KR100343864B1 - 눈기저광학스캐너시스템및방법 - Google Patents

눈기저광학스캐너시스템및방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100343864B1
KR100343864B1 KR1019960703196A KR19960703196A KR100343864B1 KR 100343864 B1 KR100343864 B1 KR 100343864B1 KR 1019960703196 A KR1019960703196 A KR 1019960703196A KR 19960703196 A KR19960703196 A KR 19960703196A KR 100343864 B1 KR100343864 B1 KR 100343864B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
scanner
eye
lens
optical axis
light
Prior art date
Application number
KR1019960703196A
Other languages
English (en)
Inventor
씨. 죤슨 조엘
비. 힐 로버트
Original Assignee
에디 오프 루이즈애나 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에디 오프 루이즈애나 인코포레이티드 filed Critical 에디 오프 루이즈애나 인코포레이티드
Application granted granted Critical
Publication of KR100343864B1 publication Critical patent/KR100343864B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/18—Eye characteristics, e.g. of the iris
    • G06V40/19—Sensors therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/14—Arrangements specially adapted for eye photography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/14—Arrangements specially adapted for eye photography
    • A61B3/15—Arrangements specially adapted for eye photography with means for aligning, spacing or blocking spurious reflection ; with means for relaxing
    • A61B3/152—Arrangements specially adapted for eye photography with means for aligning, spacing or blocking spurious reflection ; with means for relaxing for aligning
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/117—Identification of persons
    • A61B5/1171—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/12—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for looking at the eye fundus, e.g. ophthalmoscopes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/14—Vascular patterns

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

본 발명은 다중촛점 프레넬 고정 렌즈(114), 프레넬 광학 스캐너(122, 124), 및 각도 위치 인코더(140)를 실제로 정렬되고 압축 성형된 일체식 부품으로 일체화 시키는 회전 스캐너 디스크(116)를 포함하는 광학 스캐너(100)에 관한 것이다. 식별되는 개인은 다중촛점 프레넬 고정 렌즈를 통해 광원(104)에 의해 조명되는 핀홀 (108)의 상을 쳐다본다. 다중촛점 렌즈는 디스크상에 집중되고 핀홀 상의 복수개의 촛점내 및 촛점밖의 상(180, 182, 184, 186)을 만든다. 합쳐진 상은 개인에게 원형 상(190, 192, 194 및 196)의 집합으로서 나타나며, 그 중 하나는 촛점내에 있다. 개인이 디스크 및 관련 광학소자에 대해 적절히 정렬될 때 상은 동심으로 나타난다. 프레넬 광학 스캐너는 광원으로부터 IR 광을 수광하여 디스크가 회전할 때 IR 스캐닝 비임(126)을 만든다. 개인의 기저(12)에 의해 반사되는 IR 광은 비임 스플릿터(112)에 의해 상호이동 경로를 거쳐 검출기(134)로 복귀되어 상 데이타를 발생시킨다. 디스크는 일체화 되고 복수개의 광학 부재를 실제로 정렬시켜서 선행 스캐너에 비해 광학 부품의 수를 60% 감소시킨다.

Description

눈 기저 광학 스캐너 시스템 및 방법{Eye fundus optical scanner system and method}
개인의 망막 혈관계 패턴을 스캐닝하여 개인을 식별하는 장치 및 방법은 이미 공지되어 있다. 1978년 8월 22일자로 허여된 미국 특허 제4,109,237호 및 1983년 7월 12일자로 허여된 미국 특허 제4,393,363호에는 회전하는 광학 스캐닝 비임을 사용하여 눈의 기저(fundus)로부터 식별 패턴을 얻는 방법이 기재되어 있다. 종래 초기의 스캐너는 스캐닝 비임용으로 녹색광을 사용한 반면에, 나중에 개량된 스캐너는 적외선(IR)을 사용하여 눈의 맥락막의 혈관게를 검출하였다. 맥락막의 혈관계는 망막 혈관이 매우 작거나 또는 존재하지 않는 횡반 및 와(窩:fovea)의 부위를 포함하여 망막 뒤에서 매팅(matting)을 형성한다. 맥락막의 혈관은 망막의 혈관과 마찬가지로 안정하며, 따라서 개인의 신원과 관련된 데이타를 얻는 데 사용될 수 있다. 그러나, 상기 스캐너는 시신경 근방에 집중된 환형 영역으로부터 데이타를 얻기 때문에, 만들어지는 식별 패턴이 머리의 기울기에 대해 매우 민감하게 반응한다.
