KR20200079279A - 광을 검출하기 위한 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

장치가 제공되고, 장치는 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단 ― 입력 광 빔은 광 간섭성 단층촬영 장치로부터 획득됨 ― 과, 변조된 광 빔을 분산시키기 위한 수단과, 분산된 광 빔을 검출하고 검출된 광 빔을 전기 출력 신호로 변환하기 위한 수단을 포함한다.

Description

광을 검출하기 위한 장치, 시스템 및 방법
본 개시의 예는 광을 검출하기 위한 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 개시의 예는 광 간섭성 단층촬영 장치(optical coherence tomography arrangement)로부터 광을 검출하기 위한 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
광 간섭성 단층촬영은, 객체 내의 내부 구조물로부터 반사된 광을 검출함으로써 망막과 같은 객체의 단면 이미징을 가능하게 한다.
광 간섭성 단층촬영 장치로부터 광을 검출하기 위한 수단을 제공하는 것이 유용한데, 이는 높은 품질의 이미지가 획득될 수 있게 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 장치가 제공되고, 장치는 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단 ― 입력 광 빔은 광 간섭성 단층촬영 장치로부터 획득됨 ― 과, 변조된 광 빔을 분산시키기 위한 수단과, 분산된 광 빔을 검출하고 검출된 광 빔을 전기 출력 신호로 변환하기 위한 수단을 포함한다.
일부 예에서, 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단은 코딩된 애퍼처(coded aperture)를 포함한다. 일부 예에서, 코딩된 애퍼처는 2차원 코딩된 애퍼처이다.
일부 예에서, 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단은 입력 광 빔에 대해 제1 투명도를 갖는 적어도 제1 부분 및 입력 광 빔에 대해 상이한 투명도를 갖는 적어도 제2 부분을 포함한다. 일부 예에서, 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단의 부분의 투명도는 파장에 의존한다.
일부 예에서, 상이한 투명도를 갖는 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단의 부분은 랜덤 패턴으로 배열된다.
일부 예에서, 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단은 3차원 신호를 2차원 신호로 변환하도록 배열된다.
일부 예에서, 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단은 변조된 광 빔을 분산시키기 위한 수단 및 분산된 광 빔을 검출하기 위한 수단에 대해 이동 가능하도록 배열된다.
일부 예에서, 변조된 광 빔을 분산시키기 위한 수단은 프리즘, 격자 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 예에서, 분산된 광 빔을 검출하기 위한 수단은 전하 결합 장치(charge coupled device) 및 상보형 금속 산화물 반도체 센서 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 예에서, 분산된 광 빔을 검출하기 위한 수단은 2차원 센서 어레이를 포함한다.
일부 예에서, 광 간섭성 단층촬영 장치는, 입력 광 빔이 광의 상이한 주파수를 포함하고 광의 상이한 주파수가 객체 내의 상이한 깊이에 관한 정보를 제공하도록 배열된다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 감지 시스템이 제공되고, 감지 시스템은:
복수의 장치 ― 복수의 장치는 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단 ― 입력 광 빔은 광 간섭성 단층촬영 장치로부터 획득됨 ― 과, 변조된 광 빔을 분산시키기 위한 수단과, 분산된 광 빔을 검출하고 검출된 광 빔을 전기 출력 신호로 변환하기 위한 수단을 포함함 ― 와,
입력 광 빔을 복수의 상이한 대역폭으로 분할하도록 배열된 하나 이상의 필터를 포함하고, 감지 시스템은 상이한 대역폭이 상이한 장치에 제공되도록 배열된다.
일부 예에서, 감지 시스템은, 시스템 내의 상이한 장치가 상이한 분산된 광 빔을 동시에 검출하도록 배열된다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 방법이 제공되고, 방법은:
입력 광 빔을 변조하는 단계 ― 입력 광 빔은 광 간섭성 단층촬영 장치로부터 획득됨 ― 와,
변조된 광 빔을 분산시키는 단계와,
분산된 광 빔을 검출하고 검출된 광 빔을 전기 출력 신호로 변환하는 단계를 포함한다.
일부 예에서, 방법은 광 빔을 변조하기 위해 코딩된 애퍼처를 사용하고, 상이한 대역폭이 순차적으로 검출되도록 코딩된 애퍼처를 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 장치가 제공되고, 장치는:
입력 광 빔을 변조하도록 배열된 변조기 ― 입력 광 빔은 광 간섭성 단층촬영 장치로부터 획득됨 ― 와,
변조된 광 빔을 분산시키도록 배열된 적어도 하나의 분산 요소와,
분산된 광 빔을 검출하고 검출된 광 빔을 전기 출력 신호로 변환하도록 배열된 검출기를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 첨부된 청구항에 청구된 예가 제공된다.
상세한 설명을 이해하는데 유용한 다양한 예들을 더욱 잘 이해하기 위해, 단지 예로써, 첨부 도면에 대한 참조가 이제 행해질 것이다.
도 1은 예시적인 장치를 도시한다.
