KR20190045570A - Apparatus and method for optical image based on convergence of multiple optical images - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다중 광학 융합영상 기반 광학영상 생성장치 및 생성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-optical fused image-based optical image generation apparatus and a generation method thereof.
종래의 단순 현미경에 이용하던 광학 기술이 형광, 다중 광자 현미경, 광 음향, 광학 간섭 단층 영상 기술 등 새로운 기술들로 발달하면서, 이를 이용하여 바이오 의료 영상, 분석, 진단, 치료 등의 새로운 의료 시스템 및 방법으로 개발/적용되고 있으며, 그 역할이 급속히 확대되고 있다. 그 대표적 일례로 광학 간섭 단층 영상을 이용한 망막, 시신경 검사 등이 있다. Optical technologies used in conventional simple microscopes have developed into new technologies such as fluorescence, multi-photon microscopy, photoacoustics, and optical interference tomography, and have been used to develop new medical systems such as biomedical imaging, analysis, , And its role is rapidly expanding. As a representative example, there are retina and optic nerve examination using optical coherence tomography.
바이오 의료 기술에 적용되는 다양한 형태의 광학 영상은 측정 방식에 따라 어레이 디텍터(array detector)를 이용한 방식과 래스터 스캐닝(raster scanning) 방식으로 나눌 수 있다. 어레이 디텍터(array detector)를 이용한 방식은 일반 사진을 촬영하는 방법으로 쉽게 이해할 수 있고, 래스터 스캐닝(raster scanning) 방식은 측정 대상을 한 점씩 고속으로 스캔하여 영상을 획득하는 방식으로 광학 간섭 단층 촬영 방법 등에 널리 사용되고 있다. Various types of optical images applied to biomedical technology can be divided into a method using an array detector and a method of raster scanning according to a measurement method. A method using an array detector can be easily understood by a method of photographing a general photograph, and a raster scanning method is a method of acquiring an image by scanning a measurement object at a high speed by one point. The optical interference tomography And the like.
래스터 스캐닝(raster scanning) 방식을 이용하는 광학 영상은 광학 소스의 주파수와 측정 방식에 따라 다양한 공간 해상도(spatial resolution) 및 관측시야(field of view)를 가지게 되며, 서로 다른 공간 해상도와 관측시야를 가지는 광학영상을 동시에 측정하는 것은 매우 어렵다. Optical images using a raster scanning method have various spatial resolutions and field-of-views depending on the frequency and measurement method of the optical source, and optical images having different spatial resolutions and observation fields It is very difficult to measure images simultaneously.
하나의 검체(specimen)를 측정한 두 개 이상의 다른 광학 영상을 결합하면 매우 다양한 정보를 획득할 수 있고, 종래의 단일 기술로 극복하기 어려운 문제점을 해결할 수 있는 이점이 있다.Combining two or more different optical images that measure one specimen has the advantage of being able to acquire a wide variety of information and to solve problems that are difficult to overcome by a single conventional technique.
종래에는 하나의 검체를 복수 개의 광학소스로 각각 측정한 후 신호처리를 통하여 하나의 영상으로 결합하는 방법을 취하고 있으며, 두 영상의 결합이 용이하도록 추가적인 영상 처리 및 프로세스가 필요하게 된다. Conventionally, a method of measuring a sample with a plurality of optical sources and then combining them into a single image through signal processing is adopted. Further, additional image processing and processing are required to easily couple the two images.
따라서 한 번의 검체 측정을 통해 영상적으로 잘 매핑(mapping) 된 두 가지 영상 신호를 동시에 획득할 수 있다면 광학 영상 융합에 큰 이점이 있을 것이다.Therefore, if two image signals that are mapped with good image quality can be acquired at the same time through one sample measurement, there will be a great advantage in optical image fusion.
본 발명은 한 번의 측정을 통해 2 종류 이상의 광학 영상을 동시에 획득할 수 있는 다중 광학 융합영상 기반 광학영상 생성장치 및 생성방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.An object of the present invention is to provide a multi-optical fused image-based optical image generating apparatus and method capable of simultaneously acquiring two or more types of optical images through one measurement.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 검체가 안착되기 위한 샘플 마운트; 검체 내 제1 영역의 제1 영상정보의 획득을 위한 제1 광 신호를 조사하는 제1 광학 소스; 검체의 제1 영역 내에 제1 영역보다 크기가 작은 제2 영역의 제2 영상정보의 획득을 위한 제2 광 신호를 조사하는 제2 광학 소스; 제1 광 신호를 검체의 제1 영역 측으로 반사시키고, 제2 광 신호를 검체의 제2 영역 측으로 투과시키도록 배치된 다이크로익 미러; 검체의 제1 영역 내에서 제2 광 신호를 소정 방향으로 스캐닝하기 위한 스캐닝부; 및 스캐닝부를 제어하고, 제1 및 제2 광 신호에 기초하여 검체의 제1 영역의 광학 영상을 생성하기 위한 제어부를 포함하는 광학영상 생성장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a sample mount for placing a specimen therein; A first optical source for irradiating a first optical signal for acquiring first image information of a first region in a specimen; A second optical source for irradiating a second optical signal for acquiring second image information of a second region that is smaller in size than the first region in the first region of the specimen; A dichroic mirror arranged to reflect the first optical signal to the first region side of the specimen and transmit the second optical signal to the second region side of the specimen; A scanning unit for scanning a second optical signal in a first direction within a first region of the specimen; And a control unit for controlling the scanning unit and generating an optical image of the first region of the sample based on the first and second optical signals.