KR20140115233A - Optical image system used multi light source and therefore method - Google Patents

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KR20140115233A KR1020130103233A KR20130103233A KR20140115233A KR 20140115233 A KR20140115233 A KR 20140115233A KR 1020130103233 A KR1020130103233 A KR 1020130103233A KR 20130103233 A KR20130103233 A KR 20130103233A KR 20140115233 A KR20140115233 A KR 20140115233A
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Abstract

Disclosed is an optical imaging system capable of improving reliability and accuracy of diagnosis and effectively observing a lesion. The optical imaging system according to the present invention comprises: a first light source generator which generates a first light source which is modulated to a first frequency; a second light source generator which generates a second light source which is modulated to a second frequency; and a single camera which simultaneously detects complex emitting light sources which are emitted after the first and second light sources are irradiated on an object and output complex image detecting signals. Furthermore, the optical imaging system comprises an image processing unit which processes the complex image detecting signals to obtain a first image to express the shape of the object and a second image to express a desired target part of the object. According to the present invention, the optical imaging system is able to simultaneously obtain fluorescent signals which are hard to be obtained in a general color image, and accurately map the lesion, thereby providing information including a location, a size and a transfer degree of the lesion.

Description

복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템 및 그에 따른 구동 제어방법{Optical image system used multi light source and therefore method} Technical Field [0001] The present invention relates to an optical imaging system using a compound light source,

본 발명은 광학영상 의료기기의 영상 처리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템 및 그에 따른 구동 제어방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to image processing of an optical imaging medical instrument, and more particularly, to an optical imaging system using a complex light source and a driving control method therefor.

일반적으로 병소의 위치를 찾기 위해 형광체를 주입한 후 출력되는 형광신호를 영상화하는 형광영상 기술이 많이 이용되고 있다. Generally, fluorescence imaging technology is used to image the fluorescent signal after injecting a fluorescent substance to find the position of a lesion.

형광영상 기술은 에너지가 높은 광선을 이용해 생체 내의 형광물질을 흥분시킨 후 방출되어 나오는 빛을 영상화하는 테크닉이다. 형광영상 기술을 인체에 적용하면 비침습적인 방법으로 생체내외의 세포의 변화를 실시간으로 관찰할 수 있다. 따라서, 형광영상 기술은 인체의 다양한 연구 및 진단에 활용되고 있다. Fluorescence imaging technology is a technique that uses high-energy light to excite fluorescent materials in vivo and then image the emitted light. Fluorescence imaging technology can be applied to the human body to observe changes in cells inside and outside the body in a non-invasive manner in real time. Therefore, the fluorescence imaging technique is utilized for various research and diagnosis of the human body.

그러한 형광영상 기술은 자외선이나 가시광선 범위에서 형광을 획득하여 영상화하는 것에 더하여, 최근에는 침투도를 높여 대상체의 깊은 곳의 영상을 얻기 위해 근적외선 영역에서 형광을 획득하여 영상화하는 것까지 발전되고 있다. Such fluorescence imaging techniques have been developed to acquire and display fluorescence in the near infrared region in order to obtain deep images of the object by increasing the degree of penetration, in addition to acquiring and imaging fluorescence in the range of ultraviolet rays or visible rays.

타겟 추적에 용이한 형광영상 시스템에서 형광 신호는 일반 신호에 비해 상대적으로 미약하기 때문에 주위의 조명에 영향을 많이 받는다. 따라서, 형광영상을 획득 시에는 어두운 환경이 조성되어야 하므로, 수술에 충분히 필요한 조명을 제공하지 못하는 등 여러 가지 제약이 뒤따른다. In a fluorescent image system that is easy to track a target, the fluorescence signal is relatively weak compared to a general signal, and therefore, it is highly influenced by the ambient light. Therefore, a dark environment must be established at the time of acquiring the fluorescence image, so that various restrictions are imposed, such as not providing sufficient illumination for the operation.

수술자의 병소에 대한 정확한 위치파악을 위해 대상체의 형상을 관측하는 것에 더하여 최적의 수술환경을 제공하는 가운데 병소의 위치를 정확히 확인할 수 있는 형광영상 처리 기술이 요망된다.
In order to precisely locate the lesion of the operator, in addition to observing the shape of the object, a fluorescence image processing technique capable of accurately confirming the position of the lesion is desired while providing an optimal surgical environment.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템 및 그에 따른 구동 제어방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical imaging system using a compound light source and a drive control method therefor.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 보다 신뢰성 있는 진단을 위해 형광영상과 일반컬러영상을 하나의 화면에 출력할 수 있는 광학영상화 시스템을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide an optical imaging system capable of outputting a fluorescence image and a general color image on one screen for more reliable diagnosis.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 병소의 위치에 대한 정확도를 높이기 위해 하나의 광학계 시스템을 이용하여 일반영상과 형광영상을 동시에 관측할 수 있는 광학영상화 시스템을 제공함에 있다.
It is another object of the present invention to provide an optical imaging system capable of simultaneously observing a general image and a fluorescence image using one optical system to improve the accuracy of a lesion location.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 개념의 일 양상(an aspect)에 따라, 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템은,According to an aspect of the concept of the present invention to achieve the above object, there is provided an optical imaging system using a composite light source,