도 2는 이미징 원리를 도시한다.
도 3은 광 간섭성 단층촬영 구성 및 장치를 도시한다.
도 4는 광 간섭성 단층촬영 구성 및 복수의 장치를 포함하는 시스템을 도시한다.
도 5는 광 간섭성 단층촬영 구성 및 장치를 도시한다.
도 6은 방법을 도시한다.
도 7은 본 개시의 예를 사용하는 방법을 도시한다.
본 개시의 예는 OCT(optical coherence tomography) 장치(17)를 위한 검출기로서 사용될 수 있는 장치(1)에 관한 것이다. 장치(1)는 입력 광 빔의 압축된 샘플링을 제공하고, 광 빔의 상이한 대역폭을 분산시킨다. 이는, CCD(charge-coupled device)와 같은 저가 검출기가 광 빔을 검출하도록 장치 내에서 사용되는 것을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 예시적인 장치(1)를 개략적으로 도시한다. 예시적인 장치(1)는 입력 광 빔(9)을 변조하기 위한 수단(3) ― 입력 광 빔(9)은 광 간섭성 단층촬영 장치(17)로부터 획득됨 ― ; 변조된 광 빔(11)을 분산시키기 위한 수단(5); 및 분산된 광 빔(13)을 검출하고 검출된 광 빔을 전기 출력 신호(15)로 변환하기 위한 수단(7)을 포함한다.
입력 광 빔(9)을 변조하기 위한 수단(3)은 변조기를 포함한다. 변조기(3)는, 장치(1)가 OCT 장치(17)에 결합될 때, OCT 장치(17)로부터의 입력 광 빔(13)이 적어도 부분적으로 변조기(3)에 입사하도록 장치(1) 내에 배열된다.
변조기(3)는 입력 광 빔(9)의 압축 샘플링을 가능하게 한다. 변조기(3)는, 입력 광 빔(9)의 일부만이 검출되도록 입력 광 빔(9)으로부터 정보를 선택적으로 제거할 수 있다. 일부 예에서, 변조기(3)는 3차원 신호를 2차원 신호로 변환하도록 배열될 수 있다.
변조기(3)는, 입력 광 빔(9)을 공간적으로 변조하도록 배열될 수 있는 임의의 수단을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 변조기(3)는 코딩된 애퍼처를 포함한다. 코딩된 애퍼처는 광학 마스크 또는 임의의 다른 적절한 유형의 애퍼처를 포함할 수 있다. 코딩된 애퍼처는 2차원 코딩된 애퍼처 또는 임의의 다른 적절한 유형의 애퍼처일 수 있다. 다른 예에서, 변조기(3)는 LCOS(liquid crystal on silicon) 변조기, 또는 임의의 다른 적절한 유형의 변조기(3)를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 변조기(3)는 입력 광 빔(9)에 대한 제1 흡수 레벨을 갖는 적어도 제1 부분 및 입력 광 빔(9)에 대해 상이한 제2 흡수 레벨을 갖는 적어도 제2 부분을 포함할 수 있다. 상이한 흡수 레벨은 상이한 레벨의 광이 변조기(3)를 통과하게 할 수 있다. 변조기(3)가 복수의 제1 부분 및 복수의 제2 부분을 포함할 수 있음이 인지되어야 한다. 일부 예에서, 변조기(3)는, 변조기(3)의 각각의 부분들에 의해 단지 2개의 상이한 흡수도가 제공되도록 하는 이진 변조기(3)일 수 있다. 다른 예에서, 변조기(3)는 그레이-스케일 애퍼처일 수 있고, 변조기(3)의 상이한 부분에서 2 개 초과의 상이한 흡수 레벨을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 변조기(3)의 부분들의 흡수도는 파장에 의존할 수 있다. 이러한 예에서, 변조기(3)의 각각의 부분에 의한 입력 광 빔(9)의 변조는 입력 광 빔(9) 내의 파장에 의존할 것이다.
변조기(3)의 상이한 부분은 임의의 적절한 패턴으로 배열될 수 있다. 일부 예에서, 상이한 흡수도를 갖는 변조기(3)의 각각의 부분은 픽셀화된 배열로 배열된다. 픽셀화된 배열은 열 및 행의 어레이로 배열된 변조기(3)의 각각의 부분을 포함할 수 있다. 행 및 열은 검출기(7)의 픽셀에 대응할 수 있다. 흡수성 픽셀, 부분 흡수성 픽셀 및 비-흡수성 픽셀의 수는 본 개시의 상이한 구현에서 변할 수 있다. 일부 예에서, 픽셀의 대략 절반은, 변조기의 입사 영역의 절반이 입력 광 빔(9)을 차단하도록 작용하는 반면 다른 절반이 입사 광 빔이 통과하거나 부분적으로 통과하게 할 수 있는 흡수성일 수 있다.
