와 콜리메이터(130)를 경유하여 광섬유(11)를 통해 광 커플러(120)로 입력된다.

앞서 설명된 바와 같이, 샘플부(20)는 광 커플러(120)로부터 분리되어 광섬유(21)로부터 입력된 제2 광으로부터 측정광을 생성한다. 일 실시 예에 있어서, 샘플부(20)는 콜리메이터(collimator)(160), 스캔 미러(scanning mirror)(170), 반사 미러들(180a,180b,191,193), 그리고 스캔 렌즈(scan lens)(192)를 포함한다. 반사 미러들(180a,180b,191,193) 중 일부의 반사 미러들(180a,180b)은 가변적으로 제공된다.

콜리메이터(160)는 제2 광을 집약시켜 평행광을 출력한다. 스캔 미러(170)는 회전을 통해 콜리메이터(160)로부터의 평행광을 스캔하여 대상체 측을 향하는 제1 경로로 제공한다. 스캔 미러(170)는 예를 들어 갈바노미터 스캔 미러(Galvanometer scanning mirror)로 구현될 수 있다. 반사 미러들(180a,180b)이 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 제1 경로 상의 제1 위치에 위치하는 경우, 스캔 미러(170)에 의해 스캔된 광은 제2 경로를 경유하여 대상체(200) 측으로 제공된다.

스캔 미러(170)에 의해 스캔된 광은 제1 내지 제2 반사 미러(180a,191)에서 반사되고, 제1 스캔 렌즈(192)에 의해 집약되며, 제3 내지 제4 반사 미러(193,180b)에서 반사되어 제2 스캔 렌즈(194)로 입력되고, 제2 스캔 렌즈(194)에 의해 집약되어 대상체(200) 측으로 제공된다. 대상체(200)가 안구인 경우, 제2 경로를 경유한 측정광은 수정체에서 한 번 더 집약되며, 망막에서 산란 및 반사된 측정광은 다시 제2 경로를 역순으로 경유하여 광 커플러(120)로 전송된다.

반사 미러들(180a,180b)이 도 1에 도시된 바와 같이 제1 경로 상의 제1 위치에서 벗어난 제2 위치로 이동된 경우, 스캔 미러(170)에 의해 스캔된 광은 제1 경로를 경유하여 대상체(200) 측으로 제공된다. 즉, 반사 미러들(180a,180b,191,193)과, 제1 스캔 렌즈(192)를 경유하지 않은 채로, 직접 스캔 미러(170)로부터 제2 스캔 렌즈(194)로 측정광이 제공되며, 제2 스캔 렌즈(194)에 의해 집약된 광이 각막에서 반사된 후 다시 제1 경로를 역순으로 경유하여 광 커플러(120)로 전송된다.

대상체(200)의 서로 다른 단층에 대한 영상들을 연속적으로 생성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 광간섭 단층 영상 촬영 장치는 제1 조절부(131)와 제2 조절부(181)를 구비한다. 제1 조절부(131)는 레퍼런스부(10)의 경로 길이를 가변시킨다. 제2 조절부(181)는 제1 반사 미러(180a)와 제4 반사 미러(180b)를 이동시킨다.

제1 조절부(131)는 레퍼런스부(10)의 경로 길이를 가변시킨다. 일 실시 예에 있어서, 레퍼런스부(10)의 경로 길이는 콜리메이터(130)와 기준 미러(150) 간의 거리를 의미할 수 있다. 대상체(200)가 안구인 경우, 제1 조절부(131)는 각막에 대한 광간섭 단층 영상을 촬영하기 위해 레퍼런스부(10)의 경로 길이를 줄이고, 망막에 대한 광간섭 단층 영상을 촬영하기 위해 레퍼런스부(10)의 경로 길이를 증가시킬 수 있다.

제1 조절부(131)는 예를 들어 리니어 모터(linear motor)를 이용하여 콜리메이터(130)를 도 1과 도 2의 화살표로 나타낸 바와 같이 전,후 방향으로 구동하여 레퍼런스부(10)의 경로 길이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 조절부(131)는 각막 영상 촬영시에는 콜리메이터(130)를 도 1에 도시한 바와 같이 기준 미러(150)를 향하는 전방으로 전진 구동하여 레퍼런스부(10)의 경로 길이를 줄이고, 망막 영상 촬영시에는 콜리메이터(130)를 도 2에 도시한 바와 같이 기준 미러(150)로부터 멀어지는 후방으로 후진 구동하여 레퍼런스부(10)의 경로 길이를 증가시킬 수 있다.