1986년 10월 28일자로 허여된 미국 특허 제4,620,318 호에는 눈의 기저로부터 시각 광 반사 패턴을 통해 개인을 식별하는 개선된 장치 및 방법이 기재되어 있다. 고정 비임은 눈의 안축선(visual axis)을 따라 제공되고, 스캐너는 와 근방에 집중된 사실상 환형의 스캐닝 패턴으로부터 식별 패턴을 얻는다. 상술한 바와 같이, IR 광을 사용하는 스캐닝은 망막의 혈관계 뿐만 아니라 맥락막의 혈관계로부터의 반사를 제공한다. 안축선 근방, 따라서 와 상에 집중된 환형 스캔은 안축선에 대한 머리 기울기 각도와는 무관하게 특정 개인으로부터 사실상 동일한 식별 패턴을 제공한다.
제1도 및 제2도는 고정 비임 및 스캐너 비임이 투영되는 눈(5)을 도시하고 있다. 눈(5)은 와(14)에서 기저(12)를 교차하는 안축선(10)에 중심을 두고 있다. 시신경(16)은 안축선(10)으로부터 약 15.5도 벗어난 각도(17)로 위치한다. 기저 (12)는 망막(18) 및 맥락막(20)을 포함한다.
제2도는 시신경(16)의 부위로부터 분기하는 망막 혈관계(22)의 일례를 도시한다. 망막 혈관계(22)는 가시광선 또는 IR 광선으로 관찰할 때 용이하게 관찰할 수 있다. 그러나, IR 광선으로 조명하는 경우에는, 맥락막(20)의 혈관계도 맥락막관(24)의 매팅에 의해 나타난 바와 같이 관찰할 수 있게 된다. 맥락막관(24)은 와(14)의 부위에서 뚜렷히 나타난다.
제1 및 제2도를 참조하면, 시준된 IR 스캐닝 비임(26)은 망막 혈관계(22), 맥락막관(24) 및 여러 다른 구조물 및 착색의 조합물로부터 반사된다. IR 스캐닝비임(26)은 눈(5)의 동공(28)으로 들어가서, 수정체(30)에 의해 기저(12)상에 촛점이 맞춰진다. IR 스캐닝 비임(26)은 와(14) 근방에 사실상 집중되는 점(32)의 원형 궤적을 횡단한다.
상술한 결과를 달성하기 위해 디자인된 선행 기술의 스캐닝 장치가 제3도에 도시되어 있다. 고정 표적(33)에 의해 개인이 눈(5)의 촛점을 적절히 맞추고 그의 안축선(10)을 스캐닝 장치의 광축(34)에 대해 정렬하는 것이 가능하게 된다. 고정표적(33)은 핀홀(37)을 갖는 설치 구조물(36)내에 위치하는 가시광선 방출 다이오드(35)를 포함한다. 발광 다이오드(35)는 눈(5)의 촛점이 맞춰지는 복수개의 동심원을 갖는 판에 의해 형성되는 고정 십자선(38)을 조명한다.
IR 광원(39)은 눈(5)의 기저(12)를 스캐닝하기 위한 IR 광선의 비임을 제공한다. IR 광원(39)은 공간 필터(42)를 통과하여 렌즈(44)에 의해 굴절되는 광을 발생시키는 백열 텅스텐 전구(40)를 포함한다. IR 필터(46)는 비임의 IR 파장부만을 통과시키고, 이어서 상기 파장이 핀홀(48)을 통과한다. 이어서, 비임은 반사경(50)에 의해 고정 표적 광학소자 및 광축(34)과 일치하도록 설치되는 비임 스플릿터 (52)상으로 반사된다.
IR 광원(39)으로부터 방사하는 광선의 일부는 비임 스플릿터(52)를 통해 전달되어 광 트랩(54)내로 흡광된다. 나머지 광선은 광축(34)을 따라 대물 렌즈(56)로 반사되고, 이 대물렌즈가 비임을 시준하여 광축(34)을 따라 향하게 한다.
스캐너는 비임을 순차적으로 각발산하는(angularly divergent) 복수개의 위치로부터 고정된 눈을 향하게 하기 위해 제공된다. 스캐너는 회전 가능한 하우징(57) 및 원형 화살표(58)로 표시되는 바와 같이 하우징과 함께 회전하는 스캐너 광학소자를 포함한다.
스캐너 광학소자는 광원 비임 및 고정 비임의 경로에 위치하는, 핫 미러(hot mirror:59)(가시광선은 통과시키지만 IR 광선은 반사시키는 것)을 포함한다. 가시광선 파장 고정 비임은 핫 미러(59)를 통과하고, 이 때 IR 광원 비임은 광축(34)으로부터 멀리 반사된다. 스캐너 반사경(60)은 하우징(57)내에서 광축(34)으로부터 일정 간격 떨어진 점에 위치하고 하우징(57)이 회전할 때 IR 비임이 IR 필터(62)를 통해 눈(5)으로 향하도록 배향된다. 핫 미러(59)에 의해 고정 비임의 변위가 발생되므로, 오프셋판(64)은 상기 변위를 보정하도록 배치된다.