일부 예에서, 변조기(3)의 상이한 부분은 랜덤 패턴으로 배열될 수 있다. 랜덤 패턴은 불규칙 패턴일 수 있다. 랜덤 패턴은 임의의 특정 객체와 관련하여 정의되거나 배열되지 않을 수 있다. 일부 예에서, 변조기(3)의 상이한 부분은 의사 랜덤 패턴으로 배열될 수 있다. 다른 예에서, 변조기(3)의 각각의 부분들은 미리 결정된 패턴으로 배열될 수 있다. 미리 결정된 패턴은 OCT 시스템에 의해 이미징될 객체 또는 객체의 유형에 따라 선택될 수 있다.
일부 예에서, 변조기(3)는 장치(1)의 다른 구성요소들에 대해 제위치에 고정될 수 있다. 다른 예들에서, 변조기(3)는 장치(1)의 다른 구성요소들에 대해 이동 가능하도록 배열될 수 있다. 특히, 변조기(3)는, 변조된 광 빔(11)을 분산시키기 위한 수단(5) 및 분산된 광 빔(13)을 검출하기 위한 수단(7)에 대해 변조기(3)가 시프팅될 수 있도록 이동 가능할 수 있다.
변조기(3)는 변조된 광 빔(11)을 출력으로서 제공한다. 변조된 광 빔(11)을 분산시키기 위한 수단(5)은, 변조기(3)에 의해 제공된 변조된 광 빔(11) 또는 변조된 광 빔(11)의 적어도 일부가 변조된 광 빔(11)을 분산시키기 위한 수단(5)에 입사되도록 장치(1) 내에 배열된다.
변조된 광 빔(11)을 분산시키기 위한 수단(5)은 하나 이상의 분산 요소를 포함할 수 있다. 분산 요소(5)는, 상이한 파장의 변조된 광 빔(11)이 상이한 양만큼 굴절되게 하는 임의의 요소를 포함할 수 있다. 하나 이상의 분산 요소(5)는 프리즘, 격자 또는 임의의 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다.
분산 요소(5)는 출력으로서 분산된 광 빔(13)을 제공한다. 분산된 광 빔(13)을 검출하기 위한 수단(7)은, 분산된 광 빔(13) 또는 분산된 광 빔(13)의 적어도 일부가 분산된 광 빔(13)을 검출하기 위한 수단(7)에 입사하도록 장치(1) 내에 배열된다.
분산된 광 빔(13)을 검출하기 위한 수단(7)은 검출기(7)를 포함한다. 검출기(7)는 입사 광 빔을 전기 출력 신호로 변환하도록 배열될 수 있다. 일부 예에서, 검출기(7)는 전하 결합 장치, CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 센서 또는 임의의 다른 적절한 유형의 센서를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 검출기(7)는 2차원 센서 어레이를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 검출기(7)는, 검출 평면에 걸쳐 스캔될 수 있는 선형 검출기를 포함할 수 있다.
따라서, 검출기(7)에 의해 제공되는 출력 신호(15)는 OCT 장치(17)에 의해 이미징된 객체를 나타내는 정보를 포함한다. 이 이미지는 디스플레이 또는 다른 적절한 사용자 출력 장치 상에서 렌더링될 수 있다.
도 2는 본 개시의 예의 이미징 원리를 도시한다.
도 2의 예에서, OCT 장치(명확성을 위해 도시되지 않음)가 객체(21)를 이미징하는데 사용된다. 객체(21)는 객체(21)로 지향된 광을 반사시킨다. 상이한 파장의 입사 광은 객체(21)의 내부 구조에 의존하여 상이하게 반사된다. 이는 복수의 공간 이미지(23)를 제공한다. 공간 이미지(23) 각각은 광의 상이한 파장(λ1 내지 λn)에 대응한다. 따라서, 상이한 공간 이미지(23)는 객체(21)의 내부 구조에 관한 정보를 포함한다. 상이한 공간 이미지(23)는 3차원 신호를 포함할 수 있다.
도 2의 예에서, 변조기(3)는 2차원 코딩된 애퍼처를 포함한다. 다른 유형의 변조기(3)가 본 개시의 다른 예에서 사용될 수 있다. 도 2의 예에서, 변조기(3)는 분산기(5) 및 검출기(7)에 대해 제위치에 고정된다. 다른 예에서, 변조기(3)는 분산기(5) 및 검출기(7) 및 장치(1)의 임의의 다른 적절한 구성요소에 대해 이동 가능할 수 있다.
입력 광 빔(9)의 공간 이미지(23)는 코딩된 애퍼처에 의해 변조된다. 코딩된 애퍼처는 상이한 공간 이미지들(23) 각각의 부분들을 차단 및/또는 적어도 부분적으로 차단한다. 코딩된 애퍼처는, 상이한 파장에 대응하는 상이한 공간 이미지(23)가 상이한 양만큼 차단될 수 있도록 파장에 의존할 수 있다.