제2 조절부(181)는 샘플부의 경로를 제1 경로와 제2 경로로 가변시킬 수 있다. 제2 조절부(181)는 제1 반사 미러(180a)와 제4 반사 미러(180b)를 제1 경로 상의 제1 위치와, 제1 경로에서 벗어난 제2 위치 사이에서 구동시키는 구동 장치를 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 2에 도시된 실시 예에서, 구동 장치는 제1 반사 미러(180a)와 제4 반사 미러(180b)를 직선적으로 이동시키는 리니어 모터(linear motor)에 의해 구현될 수 있다.

즉, 제2 조절부(181)는 각막에 대한 단층 영상 촬영시에는 도 1에 도시한 바와 같이 제1 반사 미러(180a)와 제4 반사 미러(180b)가 제1 경로 상에서 벗어나도록 제1 반사 미러(180a)와 제4 반사 미러(180b)를 제2 위치로 구동하며, 망막에 대한 단층 영상 촬영시에는 도 2에 도시한 바와 같이 제1 반사 미러(180a)와 제4 반사 미러(180b)가 제1 경로 상에 위치하도록 제1 반사 미러(180a)와 제4 반사 미러(180b)를 제1 경로 상의 제1 위치로 구동한다.

신호 처리부(spectrometer)(220)는 기준광과 측정광의 합성된 광으로부터 대상체(200)에 대한 광간섭 단층 영상을 생성한다. 신호 처리부(220)는 기준광과 측정광을 집약시키는 콜리메이터(collimator)(221), 콜리메이터(221)에 의해 집약된 광을 회절시켜 회절광의 간섭에 의한 스펙트럼을 생성하는 회절 격자(diffraction grating)(222), 회절 격자(222)로부터의 스펙트럼을 집약시키는 포커싱 렌즈(focusing lens)(223), 그리고 기준광과 측정광의 합성 광에 대응하여 생성된 스펙트럼으로부터 대상체(200)에 대한 광간섭 단층 영상을 생성하는 라인 스캔 카메라(line scan camera)(224)를 포함한다.

대상체(200)가 안구인 경우를 예로 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 조절부(131)를 전진 구동시켜 레퍼런스부(10)의 경로 길이를 감소시키고, 제2 조절부(181)를 이용하여 제1 반사 미러(180a)와 제4 반사 미러(180b)를 제2 위치로 이동시켜 샘플부(20)에서 측정광을 제1 경로로 진행시킨 상태에서, 신호 처리부(220)는 각막에 대한 단층 영상을 생성하며, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 조절부(131)를 후진 구동시켜 레퍼런스부(10)의 경로 길이를 증가시키고, 제2 조절부(181)를 이용하여 제1 반사 미러(180a)와 제4 반사 미러(180b)를 제1 위치로 이동시켜 샘플부(20)에서 측정광을 제2 경로로 진행시킨 상태에서, 신호 처리부(220)는 망막에 대한 단층 영상을 생성한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 의하면, 제1 조절부(131)와 제2 조절부(181)를 이용하여 레퍼런스부(10)의 경로 길이와, 샘플부(20)의 경로를 가변함으로써, 대상체(200)의 서로 다른 영역에 대한 단층 영상들을 연속적으로 촬영할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 의하면, 하나의 광 커플러(120) 만으로도 대상체(200)의 서로 다른 영역에 대한 단층 영상들을 촬영할 수 있으므로, 광간섭 단층 촬영 장치의 구성을 단순화하고, 제조 단가를 낮출 수 있다.