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 검체가 안착되며, 2축 방향을 이동 가능하게 마련된 샘플 마운트; 광 신호에 기초하여 영상 정보를 생성하되, 서로 다른 관측 시야를 갖는 복수 개의 광학 소스; 관측 시야가 큰 광학 소스의 광 신호를 검체 측으로 전반사시키고, 관측 시야가 작은 광학 소스의 광 신호를 검체 측으로 투과시키도록 배치된 다이크로익 미러; 및 관측 시야가 큰 광 신호 내에서, 관측 시야가 작은 광 신호를 2축 방향으로 스캐닝하기 위한 스캐닝부를 포함하는 광학영상 생성장치가 제공된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a sample mount, comprising: a sample mount on which a sample is placed and movable in a biaxial direction; A plurality of optical sources for generating image information based on optical signals, the optical sources having different observation fields; A dichroic mirror arranged to totally reflect an optical signal of an optical source having a large observation field to the specimen side and transmit an optical signal of an optical source having a small observation field of view to the specimen side; And a scanning unit for scanning an optical signal having a small observation field in a biaxial direction in an optical signal having a large observation field.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 검체가 안착되기 위한 샘플 마운트; 검체 내 제1 영역의 제1 영상정보의 획득을 위한 제1 광 신호를 조사하는 제1 광학 소스; 검체의 제1 영역 내에 제1 영역보다 크기가 작은 제2 영역의 제2 영상정보의 획득을 위한 제2 광 신호를 조사하는 제2 광학 소스; 제1 광 신호를 검체의 제1 영역 측으로 반사시키고, 제2 광 신호를 검체의 제2 영역 측으로 투과시키도록 배치된 제1 다이크로익 미러; 검체의 제1 영역 내에 제1 영역보다 크기가 작은 제3 영역의 제3 영상정보의 획득을 위한 제3 광 신호를 조사하는 제3 광학 소스; 검체의 제1 영역 내에서 제2 광 신호를 소정 방향으로 스캐닝하기 위한 스캐닝부; 제2 광 신호를 스캐닝부로 투과시키고, 제3 광신호를 스캐닝부로 전반사시키도록 배치된 제2 다이크로익 미러; 및 스캐닝부를 제어하고, 제1 내지 제3 광 신호가 매칭된 검체의 제1 영역의 광학 영상을 생성하기 위한 제어부를 포함하는 광학영상 생성장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is also provided a sample mount for placing a specimen therein; A first optical source for irradiating a first optical signal for acquiring first image information of a first region in a specimen; A second optical source for irradiating a second optical signal for acquiring second image information of a second region that is smaller in size than the first region in the first region of the specimen; A first dichroic mirror arranged to reflect the first optical signal to the side of the first region of the specimen and transmit the second optical signal to the side of the second region of the specimen; A third optical source for irradiating a third optical signal for acquiring third image information of a third region that is smaller in size than the first region in the first region of the specimen; A scanning unit for scanning a second optical signal in a first direction within a first region of the specimen; A second dichroic mirror arranged to transmit the second optical signal to the scanning unit and to totally reflect the third optical signal to the scanning unit; And a control unit for controlling the scanning unit and generating an optical image of the first region of the specimen matched with the first to third optical signals.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 검체 내 제1 영역의 제1 영상정보의 획득을 위한 제1 광 신호를 조사하는 단계; 검체의 제1 영역 내에 제1 영역보다 크기가 작은 제2 영역의 제2 영상정보의 획득을 위한 제2 광 신호를 조사하는 단계; 및 검체의 제1 영역 내에서 제2 광 신호를 소정 방향으로 스캐닝하는 단계를 포함하는 광학영상 생성방법이 제공된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of analyzing a sample, comprising: irradiating a first optical signal for acquiring first image information of a first region in a specimen; Irradiating a second optical signal for acquiring second image information of a second region smaller in size than the first region in the first region of the specimen; And scanning the second optical signal in a predetermined direction within the first region of the specimen.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 다중 광학 융합영상 기반 광학영상 생성장치 및 생성방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the multi-optical fused image-based optical image generating apparatus and method according to an embodiment of the present invention has the following effects.
본 발명에 따른 해상도가 다른 두 종류 이상의 광학 영상을 동시에 스캐닝하는 장치 및 방법을 이용하면 광시야 및 공간 해상도가 다른 두 광학 영상의 신호를 한번의 측정을 통하여 동시에 얻을 수 있다. The apparatus and method for simultaneously scanning two or more types of optical images having different resolutions according to the present invention can simultaneously obtain signals of two optical images having different optical fields and spatial resolution through one measurement.
종래의 방식으로 각각의 영상 데이터를 얻는 방식에 비하여 영상 데이터가 자동적으로 매핑되어 있기 때문에 매칭된 두 영상을 결합하여 나타내기 위한 영상 처리 작업이 매우 간결하게 되거나 생략될 수 있다.Since the image data is automatically mapped in comparison with the method of obtaining the respective image data in the conventional manner, the image processing work for combining and displaying the matched two images can be very simple or omitted.
또한, 두 광학 영상의 결합으로 바이오 검체 측정시 다양한 정보를 동시에 획득함으로써 종래의 해결하지 못한 문제를 해결할 수 있고 생체 진단 및 분석의 정밀성이 높아질 수 있다.In addition, by combining two optical images, various information can be obtained at the same time in the bio sample measurement, which can solve the problems that have not been solved in the past, and the precision of the biopsy and analysis can be enhanced.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 광학영상 생성방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 광학영상 생성장치의 구성도이다.
도 3은 광학영상 생성장치의 일 작동상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예와 관련된 광학영상 생성장치의 구성도이다.1 is a conceptual diagram for explaining an optical image generating method according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of an optical image generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining an operation state of the optical image generating apparatus.