제1 주파수로 변조된 제1 광원을 생성하는 제1 광원 발생기;A first light source for generating a first light source modulated at a first frequency;

제2 주파수로 변조된 제2 광원을 생성하는 제2 광원 발생기;A second light source for generating a second light source modulated at a second frequency;

상기 제1,2 광원들이 대상체에 조사된 후 방출되는 복합 방출광원들을 동시에 검출하여 복합 영상검출 신호를 출력하는 단일의 카메라; 및 A single camera which simultaneously detects the multiple emission light sources emitted after the first and second light sources are irradiated to the object and outputs a composite image detection signal; And

상기 복합 영상검출 신호를 처리하여 상기 대상체의 모양을 나타내는 제1 영상과 상기 대상체 중의 원하는 타겟 부분을 나타내는 제2 영상을 획득하는 영상 처리부를 포함한다. And an image processor for processing the composite image detection signal to obtain a first image representing the shape of the object and a second image representing a desired target portion of the object.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 개념의 다른 양상에 따라, 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템은,According to another aspect of the present invention, there is provided an optical imaging system using a composite light source,

제1 주파수로 변조된 백색 광원을 생성하는 제1 광원 발생기;A first light source for generating a white light source modulated at a first frequency;

상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수로 변조된 형광 광원을 생성하는 제2 광원 발생기;A second light source for generating a fluorescent light source modulated at a second frequency different from the first frequency;

상기 백색 광원과 상기 형광 광원이 대상체에 조사된 후 방출되는 복합 방출광원들을 동시에 검출하여 복합 영상검출 신호를 출력하는 차아지 커플 디바이스 카메라; 및 A charge coupled device camera for simultaneously detecting the combined emission light sources emitted after the white light source and the fluorescent light source are irradiated to the object and outputting a composite image detection signal; And

상기 복합 영상검출 신호로부터 상기 대상체의 모양 또는 분포를 나타내는 제1 영상과 상기 대상체 중의 원하는 타겟 부분을 나타내는 제2 영상을 분리하기 위한 디지털 신호 프로세서를 포함한다. And a digital signal processor for separating a first image representing the shape or the distribution of the object from the composite image detection signal and a second image representing a desired target portion of the object.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 개념의 또 다른 양상에 따라, 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템의 구동 제어방법은,According to another aspect of the present invention, there is provided a method of driving an optical imaging system using a composite light source,

제1 주파수로 변조된 백색 광원을 대상체에 조사하여 제1 방출 광원을 얻는 단계;Irradiating the object with a white light source modulated at a first frequency to obtain a first emission light source;

상기 제1 방출 광원을 단일의 카메라에 입력하여 제1 영상검출 신호를 생성하는 단계;Generating a first image detection signal by inputting the first emission light source into a single camera;

상기 제1 영상검출 신호로부터 상기 대상체의 모양 또는 분포를 나타내는 제1 영상을 획득하는 단계;Obtaining a first image representing the shape or distribution of the object from the first image detection signal;

상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수로 변조된 형광 광원을 상기 대상체에 조사하여 제2 방출 광원을 얻는 단계;Irradiating the object with a fluorescent light source modulated at a second frequency different from the first frequency to obtain a second emission light source;

상기 제1,2 방출 광원들이 합해진 복합 방출 광원들을 상기 단일의 카메라를 통해 동시에 검출하여 복합 영상검출 신호를 생성하는 단계; 및 Generating a composite image detection signal by simultaneously detecting the combined emission light sources of the first and second emission light sources through the single camera; And

상기 복합 영상검출 신호로부터 상기 대상체의 모양 또는 분포를 나타내는 상기 제1 영상과 상기 대상체 중의 원하는 타겟 부분을 나타내는 제2 영상을 분리하는 단계를 포함한다.
And separating the first image representing the shape or the distribution of the object from the composite image detection signal and the second image representing the desired target portion in the object.

본 발명의 실시 예에 따르면, 형광과 일반컬러영상의 관찰과 분석을 통해 병소의 위치와 크기, 전이 정도를 정확하고 신뢰성 있게 식별할 수 있다. 따라서, 정확하고 신뢰성 있는 정보에 기반하여 수술범위가 선정되므로 부작용이 최소화된다. According to embodiments of the present invention, the location, size, and degree of metastasis of a lesion can be accurately and reliably identified through observation and analysis of fluorescence and general color images. Therefore, side effects are minimized because the surgical range is selected based on accurate and reliable information.

