KR100393532B1

KR100393532B1 - 레이저 다이오드를 이용한 시력 및 각막곡률 반경 측정검안장치

Info

Publication number: KR100393532B1
Application number: KR10-2001-0023784A
Authority: KR
Inventors: 이명원
Original assignee: 오아이에스 주식회사
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2001-05-02
Publication date: 2003-08-02
Anticipated expiration: 2021-05-02
Also published as: KR20020084738A

Abstract

본 발명은 비교적 오차범위가 없는 다수의 근적외선광을 통하여 피검자의 각막 또는 망막으로 광을 조사하여 망막상에서 결상되는 상을 촬영하여 보다 정밀하게 피검자의 레이저 다이오드를 이용한 시력 및 각막곡률 반경을 검사하도록 하는 검안장치에 관한 것이다.

본 발명은 파장이 다른 근적외선광을 발생시키는 3개의 광원과 가시광을 발생시키는 1개의 광원을 사용하며, 상기 제 4광원의 광으로 피검자 안구의 각막에 원환형 상이 결상되도록 투영하는 원환형 투영광학계와, 상기 제 2광원에 의해 원환형 투영광확계로 원환형의 상이 결상된 피검자의 각막이 각막의 광을 집속하는 각막곡률광학계와, 상기 제 2광원에 의해 피검자의 각막에 조사하여 반사된 반사광으로 피검자의 각막곡률을 측정하는 각막곡률측정광학계와, 상기 제 3광원에 의해 고정된 피검자의 시야에 피사체형상의 타켓을 투영하기 위한 제 1광원을 통하여 시력을 측정하는 시력측정광학계와; 시력 및 각막곡률 반경 측정수단의 광축을 일치시키는 광축일치수단 및 상기 광원을 제어하며, 시력 및 각막곡률이 연산된 데이터를 사진이나 인식하기 쉬운 데이터형식으로 출력하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 다이오드를 이용한 시력 및 각막곡률 반경 측정 검안장치{Eyesight and cornea curvature radius measurement optometry device using laser diode}

본 발명은 레이저 다이오드를 이용한 시력 및 각막곡률 반경 측정 검안장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비교적 오차범위가 없는 다수의 근적외선광을 통하여 피검자의 각막 또는 망막으로 광을 조사하여 망막상에서 결상되는 상을 촬영하여 보다 정밀하게 피검자의 시력 및 각막곡률 반경을 검사하도록 하는 검안장치에 관한 것이다.

일반적으로, 안과에서 사용되는 검안장치는 대부분 망막촬영장치를 많이 사용하며, 상기 망막촬영장치는 안구(眼球) 내부의 안저(眼底), 즉 망막면에 광을 주사하여 반사되는 광으로 피검자의 망막 상태를 관측하기 위해 촬영하는 것이다.

도 1은 종래 망막 촬영을 통한 검안장치의 구성을 보인 광학회로도 이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 파장이 다른 적외선광을 발생하는 두 개의 광원(S1,S2)을 사용하며, 상기 제 1광원(S1)은 피검자 각막에 광을 조사하여 상기 각막에 의해 반사되는 광으로부터 망막의 상을 결상(結像)하여 촬영하는 촬영광학계와, 상기 촬영광학계에 결상된 망막상의 초점에러 등을 보정하기 위하여 제 2광원(S2)으로부터 안구에 광을 조사한 후 그 반사광에서 초점정보를 검출하는 초점검출 광학계 및 제어부(1)를 포함하여 구성된다.

상기 초점검출 광학계는 적외선광을 발생하는 광원에서 광은 광학계의 대물렌즈(OL)를 통해 피검자 안구의 망막에 지속되도록 광을 집광하는 집광렌즈(L2)와, 입사광 및 반사광의 경로를 분리하는 하프미러(HM1,HM2)와, 상기 피검자의 망막에 조사된 광이 반사되어 입사되는 입사광을 대물렌즈(OL)의 광축에 일치되도록 형성된 이색성미러(DM : dichroic mirror)와, 상기 반사광을 집속하는 집속렌즈(L3)와, 상기 집속렌즈(L3)에 의해 집속되는 반사광 스풋(spot)의 크기와 강도 및 그 스풋 위치에 따라 전기적 신호를 검출하는 검출센서(FS)로 이루어져 있다.