그후, 변조기(3)에 의해 제공된 변조된 광 빔(11)은 분산 요소(5)에 의해 확산된다. 도 2의 예에서, 분산 요소(5)는 프리즘을 포함한다. 다른 유형의 분산 요소(5)가 본 개시의 다른 예에서 사용될 수 있다. 분산 요소(5)는, 변조된 광 빔을 공간적으로 확산시키기 위해 변조된 광 빔(11)을 굴절시킨다. 상이한 대역폭의 공간 이미지(23)는 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이 상이한 양만큼 확산된다. 공간 이미지(23)가 분산 요소(5)에 의해 확산되는 거리는 공간 이미지(23)의 파장에 의존한다.
그후, 분산된 광 빔(13)이 검출기(7)에 입사된다. 검출기(7)는 복수의 픽셀(25)을 포함한다. 명확성을 위해 하나의 픽셀(25)만이 도 2에 도시된다. 복수의 픽셀(25)은 임의의 적절한 어레이로 배열될 수 있다. 도 2의 예에서, 복수의 픽셀(25)은 i개의 행 및 j개의 열을 포함하는 행렬 어레이로 배열될 수 있다. 각각의 픽셀(25)은, 픽셀(25)에 의해 커버된 영역에 대해 상이한 파장들(λ1 내지 λn) 각각에 대한 분산된 광 빔(13)의 합산을 검출한다.
분산된 광 빔(13)에서 상이한 파장(λ1 내지 λn)이 상이한 양만큼 시프팅됨에 따라, 검출기(7)의 주어진 픽셀에 입사되는 상이한 파장(λ1 내지 λn)은 변조기(3)의 상이한 부분을 통과했다. 이는, 검출기(7)의 주어진 픽셀(25)에 입사되는 상이한 파장(λ1 내지 λn)이 상이한 양만큼 변조될 수 있음을 의미한다.
상기 예에서, 입력 광 빔(9)은 Nλ 파장 채널로 표현될 수 있다. 파장 채널 각각은 공간 크기
Figure pct00001
를 갖는다.
(i, j)번째 픽셀에 의해 획득된 측정(Z) ―
Figure pct00002
― 는 수학식 1에 의해 주어진다.
Figure pct00003
여기서
Figure pct00004
은 3차원 입력 신호이고,
Figure pct00005
은 변조기(3) 및 분산 요소(5)를 나타내는 함수이다. 함수
Figure pct00006
는 변조기(3) 상의 부분의 투명도, 변조기(3)의 부분의 공간적 배열, 분산 요소(5) 및 임의의 다른 적절한 인자에 의존할 것이다.
변조기(3)는 행렬
Figure pct00007
Figure pct00008
로 표현될 수 있다. 이는, 각각의 픽셀(25)에 의해 획득된 측정(Z)이 다음의 같은 행렬 형태로 쓸 수 있게 한다.
Figure pct00009
여기서 z는 각각의 픽셀(25)에 의해 획득된 측정의 벡터화된 버전이고, s는 3차원 광의 입력 빔(
Figure pct00010
)의 적층된 벡터이고,
Figure pct00011
는 감지 행렬이며 수학식 3으로 표현될 수 있다.
Figure pct00012
본 개시의 예에서, s는 OCT 장치에 의해 제공되는 스펙트럼 도메인 신호이다. 이는 수학식 2를 다음과 같이 다시 쓸 수 있게 한다.
Figure pct00013
여기서
Figure pct00014
는 객체의 3차원 이미지를 나타내고, F는 푸리에 변환
Figure pct00015
이다. 따라서, 다음을 해결함으로써 이미지가 획득될 수 있다.
Figure pct00016
여기서 R(x)는 OCT 이미지(x)에 부여된 정규화기(regularizer)를 나타내고, τ는 수학식 5에서 2개의 항의 균형을 맞춘다. 원하는 이미지를 획득하기 위해, 수학식 5를 해결하기 위해 임의의 적절한 압축 감지 반전 알고리즘이 사용될 수 있다.
도 3은 본 개시의 예에 따른 광 간섭성 단층촬영 장치(17) 및 장치(1)를 도시한다.
OCT 장치는 광원(31), 빔 분할기(33), 정적 기준 미러(35), 하나 이상의 현미경 대물렌즈(37), 하나 이상의 보상기(39) 및 하나 이상의 포커싱 요소(41)를 포함한다. OCT 장치(17)은 스펙트럼 도메인 장치이다.
본 개시의 예에서, 광원(31)은 일정 범위의 파장을 갖는 광을 제공하는 넓은 빔 광원이다. 사용되는 광의 파장은 이미징될 객체(21)의 유형 또는 임의의 다른 적절한 인자에 의존할 수 있다. 일부 예에서, 사용된 광은 적외선일 수 있다. 일부 예에서, 사용된 광의 파장은 400nm 내지 1500nm일 수 있다.
광원(31)으로부터의 출력 광 빔은 빔 분할기(33)에 입사된다. 빔 분할기(33)는 프리즘, 반실버 미러(half silvered mirror) 또는 임의의 다른 적절한 구성요소를 포함할 수 있다.