또한, 넓은 파장 범위를 갖는 여기광의 사용함에 의해 형광으로 병소의 진단이 가능하며, 진단 부위의 배경이 되는 칼라 영상도 형광과 동시에 제공된다. 따라서, 의사는 진단 부위를 정확하게 관측할 수 있어 병소의 위치와 전이 정도를 정확한 위치에서 식별할 수 있다. 그러므로 병소를 정확하고 효율적으로 제거할 수 있는 정보가 제공된다.
Further, by using excitation light having a wide wavelength range, it is possible to diagnose a lesion by fluorescence, and a color image as a background of a diagnosis site is also provided simultaneously with fluorescence. Thus, the surgeon can accurately observe the diagnosis site, so that the location and the degree of metastasis of the lesion can be accurately identified. Thus, information is provided to accurately and efficiently remove lesions.

도 1은 일반적인 복합 광원을 이용한 영상화 시스템의 개략도.
도 2는 백색광원과 형광영상 광원의 특성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 백색 광신호와 형광 신호의 분리 개념을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템의 블록도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템의 블록도.1 is a schematic diagram of an imaging system using a general composite light source.
2 is a view showing characteristics of a white light source and a fluorescent image light source.
3 is a view showing a concept of separation of a white light signal and a fluorescent signal according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of an optical imaging system using a compound light source in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of an optical imaging system using a composite light source in accordance with another embodiment of the present invention.

위와 같은 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은, 이해의 편의를 제공할 의도 이외에는 다른 의도 없이, 개시된 내용이 보다 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art, without intention other than to provide an understanding of the present invention.

본 명세서에서, 어떤 소자 또는 라인들이 대상 소자 블록에 연결된다 라고 언급된 경우에 그것은 직접적인 연결뿐만 아니라 어떤 다른 소자를 통해 대상 소자 블록에 간접적으로 연결된 의미까지도 포함한다. In this specification, when it is mentioned that some element or lines are connected to a target element block, it also includes a direct connection as well as a meaning indirectly connected to the target element block via some other element.

또한, 각 도면에서 제시된 동일 또는 유사한 참조 부호는 동일 또는 유사한 구성 요소를 가급적 나타내고 있다. 일부 도면들에 있어서, 소자 및 라인들의 연결관계는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 나타나 있을 뿐, 타의 소자나 회로블록들이 더 구비될 수 있다. In addition, the same or similar reference numerals shown in the drawings denote the same or similar components as possible. In some drawings, the connection relationship of elements and lines is shown for an effective explanation of the technical contents, and other elements or circuit blocks may be further provided.

여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함될 수 있으며, 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템에 대한 기본적 동작과 물성적 설명의 세부는 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 상세히 설명되지 않을 것이다. Each of the embodiments described and exemplified herein may also include its complementary embodiment and the details of the basic operation and the physical description of the optical imaging system using the composite light source are described in detail to avoid obscuring the gist of the present invention .

도 1은 일반적인 복합 광원을 이용한 영상화 시스템의 개략도 이다.1 is a schematic diagram of an imaging system using a general composite light source.

도 1을 참조하면, 형광(9)과 백색광(10)으로부터 각기 나온 빛은 각 파장대의 형광필터(7)와 적외선차단필터(8)를 각기 거친 다음 타겟이 되는 대상체인 병소(11)에 조사된다. 대상체(11)는 특정한 파장의 빛을 흡수한 후, 대상체 고유의 파장을 갖는 형광 빛을 방출한다. 상기 방출된 형광 빛은 줌렌즈(6)를 통해 집적된 후 형광신호의 파장만 통과시킬 수 있는 LPF 근적외선 방출필터(4)로 인가된다. NIR camera(1)는 상기 LPF 근적외선 방출필터(4)의 필터출력을 수신하여 형광영상을 획득한다. 한편, 백색광(10)은 형광관련 빛을 차단하고 가시광선의 빛만 통과시키는 대역 통과 필터(5, band pass filter)에 인가되며, 대역 통과 필터(5)의 출력을 수신하는 컬러 비디오 카메라(2)는 일반영상을 획득한다. 1, light emitted from each of the fluorescent light 9 and the white light 10 passes through the fluorescent filter 7 and the infrared cut-off filter 8 of each wavelength band, do. The object 11 absorbs light of a specific wavelength, and then emits fluorescence light having a wavelength inherent to the object. The emitted fluorescent light is applied through the zoom lens 6 to the LPF near-infrared ray emission filter 4 capable of passing only the wavelength of the fluorescence signal. The NIR camera 1 receives the filter output of the LPF near-infrared ray emission filter 4 to acquire a fluorescence image. On the other hand, the white light 10 is applied to a band pass filter 5 for blocking the fluorescence-related light and allowing only light of the visible light to pass therethrough, and the color video camera 2 for receiving the output of the band- Obtain a general image.

도 1과 같은 영상화 시스템의 경우에 형광영상 신호와 일반영상 신호를 동시에 얻기 위해서는 두 대의 카메라가 사용됨을 알 수 있다. In the case of the imaging system shown in FIG. 1, two cameras are used to simultaneously obtain a fluorescent image signal and a general image signal.

도 2는 백색광원과 형광영상 광원의 특성을 나타낸 도면이다.Fig. 2 is a diagram showing the characteristics of a white light source and a fluorescent image light source.

