KR20160010301A

KR20160010301A - 진단 이미징을 위한 핸드헬드 기반의 이미징 시스템

Info

Publication number: KR20160010301A
Application number: KR1020150073810A
Authority: KR
Inventors: 판카작샨 프라빈; 챠크로보르티 산디판
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2016-01-27

Abstract

객체의 이미지를 기록하는 이미징 시스템 및 방법이 제공된다. 이미징 시스템은 하우징 설비, 광원, 광을 조준하기 위한 핀홀 개구, 도넛 형상의 조명을 생성하기 위한 위상 판, 광을 부분적으로 반사하고 전송하기 위한 빔 스플리터 큐브, 기준 빔을 생성하기 위한 회절 미러, 광학 어댑터를 객체 상에 고정하기 위한 헤드 스트랩 및 충전식 배터리 팩을 포함한다. 방법은 광을 객체 상으로 조사하기 위하여 광원을 작동시킴으로써 일련의 홀로그램을 캡처하는 단계를 포함한다. 또한, 방법은 일련의 홀로그램으로부터 객체의 간섭 패턴을 추출하는 단계를 포함한다. 또한, 방법은 이미징 시스템에 객체의 이미지를 기록하기 위하여 간섭 패턴을 프로세싱하는 단계를 포함한다.

Description

진단 이미징을 위한 핸드헬드 기반의 이미징 시스템{A HAND-HELD BASED IMAGING SYSTEM FOR DIAGNOSTIC IMAGING}

건강관리 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 사용자의 눈(eye)의 이미지를 기록하는 이미징 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 환자의 신체조직(예컨대, 피부, 눈, 귀 등)의 이미지를 캡처하는 기능을 포함하는 몇몇 핸드헬드 광학 어댑터가 있다. 핸드헬드 광학 어댑터의 일부는 이미지를 캡처하기 위하여 다양한 의학적 검사에 사용할 수 있는 교체 가능한(interchangeable) 기구를 포함한다. 일부 광학 어댑터는 카메라 특징 및 기능을 구비한 이미지 캡처 장치와 함께 사용되도록 설계된다. 광학 어댑터는 검사를 위해 사용자의 눈이 배치될 수 있는 쪽의 반대편에서 어댑터의 외부 하우징 설비(facility)에 의해 이미지 캡처 장치에 부착될 수 있다.

시골 지역(rural area)에서는 대다수의 사람들이 몇몇 감염(예컨대, 눈, 귀, 피부 등)에 시달린다. 감염(눈에서는 주로 백내장과 같은)은 조기에 발견되는 경우 치료되거나 예방될 수 있다. 시골 지역에서는 고가의 광학 어댑터 및 지역 내 전문가의 부재로 인하여 이러한 감염의 조기 발견이 어렵다. 그러나, 광학 어댑터가 전자 장치에 부착된 혁신적인 이미징 시스템은 차분 전송 홀로그래피 또는 광학 형광(fluorescence) 또는 반사된 광을 캡처하는 렌즈 어레이를 이용하여 사람의 발병된(affected) 눈의 이미지를 캡처할 수 있다. 카메라 렌즈 및 디스플레이 시스템을 가지는 스마트폰으로의 광학 어댑터는 카메라 렌즈의 광학 해상도가 낮기 때문에 낮은 해상도의 영상을 캡처할 수 있다. 캡처된 이미지는 전문가가 환자를 위하여 이러한 이미지를 진단하고 예방에 필수적인 측정을 제공할 수 있도록 병원/연구소(즉, 사용자로부터 원격에 위치한 곳)로 기존의 무선 네트워크를 통해 보내진다. 이러한 과정은 진단을 위하여 원격 위치로 이미지가 보내지기 때문에 더 많은 시간이 소요되고 또한 전문가에게 이용 가능하기까지 증가된 대기 시간을 가진다. 이미지 해상도 및 그에 존재하는 복잡도에 따라, 핸드헬드 프로세싱 장치로서 폰 또는 원격 서버 둘 중 하나를 프로세싱 유닛으로 선택해야 한다.

상술한 정보는 단지 이해를 돕기 위한 배경 정보로서 제시된다. 출원인은 상술한 임의의 부분이 선행 기술로서 적용 가능할 수 있는지 여부에 관하여 아무런 판단을 내리지 않았고 아무런 주장을 하지 않는다.

일실시예에 따르면 이미징 센서, 디스플레이 스크린, 데이터 스토리지, 제어 모듈, 및 통신 모듈을 가지는 전자 장치와 함께 광학 어댑터를 사용하는 방법이 제공된다. 방법은 전자 장치에 맞춰 광학 어댑터를 부탁하는 단계를 포함한다. 광학 어댑터는 하우징 설비(housing facility), 광원, 광이 부분적으로 간섭성(coherent)이 되도록 하기 위하여 광원으로부터의 광을 조준하는 핀홀 개구(pinhole aperture), 도넛 형상의 조명을 생성하기 위한 위상 판(phase plate), 광원으로부터 부분적으로 간섭성인 광을 부분적으로 반사하고 전송하기 위한 빔 스플리터 큐브(beam-splitter cube), 기준 빔을 형성하기 위한 회절 미러(diffraction mirror), 광학 어댑터를 객체 상에 고정하기 위한 헤드 스트랩(head strap), 광원을 작동시키기 위한 충전식 배터리 팩을 포함한다. 하우징 설비는 근위 단부(proximal end)에서 전자 장치에 부착될 수 있고 근위 단부로부터 원위 단부(distal end)로 연장할 수 있으며, 근위 단부는 전자 장치 상의 이미징 센서를 둘러싼다. 또한, 방법은 객체 상에 광을 조사하기 위하여 광원을 동작시킴으로써 일련의 홀로그램을 캡처하는 단계를 포함한다. 광원으로부터의 광은 핀홀 개구를 통해 객체 상으로 조준될 수 있다. 또한, 방법은 일련의 홀로그램으로부터 객체의 간섭 패턴을 추출하는 단계를 포함한다. 간섭 패턴은 객체로부터 반사된 빔과 기준 빔의 간섭에 의해 획득될 수 있다. 또한, 방법은 데이터 스토리지 내에 객체의 이미지를 기록하기 위하여 간섭 패턴을 프로세싱하는 단계를 포함한다.

일실시예에 따르면 객체의 이미지를 기록하는 이미징 시스템이 제공된다. 이미징 시스템은 이미징 센서, 디스플레이 스크린, 데이터 스토리지, 제어 모듈, 및 통신 모듈을 가지는 전자 장치를 포함한다. 또한, 이미징 장치는 하우징 설비, 광원, 광이 부분적으로 간섭성이 되도록 하기 위하여 광원으로부터의 광을 조준하는 핀홀 개구, 도넛 형상의 조명을 생성하기 위한 위상 판, 광을 부분적으로 반사하고 전송하기 위한 빔 스플리터 큐브, 기준 빔을 형성하기 위한 회절 미러, 광학 어댑터를 객체 상에 고정하기 위한 헤드 스트랩, 광원을 작동시키기 위한 충전식 배터리 팩을 포함하는 분리 가능한(detachable) 어댑터를 포함한다. 하우징 설비는 근위 단부에서 전자 장치에 탈착식으로(removable) 부착되고 근위 단부로부터 원위 단부로 연장하며, 근위 단부는 전자 장치 상의 이미징 센서를 둘러싼다. 또한, 이미징 시스템은 제어 모듈 상에 기록되고 광학 어댑터 피팅(fitting)에 관하여 전자 장치를 동작시키도록 구성되는 컴퓨터 실행 가능(executable) 프로그램 코드를 포함한다. 컴퓨터 실행 가능 프로그램 코드는 실행 시에 객체 상에 광을 조사하기 위하여 광원을 작동시키는 것을 포함하는 동작을 유발(cause)한다. 컴퓨터 실행 가능 프로그램 코드는 실행 시에 조사된 광에 기초하여 객체의 간섭 패턴을 추출하는 것을 포함하는 동작을 유발한다. 간섭 패턴은 객체로부터 반사된 빔과 회절 미러로부터의 기준 빔의 간섭에 의하여 획득될 수 있다. 컴퓨터 실행 가능 프로그램 코드는 실행 시에 데이터 스토리지 내에 객체의 이미지를 기록하기 위하여 간섭 패턴을 프로세싱하는 것을 포함하는 동작을 유발한다.