OCT 장치(17)에서, 분할 빔의 절반은 기준 빔을 제공하고, 정적 기준 미러(33)에 제공된다. 현미경 대물렌즈(37) 및 보상기(39)가 빔 분할기(33)와 정적 기준 미러(35) 사이에 제공된다. 현미경 대물렌즈(37)는 광 빔을 포커싱하도록 배열될 수 있는 임의의 수단을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 현미경 대물렌즈(37)는 하나 이상의 렌즈 또는 임의의 다른 적절한 광학 요소를 포함할 수 있다. 보상기(39)는 보상기 플레이트 또는 임의의 다른 적절한 보상 요소를 포함할 수 있다. 도 3의 예에서, 보상기(39)는 디커플링 보상기 편광기를 포함한다.
분할 빔의 다른 절반은 객체 빔을 제공하고, 객체(21)에 제공된다. 객체(21)는 z 축을 따라 이동되도록 배열될 수 있다. 이 축은 OCT 장치(17)에 의해 제공된 이미지의 포커싱을 가능하게 할 수 있다. 도 3의 예에서, 객체(21)는 z 축을 따라 이동할 수 있도록 모터 구동형 장치 상에 제공된다. 다른 예에서, 수동 장치, 또는 임의의 다른 적절한 유형의 장치가 사용될 수 있다.
현미경 대물렌즈(37) 및 보상기(39)가 빔 분할기(33)와 객체(21) 사이에 제공된다. 현미경 대물렌즈(37)는 광 빔을 포커싱하도록 배열될 수 있는 임의의 수단을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 현미경 대물렌즈(37)는 하나 이상의 렌즈 또는 임의의 다른 적절한 광학 요소를 포함할 수 있다. 보상기(39)는 보상기 플레이트 또는 임의의 다른 적절한 보상 요소를 포함할 수 있다. 도 3의 예에서, 보상기(39)는 디커플링 보상기 편광기를 포함한다.
광의 상이한 주파수는 상이한 광학 경로 길이에서 객체 빔과 기준 빔의 간섭성을 제공한다. 따라서, 광의 상이한 주파수는 객체(21) 내의 상이한 깊이에 관한 정보를 제공한다. 객체(21) 내의 상이한 특징은 상이한 양만큼 입사광을 반사시킨다. 따라서, 반사된 객체 빔과 반사된 기준 빔 사이의 간섭은 객체 내의 피처들에 대한 정보를 제공한다.
광의 상이한 주파수가 객체(21) 내의 상이한 깊이에 관한 정보를 제공함에 따라, 이는 객체(21)의 3차원 이미징을 가능하게 한다. 3차원 이미징(21)은 객체 내의 상이한 깊이에서의 상이한 피처가 식별 및/또는 분석될 수 있게 할 수 있다. 이는, 본 개시의 예에서 획득된 정보가 객체(21)의 표면에 관한 정보만이 아니라 객체(21)의 내부 구조물에 관한 정보를 포함하는 것을 보장한다.
OCT 장치(17)는 또한 하나 이상의 포커싱 요소(41)를 포함한다. 포커싱 요소(41)는 렌즈 또는 광 빔을 포커싱하기 위한 임의의 다른 적절한 수단을 포함할 수 있다. 포커싱 요소(41)는 광 빔을 검출 장치(1)에 포커싱하도록 배열된다.
도 3의 예에서, 장치(1)는 변조기(3), 분산기 요소(5) 및 검출기(7)를 포함한다.
OCT 장치(17)로부터 장치(1)에 제공되는 입력 광 빔(9)은
Figure pct00017
으로 표현될 수 있는 3차원 신호이며, 여기서
Figure pct00018
는 2차원 공간 축이고, λ는 광의 파장을 나타낸다.
검출기(7)에 의해 검출된 신호는
Figure pct00019
로 표현될 수 있다.
Figure pct00020
수학식 6에서,
Figure pct00021
은
Figure pct00022
에 의해 주어진 변조기(3)에 의한 변조 및 또한 다음과 같이 되도록 분산기 요소(5)에 의한 변위를 나타낸다.
Figure pct00023
여기서 λn은 n번째 채널의 파장이고, λc는 중심-파장이며,
Figure pct00024
는 n번째 채널에 대한 마스크의 공간적 시프팅을 나타낸다.
도 3의 예에서, 검출기(7)의 단일 픽셀(25)은 광의 다수의 파장을 검출할 것이다. 각각의 픽셀(25)에 대해, 측정은 다음과 같이 주어진다.
Figure pct00025
따라서, 장치(1)는 3차원 입력 신호가 2차원 신호에 맵핑될 수 있게 하고, 그후 이는 전하 결합 장치와 같은 검출기(7)에 의해 검출될 수 있다. 검출기(7)는, 모든 정보가 단일 이미지에서 획득되도록 상이한 파장을 동시에 검출할 수 있다. 따라서, 장치(1)는 Nλ 채널 신호가 단일 측정으로부터 복구될 수 있게 한다.