4 is a configuration diagram of an optical image generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 광학 융합영상 기반 광학영상 생성장치 및 생성방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a multi-optical fused image-based optical image generating apparatus and a generating method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, the same or corresponding reference numerals are given to the same or corresponding reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. For convenience of explanation, the size and shape of each constituent member shown in the drawings are exaggerated or reduced .
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 광학영상 생성방법을 설명하기 위한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 광학영상 생성장치(100)의 구성도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining an optical image generating method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of an optical
또한, 도 3은 광학영상 생성장치의 일 작동상태를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining one operation state of the optical image generating apparatus.
본 발명의 일 실시예와 관련된 광학영상 생성장치(100)는 샘플 마운트(110), 제1 광학 소스(120), 제2 광학 소스(130), 다이크로익 미러(140) (dichroic mirror), 스캐닝부(150) 및 제어부(160)를 포함한다.An optical
상기 광학영상 생성장치(100)는 해상도가 다른 두 종류 이상의 광학 영상을 동시에 스캐닝 및 획득하기 위하여, 두 개 이상의 광학 소스(120, 130), 광학 소스의 광 신호를 검출하는 광학 검출기, 특정 파장대의 광을 투과하거나 반사할 수 있는 다이크로익 미러(140), 어느 한 광학요소로부터 조사된 광을 스캔할 수 있는 스캐닝부(160), 및 2축 방향으로 이동할 수 있는 샘플 마운트(110)를 포함한다.In order to simultaneously scan and acquire two or more kinds of optical images having different resolutions, the optical
구체적으로, 상기 광학영상 생성장치(100)는 검체(10)가 안착되기 위한 샘플 마운트(110) 및 검체(10) 내 제1 영역(11)의 제1 영상정보의 획득을 위한 제1 광 신호(121)를 조사하는 제1 광학 소스(120)를 포함한다. 또한, 광학영상 생성장치(100)는 제1 광 신호(121)의 경로 상에 배치된 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다.Specifically, the optical
또한, 샘플 마운트(110)는 2축 방향 이동 가능하게 마련된다. 상기 샘플 마운트(110)는 모터 등의 구동부에 연결되며, 상기 구동부는 제어부(160)에 의해 제어될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 광학영상 생성장치(100)는 검체(10)의 제1 영역(11) 내에 제1 영역보다 크기가 작은 제2 영역(12)의 제2 영상정보의 획득을 위한 제2 광 신호(131)를 조사하는 제2 광학 소스(130), 및 제1 광 신호(121)를 검체(10)의 제1 영역(11)으로 반사시키고, 제2 광 신호(131)를 검체(10)의 제2 영역(12)으로 투과시키도록 배치된 다이크로익 미러(140)를 포함한다.The optical
상기 다이크로익 미러(140)는 제1 광 신호(121)를 검체(10)의 제1 영역(11)으로 전반사시키고, 제2 광 신호(131)를 검체(10)의 제2 영역(12)으로 투과시키는 ITO(Indium Tim Oxide) 글래스를 포함한다.The
또한, 상기 광학영상 생성장치(100)는 검체(10)의 제1 영역(11) 내에서 제2 광 신호(131)를 소정 방향으로 스캐닝하기 위한 스캐닝부(150) 및 스캐닝부(150)를 제어하고, 제1 및 제2 광 신호(121, 131)에 기초하여 검체(10)의 제1 영역(11)의 광학 영상을 생성하기 위한 제어부(160)를 포함한다.The optical
제1 광학 소스(120)는 제2 광학 소스(130)보다 공간 해상도 및 관측 시야가 큰 광 신호를 조사하도록 마련된다. The first
예를 들어, 제1 광학 소스(120)는 테라헤르츠 신호를 조사하도록 마련될 수 있다. 상기 테라헤르츠 신호는 0.05 내지 30THz 주파수 대역의 펄스파 또는 연속파 형태의 전자기파이다.For example, the first
또한, 제2 광학 소스는 OCT(optical coherence tomography) 신호, 라만 신호 또는 형광 신호를 조사하도록 마련될 수 있다. OCT 신호는 광 간섭 단층 촬영을 위해 광대역 파장 광원에 의해 발생된 600nm 내지 1400nm 파장의 신호이다. 또한, 라만 신호는 라만 분광 및 영상 촬영을 위한 광대역 파장 광원에 의해 발생된 200nm 내지 1400nm 파장의 신호이다. 또한, 형광 신호는 조영제를 기반으로 발생된 신호이다.Further, the second optical source may be arranged to irradiate an optical coherence tomography (OCT) signal, a Raman signal or a fluorescence signal. The OCT signal is a signal of a wavelength of 600 to 1400 nm generated by a broadband wavelength light source for optical coherence tomography. In addition, the Raman signal is a signal of a wavelength of 200 to 1400 nm generated by a broadband wavelength light source for Raman spectroscopy and imaging. Also, the fluorescence signal is a signal generated based on the contrast agent.
상기 테라헤르츠 신호는 상기 ITO 글래스에 의해 전반사되고, 상기 OCT 신호, 상기 라만 신호 또는 상기 형광 신호는 상기 ITO 글래스에 의해 투과될 수 있다.The terahertz signal is totally reflected by the ITO glass, and the OCT signal, the Raman signal or the fluorescence signal can be transmitted by the ITO glass.
또한, 상기 제1 영상정보는 상기 테라헤르츠 신호를 기반으로 생성된 영상이고, 상기 제2 영상정보는 상기 OCT 신호, 상기 라만 신호 또는 상기 형광 신호를 기반으로 생성된 영상이다.Also, the first image information is an image generated based on the terahertz signal, and the second image information is an image generated based on the OCT signal, the Raman signal, or the fluorescence signal.