대물 렌즈(66)는 접안 렌즈(68)에 설치되어 비임을 시준하여 눈(5)으로 향하게 한다. 대물 렌즈(66)를 이 위치에 둠으로써 20/20 비전(vision)이 아닌 개인을 위해 촛점 맞추기가 단순화된 장치가 제공된다.
하우징(57)이 회전할 때, IR 비임은 점(32)의 환형 궤적으로 도시된 바와 같이 와 상에 집중된 환형 스캐닝 패턴내의 눈(5)으로 향한다(제2도). 눈(5)의 기저(12)로부터 반사된 광은 스캔이 마주치는 구조물에 따라 강도가 변화한다. 반사광은 눈(5)의 수정체(30)에 의해 재시준되고 대물 렌즈(66) 및 IR 필터(62)를 통해 거꾸로 동공(28)의 바깥쪽으로 향하여 스캐너 반사경(60) 및 핫 미러(59)에서 반사된다. 이어서, 반사된 비임은 공간 필터(72)를 통해 비임을 반사하는 핫 미러(70)까지 반사된 스캐닝 비임 일부를 통과시키는 비임 스플릿터(52)상에서 대물 렌즈(56)에 의해 촛점이 맞춰진다. 이어서, 비임은 반사경(74)에 의해 반사되고렌즈(76)에 의해 굴절되어 다른 공간 필터(78)를 통과하여 검출기(80)까지 도달한다.
고정 표적(33), IR 광원(39), 검출기(80) 및 관련 광학 부품은 캐리지(82)상에 설치된다. 상술한 비임은 동시에 캐리지(82)를 들어가고 나오며 눈(5)으로부터 광학적으로 동일한 거리에 촛점이 맞춰진다. 캐리지(82)의 종방향 이동은 20/20 비전이 아닌 개인용 장치의 촛점을 맞추는데 도움을 준다. 따라서, 개인이 캐리지 (82)를 종방향으로 이동시켜 고정 표적(33)상에 촛점을 맞추는 경우에, IR 광원 (39) 및 검출기(80)와 관련된 광학소자는 동시에 촛점이 맞춰진다. 고정 설치 구조물(36) 및 핀홀(37)은 캐리지(82)상에 위치되어 고정 표적(33) 및 고정 십자선(38)을 괏축(34)에 대해 정밀하게 정렬시킬 수 있다.
IR 광원(39)은 일정 강도를 가지지만, 고정 표적(33)은 개인이 고정 십자선 (38)을 통해 고정 표적(33)의 볼 수 있는 가능성(viewability)을 최적화할 수 있는 조정가능한 강도를 가진다. 그러나, 고정 표적(33)의 강도를 변화시킴으로써, 검출기(80)가 수신한 신호를 변화시킬 수 있는 동공(28)의 직경이 변화된다. 또한, 개인은 고정 표적(33) 및 고정 십자선(38)에 의해 발생되는 상에 의해 때로는 혼란스러워하며, 이것이 안축선(10)을 광축(34)에 대해 부적절한 정렬을 일으킨다.
제3도의 선행 기술의 장치에 대한 다른 문제점에는 복수개의 광학 부품의 정렬을 유지하는 어려움, 수동 촛점 맞추기 및 혼란스러운 고정 표적에 의해 야기되는 식별 재현성의 결여, 및 광학 복잡성과 관련된 비용이 포함된다.
그러므로, 본래부터 광학적 정렬이 되어 있는 사실상 단순화된 광학 스캐너시스템이 필요하고, 수동으로 촛점을 맞출 필요가 없어야 하며 개선된 고정 표적이 필요하다.
발명의 요약
따라서, 본 발명의 목적은 광학소자가 본래부터 정렬되어 있고 사람 시력의 광범위한 범위에 적합하도록 수동으로 촛점을 맞출 필요가 없는, 눈 기저 스캐닝 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 눈 기저 스캐닝 장치 및 방법의 잇점은 사실상 광학소자의 복잡성이 감소되었다는 것이다.
본 발명의 눈 기저 스캐닝 장치 및 방법의 다른 잇점은 사실상 데이타 재현성이 개선되었다는 것이다.
따라서, 본 발명은 단일 고정 및 IR 스캐닝 광원; 비임 스플릿터; 검출기; 및 다중촛점 고정 렌즈와, 광학 스캐너 및 각도 위치 인코더를 본래부터 정렬된 성형 단일 부품으로 일체화하는 회전 스캐너 디스크를 포함하는 단순화되고 개선된 광학 스캐너 시스템을 제공한다.
식별되는 개인은 다중촛점 프레넬(Fresnel) 고정 렌즈를 통해 고정 광원 핀홀의 상을 쳐다본다. 다중촛점 렌즈는 디스크상에 집중되고 고정 표적의 상 중에서 촛점내 및 촛점 밖에 복수개의 상을 만든다. 합쳐진 상은 원형 상의 집합으로서 나타나며, 그 중 하나가 촛점내에 있다. 상은 개인이 디스크 및 관련 광학소자에 대해 적절히 정렬될 때 동심으로 나타난다.