영상 처리부(230)는 신호 처리부(220)에 의하여 생성된 복수 개의 영상을 정합하여 합성 영상을 생성할 수 있다. 일 실시 예로, 대상체(200)가 안구일 때, 영상 처리부(230)는, 신호 처리부(220)에 의하여 연속적으로 생성된 각막에 대한 단층 영상과, 망막에 대한 영상을 정합하여, 안구에 대한 합성 영상을 생성할 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 실시 예를 구성하는 영상 처리부의 세부 구성도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 영상 처리부(230)는 영상 분석부(231)와, 영상 정합부(232)를 포함한다. 영상 분석부(231)는 예를 들어, 신호 처리부(220)에 의하여 생성된 각막 영상과 망막 영상을 분석하며, 예를 들어, 영상 분석부(231)의 영상 분석 결과, 영상 내에서 생체 구조가 명확히 구별되게 나타나지 않은 것으로 판단되면, 제1 조절부(131)와 편광 조절기(polarization controller)(210a,b)로 제어 신호를 전송한다. 이에 따라, 레퍼런스부(10)의 경로 길이와 광섬유(11,21)의 편광 특성이 자동적으로 조절되며, 이러한 과정은 예를 들어 영상 분석부(231)에서 분석한 영상의 분해능이 미리 설정되는 임계 범위에 속할 때까지 반복적으로 수행될 수 있다.

이에 따라, 최종적으로 레퍼런스부(10)의 경로 길이가 결정되면, 영상 정합부(232)는 예를 들어 각막 영상 생성시와 망막 영상 생성시의 레퍼런스부(10)의 경로 길이의 차이 값으로부터 특정한 대상체(200)의 각막과 망막의 거리 값을 검출할 수 있으며, 검출한 값에 기초하여 각막 영상과 망막 영상을 정합할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시 예에 의하면, 대상체(200)의 서로 다른 영상들을 정확하게 정합할 수 있고, 고해상도의 영상을 얻을 수 있는 잇점이 제공된다.

도 4는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치의 구성도이다. 도 4에 도시된 실시 예의 구성들 중 도 1 내지 도 2에 도시된 실시 예와 동일한 구성에 대하여는 중복되는 설명을 생략한다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치는 제1 조절부(132)가 레퍼런스부(10)의 경로 길이를 가변시키는 점에 있어서는 도 1 내지 도 2에 도시된 실시 예와 동일하지만, 도 1 내지 도 2에 도시된 실시 예와 달리, 제1 조절부(132)가 콜리메이터(130)를 이동시키지 않고, 포커싱 렌즈(140)와, 기준 미러(150)를 전,후 방향으로 구동시키도록 구성된다.

제1 조절부(132)는 예를 들어 리니어 모터(linear motor)를 이용하여 포커싱 렌즈(140)와, 기준 미러(150)를 도 4의 화살표로 나타낸 바와 같이 전,후 방향으로 구동하여 레퍼런스부(10)의 경로 길이를 조절할 수 있다. 대상체(200)가 안구인 경우, 제1 조절부(132)는 각막에 대한 광간섭 단층 영상을 촬영시 레퍼런스부(10)의 경로 길이를 줄이기 위해, 포커싱 렌즈(140)와 기준 미러(150)를 콜리메이터(130) 측을 향하는 방향으로 구동하며, 망막에 대한 광간섭 단층 영상을 촬영시 레퍼런스부(10)의 경로 길이를 증가시키기 위해, 포커싱 렌즈(140)와 기준 미러(150)를 콜리메이터(130)로부터 멀어지는 방향으로 구동할 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치의 구성도이다. 도 5에 도시된 실시 예의 구성들 중 도 1 내지 도 2에 도시된 실시 예와 동일한 구성에 대하여는 중복되는 설명을 생략한다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치는 제2 조절부(182a,182b)가 제1 반사 미러(180a)와 제4 반사 미러(180b)를 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동시키는 점에 있어서는 도 1 내지 도 2에 도시된 실시 예와 동일하지만, 도 1 내지 도 2에 도시된 실시 예와 달리, 제2 조절부(182a,182b)가 제1 반사 미러(180a)와 제4 반사 미러(180b)를 직선적으로 구동하지 않고 회전 이동시키도록 구성된다.