테라헤르츠(THz) 파는 가시광선처럼 직진하면서 라디오 파처럼 다양한 물질을 잘 투과하므로, 물리, 화학, 생물학, 의학 등의 기초 과학뿐만 아니라, 위조 지폐, 마약, 폭발물, 생화학 무기 등의 감지에 사용되고 있으며, 특히 물 및 지방질의 함유량을 민감히 측정할 수 있어 생체 의료 응용에 매우 활발히 활용되고 있다. Terahertz (THz) waves are used to detect counterfeit bills, drugs, explosives, biochemical weapons as well as basic science such as physics, chemistry, biology, and medicine, , Especially water and lipid content, is being actively used in biomedical applications.
광 간섭 단층 촬영(optical coherence tomography) 기술은 높은 해상도 및 구조적 정보를 제공하는 영상 기술이며 약 2~3mm 깊이의 생체 조직의 단층 정보를 제공하므로 생체 의료 응용에 활발히 적용되고 있으며, 특히, 안구 검사 등에 이미 상용화되어 사용되는 기술이다.Optical coherence tomography is an imaging technology that provides high resolution and structural information. It is widely applied to biomedical applications because it provides tomographic information of living tissue about 2 ~ 3mm deep. Especially, It is a technology that has already been commercialized and used.
라만 분광 및 영상 촬영(Raman spectroscopy and imaging) 기술은 생체 조직의 고유한 진동수 등에 의한 입사광의 산란의 차이를 검출하여 지방, 단백질, DNA(deoxyribonucleic acid)의 분자 구조를 특질적으로 구분을 해낼 수 있어 최근 생체 의료 응용에 활발히 사용되는 기술이다.Raman spectroscopy and imaging techniques can distinguish the molecular structure of fat, protein, and DNA (deoxyribonucleic acid) by detecting differences in scattering of incident light due to inherent frequencies of living tissue Recently, it is a technology that is actively used in biomedical applications.
예를 들어, THz파, 광 간섭 단층 촬영 기술 및 라만 분광 및 영상 촬영 및 형광 기술을 이용하면, 실시간 뇌종양 경계 검출 및 묘사가 가능해진다.For example, using THz waves, optical coherence tomography, and Raman spectroscopy and fluorescence techniques, real-time brain tumor boundary detection and imaging becomes possible.
또한, 광학 소스 및 광학 검출부는 테라헤르츠 신호를 발생시키고 검출하는 테라헤르츠파 발생부/테라헤르츠 검출부, 광 간섭 단층 촬영을 위한 OCT(optical coherence tomography) 신호를 발생시키고 검출하기 위한 OCT 발생부/OCT 검출부, 라만 분광 및 영상 촬영을 위한 라만 신호를 발생 및 검출하는 라만 발생부/라만 검출부 및 조영제를 기반으로 형광 신호를 발현시키는 형광 발생부/형광 검출부를 포함할 수 있다.The optical source and the optical detector may include a terahertz wave generator / terahertz detector for generating and detecting a terahertz signal, an OCT generator / OCT for generating and detecting an optical coherence tomography (OCT) signal for optical coherence tomography, A Raman generator / Raman detector for generating and detecting a Raman signal for Raman spectroscopy and imaging, and a fluorescence generator / fluorescence detector for generating a fluorescence signal based on a contrast agent.
스캐닝부(150)는 영상을 생성하기 위한 스캐닝을 위해 구현될 수 있다. 예를 들어, 스캐닝부(120)는 래스터 스캔(raster scan)을 기반으로 신호를 합쳐 영상을 생성할 수 있도록 사용하는 갈바노미터(galvanometer) 등의 광학기기가 될 수 있다. 상기 갈바노미터는 제2 광 신호(131)의 광경로 상 다이크로익 미러(140)와 제2 광학 소스(130) 사이에 배치된다.The
또한, 상기 스캐닝부(150)는 영상의 생성을 위해 포커싱된 여러 신호(테라헤르츠 신호, OCT 신호, 라만 신호, 형광 신호 등)를 기반으로 2차원 영상 및/또는 3차원 영상의 생성을 위한 스캐닝을 수행할 수 있다.In addition, the
한편, 본 문서에서, 제1 광 신호(121)는 검체(10)의 제1 영역(11)에 고정되고, 제2 광 신호(131)가 제1 영역(11) 내에서, 갈바노미터(150)에 의해 스캐닝될 수 있다.In this document, the first
ITO 글래스(140)는 테라헤르츠(THz) 신호를 전반사하고, 또한, ITO 글래스(140)는 갈바노미터(150)를 통과한 라만 신호, OCT 신호, 형광 신호에 대응되는 파장의 신호는 투과시켜, 테라헤르츠 신호와 라만 신호, OCT 신호, 형광 신호의 경로를 결정하기 위해 구현될 수 있다.The ITO
한편, 테라헤르츠파 발생부/테라헤르츠 검출부는 테라헤르츠 신호를 발생하고 검출하기 위해 구현될 수 있다. 테라헤르츠파 발생부/테라헤르츠 검출부에서 발생 및 검출되는 테라헤르츠 신호는 0.05내지 30THz 주파수 대역의 전자기파일 수 있다. 또한, 테라헤르츠 신호는 펄스파(pulse wave), 연속파(continuous wave) 형태의 테라헤르츠파일 수 있다. 테라헤르츠 발생부/테라헤르츠 검출부는 광섬유를 포함할 수 있다. On the other hand, the terahertz wave generator / terahertz detector can be implemented to generate and detect terahertz signals. The terahertz signal generated and detected in the terahertz wave generator / terahertz detector can be an electromagnetic file in the frequency band of 0.05 to 30 THz. The terahertz signal can also be a terahertz file in the form of a pulse wave or a continuous wave. The terahertz generator / terahertz detector may include an optical fiber.