도 2의 (a)는 연속파(CW)의 백색광원을 일반영상용으로, (b)는 변조된 광원을 형광영상 광원용으로 사용한 것이다. 도 2에서 그래프의 가로축은 시간을 나타내고 세로 축은 인텐시티를 가리킨다. 2 (a) shows a white light source of a continuous wave (CW) used for a general image and (b) uses a modulated light source for a fluorescent image light source. In Fig. 2, the abscissa of the graph indicates time, and the ordinate indicates intensity.

도 2의 (a)에서는 연속파인 백색광(λ1)이 대상체(11)에 조사되면 빛은 대상체의 표면(12)에서 반사되어 연속적으로 일정한 세기의 빛을 내므로, 그래프(13)과 같이 인텐시티(intensity)의 변화가 거의 없다. In FIG. 2 (a), when continuous white light (? 1 ) is irradiated on the object 11, there is little change in intensity.

한편, (b)는 형광영상을 일반영상과 분리하기 위하여 변조파 광원을 형광영상광원으로 사용하는 경우의 출력 특성을 보여준다. 대상체(11)에서 흡수되었다가 출력되는 신호는 형광영상 신호가 되며, 표면(12)에 반사되는 파장(14)의 빛은 노이즈(noise)로서 작용한다. 변조파에 의한 빛의 세기 파형은 (b)에서 나타내는 그래프와 같이 파형들(14,15)과 같이 나타난다. 따라서, 형광영상만을 얻기 위해서는 표면(12)에서 반사되는 변조 파장들 중에서 파장(14:λ2)을 제거해야할 필요성이 있다. (B) shows the output characteristics when a modulated wave source is used as a fluorescence image source in order to separate a fluorescence image from a general image. The signal that is absorbed and outputted from the object 11 becomes a fluorescent image signal and the light of the wavelength 14 reflected on the surface 12 acts as noise. The waveform of the intensity of light by the modulated wave appears as shown in the waveforms (14, 15) as shown in the graph (b). Therefore, in order to obtain only a fluorescence image, it is necessary to remove the wavelength (14:? 2) among the modulation wavelengths reflected from the surface 12.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 백색 광신호와 형광 신호의 분리 개념을 나타내는 도면이다.3 is a view showing a concept of separation of a white light signal and a fluorescent signal according to an embodiment of the present invention.

도 3의 (a)에서와 같이 여기광원과 백색광원이 동시에 입력되고 대상체(11)에서는 백색광(λ1)의 연속광(λ1)과, 여기광(λ2)에 의한 반사광(λ2)과, 그리고 형광(λ3)이 방출된다. 이때 여기광원에 의한 반사광(λ2)은 광학필터(4)를 통해 걸러지고 하나의 CCD camera(19)를 통해 데이터가 획득된다. Also the excitation light source and white light source as in 3 (a) is input at the same time, the target object 11 in the white light reflected (λ 2) caused by continuous light (λ 1) with excitation light (λ 2) of the (λ 1) And the fluorescence? 3 are emitted. At this time, the reflected light (? 2 ) by the excitation light source is filtered through the optical filter (4) and data is acquired through one CCD camera (19).

이 데이터는 아날로그 디지털 변환기를 이용하여 디지털화되고, 디지털 데이터로 변환된 데이터는 도 3의 (c),(d)에서와 같이 소프트웨어적으로 AC(alternating current) 성분신호와 DC(Direct current) 성분 신호로 각기 분리될 수 있다. 따라서, 분리된 신호들로부터 일반영상과 형광영상이 각각 획득된다. The data is digitized using an analog-to-digital converter, and data converted into digital data is converted into an AC (alternating current) component signal and a DC (direct current) component signal Respectively. Therefore, a general image and a fluorescent image are obtained from the separated signals, respectively.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템의 블록도 이다.4 is a block diagram of an optical imaging system using a compound light source in accordance with an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템은,Referring to FIG. 4, an optical imaging system using a composite light source,

제1 주파수로 변조된 제1 광원을 생성하는 제1 광원 발생기(10)와 제2 주파수로 변조된 제2 광원을 생성하는 제2 광원 발생기(9)를 포함한다. A first light source generator 10 for generating a first light source modulated at a first frequency and a second light source generator 9 for generating a second light source modulated at a second frequency.

또한, 광학영상화 시스템은, 상기 제1,2 광원들이 대상체에 조사된 후 방출되는 복합 방출광원들을 동시에 검출하여 복합 영상검출 신호를 출력하는 단일의 카메라(19)와, The optical imaging system may further include a single camera 19 for simultaneously detecting the multiple emission light sources emitted after the first and second light sources are irradiated to the object and outputting a composite image detection signal,

상기 복합 영상검출 신호를 처리하여 상기 대상체의 모양을 나타내는 제1 영상(일반 영상)과 상기 대상체 중의 원하는 타겟 부분을 나타내는 제2 영상(형광 영상)을 획득하는 영상 처리부(16,23,24, 및 28)를 포함한다. (16, 23, 24, and 24) for acquiring a first image (general image) representing the shape of the object and a second image (fluorescent image) representing a desired target portion of the object by processing the composite image detection signal; 28).