상기 검출센서(FS)의 검출신호로부터 초점흐려짐의 정도와 비점 수차정보를연산하여 이를 보정하도록 설치된 보정렌즈(AL,FS)의 구동을 제어하는 액추에이터(MA,MF)의 작동에 의해 초점 등을 보정한다.

그러나, 상기와 같은 검안장치는 안저상을 촬영하므로 안저의 상태를 관측하는 안저감사만 가능한 문제점을 갖고 있다. 따라서, 시력 등을 검사하기 위해서는 별도를 통해 측정하여야 하는 문제점을 갖고 있다.

상기와 같이, 안과진료 중 안저검사를 위한 안저촬영과 함께 시력측정 및 각막곡률을 측정하기 위한 검안장치는 대한민국 특허출원 제 1998-009220호(등록번호 10-259188)로 출력되었으며, 상기 검안장치의 구성을 첨부된 도면으로 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 종래 기술에 의한 다기능 검안장치의 구성을 보인 광학회로도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 다기능 검안장치에서의 각막곡률 측정광학계는 초점촬영광학계의 대물렌즈(OL)와 결상렌즈(L4)와 카메라(C1) 및 시력측정광학계의 광축 일치수단으로서 구비된 이색성미러(DM)를 공유하며, 적외선광을 발생하는 원환형으로서 대물렌즈(OL)와 안구사이에 설치되어 그 원환형 상을 피검자 안구의 각막에 직접 투영하는 제 3광원(S3), 각막으로부터 대물렌즈(OL)를 통해 반사되는 상을 초점촬영 광학계의 결상렌즈(L4)에 의해 카메라(C1)의 상면에 결상되도록 전달하는 릴레이렌즈(L5,L6)와, 상기 릴레이렌즈(L5,L6) 전후에서 초점검출/시력측정광학계의 광축에 각각 일치시키는 이색성미러(DM)로 구성되어 있다. 여기서, 이색성미러(DM2)는 제 1광원(S1)의 파장을 투과시키고 제 3광원(S3)을 반사시키며, 타측 이색성미러(DM3)는 제 3광원(S3)의 파장을 반사시키고 나머지 제 1광원(S1)과 가시광원(S4)의 파장을 투과시킨다.

상기와 같은, 다기능 검안장치에서의 제어부(1)는 피검자의 시력 및 각막곡률의 데이터를 인식하기 쉬한 데이터형태나 사진으로 출력하여 피검자의 시력 및 각막곡률 등을 검안하게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같이 피검자의 시력 및 각막곡률 등을 측정하기 위한 검안장치는 구형상의 발광다이오드(LED : Light Emitting Diode)를 이용하며, 상기 발광다이오드의 분광특성은 대략 700㎚±50㎚, 800㎚±50㎚, 900㎚±50㎚의 오차범위를 갖는다. 따라서, 피검자의 망막상에 결상되는 상의 오차범위가 대략 100㎚의 차이가 발생하게 되므로, 상기 망막상에 형성되는 상의 오차범위가 큰 문제로 인하여 상기 검사자는 피검자마다 오차를 일일이 보정하여야 하는 문제점을 갖고 있다.

또한, 상기와 같은 문제로 인하여, 집광렌즈를 통한 대물렌즈에 의해 결상(結像)을 맺은 스풋은 촬영소자에 노이즈를 유발하여 촬영상의 질이 나빠지는 결과를 갖게 되는 단점을 내포하게 된다.

상기와 같은 문제를 해소하기 위한 것으로, 본 발명은 종래에 이용되고 있는 발광다이오드에서 발생된 적외선의 오차범위로 인한 망막측정 오차를 줄이기 위해 오차범위가 비교적 없는 근적외선을 발생시키는 레이저 다이오드를 광원으로 이용하며, 기존의 광학계의 구성을 단순화시켜 제품의 크기를 보다 작게 구성하여 광 손실을 최소화하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 망막 촬영을 통한 검안장치의 구성을 보인 광학회로도.

도 2는 종래 기술에 의한 다기능 검안장치의 구성을 보인 광학회로도.