또한, OCT(optical coherence tomography) 발생부/OCT 검출부는 OCT 신호를 발생 및 검출하기 위해 구현될 수 있다. OCT 신호는 600 nm 내지 1400 nm의 신호를 발생시키는 광대역 파장 광원에 의해 발생되는 신호일 수 있다. 예를 들어, 광대역 파장 광원은 파장 스윕 레이저(swept-source laser), 초발광 레이저 다이오드(super-continuum laser), 초연속체 레이저(super-continuum)일 수 있다. OCT검출부는 간섭계(interferometry)를 사용하여 샘플부(sample arm)와 기준부(reference arm) 각각에서 돌아온 광 신호를 간섭시켜 그 간섭 신호를 검출하기 위해 구현될 수 있다. OCT 검출부는 광섬유를 포함할 수 있다.Also, an OCT (optical coherence tomography) generator / OCT detector may be implemented to generate and detect an OCT signal. The OCT signal may be a signal generated by a broadband wavelength light source that generates a signal of 600 nm to 1400 nm. For example, the broadband wavelength light source may be a swept-source laser, a super-continuum laser, or a super-continuum. The OCT detector may be implemented to interfere with an optical signal returned from a sample arm and a reference arm using an interferometry to detect the interference signal. The OCT detecting unit may include an optical fiber.
또한, 라만 발생부/라만 검출부는 라만 신호를 발생 및 검출하기 위해 구현될 수 있다. 라만 신호는 200 nm 내지 1400 nm의 신호를 발생시키는 광대역 파장 광원에 의해 발생되는 신호일 수 있다. 예를 들어, 광대역 파장 광원은 파장 스윕 레이저(swept-source laser), 초발광 레이저 다이오드 (super-continuum laser), 초연속체 레이저(super-continuum)일 수 있다. 라만 검출부는 입사 광에 의한 산란된 라만 신호를 측정할 수 있는 라만 산란 분광기, CCD 카메라, 광 검출기 등을 포함할 수 있다. Further, the Raman generator / Raman detector may be implemented to generate and detect a Raman signal. The Raman signal may be a signal generated by a broadband wavelength light source producing a signal of 200 nm to 1400 nm. For example, the broadband wavelength light source may be a swept-source laser, a super-continuum laser, or a super-continuum. The Raman detection unit may include a Raman scattering spectrometer capable of measuring a scattered Raman signal due to incident light, a CCD camera, a photodetector, and the like.
또한, 형광 발생부/형광 검출부는 레이저, 레이저 다이오드, LED(light-emitting diode) 등 조영제의 형광 발현 파장을 포함하는 모든 광원을 기반으로 구현될 수 있다. 조영제를 통해 발현될 수 있는 형광을 검출할 수 있는 형광 검출부는 CCD 카메라, 광 검출기 등을 포함할 수 있다. 또한, 형광 검출부는 발현 형광의 파장만 검출하기 위하여 발현된 형광의 파장을 그 이외의 파장의 빛에서 분리하기 위한 광 여과기(filter), 빔 분리기(beam splitter)를 포함할 수 있다.Also, the fluorescence generating unit / fluorescence detecting unit can be implemented based on all the light sources including the fluorescence emitting wavelength of a contrast agent such as a laser, a laser diode, and a light-emitting diode (LED). The fluorescence detector capable of detecting fluorescence that can be expressed through the contrast agent may include a CCD camera, a photodetector, and the like. The fluorescence detection unit may include a light filter and a beam splitter for separating the wavelength of the fluorescence emitted from the light of other wavelengths to detect only the wavelength of the emitted fluorescence.
이때, 제어부(160)에서 생성하는 제1 영역(11)의 광학 영상(제3 영상정보라고도 함)은 상기 제1 영상 정보 및 상기 제2 영상 정보를 제1 영역(11)의 각 좌표 별로 매칭하여 융합한 영상을 의미한다.At this time, the optical image (also referred to as the third image information) of the
또한, 제어부(160)는 제2 광 신호를 제1 영역(11) 내에서 2축 방향으로 각각 스캐닝하여 제1 영역(11) 내 복수 개의 제2 영상 정보를 획득할 수 있다. 또한, 제어부(160)는 제1 영역(11)의 해당 좌표 별로 제1 영상 정보 내에 복수 개의 제2 영상 정보를 매칭시킬 수 있다.In addition, the
또한, 제어부(160)는 제1 영역(11) 내에서 복수 개의 제2 영상 정보의 획득이 완료되면, 샘플 마운트(11)를 2축 방향 중 어느 한 방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 제어부(160)는 검체(10)의 전체 영역에 대하여 영상 정보를 생성하도록 제어할 수 있다.The