즉, 제2 조절부(182a,182b)는 제1 반사 미러(180a)와 제4 반사 미러(180b)를 제1 경로 상의 제1 위치(도 5에서 점선으로 도시된 위치)와, 제1 경로에서 벗어난 제2 위치(도 5에서 실선으로 도시된 위치) 사이에서 회동하여 이동시킬 수 있다. 이러한 경우, 제2 조절부(182a,182b)는 제1 반사 미러(180a)와 제4 반사 미러(180b)를 회전시키는 구동 모터를 포함할 수 있으며, 구동 모터의 회전 축에 제1 반사 미러(180a)와 제4 반사 미러(180b)를 연결하여 제1 반사 미러(180a)와 제4 반사 미러(180b)를 회동시킬 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치의 동작 및 작용효과, 그리고 본 발명의 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 방법에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 방법의 흐름도이다. 도 6에 도시된 실시 예를 구성하는 각 단계는 도 1 내지 도 5에 도시된 광간섭 단층 촬영 장치에 의해 수행될 수 있다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 방법은, 광 커플러(120)로부터 분리된 기준광과 측정광을 이용하여 광 간섭 단층 영상을 생성하는 단계(S61), 기준광의 진행 경로의 경로 길이를 가변시키는 단계(S62), 측정광의 진행 경로를 제1 경로와 제2 경로로 가변시키는 단계(S63); 그리고 복수 개의 광간섭 단층 영상을 정합하여 합성 영상을 생성하는 단계(S64)를 포함한다.

대상체(200)가 안구인 경우를 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 먼저, 단계 S61에서, 각막에 대한 단층 영상을 촬영한다. 이를 위해, 우선, 광원(110)에서 광을 출력하며, 출력된 광은 광 커플러(120)에서 기준광과 측정광으로 분할된다. 기준광은 레퍼런스부(10)의 진행 경로를 왕복 경유하여 광 커플러(120)로 다시 입사되고, 측정광은 샘플부(20)의 제1 경로를 왕복 경유하여 광 커플러(120)로 다시 ㅇ입사되며, 광 커플러(120)에서 기준광과 측정광이 재결합된다.

이때, 레퍼런스부(10)의 경로 길이, 예를 들어 콜리메이터(130)와 기준 미러(150) 간의 거리는 후술되는 망막에 대한 단층 영상 촬영시에 비해 상대적으로 작은 값을 갖도록 셋팅되며, 샘플부(20)에서는 측정광이 스캔 미러(170)로부터 스캔 렌즈(194)로 직접 입사되는 제1 경로를 경유하도록 셋팅된다. 그리고, 신호 처리부(220)는 기준광과 측정광의 합성된 광으로부터 대상체(200)의 각막에 대한 광간섭 단층 영상을 생성한다.

각막 영상이 촬영되면, 이어서 망막 영상을 촬영하기 위해, 단계 S62에서 제1 조절부(131,132)는 기준광의 진행 경로의 경로 길이를 가변시키며, 단계 S63에서 제2 조절부(181,182a,b)는 측정광의 진행 경로를 제1 경로와 제2 경로로 가변시킨다. 도 6에서 단계 S62와 단계 S63은 반드시 시계열적으로 선후 관계를 갖지 않으며, 단계 S62와 단계 S63을 동시에 수행하거나, 단계 S63 수행 후 단계 S62를 수행할 수도 있다.

단계 S62 내지 S63이 수행되면, 레퍼런스부(10)의 경로 길이는 각막에 대한 단층 영상 촬영시에 비해 상대적으로 큰 값을 갖도록 셋팅되며, 샘플부(20)에서는 측정광이 망막 영상 촬영을 위해 마련된 제2 경로를 경유하도록 셋팅된다. 이러한 상태에서, 신호 처리부(220)는 기준광과 측정광의 합성된 광으로부터 대상체(200)의 망막에 대한 광간섭 단층 영상을 생성한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 의하면, 제1 조절부(131)와 제2 조절부(181)를 이용하여 레퍼런스부(10)의 경로 길이와, 샘플부(20)의 경로를 가변함으로써, 대상체(200)의 서로 다른 영역에 대한 단층 영상들을 연속적으로 촬영할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 의하면, 연속적으로 생성된 각막에 대한 단층 영상과 망막에 대한 단층 영상을 정합하여 안구에 대한 합성 영상을 생성할 수 있다.

일 실시 예로, 본 발명의 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 방법은, 광 간섭 단층 영상의 처리 결과에 기초하여 광 커플러(120)와 레퍼런스부(10) 간의 광섬유(11)의 편광을 자동으로 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치에 의해 생성된 망막 영상을 나타낸 도면으로서, 도 7의 (a)는 편광 조절 전의 영상을 나타내며, 도 7의 (b)는 편광 조절 후의 영상을 나타낸다. 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치에 의해 생성된 망막 영상을 나타낸 도면으로서, 도 8의 (a)는 초점 조절 전의 영상을 나타내며, 도 8의 (b)는 초점 조절 후의 영상을 나타낸다.