도 3은 본 발명에 따른 레이저 다이오드를 이용한 시력 및 각막곡률 반경 측정 검안장치의 구성을 보인 광학회로도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 제어부 2 : 각막 3 : 망막

S : 광원 L : 렌즈 C : 촬영소자

P : 프리즘 H/R : 전반사미러 DM : 이색성미러

T : 타켓 MA : 액추에이터

본 발명을 이루기 위한 수단으로, 파장이 다른 근적외선광을 발생시키는 3개의 광원과 가시광을 발생시키는 1개의 광원을 사용하며, 상기 제 4광원의 광으로 피검자 안구의 각막에 원환형 상이 결상되도록 투영하는 원환형 투영광학계와, 상기 제 2광원에 의해 원환형 투영광확계로 원환형의 상이 결상된 피검자의 각막이 각막의 광을 집속하는 각막곡률광학계와, 상기 제 2광원에 의해 피검자의 각막에 조사하여 반사된 반사광으로 피검자의 각막곡률을 측정하는 각막곡률측정광학계와, 상기 제 3광원에 의해 고정된 피검자의 시야에 피사체형상의 타켓을 투영하기 위한 제 1광원을 통하여 시력을 측정하는 시력측정광학계와; 시력 및 각막곡률 반경 측정수단의 광축을 일치시키는 광축일치수단 및 상기 광원을 제어하며, 시력 및 각막곡률이 연산된 데이터를 사진이나 인식하기 쉬운 데이터형식으로 출력하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다. (종래의 도면의 일부 부호를 동일하게 설명한다)

도 3은 본 발명에 따른 레이저 다이오드를 이용한 시력 및 각막곡률 측정용 검안장치의 구성을 보인 광학회로도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시력 및 각막곡률 측정용 검안장치는 파장이 다른 근적외선광을 발생시키는 3개의 광원(S2,S3,S4)과 가시광을 발생시키는 1개의 광원(S1)을 사용한다. 상기 제 4광원(S4)의 광으로 피검자 안구의 각막에 원환형 상이 결상되도록 투영하는 원환형 투영광학계와, 상기 제 2광원(S2)에 의해 원환형 투영광확계로 원환형의 상이 결상된 피검자의 각막이 각막의 광을 집속하는 각막곡률광학계와, 상기 제 2광원(S2)에 의해 피검자의 각막에 조사하여 반사된 반사광으로 피검자의 각막곡률을 측정하는 각막곡률측정광학계와, 상기 피검자의 시력을 측정하기 위한 시야를 고정하는 제 3광원(S3)과, 상기 제 3광원에 의해 고정된 피검자의 시야에 피사체형상의 타켓을 투영하기 위한 제 1광원(S1)을 통하여 시력을 측정하는 시력측정광학계와, 시력 및 각막곡률 반경 측정수단의 광축을 일치시키는 광축일치수단 및 제어부(1)를 포함하여 구성된다.

상기 제 2 내지 제 4광원(S2,S3,S4)은 비교적 오차범위가 없는 레이저다이오드(Laser Diode)를 광원으로 이용한다.

상기 원환형 투영광학계는, 근적외선광을 발생시키는 제 4광원(S4)과, 상기 제 4광원(S4)으로부터 발생되는 타원형의 광을 원형의 광으로 보정하기 위한 실린더렌즈(L5)와, 상기 원형의 광을 투과시키는 직각렌즈(L6)와, 상기 직각렌즈(L6)를 투과한 입사광과 반사광의 경로를 분리하는 프리즘(P)과, 상기 미러의 전후에 따라 입사광과 반사광을 분리하는 이색성미러(DM1,DM2)와, 상기 피검자의 각막으로 광을 집속하도록 하는 대물렌즈(L2)와 각막사이에 설치된 제 3광원(S3)으로 구성된다.

상기 각막곡률광학계는, 피검자의 각막의 곡률을 검사하기 위해 다수의 근적외선광을 조사하는 제 2광원(S2)과, 상기 미러의 전후에 따라 입사광과 반사광을 분리하는 이색성미러(DM3,DM2)와, 상기 이색성미러(DM3)를 경유한 광을 투과시키는 결상렌즈(L4)와, 상기 피검자의 각막으로 광을 집속하도록 하는 대물렌즈(L3)와 각막사이에 설치된 제 3광원(S3)으로 구성된다.