정리하면, 상기 광학영상 생성장치(100)는 검체(10)가 안착되며, 2축 방향을 이동 가능하게 마련된 샘플 마운트(110), 광 신호에 기초하여 영상 정보를 생성하되, 서로 다른 관측 시야를 갖는 복수 개의 광학 소스(120, 130), 관측 시야가 큰 광학 소스의 광 신호를 검체(10) 측으로 전반사시키고, 관측 시야가 작은 광학 소스의 광 신호를 검체(10) 측으로 투과시키도록 배치된 다이크로익 미러(140) 및 관측 시야가 큰 광 신호 내에서, 관측 시야가 작은 광 신호를 소정 방향(2축 방향 중 어느 한 방향)으로 스캐닝하기 위한 스캐닝부(150)를 포함한다.In summary, the optical
상기와 같은 구조를 갖는 광학영상 생성장치를 이용한 광학영상 생성방법은, 검체(10) 내 제1 영역(11)의 제1 영상정보의 획득을 위한 제1 광 신호(121)를 조사하는 단계를 포함한다. 또한, 광학영상 생성방법은, 검체(10)의 제1 영역(11) 내에 제1 영역(11)보다 크기가 작은 제2 영역(12)의 제2 영상정보의 획득을 위한 제2 광 신호를 조사하는 단계를 포함한다. 또한, 광학영상 생성방법은 검체(10)의 제1 광 신호를 고정시키고, 제1 영역(11) 내에서 제2 광 신호(131)를 소정 방향(2축 방향 중 어느 한 방향)으로 스캐닝하는 단계를 포함한다.The optical image generating method using the optical image generating apparatus having the above structure includes the step of irradiating the first
또한, 전술한 바와 같이, 제1 광 신호(121)를 검체(10)의 제1 영역 측으로 반사시키고, 제2 광 신호(131)를 검체의 제2 영역 측으로 투과시켜 조사할 수 있다. As described above, the first
이때, 제2 광 신호(131)는 제1 광 신호(121)보다 작은 초점 및 공간 해상도를 가질 수 있다. 또한, 광학영상 생성방법은, 제1 광신호(121)로 얻어진 제1 영상 정보 내에 제2 광신호(131)로 얻어진 복수 개의 제2 영상 정보를 매칭시킴으로써, 제1 영역(11)의 광학영상을 생성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.At this time, the second
구체적으로, 공간 해상도 및 광시야가 상이한 제1 및 제2 광학 소스(120, 130)를 다이크로익 미러(140)로 제1 광 신호와 제2 광 신호의 광경로를 일치 시켜 2축 이동 가능한 샘플 마운트(110)에 입사한다. Specifically, the first and second
제1 광학소스(120)로부터 조사되는 제 1 광은 더 큰 광초점 및 공간 해상도를 가지며 제2 광학소스(130)로부터 조사되는 제 2 광은 더 작은 초점 및 공간 해상도를 가진다. The first light emitted from the first
제 2광의 광 경로에 1축 또는 2축 스캐닝부를 배치하고, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 광의 광초점 크기만큼 제2 광경로에 있는 스캐닝부(150)를 이용해 스캔할 수 있다. A single-axis or dual-axis scanning unit may be disposed in the optical path of the second light and scanned using the
실제 영상을 얻기 위해서는 2축 샘플 마운트(110)를 최초 지점에 두고 제1 광의 신호를 얻는 시간 동안 도 3에 도시된 바와 같이 제2 광을 빠르게 스캐닝하여 제1 광의 초점 면적(제1 영역)에 해당하는 제2 광의 복수의 신호(복수 개의 제2 영역)를 얻는다. 상기 동작을 수행 후 2축 샘플 마운트(110)를 제1 광의 초점 크기만큼 어느 한 방향으로 이동한 후 상기 순서를 반복하여 신호를 획득할 수 있다. 목표 샘플(target)의 전 영역에 대하여 2개의 광학 영상의 신호를 획득한 후 데이터 처리를 통하여 잘 매칭된 광학 영상을 얻을 수 있다.In order to obtain the actual image, the second light is rapidly scanned for a time period during which the two-
지금까지는 제1 광학 소스를 이용해 테라헤르츠 신호를 조사하고, 제2 광학 소스를 이용해 OCT 신호, 라만 신호, 또는 형광 신호를 조사하는 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Although an embodiment has been described heretofore in which a first optical source is used to illuminate a terahertz signal and a second optical source is used to illuminate an OCT signal, a Raman signal, or a fluorescence signal, the present invention is not limited thereto.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예와 관련된 광학영상 생성장치(200)의 구성도이다.4 is a configuration diagram of an optical
예를 들어, 제1 광학 소스를 이용해 테라헤르츠 신호를 조사하고, 제2 광학 소스를 이용해 OCT 신호를 조사하고, 제3 광학 소스를 이용해 라만 신호 또는 형광 신호를 조사하도록 구성될 수도 있다.For example, it may be configured to illuminate a terahertz signal using a first optical source, illuminate an OCT signal with a second optical source, and illuminate a Raman signal or a fluorescence signal using a third optical source.
이와는 다르게, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 광학 소스를 이용해 테라헤르츠 신호를 조사하고, 제2 광학 소스를 이용해 OCT 신호를 조사하고, 제3 광학 소스를 이용해 라만 신호를 조사하고, 제4 광학소스를 이용해 형광 신호를 조사하도록 구성될 수도 있다. Alternatively, as shown in FIG. 4, a terahertz signal may be illuminated using a first optical source, an OCT signal may be illuminated using a second optical source, a Raman signal may be illuminated using a third optical source, And may be configured to illuminate the fluorescence signal using an optical source.
