Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers (조명전기설비학회논문지)

The Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers (한국조명전기설비학회)
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A Study on the Interferometer Configuration for Improvement of Signal-to-Noise Ratio of Optical Coherence Tomography System

OCT 시스템의 SNR 향상을 위한 간섭계 개선에 관한 연구

  • 양승국 (한국전기연구원 영상응용연구그룹) ;
  • 박양하 (한국전기연구원 영상응용연구그룹) ;
  • 장원석 (한국전기연구원 영상응용연구그룹) ;
  • 오상기 (한국전기연구원)
  • Published : 2004.09.01
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Abstract

As a noninvasive imaging method, optical coherence tomography system has been extensively studied because it has some advantages such as imaging of high resolution, low cost, and compact size configuration. In order to improve the SNR of OCT system, two types of interferometers were configured and then, we compared simulation with measurement of reference sample. In the OCT system is configured with Michelson interferometer, the contrast of cross-sectional image is reduced with low SNR detection which is due to loss of feedback interference signal from light source part. Also, in order to image measured data with real time, image processing program is constructed. From results of simulation, it is confirmed that improved Michelson interferometer is improved about 10[dB] with a 50 : 50 fiber coupler. And from the measurement of reference sample, about 5[dB] is improved with a 50 : 50 fiber coupler. It is confirmed that the OCT system is configured with the improved Michelson interferometer which has a good distinctive cross-sectional image due to higher contrast.

본 논문은 인체에 무해하며 고분해능의 단층영상과 저가격 및 소형으로 제작이 가능하여 전세계적으로 많은 연구가 진행되고 있는 광영상 단층촬영기(Optical coherence tomography system : OCT)에 관한 것이다. 이러한 OCT시스템은 검출되는 신호가 매우 미약하여 신호처리 및 영상화에 많은 어려움을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 간섭계의 개선을 통해 신호대 잡음비(Signal to noise ration : SNR)가 향상되도록 하였다. OCT 시스템의 SNR 향상을 위하여 광원의 입력단에 광서큘레이터를 첨가하여 광원부에서 손실되는 단층영상신호를 검출할 수 있도록 간섭계를 개선하였다. SNR 특성평가로는 시뮬레이션을 통한 비교 분석과 기준 샘플의 측정값을 통해 확인하였다. 또한 측정된 데이터의 실시간 영상화를 위한 영상처리 프로그램을 구성하였다. 시뮬레이션 결과로는 개선된 마이켈슨 간섭계가 약 10[dB] 개선됨을 확인하였으며, 기준시편을 이용하여 측정한 결과로는 약 5[dB]가 개선됨을 확인하였다. 개선된 마이켈슨 간섭계를 이용한 OCT 시스템이 보다 높은 대비도로 인해 선명도가 뛰어난 단층을 영상을 얻을 수 있음을 확인 하였다.

Keywords

References

  1. D J. M. Schmitt 'Optical Coherence TomogralilY (OCT): A Review' IEEE J. Select. Toptic Quantum Elec tron. vol.5.pp 1205-1215, 1999 https://doi.org/10.1109/2944.796348
  2. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, 'Optical coerence tomograrhy', Science, vol. 254, pp. 1178-1181, 1991 https://doi.org/10.1126/science.1957169
  3. A. F. Fercher, C. K. Hitzenberger, W. Drexler, G. Kamp, and H. Sattmann, 'In vivo optical coherence tomography,' Amer. J. Ophthalmol., vol. 116, pp. 113-114, 1993 https://doi.org/10.1016/S0002-9394(14)71762-3
  4. S. A. Boppart, M E. Brezinsk, B. E. Bourrp, G. J. Teamey, and J. G. Fujimoto, 'Investigation of developing embryonic morphology using optical coherence tomography,' Dev. BioI., 177, pp. 54-64, 1996 https://doi.org/10.1006/dbio.1996.0144
  5. F. L. Pedrotti and L. S. Pedrotti, Introduction to Optics, Prectice-Hall International, Inc., 2. edition, 1996
  6. J. M. Schmitt, A. Knuttel, and R. F. Bonner, 'Measurernent of optical properties of biological tissues by low-coherence reflectometry,' Appl. Opt Lett, vol. 32, pp. 6032-6042, 1993 https://doi.org/10.1364/AO.32.006032
  7. L. Thrane, Optical Coherence Tormgraphy(OCT) : A Review, IEEE Joumal of Selected Toptics in Quantum Electronics 5(4), 1205-1215 1999 https://doi.org/10.1109/2944.796348
  8. Oliver, B. M., 'Siganal-to-Noise Ratios in Photoelectric Mixing,' Processing of the IRE 49 : 1960-1961, 1961
  9. Andrew M. Rollins and Joseph A Izatt ' SNR analysis of conventional and optimal fiber-optic low-coherence interferometer topologies' SPIE proceeding vol. 3915 pp. 60-67, 2000 https://doi.org/10.1117/12.384175