일실시예에 따르면 객체의 이미지를 기록하는 이미징 시스템이 제공된다. 이미징 시스템은 하우징 설비, 이미징 센서, 광원, 광이 부분적으로 간섭성이 되도록 하기 위하여 광원으로부터의 광을 조준하는 핀홀 개구, 도넛 형상의 조명을 생성하기 위한 위상 판, 광을 부분적으로 반사하고 전송하기 위한 빔 스플리터 큐브, 기준 빔을 형성하기 위한 회절 미러, 광학 어댑터를 객체 상에 고정하기 위한 헤드 스트랩, 충전식 배터리 팩, 디스플레이 스크린, 데이터 스토리지, 및 제어 모듈을 포함한다. 하우징 설비는 근위 단부에서 디스플레이 스크린에 부착될 수 있고 근위 단부로부터 원위 단부로 연장할 수 있다. 제어 모듈은 객체 상에 광을 조사하기 위하여 광원을 작동시키도록 구성될 수 있다. 광원으로부터의 광은 핀홀 개구를 통해 객체 상으로 조준될 수 있다. 또한, 제어 모듈은 조사된 광에 기초하여 객체의 간섭 패턴을 추출하도록 구성될 수 있다. 간섭 패턴은 객체로부터 반사된 빔과 기준 빔의 간섭에 의해 획득될 수 있다. 또한, 제어 모듈은 데이터 스토리지 내에 객체의 이미지를 기록하기 위하여 간섭 패턴을 프로세싱하도록 구성될 수 있다.

실시예들의 여러 측면은 이어지는 설명 및 첨부되는 도면과 함께 고려될 때 더 잘 평가되고 이해될 것이다. 그러나, 선호되는 실시예들 및 실시예들의 많은 구체적인 세부사항이 나타나기는 하지만, 이어지는 설명은 예시로서 주어지고 이에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 본 실시예들의 정신으로부터 벗어나지 않고도 본 실시예들의 범위 내에서 많은 변화 및 변경이 이루어질 수 있으며, 본 실시예들은 이러한 모든 변경을 포함한다.

실시예들은 첨부되는 도면에서 다양한 그림 내의 대응되는 부품을 나타내는 도면 부호를 통해 도시된다. 본 실시예들은 도면에 대한 참조와 함께 이어지는 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 일실시예에 따라 사용자의 객체의 이미지를 기록하기 위한 전자 장치와 함께 광학 어댑터를 사용하는 시스템의 예시적인 개관(overview)을 도시한다.
도 2는 일실시예에 따라 광학 어댑터의 일 단부는 전자 장치에 부착되고 광학 어댑터의 다른 단부는 객체에 고정된 광학 어댑터 내에 존재하는 다양한 컴포넌트를 구비한 시스템의 개관을 도시한다.
도 3은 일실시예에 따라 전자 장치 또는 서버 내에 존재하는 다양한 모듈을 도시한다.
도 4는 일실시예에 따라 전자 장치에 부착된 광학 어댑터를 포함하는 이미징 시스템의 외부 뷰를 도시한다.
도 5는 일실시예에 따라 광학 어댑터 내에 존재하는 컴포넌트의 동작을 도시한다.
도 6은 일실시예에 따라 전자 장치 내에서 저해상도 이미지를 복원하는 프로세스를 도시한다.
도 7은 일실시예에 따라 서버에서 고해상도 이미지를 복원하는 프로세스를 도시한다.
도 8은 일실시예에 따라 광 투과율 및 파장 간의 의존적 관계를 보여주는 파형이다.
도 9a 및 9b는 일실시예에 따라 눈의 망막의 치수 및 도넛 형상의 조명의 크기를 도시한다.
도 10은 일실시예에 따라 사용자의 객체의 이미지를 기록하기 위한 전자 장치와 함께 광학 어댑터를 사용하는 방법을 도시한 흐름도이다.

설명되는 실시예들은 사용자의 객체(예를 들어, 눈)를 이미징하기 위한 전자 장치에 부착된 광학 어댑터를 이용하는 방법 및 시스템을 제공하는 데에 연관된다. 또한 실시예들은 객체의 이미지를 기록하기 위하여 전자 장치 및 분리 가능한(detachable) 광학 어댑터를 포함하는 이미징 시스템을 제공하는 데에도 연관된다. 나아가 실시예들은 객체의 이미지를 기록하는 이미징 시스템을 제공하는 데에 연관된다.

실시예들 및 다양한 특징들과 그에 따른 이로운 세부사항들은, 첨부되는 도면에 도시되고 이어지는 설명에 상술되는 비-제한적인 실시예들을 참조하여 더 완벽하게 설명된다. 알려진 컴포넌트 및 프로세싱 기법의 설명은 본 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 생략된다. 또한, 본 명세서에 개시된 다양한 실시예들은 반드시 상호 배타적인 것은 아니며, 일부 실시예들은 하나 이상의 다른 실시예들과 결합되어 새로운 실시예들을 형성할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 용어 "또는(or)"은 다르게 표시되지 않는 이상 배타적이지 않은 의미를 갖는다. 본 명세서에 사용된 예시들은 실시예들이 실시될 수 있고 당업자들이 본 실시예들을 실시할 수 있도록 하여 본 실시예들의 이해를 용이하게 하기 위한 의도일 뿐이다. 따라서, 예시들은 본 실시예들의 범위를 제한하는 것으로서 해석되어서는 아니된다.

실시예들은 객체의 이미지를 기록하는 이미징 시스템 및 방법을 개시한다. 이미징 시스템은 하우징 설비, 이미징 센서, 부분적으로 간섭성이 되도록 하는 광원, 도넛 형상의 조명을 생성하는 위상 판, 광을 부분적으로 반사하고 전송하는 빔 스플리터 큐브, 기준 빔을 형성하는 회절 미러, 광학 어댑터를 객체 상에 고정하는 헤드 스트랩, 및 충전식 배터리 팩을 포함한다. 하우징 설비는 근위 단부에서 디스플레이 스크린에 부착될 수 있고 근위 단부로부터 원위 단부로 연장할 수 있다. 방법은 객체 상에 광을 조사하기 위하여 광원을 작동시키는 단계를 포함한다. 광원으로부터의 광은 핀홀 개구를 통해 객체 상으로 조준된다. 또한, 방법은 조사된 광에 기초하여 객체의 간섭 패턴을 추출하는 단계를 포함한다. 간섭 패턴은 객체로부터 반사된 빔과 기준 빔의 간섭에 의해 획득될 수 있다. 또한, 방법은 간섭 패턴으로부터 도출된 위상 및 진폭의 프레넬(Fresnel) 변환에 의해 객체의 주파수 스펙트럼을 획득하는 단계를 포함한다. 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분은 반복 복원 접근법(iterative restoration approach)을 이용하여 복원된다. 또한, 방법은 주파수 스펙트럼의 푸리에(Fourier) 변환에 의해 객체의 이미지를 획득하는 단계를 포함한다. 또한, 방법은 진단을 위하여 이미징 시스템에 이미지를 기록하는 단계를 포함한다.