비구면 프레넬 렌즈 및 프레넬 프리즘은 광학 스캐너를 형성하며, 이 스캐너는 디스크의 원주에 인접하게 위치한다. 광학 스캐너는 광원으로부터 IR 광을 수광하고 디스크가 회전할 때 IR 스캐닝 비임을 생성한다. 개인의 기저에서 반사된 IR 광은 상호이동 경로(reciprocal path)를 따라 비임 스플릿터를 통해 검출기내로 복귀된다. 검출기는 기저를 스캐닝한 환형 영역을 차지하는 혈관 구조로부터 초래되는 반사된 IR 강도 변화에 반응하여 상 데이타를 발생시킨다. 디스크내에 성형된 위치 인코더는 상 데이타와 프레넬 프리즘의 각도 위치를 상관시킨다.
디스크는 복수개의 광학 부재를 단일 성형 부품으로 일체화시키고 본래부터 정렬시켜서 종래 스캐너에서 전형적으로 발견되는 광학 부품의 수를 60% 감소시킨다. 대부분의 나머지 광학 부품은 종래 스캐너에서 발견되는 광학 부품 보다 간단한 디자인이고, 이로 인해 사실상 보다 간단하고 보다 안정하며 재생가능한 광학 식별 스캐너를 제공한다.
본 발명의 또다른 목적 및 잇점은 첨부되는 도면을 참조하여 설명하는 본 발명의 양호한 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 광학 스캐닝 시스템, 특히 개인의 눈의 기저(fundus)를 스캐닝하여 눈에서의 반사에 의해 개인 특유의 식별 패턴을 얻는 장치 및 방법에 관한 것이다.
제1도는 눈의 주요 구조물을 나타내는 사람의 눈 및 종래 기술의 기저 스캐닝 비임에 따른 경로를 나타내는 광선 라인의 측단면도.
제2도는 제1도의 선 2--2에 따른 단면도.
제3도는 광학 주요 부품 및 관련된 광선 라인을 포함하는, 종래 기술의 기저스캐닝 시스템의 개략 평면도.
제4도는 광학 주요 부품 및 관련된 광선 라인을 포함하는, 본 발명의 양호한실시예의 기저 스캐닝 시스템의 개략 평면도.
제5도는 고정 렌즈, 광학 스캐너, 디스크 회전 모터, 디스크 설치 베어링 및 디스크 각도 위치 인코더의 공간 관계를 나타내는, 본 발명에 따른 스캐너 디스크의 확대 정면도.
제6도는 스캐너 디스크, 다중촛점 고정 렌즈, 프레넬 프리즘 및 비구면 프레넬 렌즈를 나타내는 제5도의 선 6--6에 따른 단면도.
제7도는 제6도에 도시된 프레넬 프리즘 및 비구면 프레넬 렌즈의 세부를 나타내는 부분 확대도.
제8도는 제6도에 도시된 고정 렌즈의 다중촛점 프레넬 렌즈의 세부를 나타내는 부분 확대도.
제9A도는 사람 눈의 안축선을 따라 정렬될 때 제8도의 다중촛점 고정 렌즈의 촛점성을 나타내는 광선의 개략적인 다이아그램.
제9B도는 제9A도의 절단선 9B--9B에 위치하는, 눈과 같은 촛점면상에 투영된 상의 개략도.
제10A도는 사람 눈의 안축선을 따라 잘못 정렬될 때 제8도의 다중촛점 고정 렌즈의 촛점성을 나타내는 광선의 개략적인 다이아그램.
제10B도는 제10A도의 절단선 10B--10B에 위치하는, 눈과 같은 촛점면상에 투영된 상의 개략도.
제10C도는 고정 표적의 양호한 실시예의 확대도.
양호한 실시예의 상세한 설명
제4도는 본 발명에 따른 광학 스캐너 시스템(100)의 양호한 실시예를 나타내는 것이다. 고정 표적(일반적으로 102로 도시되어 있음)은 조명원(104), 확산기 (105), 콘덴서 렌즈(106) 및 직경 1.6 밀리미터의 핀홀(108)을 포함한다. 조명원 (104), 3.5 와트, 크립톤형, 중앙-필라멘트 전구, 확산기(105), 코닝 렌즈형의 "플라이 아이" 볼록렌즈, 및 콘덴서 렌즈(106)는 함께 핀홀(108)의 적절한 조명을 제공한다. 조명원(104)은 조명하는 고정 표적(102) 이외에 IR 스캐닝원으로서 작용하기에 충분한 스펙트럼 및 광선 강도를 제공함으로써, 분리된 종래 기술의 IR 광원 (39)(제3도) 및 그의 관련 광학 부품(40, 42, 44, 46, 48, 50, 52)이 필요없게 된다.