예를 들어, 영상 분석부(231)의 영상 분석 결과, 영상 내에서 생체 구조가 명확히 구별되게 나타나지 않은 것으로 판단되면, 레퍼런스부(10)의 경로 길이와 광섬유(11,21)의 편광 특성을 자동적으로 조절할 수 있으며, 이러한 과정은 예를 들어 도 7의 (b)와 도 8의 (b)에서 보여지는 바와 같이, 영상 분석부(231)에서 분석한 영상의 분해능이 미리 설정되는 임계 범위에 속할 때까지 반복적으로 수행될 수 있다.

최종적으로 레퍼런스부(10)의 경로 길이가 결정되면, 단계 S64에서, 영상 정합부(232)는 예를 들어 각막 영상 생성시와 망막 영상 생성시의 레퍼런스부(10)의 경로 길이의 차이 값으로부터 특정한 대상체(200)의 각막과 망막의 거리 값을 검출할 수 있으며, 검출한 값에 기초하여 각막 영상과 망막 영상을 정합할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시 예에 의하면, 대상체(200)의 서로 다른 영상들을 정확하게 정합할 수 있고, 고해상도의 영상을 얻을 수 있는 잇점이 제공된다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광간섭 단층 촬영 장치에 의해 생성된 각막 영상과 망막 영상의 합성 영상을 나타낸 도면이다. 도 9에 도시된 영상은, 각막 영상(Cornea image)과 망막 영상(Retina image)의 정합시, 각막 영상 촬영시와 망막 영상 촬영시의 레퍼런스부(10)의 경로 길이의 변화 값에 대응하는 대상체(200)의 각막과 망막의 거리 값을 고려하여 합성한 영상을 나타낸다.

이상에서는 각막과 망막에 대한 광간섭 단층 영상을 촬영하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 안구에 대하여 광간섭 단층 영상을 촬영하는 것으로 제한되지 않으며, 안구 외의 다른 생체 또는 물체 등의 다양한 대상체의 단층 영상을 촬영하기 위해 이용될 수 있다.

이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.

10: 레퍼런스부 20: 샘플부
100: 광간섭 단층 촬영 장치 110: 광원
120: 광 커플러 130,160: 콜리메이터
131,132: 제1 조절부 140: 포커싱 렌즈
150: 기준 미러 170: 스캔 미러
180a,180b,191,193: 반사 미러 181,182a,182b: 제2 조절부
192, 194: 스캔 렌즈 200: 대상체
210a,210b: 편광 조절기 220: 신호 처리부
230: 영상 처리부 231: 영상 분석부
232: 영상 정합부