도 4에서, 복합 광원에 의해 얻어진 빛의 정보는 아날로그 디지털 변환기(16)를 통해 디지털 데이터로 변환되고 이는 디지털 신호처리장치 등의 처리기를 통해 AC성분신호(24)와 DC성분신호(23)로 분리된다. 4, the light information obtained by the compound light source is converted into digital data through an analog-to-digital converter 16, which is converted into an AC component signal 24 and a DC component signal 23 Separated.

상기 DC성분신호(23)는 저역 통과 필터링에 의해 일반영상으로 나타나고, 상기 AC성분신호(24)는 대역 통과 필터링에 의해 형광영상으로 나타난다. The DC component signal 23 appears as a general image by low pass filtering and the AC component signal 24 appears as a fluorescent image by band pass filtering.

여기서, 일반영상을 통해서는 대상체(11)의 모양 또는 분포도를 알 수 있고, 형광영상을 통해서는 찾고자 하는 정확한 타겟을 확인할 수 있다.Here, the shape or the distribution of the target object 11 can be known through the general image, and the accurate target to be searched can be confirmed through the fluorescence image.

또한 하나의 카메라를 통해 두 영상이 합해진 복합영상을 영상 결합부로서 기능을 수행하는 분리/결합 영상부(28)를 통해 만들 수 있으므로 타겟에 대한 보다 신뢰할 수 있는 정보가 얻어질 수 있다. 특히, 형광영상은 일반영상에 비하여 신호크기가 매우 작기 때문에 분리된 영상으로부터 형광 영상 신호를 증폭할 경우에, 사용성이나 효용성이 높아진다. In addition, a composite image obtained by combining two images through a single camera can be created through a separate / combined image unit 28 functioning as an image combining unit, so that more reliable information about the target can be obtained. In particular, since the fluorescence image has a very small signal size as compared with the general image, usability and efficiency are enhanced when the fluorescence image signal is amplified from the separated image.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템의 블록도 이다.5 is a block diagram of an optical imaging system using a composite light source according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템은,Referring to FIG. 5, an optical imaging system using a composite light source,

제1 주파수로 변조된 백색 광원을 생성하는 제1 광원 발생기(10)와, 상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수로 변조된 형광 광원을 생성하는 제2 광원 발생기(9)를 포함한다. A first light source generator 10 for generating a white light source modulated at a first frequency and a second light source generator 9 for generating a fluorescent light source modulated at a second frequency different from the first frequency.

도 5에서, 광학영상화 시스템은, 백색 광원과 상기 형광 광원이 대상체에 조사된 후 방출되는 복합 방출광원들을 동시에 검출하여 복합 영상검출 신호를 출력하는 차아지 커플 디바이스 카메라(19)와, 상기 복합 영상검출 신호로부터 상기 대상체의 모양 또는 분포를 나타내는 제1 영상(일반 영상)과 상기 대상체(11) 중의 원하는 타겟 부분을 나타내는 제2 영상(형광 영상)을 분리하기 위한 디지털 신호 프로세서(22)를 포함한다. 5, the optical imaging system includes a white light source and a charge-coupled device camera 19 for simultaneously detecting a compound emission light source emitted after the fluorescent light source is irradiated to a target object and outputting a composite image detection signal, And a digital signal processor 22 for separating a first image (general image) representing the shape or distribution of the object from the detection signal and a second image (fluorescent image) representing a desired target portion of the object 11 .

도 5의 대상체(11)의 유무 및 위치 파악을 위해 먼저 백색광(10)에 의한 일반영상으로 관찰이 일차적으로 시행될 수 있다. In order to determine the presence or the location of the object 11 in FIG. 5, observation with a general image using the white light 10 may be performed first.

일반영상 관찰 시에는 백색광원(white light)으로부터 나온 광(10)이 대상체인 진단 부위(11)로 조사된다. 진단부위(11)로부터 반사되어지는 광은 광학필터(4)를 통과한 다음 color CCD camera(19)의 입력으로 직접적으로 제공된다. 따라서, 표준칼라의 일반영상(17-1)이 상기 DSP(22)의 LPF(20)로부터 얻어진다. At the time of general image observation, the light 10 emitted from a white light is irradiated to the diagnostic region 11 of the target chain. The light reflected from the diagnostic region 11 passes directly through the optical filter 4 and then directly to the input of the color CCD camera 19. Therefore, the standard image 17-1 of the standard color is obtained from the LPF 20 of the DSP 22. [

이와 같이 상기 백색광(10)에 의한 일반영상(17-1)의 관찰에 의해서는 명확히 관찰하기 어려운 병소 부분이 있다고 판단될 경우에, 근적외선 변조파(9)에 의해 여기되는 형광신호를 이용하여 진단부위(11)가 관찰될 수 있다. 이때 한대의 카메라(19)를 통해 얻어진 각각의 신호들은 ADC(16)을 통해서 디지털화되고, 상기 LPF(20)와 BPF(21)를 통해 일반영상과 형광영상으로 각기 출력된다. When it is judged that there is a lesion part which is difficult to clearly observe by observing the general image 17-1 by the white light 10, the fluorescence signal excited by the near-infrared modulated wave 9 is used for diagnosis The region 11 can be observed. At this time, the signals obtained through one camera 19 are digitized through the ADC 16, and are outputted through the LPF 20 and the BPF 21 as a general image and a fluorescent image, respectively.