가시광선은 일반적으로 고정 표적(102)으로부터 광축(110)을 따라 이동하여 비임 스플릿터(112)에서 반사하여 스캐너 디스크(116)의 중심에 설치된 다중촛점 고정 렌즈(114)를 통과한다. 다중촛점 고정 렌즈(114)는 일반적으로 조명 핀홀 (108)에서 시작하여 스캐닝되는 개인의 눈에서 끝나는 고정 광선(118)을 시준한다.
IR 광선은 일반적으로 고정 표적(102)으로부터 광축(110)을 따라 이동하여 비임 스플릿터(112)에서 반사하여 IR 필터(120)를 통해 프레넬 프리즘(122) 및 비구면 프레넬 렌즈(124)(둘다 나중에 상술함)로 이동한다. IR 필터(120), 프레넬 프리즘(122) 및 비구면 프레넬 렌즈(124)는 스캐너 디스크(116)의 중심으로부터 오프셋되는 공동 축선을 공유한다. 프레넬 프리즘(122) 및 비구면 프레넬 렌즈(124)는 일반적으로 전향하여 IR 스캐닝 광선(126)을 시준하며, 상기 스캐닝 광선은 조명된 핀홀(108)에서 시작하여 상술한 경로를 이동하며 스캐닝되는 개인의 기저에서 반사한다. IR 스캐닝 광선(126)은 광축(110)에 대해 약 10도의 각도(127)로 전향하고; 스캐너 디스크(116)가 모터(128)에 의해 회전할 때 스캐닝 광선(126)은 스캐닝되는 개인의 와의 근방에 집중된 0.39 밀리미터 폭의 환형 경로를 스캐닝한다.
반사된 IR 스캐닝 광선(126)은, 프레넬 프리즘(122), 비구면 프레넬 렌즈 (124) 및 IR 필터(120)를 통해 비임 스플릿터(112)까지 이르는 상호이동 경로를 따라 광학 스캐너 시스템(100)으로 복귀한다. 반사된 IR 스캐닝 광선(126)의 일부는 비임 스플릿터(112)를 통과하고, 2.5 밀리미터의 핀홀(130), 콘덴서 렌즈(132) 및 실리콘 광다이오드(134)를 포함하는 IR 검출기로 전달된다. 상기 IR 검출기의 비교적 간단한 광로로 인해 종래 기술의 검출기(80)와 관련된 광학 부품(74,78)이 필요없게 된다(제3도).
제5도는 다중촛점 고정 렌즈(114), 프레넬 프리즘(122) 및 비구면 프레넬 렌즈(124)를 갖는 스캐너 디스크(116)의 정면도를 나타내는 것이다. 프레넬 프리즘 (122) 및 비구면 프레넬 렌즈(124)는 스캐너 디스크(116)의 일체부로서 형성되고, 그들의 주표면은 마주보는 평행한 평면 관계로 위치된다. 스캐너 디스크(116)는 바람직하게는 직경이 약 40.7 밀리미터이고, 두께가 약 3.18 밀리미터이며, 900 나노미터의 광선 파장에서 1.484의 굴절률을 갖는 투명 아크릴계 플라스턱 물질로 압축 성형된다. 사출 성형과 같은 다른 성형법을 사용할 수도 있다.
또한 96-1 동등 간격으로 떨어져 있는 인코더 범프(encoder bump:140)도 스캐너 디스크(116)의 원주내에 성형된다. 스캐너 디스크(116)에 대한 인덱싱 각(indexing ang1e)은 위치(142)에서 하나의 범프(140)가 빠진 것으로 표시되어 있다. 반사 감지용 광학 센서(144)는 스캐너 디스크(116)에 인접하여 설치되어 인코더 범프(140)를 검출한다. 스캐너 디스크(116)의 표면은 광학 센서(144)로부터 광을 반사하는 반면에; 인코더 범프(140)는 광을 분산시키는 렌즈로서 작용한다. 스캐너 디스크(116)가 회전할 때, 교호하는 광 반사 및 분산은 광학 센서(144)에 의해 검출되어 통상의 수단에 의해 스캐너 디스크(116)에 대한 회전각 정보로 전환된다.
제6도는 스캐너 디스크(116)의 원주내에 성형되는 1.35 밀리미터 깊이의 림 (148)을 둘러싸는 O-링(146)을 나타내는 것이다. 제5도를 다시 참조하면, 0-링 (146)은 스캐너 디스크(116)를 1초당 약 6회전으로 회전시키도록 구성되는 모터 (128)상의 그루브드 캡스턴(grooved capstan;150)과 마찰결합 한다. 스캐너 더스크 (116)는 일반적으로 그의 원주 주위에 도시되어 있는 바와 같이 간격을 둔 그루브드 캡스턴(150)과 그루브드 베어링(152,154) 사이에 매달려 있다.