Claims

광의 진행 경로를 분리하는 광 커플러;
상기 광 커플러로부터 분리된 제1 광으로부터 기준광을 생성하는 레퍼런스부;
상기 광 커플러로부터 분리된 제2 광으로부터 측정광을 생성하는 샘플부;
상기 기준광과 상기 측정광으로부터 광 간섭 단층 영상을 생성하는 신호 처리부;
상기 레퍼런스부의 경로 길이를 가변시키는 제1 조절부; 그리고
상기 샘플부의 경로를 제1 경로와 제2 경로로 가변시키는 제2 조절부를 포함하는 광간섭 단층 촬영 장치.
제1 항에 있어서,
상기 광 커플러와 상기 레퍼런스부 사이에 구비되는 광섬유를 더 포함하며,
상기 레퍼런스부는, 상기 광섬유의 단부에 연결된 콜리메이터, 및 상기 콜리메이터를 경유하여 입사되는 상기 기준광을 반사하는 기준 미러를 포함하며,
상기 제1 조절부는, 상기 콜리메이터와 상기 기준 미러 간의 상기 경로 길이를 가변시키는 광간섭 단층 촬영 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 조절부는, 대상체의 제1 영역에 대한 단층 영상 촬영시 상기 콜리메이터를 상기 기준 미러를 향하여 이동시켜 상기 경로 길이를 감소시키고, 상기 대상체의 제2 영역에 대한 단층 영상 촬영시 상기 콜리메이터를 상기 기준 미러의 반대 방향으로 이동시켜 상기 경로 길이를 증가시키는 광간섭 단층 촬영 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 조절부는, 대상체의 제1 영역에 대한 단층 영상 촬영시 상기 기준 미러를 상기 콜리메이터를 향하여 이동시켜 상기 경로 길이를 감소시키고, 상기 대상체의 제2 영역에 대한 단층 영상 촬영시 상기 기준 미러를 상기 콜리메이터의 반대 방향으로 이동시켜 상기 경로 길이를 증가시키는 광간섭 단층 촬영 장치.
제1 항에 있어서,
상기 샘플부는, 상기 제2 광을 집약시키는 콜리메이터, 상기 제2 광을 상기 샘플 측을 향하는 상기 제1 경로로 제공하는 스캔 미러, 및 복수 개의 반사 미러를 포함하며,
상기 제2 조절부는, 상기 복수 개의 반사 미러 중 하나 이상의 반사 미러를 상기 제1 경로 상의 제1 위치와, 상기 제1 경로에서 벗어난 제2 위치 사이에서 구동시키는 광간섭 단층 촬영 장치.
제5 항에 있어서,
상기 샘플부는 상기 제2 경로 상에 제공되는 스캔 렌즈를 더 포함하며,
상기 하나 이상의 반사 미러가 제2 위치로 이동하면, 상기 하나 이상의 반사 미러, 상기 제2 경로 상에 제공되는 반사 미러와 상기 스캔 렌즈를 따라 상기 측정광이 상기 제2 경로를 경유하여 진행하는 광간섭 단층 촬영 장치.
제5 항에 있어서,
상기 제2 조절부는, 상기 하나 이상의 반사 미러를 상기 제1 위치와, 상기 제2 위치 사이에서 직선적으로 구동시키거나, 회동하여 이동시키는 광간섭 단층 촬영 장치.
제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호 처리부의 처리 결과에 기초하여 상기 광 커플러와 상기 레퍼런스 사이에 구비되는 광섬유의 편광을 자동으로 조절하는 편광 조절기를 더 포함하는 광간섭 단층 촬영 장치.
제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호 처리부에 의하여 생성된 복수 개의 영상을 정합하여 합성 영상을 생성하는 영상 처리부를 더 포함하는 광간섭 단층 촬영 장치.
제9 항에 있어서,
상기 제1 조절부는, 상기 신호 처리부의 처리 결과에 따라 상기 레퍼런스부의 상기 경로 길이를 조정하며,
상기 영상 처리부는 조정된 상기 경로 길이에 기초하여 상기 복수 개의 영상을 정합하여 상기 합성 영상을 생성하는 광간섭 단층 촬영 장치.
광 커플러로부터 분리된 기준광과 측정광을 이용하여 광 간섭 단층 영상을 생성하는 단계;
상기 기준광의 진행 경로 상의 경로 길이를 가변시키는 단계; 그리고
상기 측정광의 진행 경로를 제1 경로와 제2 경로로 가변시키는 단계를 포함하는 광간섭 단층 촬영 방법.
제11 항에 있어서,
상기 광 간섭 단층 영상을 분석하는 단계를 더 포함하며,
분석 결과에 기초하여 상기 기준광의 진행 경로 상의 광섬유의 편광 특성을 자동으로 조절하는 단계를 더 포함하는 광간섭 단층 촬영 방법.
제12 항에 있어서,
상기 경로 길이와 상기 측정광의 진행 경로를 가변시키기 전에 생성한 제1 광간섭 단층 영상과, 상기 경로 길이와 상기 측정광의 진행 경로를 가변시킨 후에 생성한 제2 광간섭 단층 영상을 정합하여 합성 영상을 생성하는 단계를 더 포함하는 광간섭 단층 촬영 방법.
제13 항에 있어서,
상기 합성 영상을 생성하는 단계는,
상기 분석 결과에 기초하여 상기 레퍼런스부의 상기 경로 길이를 조정하는 단계; 그리고
조정된 상기 경로 길이에 기초하여 상기 제1 광간섭 단층 영상과 상기 제2 광간섭 단층 영상을 정합하여 상기 합성 영상을 생성하는 광간섭 단층 촬영 방법.
제13 항 또는 제14 항에 있어서,
상기 제1 광간섭 단층 영상은 안구의 각막에 대한 단층 영상을 포함하며, 상기 제2 광간섭 단층 영상은 상기 안구의 망막에 대한 단층 영상을 포함하는 광간섭 단층 촬영 방법.