상기 시력측정광학계는, 피사체영상의 타켓(T)을 투영하는 제 1광원(S1)과,상기 제 1광원에 의해 투영되는 피사체영상에 의해 피검자의 초점을 조절하기 위한 집광실린더렌즈(L1)와, 상기 집광실린더렌즈(L1)에 의해 집광된 광을 전반사하는 전반사미러(H/R)와, 미러의 전후에 따라 입사광과 반사광을 분리하는 이색성미러(DM1,DM2)와, 상기 피검자의 망막으로 광을 집속하도록 하는 대물렌즈(L3)와 각막사이에 설치된 제 3광원(S3)과, 상기 피검자의 망막에 반사된 광을 투과시키는 프리즘(P)과, 상기 프리즘(P)을 투과한 광을 집광하는 집광렌즈(L3) 및 상기 집광렌즈(L3)에 의해 집광된 광을 촬영하는 시력측정소자(C1)로 촬영되도록 구성된다.

상기 집광실린더렌즈(L1)는 피검자의 시력을 측정하기 위해 설치된 액추에이터(MA)에 의해 전후로 이동되게 구성한다.

상기 각막곡률측정광학계는, 피검자의 각막의 곡률을 검사하기 위해 다수의 광을 조사하는 제 2광원(S2)이 피검자의 각막에 반사된 광은 결상렌즈(L4) 및 이색성미러(DM2,DM3)에 의해 반사되고, 반사된 광은 아파처(aperture) 및 렌즈(L7)를 지나 곡률측정소자(C2)에 의해 촬영되도록 구성된다.

마지막으로, 제어부(1)는 광원(S1,S2,S3,S4)을 제어하며, 상기 집광실린더렌즈(L1)를 피검자의 시력을 측정하기 위해 전후방향으로 조절되는액추에이터(M)에 의해 조절된 거리를 통하여 시력을 측정하게 된다. 또한, 촬영소자(C1,C2)에 의해 촬영된 피검자의 시력 및 각막곡률 정보를 입력받아 그에 대한 결과값을 판단하여 수치화하도록 프로그램되어 있다.

이하 상기와 같은 본 발명의 시력 및 각막곡률 측정용 검안장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 시력측정은 제 3광원(S3) 대물렌즈(L2) 이색성미러(DM2, DM1) 전반사미러(H/R) 및 집광실린더렌즈(L1)를 통해 피사체영상의 타켓(T)을 관측하게 하여 피검자의 시야에 고정되도록 한다.

상기 피검자의 시력을 측정하기 위해 제 1광원(S1)이 작동한다. 상기 제 1광원(S1)이 작동되면서 피사체영상의 타켓(T)을 투영하고, 이어서 집광실린더렌즈(L1)에 의해 집광하며, 상기 집광된 빔은 전반사미러(H/R)에 빔의 방향이 90°로 변경되고, 또 이색성미러(DM1)에 의해 빔의 방향이 90°로 변경된 다음 상기 대물렌즈(L2)에 의해 집속되어 피검자의 망막에 상을 맺게 된다. 또한, 상기 피검자의 망막에 상을 맺은 빔은 다시 반사되어 대물렌즈(L2)에 결상을 하고, 이 결상된 빔은 이색성미러(DM2,DM1)를 투과하여 프리즘(P)을 통해 집광렌즈(L3)에서 집광되어 시력측정소자(C1)에 의해 촬영되고, 촬영된 영상은 제어부(1)에 입력된다.

여기에서, 피검자의 시력측정은 상기 집광실린더렌즈(L1)를 전후로 이동되도록 설치된 액추에이터(MA)에 의해 상기 집광실린더렌즈(L1)를 이동하여 상기 피사체영상의 타켓 초점이 정확하게 검출될 때까지 수회 반복하여 정확한 시력을 확보한 상태에서 집광실린더렌즈(L1)의 이동거리를 통하여 피검자의 시력을 측정한다.

상기 각막곡률측정은, 피검자의 각막의 곡률을 검사하기 위해 다수의 근적외선광을 제 2광원(S2)으로부터 조사되면 상기 광은 이색성미러(DM3)를 투과하고, 결상렌즈(L4)를 지나 이색성미러(DM2)에 의해 빔의 방향이 90°로 변경되어대물렌즈(L2)와 제 3광원(S3)을 경유하여 피검자의 각막에 상을 결상된다. 결상된 상은 피검자의 각막에 반사되어 되돌아오는 빔은 이색성미러(DM2)에 의해 방향이 90°로 변경되어 결상렌즈(L3)로부터 집속되고, 상기 빔은 이색성미러(DM3)에 의해 방향이 90°로 변경되어 아파처와 렌즈(L7)를 투과한 빔을 촬영하는 각막곡률측정소자에 의해 촬영되며, 상기 촬영된 빔은 제어부(1)에 입력된다.