그루브드 베어링(154)은 일반적으로 440 gf를 갖는 스프링(156)에 의해 스캐너 디스크(116)를 향하도록 편향된다. 그루브드 베어링(154)을 스캐너 디스크(116)로부터 멀리 이동시킴으로써, 스캐너 디스크(116)를 광학 스캐너 시스템(100)에 간단히 설치 및 제거하는 것이 가능하게 된다.
제6도는 제5도의 라인 6--6에 따른 스캐너 디스크(116)의 단면도로서, 비구면 프레넬 렌즈(134), 프레넬 프리즘(122) 및 다중촛점 고정 렌즈(114)의 상대적인 위치 및 크기를 나타내며, 이들은 모두 바람직하게는 프레넬 기술을 사용하여 제조된다.
통상의 프레넬 렌즈는 필요한 촛점 길이 생성 윤곽을 방사상의 계단식 증분으로 생성함으로써 최소화되는 두께를 갖는 단일 촛점 길이의 렌즈로서 기술될 수 있다. 각각의 증분의 반경 폭은 일정하지만, 각각의 증분 사이의 두께 변화는 필수 촛점 길이를 생성하기에 필요한 양 만큼 렌즈의 면을 가로질러 변화한다.
비구면 프레넬 렌즈(124)는 유효 촛점 길이가 72 밀리미터인 통상의 프레넬 렌즈이다. 비구면 프레넬 렌즈(124) 및 프레넬 프리즘(122)은 서로 대면하고, 직경이 약 9 밀리미터이며, 그들의 중심은 스캐너 디스트(116)의 광축(110)으로부터 11.2 밀리미터의 거리(158)만큼 오프셋되어 있다.
프레넬 프리즘은 필요한 프리즘각을 선형 계단식 증분으로 생성시킴으로써 최소화되는 두께를 갖는 프리즘으로서 기술될 수 있다. 각각의 증분의 폭은 일정하고, 필요한 프리즘각은 프레넬 프리즘의 면을 가로질러 반복된다.
프레넬 프리즘(122) 및 비구면 프레넬 렌즈(124)의 단면 세부가 제7도에 확대되어 있다. 0.125 밀리미터의 선형 증분(160) 및 70.238 도의 프리즘각(162)은 프레넬 프리즘(122)의 면을 가로질러 반복된다. 비구면 프레넬 렌즈(124)는 34.6 밀리미터의 기본 곡률, -1.6698의 원추 상수, 0.125 밀리미터의 반경 증분을 가지며, 스캐너 디스크(116)의 면으로부터 약 1.17 밀리미터 삽입된다.
다중촛점 고정 렌즈(114)의 단면 세부는 제8도에 확대되어 있다. 다중촛점 고정 렌즈(114)는 각각의 연속 방사상 스텝이 상이한 촛점 길이를 한정하는 윤곽을 가지고 있기 때문에 통상의 프레넬 렌즈와 상이하다. 사용되는 상이한 촛점 길이의수 및 생성되는 촛점 길이 패턴의 방사상의 순서는 비교적 중요하지 않다.
바람직한 패턴에서는 광범위한 시력을 수용하기 위해 선택된 4개의 상이한 촛점 길이의 윤곽이 사용된다. 광축(110)에서 시작하고 다중촛점 고정 렌즈(114) 상에서 방사상 바깥쪽으로 진행하면, 제1 윤곽(170)은 70.5 밀리미터의 유효 촛점 길이를 가지고, 제2 윤곽(172)은 72 밀리미터의 유효 촛점 길이를 가지며, 제3 윤곽(174)은 74.4 밀리미터의 유효 촛점 길이를 가지고, 제4 윤곽(176)은 78.5 밀리미터의 유효 촛점 길이를 가진다. 각각의 윤곽은 0.125 밀리미터의 반경 폭(178)을 가진다. 상술한 윤곽 패턴은 다중촛점 고정 렌즈(114)의 전체 반경 9 밀리미터 거리에 걸쳐서 18회 반복된다. 원치않는 반사를 줄이기 위해서, 다중촛점 고정 렌즈(114)의 축(179)은 광축(110)에 대해 약 2도의 각도로 경사진다. 다중촛점 고정 렌즈(114)는 두께가 약 1.8 밀리미터인 것이 바람직하다.
각 윤곽의 유효 촛점 길이 f'는 다음 식을 사용하여 계산한다.
f' =(fNOMINAL(fCORRECT-d))/(fCORRECT-fNOMINAL)
여기서, fNOMINAL은 다중촛점 렌즈(114)와 핀홀(108) 사이의 거리이고, fCORRECT는 완전히 교정된 시력을 만들기 위해 사용자가 필요로 하는 교정 렌즈의 촛점 길이이며, d는 사용자의 동공(28)과 다중촛점 렌즈(114) 사이의 거리이다.
