특허 개요
본 특허는 샘플 암에 분산 렌즈 페어를 배치해 파장에 따라 초점 위치가 달라지도록 만들고, 그에 맞춰 깊이별로 유효 신호만 선택해 영상을 복원하는 색 수차 기반 OCT 시스템입니다. 광원부의 광대역 초연속 레이저에서 나온 측정광과 레퍼런스 암의 기준광을 간섭시킨 뒤, 광 검출부에서 ChG(chromatic gating) 알고리즘으로 깊이별 중심이 이동하는 가우시안 윈도우를 적용해 재구성합니다. 레퍼런스 암의 분산 보상기로 분산 차이를 맞춰, 넓은 심도와 높은 영상 품질의 균형을 노립니다.
- 핵심 기능
광원에서 나온 빛을 샘플 암과 레퍼런스 암으로 나눈 뒤, 샘플 암에서 색 수차를 의도적으로 유도해 깊이별로 다른 초점 정보를 만들고 간섭 신호를 취득합니다. 이후 ChG 알고리즘이 깊이마다 필요한 신호만 선택해 단층 영상을 복원하므로, 심도가 넓어져도 영상 품질을 유지하도록 설계되었습니다.
- 차별 강점
기존 고해상도 OCT는 해상도를 높이려 할수록 시야심도(DOF)가 줄어드는 한계가 있었고, 일부 대안은 신호 대비나 아티팩트 문제를 동반했습니다. 본 특허는 색 수차를 광학적으로 활용하고 재구성 알고리즘을 함께 적용해, 심도 확장과 SNR 유지의 균형을 개선한 점이 차별점입니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 생체 조직 영상, 초고해상도 단층 촬영, 현미경 기반 정밀 관찰, 비파괴 검사 분야에 활용 가능하며, 생체 내 이미징과 움직임 보상형 관찰 모듈로도 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 의료영상 장비, 연구용 현미경, 반도체·디스플레이 검사 장비, 광학 계측 모듈로 적용 가능하며, 기업의 현미경 부착형 업그레이드 제품으로도 전개할 수 있습니다.
연구 개발 단계
물 속 비드, 레몬 샘플, 돼지 식도 조직을 대상으로 색 수차 OCT와 ChG 알고리즘의 영상 품질을 검증했습니다. 다만 상용 장비 수준의 소형화, 양산형 소프트웨어 연동, 기업 맞춤 하드웨어 적용은 아직 추가 검증이 필요합니다.
- 검증대상: 색 수차 OCT 시스템, ChG 알고리즘, 기존 고해상도 OCT, 기존 FT 알고리즘
- 시료: 물 속 1㎛ 비드, 레몬 샘플, 신선하게 절제된 돼지 식도 조직
- 조건: 광원 650～950nm, 깊이 z=200㎛～800㎛, 동일 조건 전환 설계
현재 성과
비드 실험에서 본 개시의 OCT는 시야심도(DOF)가 475㎛로 확인되어 기존 OCT의 53.1㎛보다 넓은 깊이 범위를 영상화했습니다. 깊이가 증가해도 유효 신호를 선택적으로 재구성해 영상 품질 저하를 줄이도록 설계된 점이 핵심입니다.
비드, 레몬, 돼지 식도 조직을 대상으로 색 수차 OCT와 기존 방식의 결과를 비교해 검증했습니다. 표준 조건에서 Peak SNR 41.8 dB를 확인했고, 조직 영상에서도 초점에서 벗어난 구간의 선명도를 유지하는 경향이 관찰되었습니다.
샘플 암에서 색 수차를 의도적으로 유도하고, 깊이별 가우시안 윈도우를 적용하는 ChG 재구성 알고리즘을 결합한 점이 핵심입니다. 광학계 자체의 심도 분산과 재구성 단계의 신호 선택을 함께 설계해, 단순한 해상도 향상 방식과 구별됩니다.
상용화까지 남은 부분
기업 특화 제품 적용을 위한 하드웨어 맞춤 설계가 필요합니다.
양산형 소프트웨어와의 연동 및 시스템 통합 검증이 필요합니다.
상용 현미경 부착형 모듈로의 소형화와 실제 제품 환경 검증이 필요합니다.
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
색 수차를 이용한 광 간섭 단층 촬영(OCT) 시스템 및 알고리즘
10-2024-0015151 (2024.11.08)
미등록 (심사 중)
유홍기 (한국과학기술원), 이승언 (한국과학기술원)
한국과학기술원