도 4는 OCT 장치(17) 및 복수의 장치(1)를 포함하는 시스템(45)을 도시한다. OCT 장치(17)는 도 3과 관련하여 위에서 설명된 바와 같을 수 있다.
장치(1) 각각은 위에 설명된 바와 같을 수 있다. 장치(1) 각각은 OCT 장치(17)에 의해 제공된 광의 상이한 대역폭을 검출하도록 배열될 수 있다. 시스템(45)은 복수의 필터(47)를 포함한다. 필터(47)는 광의 상이한 대역폭을 상이한 장치에 제공하도록 배열된다. 이는 상이한 장치(1)가 상이한 대역폭을 동시에 검출할 수 있게 한다.
도 4의 예시적인 시스템(45)에서, 상이한 장치(1) 내의 변조기(3) 및 분산기 요소(5) 각각은 동일할 수 있지만, 각각의 필터(47)는 광의 상이한 대역폭이 상이한 장치(1)에 제공될 수 있도록 상이하다. 다른 예에서, 변조기(3) 및/또는 분산기 요소(5) 중 일부는 상이할 수 있다.
도 4의 예에서, 시스템(45)은 N개의 장치(1)를 포함하고, 각각의 장치(1)는 신호
Figure pct00026
의 일부를 검출한다. 동시에 획득된 측정은 다음과 같이 주어진다.
Figure pct00027
.
Figure pct00028
:
Figure pct00029
시스템(45) 내의 상이한 장치(1) 각각이 신호
Figure pct00030
의 일부를 검출함에 따라, 이는 도 3의 예와 비교하여 각각의 픽셀(25)로부터 더 많은 정보를 획득할 수 있게 한다. 또한, 도 4의 예시적인 시스템(45)은 신호
Figure pct00031
의 상이한 부분들이 동시에 검출될 수 있게 한다. 따라서, 이는 OCT 장치(17)로부터 정보를 획득하는 빠른 방법을 제공한다.
도 5는 OCT 장치(17) 및 결합된 다른 장치(1)를 도시한다. 도 5의 예시적인 장치(1)는 OCT 측정을 순차적으로 획득하는데 사용될 수 있다. OCT 장치(17)는 도 3 및 4에 도시된 바와 같을 수 있다. 장치(1)는 위에 설명된 바와 같은 분산기 요소(5) 및 검출기(7)를 포함할 수 있다.
장치(1)는 또한 변조기(3)를 포함하고, 변조기(3)는 위에 설명된 바와 같이 코딩된 애퍼처 또는 임의의 다른 적절한 수단을 포함할 수 있다. 도 5의 예에서, 변조기(3)는 장치(1)의 다른 구성요소에 대해 이동 가능하도록 배열된다. 도 5의 예에서, 변조기(3)는 분산기 요소(5) 및 검출기(7)에 대해 이동 가능하도록 배열된다. 도 5의 예에서, 변조기(3)는 화살표(51)로 표시된 바와 같이 이동하도록 배열된다. 다른 예에서, 변조기(3)는 다른 방향으로 이동되도록 배열될 수 있다. 변조기(3)는, 분산 요소(5)가 변조된 광 빔(11)을 분산시키는 방향과 상이한 임의의 방향으로 이동하도록 배열될 수 있다.
변조기(3)가 이동될 수 있게 하는 임의의 적절한 수단이 제공될 수 있다. 일부 예에서, 변조기(3)는 모터, 피에조 전기 스테이지 또는 임의의 다른 적절한 수단에 의해 이동될 수 있다. 변조기(3)는 상이한 측정 사이의 시간 기간 동안 이동되도록 배열된다.
변조기(3)는, 광이 분산 요소(5)에 의해 분산되는 방향과 상이한 방향으로 이동되도록 배열된다. 일부 예에서, 변조기(3)는, 광이 분산 요소(5)에 의해 분산되는 방향에 직교하거나 적어도 실질적으로 직교하는 방향으로 이동되도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 분산기 요소(5)는 x 방향을 향해 광을 분산시킬 수 있어서, 변조기(3)는 y 방향으로 이동하도록 배열될 수 있다. 변조기(3)는 본 개시의 다른 예에서 다른 방향으로 이동될 수 있음이 인지되어야 한다.
도 5의 예에서, N개의 상이한 측정이 획득될 수 있다. 각각의 측정에 사용되는 변조기(3)는 동일한 변조기(3)의 시프팅된 버전이다. 따라서, N개의 상이한 측정 값은 다음과 같이 주어진다.
Figure pct00032
Figure pct00033
:
Figure pct00034
그후, 시프팅된 변조기
Figure pct00035
가 주어지면, 이는
Figure pct00036
에 대해 해결될 수 있다.
다수의 측정이 순차적으로 획득되었다는 것은, 도 1의 예시적인 장치(1)에 의해 획득된 하나의 단일 측정으로부터 획득되는 것보다 더 많은 정보가 획득되게 할 수 있다.