본 명세서에 개시된 방법 및 시스템은 눈, 귀, 또는 목을 비침습적(non-invasive)으로 이미징하고 상태들을 진단할 수 있는 저비용 핸드헬드 광학 어댑터를 구축하기 위해 단순하고 견고(robust)하다. 광학 어댑터는 또한 진위의 확인을 위하여 미세한 정보(microscopic information)를 판독할 수 있다. 광학 어댑터 피팅(fitting)은 전자 장치에 부착 가능한 하우징 설비를 포함하고, 하우징 설비는 부분적으로 간섭성인 LED 광원으로부터 광을 포커싱하고 관찰되는 객체 상에 광을 유도하는 광 전송 가이드를 담고 있다. 광 전송 가이드는 광원으로부터의 광이 부분적으로 간섭성이 되도록 하기 위하여 광원으로부터의 광을 조준하기 위한 핀홀 개구, 광을 부분적으로 반사하고 전송하기 위한 빔 스플리터 큐브, 기준 빔을 형성하기 위한 회절 미러 및 도넛 형상의 조명을 생성하기 위한 위상 판과 같은 몇몇 컴포넌트를 포함할 수 있다.

개시되는 이미징 시스템은 눈, 귀 또는 목을 이미징하기 위한 저비용 핸드헬드 광학 어댑터이고, 소비자 카메라를 이용하여 존재하거나 진행하는 상태를 진단한다. 반복적 방법에 의해 상대적으로 낮은 해상도의 이미지로부터 고해상도 이미지를 복원하고, 협각(narrow angle) 렌즈 시스템을 통해 광각 씬(scene)을 캡처하기 위한 광학 어댑터를 설계한다. 캡처된 이미지는 저비용이지만 고가의 진단 장비의 이미지 품질과 견줄 수 있다. 객체는 비침습적으로 이미징되고 이온화 방사선이 사용되지 않는다. 또한, 제안되는 방법 및 시스템은 기존의 광학 컴포넌트를 이용하여 구현될 수 있고 많은 설정 및 계기를 요구하지 않을 수 있다.

이제 도면을 참조하여, 보다 구체적으로 선호되는 실시예들을 나타내는 도 1 내지 10을 참조하여 설명한다. 유사한 도면 부호는 대응하는 특징을 도면에 걸쳐 일관되게 나타낸다.

도 1은 일실시예에 따라 사용자의 객체의 이미지를 기록하기 위한 전자 장치와 함께 광학 어댑터를 사용하는 시스템(100)의 예시적인 개관을 도시한다. 실시예에서, 시스템(100)은 광학 어댑터(104), 전자 장치(106), 및 서버(108)을 포함하도록 구성될 수 있다. 광학 어댑터(104)는 객체(102)에 위치한다.

실시예에서, 설명되는 객체(102)는 하나의 예시일 뿐이며 눈, 귀, 목, 피부, 통화(currency), 문서 및 이와 유사한 것으로 제한되지 않는다. 객체(102)는 객체를 진단하고 평가하기 위한 목적으로 객체의 대상(subject)의 비침습적 이미징을 위해 광학 어댑터(104)에 위치할 수 있다. 예를 들어, 광학 어댑터(104)는 눈을 진단하고 평가하기 위한 목적으로 눈의 망막(즉, 대상)의 비침습적 이미징을 위해 눈(즉, 객체)에 고정된다.

실시예에서, 광학 어댑터(104)는 환자의 망막을 관찰하기 위하여 표준적인 검안경(ophthalmoscope)에 의해 현재 수행되는 많은 검사를 수행하기 위하여 전자 장치(106)에 부착될 수 있고, 환자의 망막의 이미지를 캡처할 수 있다. 실시예에서, 광학 어댑터(104)는 스냅-핏(snap-fit) 연결, 슬라이딩 방식 또는 광학 어댑터(104)를 전자 장치(106)에 고정시키는 다른 임의의 메커니즘을 통해 전자 장치(106)에 부착될 수 있다. 광학 어댑터(104)는 광학 시스템이 사용 중일 때 부착되고 광학 시스템이 사용 중이지 않을 때 분리되는 것을 허용하면서 전자 장치(106)에 부착될 수 있다. 다른 유형의 고정 및 탈착식 부착 방식이 실시예들을 벗어나지 않고 광학 어댑터(104)를 전자 장치(106)에 고정하는 데 사용될 수 있다. 광학 어댑터(104)는 근위 단부에서 전자 장치(106)에 탈착식으로(removable) 부착되고 근위 단부로부터 원위 단부로 연장할 수 있다. 광학 어댑터(104)의 근위 단부는 전자 장치(106) 내의 이미징 센서를 둘러싼다. 광학 어댑터(104)의 원위 단부는 이미징되고 진단되며 평가되는 객체(102)에 고정될 수 있다. 광학 어댑터(104)는 객체(102)의 간섭 패턴을 생성하기 위하여 객체(102) 상에 광을 조사한다. 캡처된 이미지는 이미징 센서를 이용하여 전자 장치(106)에 의해 수신될 수 있다.

실시예에서, 설명되는 전자 장치(106)는 하나의 예시일 뿐이며 랩톱, 데스크톱 컴퓨터, 모바일 폰, 스마트폰, 휴대 정보 단말기(PDA), 태블릿(tablet), 패블릿(phablet), 소비자 전자 장치 또는 임의의 다른 전자 장치로 제한되지 않는다.

전자 장치(106)는 광학 어댑터(104)를 부착할 수 있다. 전자 장치(106)는 이미징 센서의 초점에서 캡처된 간섭 패턴의 사진을 촬영하도록 구성될 수 있다. 간섭 패턴은 광학 어댑터(104)에서 객체 상에 광을 조사함으로써 생성된다. 전자 장치(106)는 간섭 패턴으로부터 도출된 위상 및 진폭의 프레넬 변환에 의해 객체의 주파수 스펙트럼을 획득하도록 구성될 수 있다. 전자 장치(106)는 주파수 스펙트럼의 푸리에 변환에 의해 객체의 이미지를 획득하도록 구성될 수 있다. 실시예에서, 간섭 패턴의 추출 및 프로세싱은 저해상도 이미지를 복원하기 위하여 전자 장치(106)에서 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 전자 장치(106)는 고해상도 이미지를 복원하기 위하여 스펙트럼 데이터를 추출하고 데이터를 프로세싱하도록 캡처된 간섭 패턴을 서버(108)로 보내도록 구성될 수 있다. 전자 장치(102)는 서버(108) 및 다양한 다른 장치와 직접 또는 간접적으로 통신하기 위하여 적합한 인터페이스를 포함할 수 있다. 실시예에서, 설명되는 서버(108)는 하나의 예시일 뿐이며 게이트웨이 장치, 라우터, 허브, 컴퓨터, 랩톱, 및 이와 유사한 것으로 제한되지 않는다. 서버(108)는 전자 장치(106)로부터 간섭 패턴을 수신하도록 구성될 수 있다. 서버(108)는 서버(108) 내에서 객체의 이미지를 기록하기 위하여 간섭 패턴으로부터 도출된 위상 및 진폭의 프레넬 변환에 의해 획득되는 객체의 주파수 스펙트럼을 추출하도록 구성될 수 있다. 서버(108)는 복원된 이미지를 디스플레이하여 존재하거나 진행하는 상태를 진단하기 위하여 프로세싱되고 복원된 고해상도 이미지를 전자 장치(106)에 보내도록 구성될 수 있다. 종래의 시스템에서, 통합된 소비자 모바일 카메라의 광학 해상도가 낮고 의학용으로 적용 가능하지 않기 때문에 이온화 방사선 없이 눈/귀를 비침습적으로 이미징하는 것이 수행될 수 없다. 종래의 시스템과 달리, 후위(backend) 계산 동작을 이용하는 전자 장치와 광학 어댑터는, 임의의 부품의 이동이 없이 그리고 광 간섭 패턴으로부터 계산적으로(computationally) 이미지를 복원하기 위한 무-렌즈 홀로그래피 기법에 기초하여 고가의 고해상도 렌즈 시스템을 대체한다.