결국, 디지털 신호처리장치(22) 내에서 저역 통과 필터링을 수행하는 저역통과필터(20, LPF: Low pass filter)를 통해서는 일반영상(17-1)이 얻어지고, 대역 통과 필터링을 수행하는 대역통과필터(21, BPF: Band pass filter)를 통해서는 형광영상(17-2)이 얻어진다. As a result, a general image 17-1 is obtained through a low pass filter (LPF) 20 that performs low-pass filtering in the digital signal processing apparatus 22, and a band A fluorescence image 17-2 is obtained through a pass filter (BPF) 21.

여기서, 일반영상(17-1)을 통해서는 대상체(11)의 모양 또는 분포도를 알 수 있고, 형광영상(17-2)을 통해서는 찾고자 하는 정확한 타겟(18)을 확인할 수 있다.Here, the shape or the distribution of the target object 11 can be known through the general image 17-1, and the accurate target 18 to be searched can be confirmed through the fluorescent image 17-2.

또한 하나의 카메라를 통해 두 영상(11,18)이 합해진 복합영상(17)을 만들 수 있으므로 타겟에 대한 보다 신뢰할 수 있는 정보가 얻어질 수 있다. 특히, 형광영상은 일반영상에 비하여 신호크기가 매우 작기 때문에 분리된 영상으로부터 형광 영상 신호를 증폭할 경우에, 사용성이나 효용성이 높아진다.Further, since the composite image 17 in which the two images 11 and 18 are combined through one camera can be made, more reliable information about the target can be obtained. In particular, since the fluorescence image has a very small signal size as compared with the general image, usability and efficiency are enhanced when the fluorescence image signal is amplified from the separated image.

이와 같이, 카메라 하나로 두가지 광학모드를 활용함으로써 단순하며 정확하게 추적자에 대한 맵핑이 가능하게 된다. Thus, by using two optical modes with one camera, it is possible to map to the tracker simply and accurately.

또한, 넓은 파장 범위를 갖는 형광의 사용에 의해 정확한 병소를 진단하는 것이 가능해진다. 그리고, 여기광의 반사광에 근거하여 진단부위의 배경이 되는 일반 영상을 동시에 제공할 수 있기 때문에 진단 부위를 정확히 관측하는 것이 가능하다. Further, the use of fluorescence having a wide wavelength range makes it possible to diagnose an exact lesion. Since the general image serving as the background of the diagnostic region can be provided simultaneously based on the reflected light of the excitation light, it is possible to observe the diagnostic region accurately.

이상에서와 같이 도면과 명세서를 통해 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention.

예를 들어, 사안이 다른 경우에 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이, 도면들의 구조나 구성을 변경하거나 가감하여, 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템의 세부 구현을 다르게 할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 개념에서는 형광영상을 취급하는 광학영상화 시스템 위주로 설명되었으나, 이에 한정됨이 없이 타의 광학 시스템에도 본 발명이 적용될 수 있을 것이다.For example, without departing from the technical idea of the present invention, when the matters are different, the detailed structure of the optical imaging system using the compound light source may be changed by changing or adding the structure or configuration of the drawings. In addition, although the concept of the present invention has been described with reference to an optical imaging system for handling fluorescence images, the present invention may be applied to other optical systems without being limited thereto.

1. NIR(Near Infrared) camera
2. color video camera
3. Dichroic mirror
4. NIR emission filter
5. Band pass filter
6. zoom lens
7. Excitation filter
8. NIR and IR depletion filter
9. NIR　excitation source
10. White light source
11. object
12. 시료 표면
13. 연속파에 의한 빛의 세기
14. 변조파에 의한 반사 빛의 세기
15. 변조파에 의한 흡수 후 방출 빛의 세기
16. ADC (Analog to digital converter)
17. 모니터
18. 병소(target)
19. CCD camera
20. LPF(low pass filter)
21. BPF(band pass filter)
22. DSP(Digital signal processing)
23. DC (Direct current)
24. AC (Alternating current)1. NIR (Near Infrared) camera
2. color video camera
3. Dichroic mirror
4. NIR emission filter
5. Band pass filter
6. zoom lens
7. Excitation filter
8. NIR and IR depletion filter
9. NIR excitation source
10. White light source
11. object
12. Sample surface
13. Light intensity by continuous waves
14. Strength of reflected light by modulated wave
15. Strength of emitted light after absorption by modulated wave
16. Analog to digital converter (ADC)
17. Monitor
18. Target (target)
19. CCD camera
20. Low pass filter (LPF)
21. Band pass filter (BPF)
22. Digital signal processing (DSP)
23. Direct current (DC)
24. Alternating current (AC)

Claims (21)