다중촛점 고정 렌즈(114), 비구면 프레넬 렌즈(124) 및 프레넬 프리즘(122)을 스캐너 디스크(116)내로 일체화시킴으로써, 제3도에 도시되어 있는 종래 기술의 스캐너와 관련된 많은 광학 부품이 필요없게 된다. 스캐너 디스크(116)의 광학 부품은 세심하게 가공된 다이로부터 성형되기 때문에, 이들 광학 부품은 본래부터 정렬되어 있고 후속 조정이 불필요하다.
다중촛점 고정 렌즈(114)의 촛점 기능은 제9A도 및 제9B도를 참조하여 기술한다. 광범위한 시력을 갖는 개인를 수용하기 위해 광학 기기에 촛점을 맞추는 방법이 제공되는 것이 통상적이다. 공칭 +3 디옵터 대 공칭 -6 디옵터의 촛점 범위가 통상 만족스럽다. 촛점 범위가 연속적일 필요는 없으며, 이는 대부분의 개인이 ∼1.5 디옵터 촛점을 수용하기 때문이다. 그러므로, 적절한 광학 시스템은 공칭 +3, 공칭, 공칭 -3 및 공칭 -6 디옵터의 4개의 촛점 길이 스텝을 갖는 다중촛점 고정 렌즈(114)를 사용한다.
반경 폭(178)은 바람직하게는 눈(5)(제1도)이 다중촛점 고정 렌즈(114)의 4개의 촛점 길이를 모두 동시에 표본추출하도록 동공(28)의 최소 직경의 1/8 이하이다. 동공(28)의 최소 직경은 약 2 밀리미터이므로, 최대 반경 폭(178)은 약 0.25 밀리미터이다. 0.125 밀리미터의 바람직한 반경 폭은 최대 폭의 1/2이다. 물론, 보다 작은 반경 폭이 바람직하지만 프레넬 렌즈 성형 능력에 의해 제한된다.
제9A도를 참조하면, 고정 표적(102)의 핀홀(108)은 "단일 십자선"(조명된 핀홀)을 발생시킨다. 다중촛점 고정 렌즈(114)는 핀홀(108)의 일련의 허상(180, 182, 184, 186)을 생성하고, 이중 하나는 그의 특정 시력과 무관하게 눈(5)의 수정체 (30)에 의해 촛점면(188)상에 촛점이 맞춰진다. 허상(184)은 공칭 시력을 갖는 개인에 대한 촛점내 상에 대응한다. 그러나, 도시된 예에서는, 눈(5)은 허상(182)이 촛점면(188)상의 점(190)에서 실제로 촛점이 맞춰지도록 약간 "근시"이다. 허상(180, 184, 186)은 각각의 점(192, 194, 196)에서 촛점면(188)상에 상이 맺힌다.
제9B도는 허상(180, 182, 184, 186)이 고정 표적(102)에서 다중촛점 고정 렌즈(114)를 통해 바라보는 개인에게 어떻게 나타나는지를 도시하고 있다. 눈(5)은 허상(182)에 촛점이 맺히는 경향이 있으며, 그 중 하나가 촛점에 가장 근접한다. 나타나는 것은 핀홀(108)의 연속적으로 촛점에서 벗어난 상의 배경에 대한 촛점내의 점(190)이다. 촛점 밖의 상은 촛점면(188)상의 점(192, 194, 196)을 교차하는 "혼란원"으로서 나타난다. 눈(5)의 안축선(10)이 광축(110)에 대해 정렬할 때, 점(190) 및 혼란원은 동축상에 있고, 이로 인해 복수개의 십자선 또는 부분적으로 반사하는 반사경을 사용하여 여러 촛점 거리에서 복수개의 허상을 만드는 종래 고정 표적 보다 더 단순하고 덜 혼란되는 친근한 "정곡(bulls eye)" 형상의 고정 표적상을 형성한다.
다중촛점 고정 렌즈(114)의 정렬 기능은 제10A, 제10B 및 제10C도를 참조하여 기술한다. 제10A도에 도시되어 있는 예에서, 눈(5)의 안축선(10)은 광학 축 (110)에 대해 잘못 정렬되므로써, 허상(182)이 촛점면(188)상의 점(200)에 모여 있다. 허상(180, 184, 186)은 각각의 점(202, 204, 206)에서 촛점면(188)상에 맺힌다.
제10B도는 허상(180, 182, 184, 186)이 고정 표적(102)에서 다중촛점 고정 렌즈(114)를 통해 축이 잘못 정렬된 상태에서, 바라보는 개인에게 어떻게 나타나는지를 도시하고 있다. 나타나는 것은 핀홀(108)의 연속적으로 더욱 촛점에서 벗어난 상의 배경에 대한 촛점내의 점(200)이다. 촛점 밖의 상은 여전히 혼란원으로서 나타나지만, 이제는 촛점면(188)상의 점(202, 204, 206)을 교차하므로써, 명백히 잘못 정렬되는 동심이 아닌 "정곡" 형상의 고정 표적상을 형성한다. 개인은 정곡상이 동심원으로 나타날 때까지 다중촛점 고정 렌즈(114)에 대해 횡으로 이동하므로써, 제9A도에 도시되어 있는 바와 같이 광축(110)에 대해 안축선(10)을 정렬시킨다.