도 1은 시스템(100)의 제한적인 개관을 보여주지만, 다른 실시예가 그에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 시스템(100)은 다른 하드웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트와 함께 서로 통신하는 상이한 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 저해상도 이미지의 복원은 전자 장치(106) 내에서 수행된다. 다른 예에서, 고해상도 이미지의 복원은 서버(108)에서 수행된다.

도 2는 일실시예에 따라 광학 어댑터(104)의 근위 단부는 전자 장치(106)에 부착되고 광학 어댑터(104)의 원위 단부는 객체(102)에 고정된 광학 어댑터(104) 내에 존재하는 다양한 컴포넌트를 구비한 시스템의 개관을 도시한다. 실시예에서, 광학 어댑터(104)는 하우징 설비, 광원(202), 핀홀 개구(204), 위상 판(206), 빔 스플리터 큐브(208), 회절 미러(210), 헤드 스트랩(212) 및 충전식 배터리 팩(214)을 포함하도록 구성될 수 있다.

하우징 설비는 근위 단부에서 전자 장치(106)에 부착될 수 있고 근위 단부로부터 원위 단부로 연장할 수 있다. 광원(202)은 객체(102)를 조명하기 위하여 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 실시예에서, 광원(202)은 발광 다이오드(LED) 또는 레이저(LASER)일 수 있다. 예를 들어, LED 시스템은 올바르게 포커싱되는 경우 환자의 객체(102)를 효과적으로 조명하기에 충분한 밝기 및 광도를 제공할 수 있다. 광원(202)은 광학 어댑터 하우징 설비의 안쪽으로만 광을 유도하도록 구성될 수 있다. 핀홀 개구(204)는 광이 부분적으로 간섭성이 되도록 광원(202)으로부터의 광을 조준하도록 구성될 수 있다. 위상 판(206)은 도넛 형상의 조명을 생성할 수 있다. 빔 스플리터 큐브(208)는 광원(202)으로부터 방출된 광을 부분적으로 반사하고 전송할 수 있다. 또한, 부분적으로 간섭성인 광은 빔 스플리터 큐브(208)에 의해 입사 빔과 기준 빔으로 분리(split)될 수 있다. 입사 빔은 빔 스플리터 큐브(208)에 의해 부분적으로 전송되고 부분적으로 반사된다. 입사 빔은 위상 판(206)을 통과한 후 객체(102) 상에서 반사된다. 회절 미러(210)는 빔 스플리터 큐브(208)에 의해 부분적으로 반사된 입사 빔을 반사할 수 있다. 헤드 스트랩(212)은 광학 어댑터(104)를 객체(102) 상에 고정하기 위하여 원위 단부에 배치될 수 있다. 충전식 배터리(214)는 광원(202)을 작동시키기 위하여 광원(202)과 관련하여 사용될 수 있다. 부분적으로 간섭성인 광은 객체(102)로부터 전자 장치(106)의 이미징 센서로 다시 반사될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이,

Z_i 는 광원(202) 및 빔 스플리터 큐브(208) 중심 간의 거리

Z_r 은 빔 스플리터 큐브(208) 중심 및 회절 미러(210) 간의 거리

Z_s 는 시료(specimen) 및 빔 스플리터 큐브(208) 중심 간의 거리

Z_d 는 이미징 센서 및 빔 스플리터 큐브(208) 중심 간의 거리

를 나타낸다.

위 표기법에 기초하여, 기준 빔 및 반사 빔의 이동 거리는 다음과 같이 계산된다.

기준 빔의 이동 거리 = Z_i + 2Z_r + Z_d

반사 빔의 이동 거리 = Z_i + 2Z_s + Z_d

또한, 전자 장치(106)는 간섭 패턴을 추출함으로써 객체(102)의 이미지를 캡처하고 프로세싱할 수 있다. 예를 들어, 환자의 귀가 이미징되는 경우를 고려한다. 광학 어댑터(104)의 근위 단부는 스마트폰 상의 이미징 센서를 둘러싸며 스마트폰에 고정된다. 광학 어댑터(104)의 원위 단부는 헤드 스트랩을 통해 환자의 귀에 고정된다. 광학 어댑터(104) 내의 LED 광원은 환자의 귀를 조명하기 위하여 광 빔을 방출하도록 활성화된다. LED 광원으로부터 방출된 광은 광이 부분적으로 간섭성이 되도록 하기 위하여 광을 조준하기 위한 핀홀 개구(204)를 통과한다. 부분적으로 간섭성인 광은 빔 스플리터 큐브(208)에 의해 입사 빔과 기준 빔으로 분리된다. 입사 빔은 빔 스플리터 큐브(208)에 의해 부분적으로 전송되고 부분적으로 반사된다. 입사 빔은 위상 판(206)을 통과한 후 환자의 귀를 조명한다. 위상 판(206)은 귀로부터의 반사를 감소시키기 위하여 도넛 형상의 조명을 생성한다. 입사 빔은 이어서 귀로부터 회절 미러에 의해 반사된 기준 빔과 함께 스마트폰의 이미징 센서로 다시 반사된다. 스마트폰의 이미징 센서는 귀의 간섭 패턴을 수신할 수 있다(즉, 귀로부터 다시 반사된 입사 빔이 회절 미러로부터 다시 반사된 기준 빔과 간섭된다). 스마트폰은 간섭 패턴으로부터 복구된(recovered) 위상 및 진폭의 프레넬 변환에 의해 귀의 주파수 스펙트럼을 추출한다. 스마트폰은 이미지가 저해상도 이미지인 경우 주파수 스펙트럼의 푸리에 변환에 의해 귀의 이미지를 복원한다. 고해상도 이미지의 경우, 스마트폰은 귀의 이미지를 기록하기 위하여 스펙트럼 데이터를 추출하고 그에 따라 데이터를 프로세싱하도록 서버(108)로 간섭 패턴을 보낼 수 있다.

도 3은 일실시예에 따라 전자 장치(106) 또는 서버(108) 내에 존재하는 다양한 모듈을 도시한다. 실시예에서, 전자 장치(106)는 이미징 센서(302), 제어 모듈(304), 통신 모듈(306), 디스플레이 스크린(308) 및 데이터 스토리지(310)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이미징 센서(302)는 객체로부터 부분적으로 반사된 일련의 홀로그램을 캡처하도록 구성될 수 있다. 실시예에서, 설명되는 이미징 센서(302)는 하나의 예시일 뿐이며 CCD(Charge Coupled Device) 이미징 센서 및 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미징 센서로 제한되지 않는다. 제어 모듈(304)은 일련의 홀로그램으로부터 객체의 간섭 패턴을 추출하도록 구성될 수 있다. 간섭 패턴은 객체로부터 반사된 빔과 회절 미러로부터의 기준 빔의 간섭에 의해 획득될 수 있다. 제어 모듈(304)은 하우징 설비 내의 이미징 센서(302)에 의해 전자 장치(106)에서 교정 계수(calibration factor)를 결정하기 전에 간섭 패턴을 추출하도록 구성될 수 있다. 제어 모듈(304)은 간섭 패턴으로부터 도출된 위상 및 진폭의 프레넬 변환에 의해 객체의 주파수 스펙트럼을 획득하도록 구성될 수 있다. 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분은 반복 복원 접근법을 이용함으로써 복원된다. 제어 모듈(304)은 주파수 스펙트럼의 푸리에 변환에 의해 객체의 이미지를 획득하도록 구성될 수 있다. 실시예에서, 이미지는 저해상도 이미지일 수 있다. 제어 모듈(304)은 데이터 스토리지(310) 내에 객체의 이미지를 기록하도록 구성될 수 있다. 제어 모듈(304)은 시각적 차원 시스템(visual dimensions system)을 포함할 수 있다.