구체적으로, 광학영상 생성장치(200)는 검체(10)가 안착되기 위한 샘플 마운트(210), 검체(10) 내 제1 영역의 제1 영상정보의 획득을 위한 제1 광 신호(221)(예를 들어, 테라헤르츠 신호)를 조사하는 제1 광학 소스(220)를 포함한다. 한편, 미설명 부호 222는 렌즈를 나타낸다.Specifically, the optical
또한, 광학영상 생성장치(200)는 검체(10)의 제1 영역 내에 제1 영역보다 크기가 작은 제2 영역의 제2 영상정보의 획득을 위한 제2 광 신호(231)(예를 들어, OCT 신호)를 조사하는 제2 광학 소스(230-1)를 포함한다. The optical
또한, 광학영상 생성장치(200)는 제1 광 신호(221)를 검체의 제1 영역 측으로 반사시키고, 제2 광 신호(231)를 을 검체의 제2 영역 측으로 투과시키도록 배치된 제1 다이크로익 미러(240)를 포함한다.The optical
또한, 광학영상 생성장치(200)는 검체의 제1 영역 내에 제1 영역보다 크기가 작은 제3 영역의 제3 영상정보의 획득을 위한 제3 광 신호(232)(예를 들어, 라만 신호)를 조사하는 제3 광학 소스(230-2)를 포함한다.The optical
또한, 광학영상 생성장치(200)는 검체의 제1 영역 내에 제1 영역보다 크기가 작은 제4 영역의 제4 영상정보의 획득을 위한 제4 광 신호(233)(예를 들어, 형광 신호)를 조사하는 제4 광학 소스(230-3)를 포함한다.The optical
또한, 광학영상 생성장치(200)는 검체의 제1 영역 내에서 제2 내지 제4 광 신호를 소정 방향으로 스캐닝하기 위한 스캐닝부(250)를 포함한다. The optical
또한, 광학영상 생성장치(200)는 스캐닝부(250)로 향하는 제2 광 신호, 제3 광 신호, 및 제4 광 신호의 광 경로를 일치시키기 위한 복수 개의 다이크로익 미러를 포함할 수 있다.In addition, the optical
예를 들어, 광학영상 생성장치(200)는 제2 광 신호(231)를 스캐닝부(250)로 투과시키고, 제3 광신호(232)를 스캐닝부(250)로 전반사시키도록 배치된 제2 다이크로익 미러(241), 제3 광 신호(232)를 제2 다이크로익 미러(241)로 전반시키고, 제4 광신호(232)를 제2 다이크로익 미러(241)로 투과시키도록 배치된 제3 다이크로익 미러(241), 및 제4 광신호(232)를 제3 다이크로익 미러(241)로 전반사시키기 위한 제4 다이크로익 미러(243)를 포함할 수 있다.For example, the optical
또한, 광학영상 생성장치는 스캐닝부(250)를 제어하고, 제1 내지 제3 광 신호가 매칭된 검체의 제1 영역의 광학 영상을 생성하기 위한 제어부를 포함한다.The optical image generating apparatus also includes a control unit for controlling the
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The foregoing description of the preferred embodiments of the present invention has been presented for purposes of illustration and various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention, And additions should be considered as falling within the scope of the following claims.
100, 200: 광학영상 생성장치
110: 샘플 마운트
120: 제1 광학소스
130: 제2 광학소스
140: 다이크로익 미러
150: 스캐닝부100, 200: optical image generating device
110: Sample Mount
120: first optical source
130: second optical source
140: Dichroic Mirror
150: Scanning section
Claims (16)
검체 내 제1 영역의 제1 영상정보의 획득을 위한 제1 광 신호를 조사하는 제1 광학 소스;
검체의 제1 영역 내에 제1 영역보다 크기가 작은 제2 영역의 제2 영상정보의 획득을 위한 제2 광 신호를 조사하는 제2 광학 소스;
제1 광 신호를 검체의 제1 영역 측으로 반사시키고, 제2 광 신호를 검체의 제2 영역 측으로 투과시키도록 배치된 다이크로익 미러;
검체의 제1 영역 내에서 제2 광 신호를 소정 방향으로 스캐닝하기 위한 스캐닝부; 및
스캐닝부를 제어하고, 제1 및 제2 광 신호에 기초하여 검체의 제1 영역의 광학 영상을 생성하기 위한 제어부를 포함하는 광학영상 생성장치.A sample mount for placing the specimen;
A first optical source for irradiating a first optical signal for acquiring first image information of a first region in a specimen;
A second optical source for irradiating a second optical signal for acquiring second image information of a second region that is smaller in size than the first region in the first region of the specimen;
A dichroic mirror arranged to reflect the first optical signal to the first region side of the specimen and transmit the second optical signal to the second region side of the specimen;
A scanning unit for scanning a second optical signal in a first direction within a first region of the specimen; And
And a control unit for controlling the scanning unit and generating an optical image of the first region of the sample based on the first and second optical signals.
제1 광학 소스는 제2 광학 소스보다 공간 해상도 및 관측 시야가 큰 광 신호를 조사하는 광학영상 생성장치.The method according to claim 1,
Wherein the first optical source irradiates an optical signal having a spatial resolution and a larger observation field than the second optical source.
제1 광학 소스는 테라헤르츠 신호를 조사하는 광학영상 생성장치.The method according to claim 1,
Wherein the first optical source irradiates a terahertz signal.
제2 광학 소스는 OCT(optical coherence tomography) 신호, 라만 신호 또는 형광 신호를 조사하는 광학영상 생성장치.The method according to claim 1,
And the second optical source irradiates an optical coherence tomography (OCT) signal, a Raman signal or a fluorescence signal.
다이크로익 미러는 ITO(Indium Tim Oxide) 글래스를 포함하는 광학영상 생성장치.The method according to claim 1,
Wherein the dichroic mirror includes ITO (Indium Tim Oxide) glass.
스캐닝부는 제2 광 신호의 광경로 상 다이크로익 미러와 제2 광학 소스 사이에 배치된 갈바노미터를 포함하는 광학영상 생성장치.The method according to claim 1,
Wherein the scanning unit includes a galvanometer disposed between the optical path-shaped dichroic mirror of the second optical signal and the second optical source.