따라서, 제어부(1)는 피검자의 각막곡률을 연산하게 되고, 이렇게 연산된 피검자의 각막곡률 반경을 검출하게 된다.

상기 제어부(1)는 연산된 시력 및 각막곡률 반경데이터를 사진이나 인식하기 쉬운 데이터형식으로 출력하게 되므로, 검사자는 제어부(1)에서 출력된 피검자의 시력 및 각막곡률 반경을 용이하게 인식할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 검안장치에서 이용되고 있는 발광다이오드의 분광특성에 의해 오차 및 노이즈를 극소화하기 위해 비교적 오차범위가 없는 레이저다이오드를 광원으로 이용하게 되므로, 피검자의 망막상에 결상되는 상의 오차를 줄일 수 있게 되는 효과를 갖게 된다.

또한, 기존의 광학계의 구성을 단순화시켜 제품의 크기를 보다 작게 구성하여 광 손실을 최소화시키게 되는 장점을 갖게 된다.

Claims

파장이 다른 근적외선광을 발생시키는 1개의 광원(S2,S3,S4)과 가시광을 발생시키는 개의 광원(S1)을 사용하며,

상기 제 4광원(S4)의 광으로 피검자 안구의 각막에 원환형 상이 결상되도록 투영하는 원환형 투영광학계와,

상기 제 2광원(S2)에 의해 원환형 투영광확계로 원환형의 상이 결상된 피검자의 각막이 각막의 광을 집속하는 각막곡률광학계와,

상기 제 2광원(S2)에 의해 피검자의 각막에 조사하여 반사된 반사광으로 피검자의 각막곡률을 측정하는 각막곡률측정광학계와,

상기 제 3광원에 의해 고정된 피검자의 시야에 피사체형상의 타켓을 투영하기 위한 제 1광원(S1)을 통하여 시력을 측정하는 시력측정광학계와;

시력 및 각막곡률 반경 측정수단의 광축을 일치시키는 광축일치수단 및

상기 광원(S1,S2,S3,S4)을 제어하며, 시력 및 각막곡률이 연산된 데이터를 사진이나 인식하기 쉬운 데이터형식으로 출력하는 제어부(1)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드를 이용한 시력 및 각막곡률 반경 측정 검안장치.
제 1항에 있어서, 제 2 및 제 4광원(S2,S4)은 근적외선을 발생하는 레이저다이오드를 광원으로 이용한 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드를 이용한 시력 및각막곡률 반경 측정 검안장치.
제 1항에 있어서, 원환형 투영광학계는 근적외선광을 발생시키는 제 4광원(S4)과, 상기 제 4광원(S4)으로부터 발생되는 타원형의 광을 원형의 광으로 보정하기 위한 실린더렌즈(L5)와, 상기 원형의 광을 투과시키는 직각렌즈(L6)와, 상기 직각렌즈(L6)를 투과한 입사광과 반사광의 경로를 분리하는 프리즘(P)과, 상기 미러의 전후에 따라 입사광과 반사광을 분리하는 이색성미러(DM1,DM2)와, 상기 피검자의 각막으로 광을 집속하도록 하는 대물렌즈(L2)와 각막사이에 설치된 제 3광원(S3)으로 구성한 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드를 이용한 시력 및 각막곡률 반경 측정 검안장치.
제 1항에 있어서, 상기 시력측정광학계는, 피사체영상의 타켓(T)을 투영하는 제 1광원(S1)과, 상기 제 1광원에 의해 투영되는 피사체영상에 의해 피검자의 초점을 조절하기 위한 집광실린더렌즈(L1)와, 상기 집광실린더렌즈(L1)에 의해 집광된 광을 전반사하는 전반사미러(H/R)와, 미러의 전후에 따라 입사광과 반사광을 분리하는 이색성미러(DM1,DM2)와, 상기 피검자의 망막으로 광을 집속하도록 하는 대물렌즈(L3)와 각막사이에 설치된 제 3광원(S3)과, 상기 피검자의 망막에 반사된 광을 투과시키는 프리즘(P)과, 상기 프리즘(P)을 투과한 광을 집광하는 집광렌즈(L3) 및 상기 집광렌즈(L3)에 의해 집광된 광을 촬영하는 시력측정소자(C1)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드를 이용한 시력 및 각막곡률 반경 측정검안장치.