또한, 통신 모듈(306)은 간섭 패턴의 주파수 스펙트럼을 추출하고 객체의 이미지를 복원하기 위하여 간섭 패턴을 프로세싱하도록 서버(108)에 갭처된 데이터를 전송하도록 구성될 수 있다. 또한, 디스플레이 스크린(308)은 존재하거나 진행하는 상태를 진단하기 위하여 복원된 이미지를 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 또한, 데이터 스토리지(310)는 객체(102)의 다양한 이미지를 저장하도록 구성될 수 있다. 데이터 스토리지(310)는 존재하거나 진행하는 상태를 진단하기 위하여 객체(102)의 복원된 이미지를 저장하도록 구성될 수 있다. 데이터 스토리지(310)는 시스템 내에서 다양한 동작을 수행하기 위한 제어 명령어를 저장하도록 구성될 수 있다.

도 4는 일실시예에 따라 전자 장치(106)에 부착된 광학 어댑터(104)를 포함하는 이미징 시스템의 외부 뷰를 도시한다. 여기서, 광학 어댑터(104)는 스냅 핏 연결, 슬라이딩 방식 또는 광학 어댑터(104)를 전자 장치(106)에 고정시키는 다른 임의의 메커니즘을 통해 근위 단부에서 전자 장치(106)에 부착될 수 있고 근위 단부로부터 원위 단부로 연장할 수 있다. 광학 어댑터(104)의 근위 단부는 전자 장치(106) 상의 이미징 센서(302)를 둘러싼다. 도면 부호 212는 환자의 시료를 고정하기 위한 헤드 스트랩을 나타낸다. 도면 부호 402는 십자선(cross hair)으로서, 시료 또는 객체를 광학 어댑터(104)에 고정하기 위한 조준기(sighting device)의 접안 렌즈 내의 미세한 라인 또는 섬유이다.

도 5는 일실시예에 따라 부분적으로 간섭성인 광으로 객체를 조명하기 위한 광학 어댑터 내에 존재하는 컴포넌트의 동작을 도시한다. LED 광은 광학 어댑터(104)의 원위 단부에 고정된 눈을 조명하기 위하여 광원(502)으로부터 방출된다. LED 광은 광학 어댑터 하우징 설비의 안쪽으로만 유도된다. LED 광은 광이 부분적으로 간섭성이 되도록 하기 위하여 광을 조준하기 위한 핀홀 개구(504)를 통과할 수 있다. 핀홀 개구(504)를 통과하는 부분적으로 간섭성인 광은 눈을 조명하기 위해 광원(502)으로부터 방출된 입사 빔으로 간주될 수 있고, 도면 부호 "B"로 표기될 수 있다. 빔 스플리터 큐브(508)는 부분적으로 간섭성인 LED 광을 부분적으로 반사하고 전송할 수 있다. 빔 스플리터 큐브(508)는 부분적으로 간섭성인 LED 광을 입사 빔과 기준 빔으로 분리할 수 있다. 기준 빔은 도면 부호 "A"로 표기될 수 있다. 회절 미러(510)은 빔 스플리터 큐브(508)로부터 수신된 기준 빔을 반사할 것이다. 전송된 입사 빔 "B"는 위상 판(506)을 통과한 후 연구 대상인 눈을 조명한다. 입사 빔 "B"는 눈의 동공 반사를 피하기 위하여 도넛 형상의 조명을 생성하도록 위상 판(506)을 통과한다. 도면 부호 "C"로 표기되는 눈 또는 망막으로부터 반사된 객체 빔은 회절 미러로부터 반사된 기준 빔 "A"와 간섭되어 간섭 패턴을 형성할 수 있다. 간섭 패턴은 전자 장치(106)의 이미징 센서(302)에 의해 수집될 수 있고, 전자 장치(106) 또는 서버(108) 내에 존재하는 제어 모듈(304)로 보내질 수 있다. 객체의 주파수 스펙트럼은 간섭 패턴의 위상 및 진폭의 프레넬 변환을 이용함으로써 획득될 수 있다. 객체의 이미지는 존재하거나 진행하는 상태를 진단하기 위하여 디스플레이 스크린(308) 상에 복원된 이미지를 디스플레이하도록 객체의 주파수 스펙트럼의 푸리에 변환에 의해 복원될 수 있다.

도 6은 일실시예에 따라 전자 장치 내에서 저해상도 이미지를 복원하는 프로세스를 도시한다. 이미징 센서(302)는 N frame/sec 로 객체의 이미지를 캡처한다. 이미징 센서(302)는 8개의 관측된 홀로그램/프레임을 캡처할 수 있다(단계 602). 프레임 등록은 8개의 관측된 프레임을 등록할 수 있다(단계 604). 8개의 관측된 프레임 등록 시, 8개의 관측된 프레임의 에버리징(averaging)은 신호-대-잡음 비(Signal-to-Noise ratio; SNR)를 개선할 수 있다(단계 606). 8개의 관측된 프레임의 에버리지(average)를 구하면, 주 에너지 e(u, v)가 추출될 수 있다. 대역폭 필터는 DC(direct current) 성분과 8개의 관측된 프레임 내의 2중 상(twin images)을 제거하기 위하여, 정의된 대역폭 제한에 따라 주 에너지를 필터링할 수 있다(단계 608). 이미지의 주파수 스펙트럼은 캡처된 이미지로부터 복원된 위상 및 진폭의 프레넬 변환에 의해 획득될 수 있다(단계 610). 객체의 저해상도 이미지는 주파수 스펙트럼의 역 푸리에 변환에 의해 복원될 수 있고, 프리-프로세싱(pre-processing)될 수 있다(단계 612). 또한, 객체의 고해상도 이미지는 도 7에 도시된 바와 같이 주파수 스펙트럼의 역 푸리에 변환에 의해 복원될 수 있다.

도 7은 일실시예에 따라 서버에서 고해상도 이미지를 복원하는 프로세스를 도시한다. 고해상도 이미지는 반복적 방법에 의해 상대적으로 낮은 해상도의 이미지로부터 복원될 수 있다. 이미지의 진폭 및 위상은 최적화 알고리즘을 이용하여 복구될 수 있다(단계 702). 임의의 통계적 사전 지식이 객체의 고해상도 이미지의 반복적 복원 및 객체의 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분의 복원을 위해 부가될 수 있다(단계 704). 최적화 문제는 이미지의 통계적 사전 정보를 부가함으로써 해결된다(단계 706). 객체의 고해상도 이미지는 주파수 스펙트럼의 역 푸리에 변환에 의해 복원될 수 있다(단계 708). 연속적인 복원된 이미지는 모션 아티팩트를 보정하도록 등록되고 객체의 초 고해상도 이미지가 단순한 협각 무-렌즈 시스템을 통해 획득될 수 있다.

이하에서는 전자 장치에서 간섭 패턴으로부터 저해상도 이미지를 복원하는 프로세스 및 서버에서 고해상도 이미지를 복원하는 프로세스를 설명한다.