샘플 마운트는 2축 이동 가능하게 마련된 광학영상 생성장치.The method according to claim 1,
And the sample mount is provided so as to be movable in two directions.
제어부는 제2 광 신호를 2축 방향으로 스캐닝하여 제1 영역 내 복수 개의 제2 영상 정보를 획득하는 광학영상 생성장치.8. The method of claim 7,
And the control unit scans the second optical signal in the biaxial direction to acquire a plurality of second image information in the first region.
제어부는 제1 영상 정보 내에 복수 개의 제2 영상 정보를 매칭시키는 광학영상 생성장치.9. The method of claim 8,
And the controller matches the plurality of second image information within the first image information.
제어부는 복수 개의 제2 영상 정보의 획득이 완료되면, 샘플 마운트를 2축 방향 중 어느 한 방향으로 이동시키는 광학영상 생성장치.9. The method of claim 8,
The control unit moves the sample mount in any one of the biaxial directions when acquisition of the plurality of second image information is completed.
광 신호에 기초하여 영상 정보를 생성하되, 서로 다른 관측 시야를 갖는 복수 개의 광학 소스;
관측 시야가 큰 광학 소스의 광 신호를 검체 측으로 전반사시키고, 관측 시야가 작은 광학 소스의 광 신호를 검체 측으로 투과시키도록 배치된 다이크로익 미러; 및
관측 시야가 큰 광 신호 내에서, 관측 시야가 작은 광 신호를 2축 방향으로 스캐닝하기 위한 스캐닝부를 포함하는 광학영상 생성장치.A sample mount on which a specimen is mounted and movable in two axial directions;
A plurality of optical sources for generating image information based on optical signals, the optical sources having different observation fields;
A dichroic mirror arranged to totally reflect an optical signal of an optical source having a large observation field to the specimen side and transmit an optical signal of an optical source having a small observation field of view to the specimen side; And
And a scanning unit for scanning an optical signal having a small observation field in a biaxial direction in an optical signal having a large observation field.
검체 내 제1 영역의 제1 영상정보의 획득을 위한 제1 광 신호를 조사하는 제1 광학 소스;
검체의 제1 영역 내에 제1 영역보다 크기가 작은 제2 영역의 제2 영상정보의 획득을 위한 제2 광 신호를 조사하는 제2 광학 소스;
제1 광 신호를 검체의 제1 영역 측으로 반사시키고, 제2 광 신호를 을 검체의 제2 영역 측으로 투과시키도록 배치된 제1 다이크로익 미러;
검체의 제1 영역 내에 제1 영역보다 크기가 작은 제3 영역의 제3 영상정보의 획득을 위한 제3 광 신호를 조사하는 제3 광학 소스;
검체의 제1 영역 내에서 제2 광 신호를 소정 방향으로 스캐닝하기 위한 스캐닝부;
제2 광 신호를 스캐닝부로 투과시키고, 제3 광신호를 스캐닝부로 전반사시키도록 배치된 제2 다이크로익 미러; 및
스캐닝부를 제어하고, 제1 내지 제3 광 신호가 매칭된 검체의 제1 영역의 광학 영상을 생성하기 위한 제어부를 포함하는 광학영상 생성장치.A sample mount for placing the specimen;
A first optical source for irradiating a first optical signal for acquiring first image information of a first region in a specimen;
A second optical source for irradiating a second optical signal for acquiring second image information of a second region that is smaller in size than the first region in the first region of the specimen;
A first dichroic mirror arranged to reflect the first optical signal to the side of the first region of the specimen and transmit the second optical signal to the side of the second region of the specimen;
A third optical source for irradiating a third optical signal for acquiring third image information of a third region that is smaller in size than the first region in the first region of the specimen;
A scanning unit for scanning a second optical signal in a first direction within a first region of the specimen;
A second dichroic mirror arranged to transmit the second optical signal to the scanning unit and to totally reflect the third optical signal to the scanning unit; And
And a control unit for controlling the scanning unit and generating an optical image of the first area of the specimen matched with the first to third optical signals.
검체의 제1 영역 내에 제1 영역보다 크기가 작은 제2 영역의 제2 영상정보의 획득을 위한 제2 광 신호를 조사하는 단계; 및
검체의 제1 영역 내에서 제2 광 신호를 소정 방향으로 스캐닝하는 단계를 포함하는 광학영상 생성방법.Irradiating a first optical signal for acquiring first image information of a first region in a specimen;
Irradiating a second optical signal for acquiring second image information of a second region smaller in size than the first region in the first region of the specimen; And
And scanning the second optical signal in a predetermined direction within the first region of the specimen.
제1 광 신호를 검체의 제1 영역 측으로 반사시키고, 제2 광 신호를 을 검체의 제2 영역 측으로 투과시켜 조사하는 광학영상 생성방법.14. The method of claim 13,
The first optical signal is reflected to the side of the first region of the specimen, and the second optical signal is transmitted to the side of the second region of the specimen to be irradiated.
제2 광 신호는 제1 광 신호보다 작은 초점 및 공간 해상도를 갖는 광학영상 생성방법.14. The method of claim 13,
And the second optical signal has a smaller focus and spatial resolution than the first optical signal.
제1 광신호로 얻어진 제1 영상 정보 내에 제2 광신호로 얻어진 복수 개의 제2 영상 정보를 매칭시킴으로써, 제1 영역의 광학영상을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 광학영상 생성방법.14. The method of claim 13,
Further comprising the step of generating an optical image of the first region by matching a plurality of second image information obtained by the second optical signal in the first image information obtained by the first optical signal.
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