도 6은 예시적인 방법을 도시한다. 방법은 위에 설명된 예시적인 장치(1) 및 시스템(45) 중 임의의 것을 사용하여 구현될 수 있다.
블록(61)에서, 방법은 입력 광 빔(9)을 변조하는 단계를 포함한다. 입력 광 빔(9)은 OCT 장치(17)로부터 획득된다. 블록(63)에서, 방법은 변조된 광 빔(11)을 분산시키는 단계를 포함하고, 블록(65)에서, 방법은 분산된 광 빔(13)을 검출하고 검출된 광 빔을 전기 출력 신호로 변환하는 단계를 포함한다.
일부 예에서, 방법이 도 6에 도시되지 않은 추가의 블록들을 포함할 수 있음이 인지되어야 한다. 예를 들어, 일부 예에서, 코딩된 애퍼처와 같은 변조기(3)는 입력 광 빔(9)을 변조하는데 사용될 수 있고, 방법은 상이한 대역폭이 순차적으로 검출되도록 변조기(3)를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
도 7은 의학적 진단을 가능하게 하는데 사용될 수 있는 본 개시의 예를 사용하는 방법을 도시한다. 블록(71)에서, OCT 이미징이 수행된다. 이미징된 객체(21)는 사람 또는 동물의 망막 또는 임의의 다른 적절한 객체(21)일 수 있다. OCT 이미징은 위에 설명된 바와 같을 수 있는 OCT 장치(17)에 의해 수행된다.
블록(73)에서, OCT 이미징으로부터의 데이터가 획득된다. 데이터는 위에 설명된 바와 같이 장치(1) 또는 복수의 장치(1)에 의해 획득된다. 장치(1) 또는 복수의 장치(1)에 의해 획득된 데이터는 변조기(3)에 의해 변조된다. 이는 데이터가 압축 방식으로 캡처될 수 있게 한다. 이는 메모리 회로 및 통신 대역폭의 효율적인 사용을 제공할 수 있다.
획득된 데이터는 위에 설명된 바와 같이 하나 이상의 검출기(7)에 의해 검출된다. 하나 이상의 검출기(7)의 전기적 출력은, 블록(75)에서, 스마트 검출을 위해 사용될 수 있다. 스마트 검출은 검출기(7)의 출력 신호의 특징을 인식하기 위한 알고리즘 또는 임의의 다른 적절한 기술의 사용을 포함할 수 있다. 그후, 이 정보는, 블록(77)에서, 의료 전문가일 수 있는 사용자에게 제공될 수 있다. 제공되는 정보는 의료 전문가의 진단을 가능하게 하는데 사용될 수 있다.
일부 예에서, 블록(77)에서, 검출기(7)로부터의 출력 신호는 객체(21)의 이미지, 또는 객체(21)의 적어도 일부를 재구성하는데 사용될 수 있다. 이는 또한 임의의 진단을 돕기 위해 의료 전문가에게 제공될 수 있다.
따라서, 설명된 예는 스펙트럼 OCT 장치(17)를 위한 저가 압축 검출 장치(1)를 제공한다. 예시적인 장치(1)는, 통신 대역폭 및 메모리 회로의 효율적인 사용을 제공하면서 정보의 빠른 캡처를 제공한다.
본 문서에서 "포함한다(comprise)"라는 용어는 독점적인 의미가 아니라 포괄적인 것으로 이용된다. 즉, Y를 포함하는 X에 대한 임의의 참조는, X가 단지 하나의 Y만을 포함하거나 또는 하나보다 많은 Y를 포함할 수 있음을 나타낸다. 만약, "포함한다"라는 용어를 독점적인 의미로 이용하도록 의도된다면, 그것은 "단지 하나를 포함하는"이라는 것을 참조함으로써 또는 "구성되는(consisting)"을 이용함으로써, 문맥에 있어서 명백하게 될 것이다.
이러한 간단한 설명에서, 다양한 예들에 대한 참조가 이루어졌다. 예와 관련된 특징들 또는 기능들의 설명은, 그러한 특징들 또는 기능들이 해당 예에서 제공됨을 나타낸다. 텍스트에서의 "예" 또는 "예를 들면" 또는 "일 수 있다(may)"는, 명시적으로 언급되었는지의 여부와 관계없이, 그러한 특징들 또는 기능들은 적어도 기술된 예에서 제공됨을 나타내고, 예로서 기술되었는지의 여부와 관계없이, 그것들은, 반드시 그러할 필요는 없지만, 다른 예들 중 일부 또는 전부에서 제공될 수 있음을 나타낸다. 따라서, "예", "예를 들면" 또는 "일 수 있다"는 예들의 분류에 있어서 특정한 경우를 지칭한다. 경우(instance)의 소유(property)는 단지 해당 경우의 소유이거나 또는 분류의 소유 또는 분류에서의 모든 경우일 필요는 없지는 일부를 포함하는 분류의 서브클래스의 소유일 수 있다. 따라서, 하나의 예를 참조하고 다른 예는 참조하지 않으면서 기술된 특징은, 가능한 경우, 해당 다른 예에서 이용될 수 있지만 해당 다른 예에서 반드시 이용될 필요는 없다는 것이 암시적으로 개시된다.