객체의 저해상도/고해상도 이미지를 복원하는 방법

전자 장치의 CCD 이미징 센서 상의 객체 패턴이 s(u, v) 이고 기준 빔 패턴이 r(u, v) 라고 하면, 이 둘 간의 간섭 패턴 e(u, v) 는 수학식 1과 같다.

여기서, 기준 빔은 수학식 2와 같이 주어질 수 있다.

여기서, r₀는 알려진 상수 진폭, λ는 사용되는 광의 파장, 그리고 θ는 샘플링 △u에 대하여

를 만족하는 기준 빔의 각도이다.

및

은 DC 항(term)이고,

는 2중 상(twin image)이다. 객체 복소 필드 s(u, v)는 DC 항과 2중 상을 억제함으로써 e(u, v)로부터 복원된다. 이 문제는 베이지안 프레임워크를 이용하여 비용 함수가 최소가 되도록 해결할 수 있고, 풀어 쓰면 수학식 3과 같다.

수학식 3에서, 최소화 되어야 하는 비용 함수는 J(s(u,v)|e(u,v)) 이고, 추정되어야 하는 복합 스펙트럼 상의 사전 지식은 J(s(u,v))로 주어진다. 파라미터 λ는 트레이드-오프(trade-off) 파라미터이고 광의 파장과 혼동되어서는 안 된다. 이 사전 지식은 수학식 4와 같이 정의할 수 있다.

s(u, v)를 추정하기 위한 반복 해법은 수학식 5와 같이 간단한 기울기 하강(gradient descent)을 이용하여 획득될 수 있다.

여기서

는 통계적 사전 지식이 도입되지 않은 경우의 비용 함수의 기울기이고, 기울기는 수학식 6과 같이 풀어 쓸 수 있다.

수학식 7과 같이 제약 h(u, v)가 콘볼루션으로서 부가된다.

필터 h(u, v)는 저주파 통과 필터(low pass filter)와 유사하고, 필터 h(u, v)의 확산(spread)은 추정된 대역폭 B에 의해 제한된다. 다음 반복에서,

는 새로운 추정치로서 사용된다. α값은 직접 선택되거나 선형 탐색(line-search) 알고리즘을 이용하여 추정될 수 있다.

가 추정되면, 시료의 이미지는 수학식 8과 같이 프레넬 임펄스 응답으로 콘볼루션을 하여 복소 함수를 역 전파(back propagation)시킴에 의해 획득될 수 있다.

여기서, △x 및 △u 는 이미징된 공간 및 그 역 공간에서의 샘플링 픽셀들이다. 이들은 수학식 9와 같이 배율(magnification)에 의해 서로 관계된다.

도 8은 일실시예에 따라 광 투과율 및 파장 간의 의존적 관계를 보여주는 파형이다. 광원으로부터 생성된 광의 파장이 550nm이면, 투과율은 0.4 이다. 광원으로부터 생성된 광의 파장이 600nm이면, 투과율은 0.4 보다 높아진다.

도 9a 및 9b는 일실시예에 따라 눈의 망막의 치수 및 도넛 형상의 조명의 크기를 도시한다. 망막의 평균적인 크기는 안구(eyeball)의 수평 자오선(meridian)을 따라 32mm 가 될 수 있고, 망막의 평균적인 면적은 1094mm²가 될 수 있다. 광원으로부터의 입사 광은 전체 영역을 조명해야 하고, 전자 장치에 의해 캡처된 이미징된 영역은 관측 시야(field-of-view; FOV)를 가질 수 있다. 눈의 굴절률은 평균적으로 1.38 이라고 추정될 수 있다. 이미징 시스템이 약 0.4 내지 0.5 의 유효 개구수(numerical aperture)를 가질 수 있기 때문에, 망막의 중앙 부분은 용이하게 이미징된다(13도 이하로 광 입사). 계산시 도 9a에 나타나는 바와 같이 각막과 망막 간의 평균적인 거리는 24.4mm 이고 인 것으로 도 9b에 나타나는 바와 같이 중앙 망막의 직경은 12mm인 것으로 가정(assume)된다.

도 10은 일실시예에 따라 사용자의 객체의 이미지를 기록하기 위한 전자 장치(106)와 함께 광학 어댑터(104)를 사용하는 방법(1000)을 도시한 흐름도이다. 단계(1004)에서, 객체(102) 상에 광을 조사하기 위하여 광원(202)을 작동시킴으로써 일련의 홀로그램을 캡처하는 단계를 포함한다. 광원(202)으로부터의 광은 핀홀 개구(204)를 통해 객체(102) 상에 조준된다. 광원(202)은 광학 어댑터(104) 상의 버튼 또는 전자 장치(106) 상의 임의의 버튼을 트리거함으로써 작동될 수 있다. 제어 모듈(304)이 객체(202) 상에 광을 조사하기 위하여 광원(202)을 작동시킴으로써 일련의 홀로그램을 캡처하도록 할 수 있다. 예를 들어, 광학 어댑터(104)의 근위 단부는 스마트폰 상의 카메라를 둘러싸면서 스마트폰에 고정될 수 있다. 광학 어댑터(104)의 원위 단부는 헤드 스트랩을 통해 환자의 피부에 고정될 수 있다.

단계(1006)에서, 일련의 홀로그램으로부터 객체의 간섭 패턴을 추출하는 단계를 포함한다. 광원(202)으로부터의 부분적으로 간섭성인 광은 빔 스플리터 큐브(208)에 의해 입사 빔 및 기준 빔으로 분리될 수 있다. 입사 빔은 위상 판(206)을 통과한 후 객체(102)의 대상(subject)에서 반사된다. 입사 빔은 빔 스플리터 큐브(208)에 의해 부분적으로 전송되고 부분적으로 반사될 수 있다. 간섭 패턴은 객체로부터 반사된 빔과 기준 빔의 간섭에 의해 획득될 수 있다. 제어 모듈(304)이 일련의 홀로그램으로부터 객체의 간섭 패턴을 추출하도록 할 수 있다. 또한, 전자 장치(106)에서 교정 계수를 결정하기 전에 제어 모듈(304)이 간섭 패턴을 추출하도록 할 수 있다. 예를 들어, 스마트폰의 카메라는 피부, 눈 또는 다른 객체의 간섭 패턴(즉, 회절 미러로부터 다시 반사된 기준 빔과 간섭된 피부로부터 다시 반사된 입사 빔)을 수신할 수 있다. 단계(1008)에서, 간섭 패턴으로부터 도출된 위상 및 진폭의 프레넬 변환에 의해 객체(102)의 주파수 스펙트럼을 획득하는 단계를 포함한다. 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분은 반복 복원 접근법을 이용함으로써 복원된다. 제어 모듈(304)이 간섭 패턴으로부터 도출된 위상 및 진폭의 프레넬 변환에 의해 객체(102)의 주파수 스펙트럼을 획득하도록 할 수 있다. 예를 들어, 스마트폰은 간섭 패턴으로부터 도출된 위상 및 진폭의 프레넬 변환에 의해 피부의 주파수 스펙트럼을 추출한다. 단계(1010)에서, 주파수 스펙트럼의 푸리에 변환에 의해 객체(102)의 이미지를 획득하는 단계를 포함한다. 실시예에서, 이미지는 저해상도 이미지일 수 있다. 다른 실시예에서, 이미지는 고해상도 이미지일 수 있다. 저해상도 이미지를 복원하는 경우 제어 모듈(304)이 주파수 스펙트럼의 푸리에 변환에 의해 객체(102)의 이미지를 획득하도록 할 수 있다. 또한, 고해상도 이미지를 복원하는 경우 주파수 스펙트럼의 역 푸리에 변환에 의해 객체(102)의 이미지를 획득하도록 할 수 있다. 예를 들어, 이미지가 저해상도 이미지인 경우 스마트폰은 주파수 스펙트럼의 푸리에 변환에 의해 피부의 이미지를 복원할 수 있다. 고해상도 이미지의 경우, 스마트폰은 스펙트럼 데이터의 추출을 위하여 간섭 패턴을 서버(108)로 보낼 수 있다.