제1 주파수로 변조된 제1 광원을 생성하는 제1 광원 발생기;
제2 주파수로 변조된 제2 광원을 생성하는 제2 광원 발생기;
상기 제1,2 광원들이 대상체에 조사된 후 방출되는 복합 방출광원들을 동시에 검출하여 복합 영상검출 신호를 출력하는 단일의 카메라; 및
상기 복합 영상검출 신호를 처리하여 상기 대상체의 모양을 나타내는 제1 영상과 상기 대상체 중의 원하는 타겟 부분을 나타내는 제2 영상을 획득하는 영상 처리부를 포함하는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
A first light source for generating a first light source modulated at a first frequency;
A second light source for generating a second light source modulated at a second frequency;
A single camera which simultaneously detects the multiple emission light sources emitted after the first and second light sources are irradiated to the object and outputs a composite image detection signal; And
And an image processing unit for processing the composite image detection signal to obtain a first image representing the shape of the object and a second image representing a desired target portion of the object.
제1항에 있어서, 상기 대상체의 표면에서 반사되는 상기 제2 광원의 반사광을 제거하기 위한 필터를 더 구비하는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
The optical imaging system according to claim 1, further comprising a filter for removing reflected light of the second light source reflected from the surface of the object.
제1항에 있어서, 상기 제1 광원은 백색광인 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
The optical imaging system of claim 1, wherein the first light source is a white light.
제3항에 있어서, 상기 제2 광원은 형광인 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
The optical imaging system of claim 3, wherein the second light source is a fluorescent light.
제1항에 있어서, 상기 영상 처리부는,
상기 복합 영상검출 신호를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환기;
상기 디지털 데이터를 저역통과 필터링하여 상기 제1 영상을 출력하는 로우 패스 필터; 및
상기 디지털 데이터를 대역통과 필터링하여 상기 제2 영상을 출력하는 밴드 패스 필터를 포함하는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
The image processing apparatus according to claim 1,
An analog-digital converter for converting the composite image detection signal into digital data;
A low-pass filter for low-pass-filtering the digital data to output the first image; And
And a band-pass filter for band-pass filtering the digital data to output the second image.
제5항에 있어서, 상기 영상 처리부는,
상기 제1 영상과 상기 제2 영상을 결합하여 하나의 모니터 상에 디스플레이 하기 위한 영상 결합부를 더 포함하는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
The image processing apparatus according to claim 5,
And an image combining unit for combining the first image and the second image and displaying the combined image on a single monitor.
제6항에 있어서, 상기 제1 영상이 상기 대상체의 모양 또는 분포를 나타내는 일반 영상인 경우에 상기 제2 영상은 상기 대상체 중의 원하는 타겟 부분을 확대하여 나타내는 형광 영상인 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
The optical imaging system as claimed in claim 6, wherein the second image is a fluorescence image that enlarges a desired target portion of the object when the first image is a general image representing the shape or distribution of the object.
제1항에 있어서,
상기 단일의 카메라는 CCD 카메라인 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the single camera is a CCD camera.
제1 주파수로 변조된 백색 광원을 생성하는 제1 광원 발생기;
상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수로 변조된 형광 광원을 생성하는 제2 광원 발생기;
상기 백색 광원과 상기 형광 광원이 대상체에 조사된 후 방출되는 복합 방출광원들을 동시에 검출하여 복합 영상검출 신호를 출력하는 차아지 커플 디바이스 카메라; 및
상기 복합 영상검출 신호로부터 상기 대상체의 모양 또는 분포를 나타내는 제1 영상과 상기 대상체 중의 원하는 타겟 부분을 나타내는 제2 영상을 분리하기 위한 디지털 신호 프로세서를 포함하는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
A first light source for generating a white light source modulated at a first frequency;
A second light source for generating a fluorescent light source modulated at a second frequency different from the first frequency;
A charge coupled device camera for simultaneously detecting the combined emission light sources emitted after the white light source and the fluorescent light source are irradiated to the object and outputting a composite image detection signal; And
And a digital signal processor for separating a first image representing the shape or distribution of the object from the composite image detection signal and a second image representing a desired target portion of the object.
제9항에 있어서, 상기 형광 광원은 근적외선 변조파인 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
The optical imaging system according to claim 9, wherein the fluorescence light source is a near-infrared light-modulated complex light source.
제9항에 있어서, 상기 대상체의 표면에서 반사되는 상기 형광 광원의 반사광을 제거하기 위한 광학필터를 더 구비하는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
The optical imaging system according to claim 9, further comprising an optical filter for removing reflected light of the fluorescent light source reflected from the surface of the object.
제9항에 있어서, 상기 디지털 신호 프로세서는,
상기 복합 영상검출 신호를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환기;
상기 디지털 데이터를 저역통과 필터링하여 상기 제1 영상을 출력하는 로우 패스 필터; 및
상기 디지털 데이터를 대역통과 필터링하여 상기 제2 영상을 출력하는 밴드 패스 필터를 포함하는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