본 발명의 실시예가 앞에서의 단락에서 다양한 예들을 참조하여 기술되었지만, 청구된 바와 같은 본 발명의 영역을 벗어나지 않고서도, 주어진 예들에 대한 수정이 행해질 수 있음을 이해해야 한다.
앞에서의 설명에서 기술된 특징들은 명시적으로 기술된 조합들과는 다른 조합들에서 이용될 수 있다.
기능들이 특정한 특징들을 참조하여 기술되었지만, 그러한 기능들은 기술되었는지와는 관계없이 다른 특징들에 의해 수행될 수 있다.
특징들이 특정한 실시예들을 참조하여 기술되었지만, 그러한 특징들은 기술되었는지와는 관계없이 다른 실시예에서 또한 제공될 수 있다.
특정한 중요성이 있는 것으로 믿어지는 본 발명의 특징들에 대한 관심을 끌기 위해 앞에서의 명세서에서 노력하였지만, 출원인은 특정한 강조가 행해졌는지와는 관계없이, 앞에서 언급되고 및/또는 도면에서 도시된 임의의 특허가능한 특징들 또는 특징들의 조합에 대한 보호를 주장함을 이해해야 한다.

Claims (15)

  1. 장치로서,
    입력 광 빔을 변조하기 위한 수단 ― 상기 입력 광 빔은 광 간섭성 단층촬영 장치(optical coherence tomography arrangement)로부터 획득됨 ― 과,
    상기 변조된 광 빔을 분산시키기 위한 수단과,
    상기 분산된 광 빔을 검출하고 상기 검출된 광 빔을 전기 출력 신호로 변환하기 위한 수단을 포함하는
    장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단은 코딩된 애퍼처(coded aperture)를 포함하는
    장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코딩된 애퍼처는 2차원 코딩된 애퍼처인
    장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단은 상기 입력 광 빔에 대해 제1 투명도(transparency)를 갖는 적어도 제1 부분 및 상기 입력 광 빔에 대해 상이한 투명도를 갖는 적어도 제2 부분을 포함하는
    장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단의 상기 부분의 투명도는 파장에 의존하는
    장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상이한 투명도를 갖는 상기 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단의 상기 부분은 랜덤 패턴으로 배열되는
    장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단은 3차원 신호를 2차원 신호로 변환하도록 배열되고, 그리고/또는
    상기 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단은 상기 변조된 광 빔을 분산시키기 위한 수단 및 상기 분산된 광 빔을 검출하기 위한 수단에 대해 이동 가능하도록 배열되는
    장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변조된 광 빔을 분산시키기 위한 수단은 프리즘, 격자 중 적어도 하나를 포함하는
    장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분산된 광 빔을 검출하기 위한 수단은 전하 결합 장치(charge coupled device) 및 상보형 금속 산화물 반도체 센서 중 적어도 하나를 포함하는
    장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분산된 광 빔을 검출하기 위한 수단은 2차원 센서 어레이를 포함하는
    장치.
  11. 제1 항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 간섭성 단층촬영 장치는, 상기 입력 광 빔이 광의 상이한 주파수를 포함하고 상기 광의 상이한 주파수가 객체 내의 상이한 깊이에 관한 정보를 제공하도록 배열되는
    장치.
  12. 감지 시스템으로서,
    복수의 장치 ― 상기 복수의 장치는 입력 광 빔을 변조하기 위한 수단 ― 상기 입력 광 빔은 광 간섭성 단층촬영 장치로부터 획득됨 ― 과, 상기 변조된 광 빔을 분산시키기 위한 수단과, 상기 분산된 광 빔을 검출하고 상기 검출된 광 빔을 전기 출력 신호로 변환하기 위한 수단을 포함함 ― 와,
    상기 입력 광 빔을 복수의 상이한 대역폭으로 분할하도록 배열된 하나 이상의 필터를 포함하고,
    상기 감지 시스템은 상이한 대역폭이 상이한 장치에 제공되도록 배열되는
    감지 시스템.
  13. 제12 항에 있어서
    상기 감지 시스템은, 상기 시스템 내의 상이한 장치가 상이한 분산된 광 빔을 동시에 검출하도록 배열되는
    감지 시스템.
  14. 방법으로서,
    입력 광 빔을 변조하는 단계 ― 상기 입력 광 빔은 광 간섭성 단층촬영 장치로부터 획득됨 ― 와,
    상기 변조된 광 빔을 분산시키는 단계와,
    상기 분산된 광 빔을 검출하고 상기 검출된 광 빔을 전기 출력 신호로 변환하는 단계를 포함하는
    방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 광 빔을 변조하기 위해 코딩된 애퍼처를 사용하고, 상이한 대역폭이 순차적으로 검출되도록 상기 코딩된 애퍼처를 이동시키는 단계를 포함하는
    방법.
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