단계(1012)에서, 전자 장치(106)의 데이터 스토리지(310) 내에 객체(102)의 이미지를 기록하는 단계를 포함한다. 데이터 스토리지(310)가 전자 장치(106)에서 객체(102)의 이미지를 기록하도록 할 수 있다. 예를 들어, 스마트폰은 스마트폰의 데이터 스토리지 내에 피부의 이미지를 기록하기 위하여 간섭 패턴을 프로세싱할 수 있다. 단계(1014)에서, 기록된 이미지를 전자 장치(106) 상에 디스플레이하는 단계를 포함한다. 디스플레이 스크린(308)이 기록된 이미지를 전자 장치(106) 상에 디스플레이하도록 할 수 있다. 예를 들어, 피부의 기록된 이미지는 스마트폰 상에 디스플레이될 수 있다. 단계(1016)에서, 객체(102)의 미리 저장된 이미지와 비교하여 이미지를 인증하는 단계를 포함한다. 또한, 제어 모듈(304)이 객체의 저장된 이미지와 비교하여 이미지를 인증하도록 할 수 있다.

예를 들어, 응급실 의사는 환자의 눈을 관찰하기 위하여 전자 장치에 부착된 광학 어댑터를 사용할 수 있다. 광학 어댑터는 환자의 눈의 이미지를 기록할 수 있고 기록된 이미지들은 전자 장치로 보내진다. 전자 장치는 캡처된 이미지로부터 복원된 위상 및 진폭의 프레넬 변환에 의해 눈의 주파수 스펙트럼을 획득할 수 있다. 전자 장치는 주파수 스펙트럼의 푸리에 변환에 의해 환자의 눈의 이미지를 복원할 수 있다. 복원된 이미지는 환자의 눈의 진단을 위하여 전자 장치의 데이터 스토리지 내에 저장된다. 이는 개략적 수준(coarse level)의 진단이라 할 수 있다.

다른 실시예에서, 의사는 눈의 이미지를 캡처하기 위하여 환자의 눈을 검사하는 동안 이미징 시스템을 동작시킬 수 있고 캡처된 이미지는 진단될 눈의 이미지를 프로세싱 및 복원하도록 전자 장치 또는 서버로 보내질 수 있다. 이는 세부적 수준(detailed level)의 진단이라 할 수 있다.

도 10의 다양한 동작, 행동, 블록, 단계 등은 제시된 순서로, 상이한 순서로 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 일부 동작, 행동, 블록, 단계 등은 권리 범위를 벗어나지 않고도 생략, 부가, 변경, 제외될 수 있다.

도 1 내지 10은 존재하거나 진행하는 상태를 진단하기 위하여 객체의 미지를 기록하도록, 이미징 센서, 제어 모듈, 통신 모듈, 디스플레이 스크린 및 데이터 스토리지를 포함하는 전자 장치에 부착되고 별도의 광원을 구비한 광학 어댑터를 보여준다. 당해 기술 분야의 통상의 기술자라면 제시된 실시예가 이미징 시스템 내에서 자신의 광원 및 광학 시스템을 구비한 광학 어댑터 및 이미징 센서, 제어 모듈, 통신 모듈, 디스플레이 스크린 및 데이터 스토리지를 포함하는 이미징 장치에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 당해 기술 분야의 통상의 기술자라면 청구범위의 권리범위를 벗어나지 않고도 광학 어댑터 내에 존재하는 컴포넌트와 전자 장치 내에 존재하는 모듈을 모두 포함하는 이미징 시스템에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

실시예들은 적어도 하나의 하드웨어 장치 상에서 실행되고 구성요소들을 제어하기 위하여 네트워크 관리 기능을 수행하는 적어도 하나의 소프트웨어 프로그램을 통해 구현될 수 있다. 도 1 내지 10에 도시된 구성요소들에 포함된 블록은 적어도 하나의 하드웨어 장치, 또는 하드웨어 장치 및 소프트웨어 모듈의 조합일 수 있다.

특정 실시예들에 대한 상기 설명은, 다른 이들이 현재의 지식을 적용하여, 포괄적 개념을 벗어나지 않고도 그러한 특정 실시예의 다양한 응용을 위해 용이하게 변경 및/또는 구성할 수 있도록 실시예들의 일반적 특징을 완전하게 드러낼 것이며, 따라서, 이러한 구성 및 변경은 개시된 실시예의 의미 및 균등 범위 내인 것으로 의도되고 이해되어야 한다. 본 명세서에 사용된 어법 및 용어법은 설명하기 위한 목적일 뿐 제한하기 위한 목적은 아니다. 따라서, 선호되는 실시예의 관점에서 실시예들이 설명되었지만, 당업자라면 실시예들이 설명된 실시예들의 정신과 범위 내에서 변경과 함께 실시될 수 있다는 것을 인식할 수 있다.