The digital signal processor according to claim 9,
An analog-digital converter for converting the composite image detection signal into digital data;
A low-pass filter for low-pass-filtering the digital data to output the first image; And
And a band-pass filter for band-pass filtering the digital data to output the second image.
제9항에 있어서,
상기 제1 영상과 상기 제2 영상을 결합하여 하나의 모니터에 나타내기 위한 영상 결합부를 더 포함하는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
10. The method of claim 9,
And an image combining unit for combining the first image and the second image and displaying the combined image on a single monitor.
제13항에 있어서,
상기 제2 영상이 결합되기 이전에 상기 제2 영상을 증폭하기 위한 증폭부를 더 포함하는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
14. The method of claim 13,
And an amplifying unit for amplifying the second image before the second image is combined.
제13항에 있어서, 상기 백색 광원은 연속파(CW; continuous wave)인 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
14. The optical imaging system of claim 13, wherein the white light source is a continuous wave (CW) compound light source.
제1 주파수로 변조된 백색 광원을 대상체에 조사하여 제1 방출 광원을 얻는 단계;
상기 제1 방출 광원을 단일의 카메라에 입력하여 제1 영상검출 신호를 생성하는 단계;
상기 제1 영상검출 신호로부터 상기 대상체의 모양 또는 분포를 나타내는 제1 영상을 획득하는 단계;
상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수로 변조된 형광 광원을 상기 대상체에 조사하여 제2 방출 광원을 얻는 단계;
상기 제1,2 방출 광원들이 합해진 복합 방출 광원들을 상기 단일의 카메라를 통해 동시에 검출하여 복합 영상검출 신호를 생성하는 단계; 및
상기 복합 영상검출 신호로부터 상기 대상체의 모양 또는 분포를 나타내는 상기 제1 영상과 상기 대상체 중의 원하는 타겟 부분을 나타내는 제2 영상을 분리하는 단계를 포함하는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템의 구동 제어방법.
Irradiating the object with a white light source modulated at a first frequency to obtain a first emission light source;
Generating a first image detection signal by inputting the first emission light source into a single camera;
Obtaining a first image representing the shape or distribution of the object from the first image detection signal;
Irradiating the object with a fluorescent light source modulated at a second frequency different from the first frequency to obtain a second emission light source;
Generating a composite image detection signal by simultaneously detecting the combined emission light sources of the first and second emission light sources through the single camera; And
And separating the first image representing the shape or the distribution of the object from the composite image detection signal and a second image representing a desired target portion of the object from the composite image detection signal.
제16항에 있어서, 상기 분리된 제1,2 영상을 재구성하여 하나의 영상으로 매핑하는 단계를 더 포함하는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템의 구동 제어방법.
17. The method of claim 16, further comprising reconstructing the separated first and second images and mapping the separated first and second images into a single image.
제16항에 있어서, 상기 제1,2 영상을 분리하는 단계는,
상기 복합 영상검출 신호를 디지털 데이터를 변환하는 단계;
상기 디지털 데이터를 저역통과 필터링하여 상기 제1 영상을 출력하는 단계계;
상기 디지털 데이터를 대역통과 필터링하여 상기 제2 영상을 출력하는 단계를 포함하는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템의 구동 제어방법.
The method of claim 16, wherein separating the first and second images comprises:
Converting the composite image detection signal into digital data;
A step of low-pass-filtering the digital data to output the first image;
And outputting the second image by band-pass filtering the digital data.
제16항에 있어서, 상기 대상체의 표면에서 반사되는 상기 형광 광원의 반사광을 제거하기 위한 단계를 더 포함하는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템의 구동 제어방법.
The driving control method of an optical imaging system using a compound light source according to claim 16, further comprising the step of removing reflected light of the fluorescent light source reflected from the surface of the object.
제19항에 있어서, 상기 제2 영상을 증폭하는 단계를 더 포함하는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템의 구동 제어방법.
20. The method of claim 19, further comprising amplifying the second image.
제1 주파수로 변조된 백색 광원을 생성하는 제1 광원 발생기;
상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수로 변조된 형광 광원을 생성하는 제2 광원 발생기;
상기 백색 광원과 상기 형광 광원이 진단부위에 조사된 후 방출되는 복합 방출광원들을 동시에 검출하여 복합 영상검출 신호를 출력하는 차아지 커플 디바이스 카메라;
상기 복합 영상검출 신호를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환기;
상기 디지털 데이터를 저역통과 필터링하여 상기 진단부위의 모양 또는 분포를 나타내는 일반 영상을 출력하는 제1 영상 출력부; 및
상기 디지털 데이터를 대역통과 필터링하여 상기 진단부위 중의 원하는 타겟 부분을 나타내는 형광 영상을 출력하는 제2 영상 출력부를 포함하는 복합 광원을 이용한 광학영상화 시스템.
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An analog-digital converter for converting the composite image detection signal into digital data;
A first image output unit for low-pass-filtering the digital data to output a general image indicating the shape or distribution of the diagnostic region; And
And a second image output unit for band-pass filtering the digital data to output a fluorescence image representing a desired target portion of the diagnostic region.
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