Claims

진단 이미징을 위하여 전자 장치와 함께 광학 어댑터를 사용하는 방법에 있어서,
객체를 조명하기 위하여 광학 어댑터와 연관된 광원을 작동시킴으로써 일련의 홀로그램을 캡처하는 단계 - 상기 조명은 핀홀 개구(pinhole aperture)를 통해 상기 광원으로부터의 광을 조준하는 것을 포함함 -;
상기 일련의 홀로그램으로부터 상기 객체의 간섭 패턴을 추출하는 단계 - 상기 추출하는 단계는 상기 객체로부터 반사된 빔과 상기 광학 어댑터와 연관된 회절 미러(diffraction mirror)에 의해 형성된 기준 빔의 간섭에 의해 상기 간섭 패턴을 획득하는 단계를 포함함 -;
상기 간섭 패턴에 기초하여 상기 객체의 적어도 하나의 이미지를 기록하는 단계; 및
상기 전자 장치의 데이터 스토리지 내에 상기 적어도 하나의 이미지를 저장하는 단계
를 포함하는, 광학 어댑터 동작 방법.
제1항에 있어서,
상기 간섭 패턴에 기초하여 상기 객체의 상기 적어도 하나의 이미지를 기록하는 단계는,
상기 간섭 패턴으로부터 도출(retrieve)된 위상 및 진폭의 프레넬(Fresnel) 변환에 의해 상기 객체의 주파수 스펙트럼 - 상기 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분은 반복 복원 접근법(iterative restoration approach)을 이용하여 복원됨 - 을 획득하는 단계; 및
상기 주파수 스펙트럼의 푸리에(Fourier) 변환에 의해 상기 객체의 상기 적어도 하나의 이미지 - 상기 적어도 하나의 이미지는 저해상도 이미지임 - 를 획득하는 단계
를 포함하는, 광학 어댑터 동작 방법.
제1항에 있어서,
상기 간섭 패턴에 기초하여 상기 객체의 상기 적어도 하나의 이미지를 기록하는 단계는,
상기 간섭 패턴으로부터 도출된 위상 및 진폭의 프레넬 변환에 의해 상기 객체의 주파수 스펙트럼 - 상기 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분은 반복 복원 접근법을 이용하여 복원됨 - 을 획득하는 단계; 및
복원된 주파수 스펙트럼의 역 푸리에 변환에 의해 상기 객체의 상기 적어도 하나의 이미지 - 상기 적어도 하나의 이미지는 고해상도 이미지임 - 를 획득하는 단계
를 포함하는, 광학 어댑터 동작 방법.
제1항에 있어서,
상기 광은 빔 스플리터(beam splitter)에 의하여 부분적으로 반사되고 부분적으로 전송되는, 광학 어댑터 동작 방법.
제4항에 있어서,
상기 광은 상기 빔 스플리터에 의해 입사 빔(incident beam) 및 상기 기준 빔으로 분리(split)되고, 상기 입사 빔은 위상 판(phase plate)을 통과한 후 상기 객체 상에서 반사되는, 광학 어댑터 동작 방법.
제1항에 있어서,
상기 기준 빔은 상기 광원에 의해 생성되는, 광학 어댑터 동작 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 이미지를 상기 전자 장치에 디스플레이하는 단계; 및
상기 객체의 적어도 하나의 미리 저장된(pre-stored) 이미지와 비교하여(against) 상기 적어도 하나의 이미지를 인증(authenticate)하는 단계
를 더 포함하는, 광학 어댑터 동작 방법.
진단 이미징을 위하여 전자 장치와 함께 광학 어댑터를 사용하는 이미징 시스템에 있어서,
객체를 조명하기 위하여 상기 광학 어댑터와 연관된 광원을 작동시킴으로써 일련의 홀로그램을 캡처하고 - 상기 조명은 핀홀 개구를 통해 상기 광원으로부터의 광을 조준하는 것을 포함함 -,
상기 일련의 홀로그램으로부터 상기 객체의 간섭 패턴을 추출 - 상기 추출은 상기 객체로부터 반사된 빔과 상기 광학 어댑터와 연관된 회절 미러에 의해 형성된 기준 빔의 간섭에 의해 상기 간섭 패턴을 획득하는 것을 포함함 - 하고,
상기 간섭 패턴에 기초하여 상기 객체의 적어도 하나의 이미지를 기록하고,
상기 전자 장치의 데이터 스토리지 내에 상기 적어도 하나의 이미지를 저장하도록 구성된,
이미징 시스템.
제8항에 있어서,
상기 간섭 패턴에 기초하여 상기 객체의 상기 적어도 하나의 이미지를 기록하는 것은,
상기 간섭 패턴으로부터 도출된 위상 및 진폭의 프레넬 변환에 의해 상기 객체의 주파수 스펙트럼 - 상기 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분은 반복 복원 접근법을 이용하여 복원됨 - 을 획득하는 것과,
상기 주파수 스펙트럼의 푸리에 변환에 의해 상기 객체의 상기 적어도 하나의 이미지 - 상기 적어도 하나의 이미지는 저해상도 이미지임 - 를 획득하는 것을 포함하는,
이미징 시스템.
제8항에 있어서,
상기 간섭 패턴에 기초하여 상기 객체의 상기 적어도 하나의 이미지를 기록하는 것은,
상기 간섭 패턴으로부터 도출된 위상 및 진폭의 프레넬 변환에 의해 상기 객체의 주파수 스펙트럼 - 상기 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분은 반복 복원 접근법을 이용하여 복원됨 - 을 획득하는 것과,
복원된 주파수 스펙트럼의 역 푸리에 변환에 의해 상기 객체의 상기 적어도 하나의 이미지 - 상기 적어도 하나의 이미지는 고해상도 이미지임 - 를 획득하는 것을 포함하는,
이미징 시스템.
제8항에 있어서,
상기 광은 빔 스플리터에 의하여 부분적으로 반사되고 부분적으로 전송되는, 이미징 시스템.
제11항에 있어서,
상기 광은 상기 빔 스플리터에 의해 입사 빔 및 상기 기준 빔으로 분리되고, 상기 입사 빔은 위상 판을 통과한 후 상기 객체 상에서 반사되는, 이미징 시스템.
제8항에 있어서,
상기 기준 빔은 상기 광원에 의해 생성되는, 이미징 시스템.
제8항에 있어서,
상기 광학 어댑터는 근위 단부(proximal end)에서 상기 전자 장치에 부착되고 상기 근위 단부로부터 원위 단부(distal end)로 연장(extend)하는 탈착식(removable) 하우징 설비(housing facility)를 가지고, 상기 근위 단부는 상기 전자 장치의 이미징 센서를 둘러싸고 상기 원위 단부는 헤드 스트랩(head strap)을 이용하여 상기 객체 상에 고정되는, 이미징 시스템.
제8항에 있어서,
상기 기록된 적어도 하나의 이미지를 상기 전자 장치에 디스플레이하고,
상기 객체의 적어도 하나의 미리 저장된 이미지와 비교하여 상기 적어도 하나의 이미지를 인증하도록 구성된,
이미징 시스템.
객체의 적어도 하나의 이미지를 기록하는 이미징 시스템에 있어서,
광원, 핀홀 개구, 회절 미러, 헤드 스트랩, 디스플레이 스크린, 데이터 스토리지, 및 제어 모듈을 포함하는 하우징 설비
를 포함하고,
상기 하우징 설비는 근위 단부에서 상기 디스플레이 스크린에 부착되고 상기 근위 단부로부터 원위 단부로 연장하며,
상기 제어 모듈은,
객체를 조명하기 위하여 상기 광원을 작동시킴으로써 일련의 홀로그램을 캡처하고 - 상기 조명은 상기 핀홀 개구를 통해 상기 광원으로부터의 광을 조준하는 것을 포함함 -,
상기 일련의 홀로그램으로부터 상기 객체의 간섭 패턴을 추출 - 상기 추출은 상기 객체로부터 반사된 빔과 상기 회절 미러에 의해 형성된 기준 빔의 간섭에 의해 상기 간섭 패턴을 획득하는 것을 포함함 - 하고,
상기 간섭 패턴에 기초하여 상기 객체의 적어도 하나의 이미지를 기록하고,
상기 데이터 스토리지 내에 상기 기록된 적어도 하나의 이미지를 저장하도록 구성된,
이미징 시스템.
제16항에 있어서,
상기 간섭 패턴에 기초하여 상기 객체의 상기 적어도 하나의 이미지를 기록하는 것은,
상기 간섭 패턴으로부터 도출된 위상 및 진폭의 프레넬 변환에 의해 상기 객체의 주파수 스펙트럼 - 상기 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분은 반복 복원 접근법을 이용하여 복원됨 - 을 획득하는 것과,
상기 주파수 스펙트럼의 푸리에 변환에 의해 상기 객체의 상기 적어도 하나의 이미지 - 상기 적어도 하나의 이미지는 저해상도 이미지임 - 를 획득하는 것을 포함하는,
이미징 시스템.
제16항에 있어서,
상기 간섭 패턴에 기초하여 상기 객체의 상기 적어도 하나의 이미지를 기록하는 것은,
상기 간섭 패턴으로부터 도출된 위상 및 진폭의 프레넬 변환에 의해 상기 객체의 주파수 스펙트럼 - 상기 주파수 스펙트럼의 고주파수 부분은 반복 복원 접근법을 이용하여 복원됨 - 을 획득하는 것과,
복원된 주파수 스펙트럼의 역 푸리에 변환에 의해 상기 객체의 상기 적어도 하나의 이미지 - 상기 적어도 하나의 이미지는 고해상도 이미지임 - 를 획득하는 것을 포함하는,
이미징 시스템.
제18항에 있어서,
상기 광은 빔 스플리터에 의하여 부분적으로 반사되고 부분적으로 전송되는, 이미징 시스템.
제16항에 있어서,
상기 제어 모듈은 또한,
상기 기록된 적어도 하나의 이미지를 상기 디스플레이 스크린에 디스플레이하고,
상기 객체의 적어도 하나의 미리 저장된 이미지와 비교하여 상기 적어도 하나의 이미지를 인증하도록 구성된,
이미징 시스템.