제11C도는 사용자가 안축선(10)을 광축(110)에 대해 정렬시키는 능력을 더 개선시키는 고정 표적(102)의 양호한 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예에서, 4개의 슬릿(208)은 핀홀(108)에 대해 방사상으로 정렬되고 핀홀(108)의 원주에 인접하여 90 도의 증분으로 균일하게 간격이 떨어져 있다. 각각의 슬릿(208)은 핀홀(108) 보다 약 10% 이하의 개구 영역을 갖는 형상이 바람직하다.
2개의 슬릿(208)은 수평으로 배열되고 2개는 수직으로 배열되어, 현재의 "정곡" 위치와 결합될 때 광축(110)에 대한 안축선(10)의 정렬을 향상시키는 고정 표적(102)의 "십자선(cross hair)" 부분을 형성한다.
숙련자들은 본 발명이 또다른 실시예를 가질 수 있으며 모든 실시예는 사람눈이 아닌 카메라 또는 다른 화상 장치가 상을 바라보는 분야에 사용될 수 있다는 것을 알아차릴 것이다. 특히, 다중촛점 고정 렌즈(114)는 스캐너 디스크(116)상에 설치되어 그와 함께 회전한다. 그러나, 스캐너 디스크(116)는, 스캐닝 비임 경로를 따라 어느 곳에나 위치할 수 있는 다중촛점 고정 렌즈(114) 또는 IR 필터(120) 중 어느 하나를 포함할 필요가 없다. 다중촛점 고정 렌즈(114)는 상술한 반경 폭 및 윤곽 패턴 이외의 반경 폭 및 윤곽 패턴을 가질 수 있으며, 다른 순서로, 상이한 수의 촛점 길이를 가지고 및/또는 상이한 반경 폭을 가지고 반복되는 패턴을 가질수 있다. 다중촛점 고정 렌즈(114)는 각각 상이한 촛점 길이의 복수개 쐐기 형상의 부위를 갖는 회전 렌즈와 같은 프레넬 렌즈 이외의 것일 수도 있다.
많은 변화가 본 발명의 주요 원리로부터 벗어남이 없이 본 발명의 상술한 실시예의 세부 사항에 대해 행해질 수 있다는 것은 당업자들에게는 명백할 것이다. 따라서, 본 발명이 눈 기저 스캐너에서 발견되는 것 이외의 광학 스캐닝 분야에 적용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음 특허 청구의 범위에 의해서만 결정되어야 한다.

Claims (57)

  1. 눈의 기저를 스캐닝하고 기저에서 반사되는 눈의 광 패턴을 검출하는 스캐닝 장치에 있어서,
    사실상 시스템 광축을 따라 향하는 가시광선 및 IR 광선의 비임을 제공하는 광원과;
    광축 주위를 회전하도록 위치 설정되는 스캐너 디스크와;
    상기 스캐너 디스크에 일체로 된 각도 인코더를 구비하고,
    상기 스캐너 디스크는 광축으로부터 일정 간격 떨어진 위치에 설치된 광학 스캐너를 포함하고, 상기 광학 스캐너는 IR 광선을 수광하며 스캐닝 비임을 복수개의 각발산하는 위치로부터 눈의 기저상의 눈의 안축선 근방에 집중된 스캐닝 점으로 향하도록 배치되고,
    상기 복수개의 각발산하는 위치가 각도 인코더로부터 받는 데이타에 의해 결정되는 스캐닝 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    눈의 안축선이 광축에 대해 정렬되고 1개 이상의 허상에 사실상 촛점이 맞춰질 수 있도록 광축을 따라 간격이 떨어진 고정 표적의 일련의 허상을 전개시키는 다중촛점 렌즈를 통해 가시광선의 고정 비임을 전달하는 광원에 의해 조명되는 고정 표적을 부가로 포함하는 스캐닝 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    볼록렌즈 확산기를 부가로 포함하고, 고정 표적은 광원이 상기 볼록렌즈 확산기를 통해 조사하는 비임을 수용하는 핀홀을 포함하는 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    고정 표적이 핀홀 원주 주위에 방사상으로 배열된 한 세트의 슬릿을 부가로 포함하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스캐닝 비임에 존재하는 가시광선을 차단하도록 배치되는 IR 필터를 부가로 포함하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 IR 필터가 스캐너 디스크상의 광학 스캐너에 인접하게 대면하여 설치되는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 IR 광선이 기저에서 반사하여 상호이동 경로를 따라 광학 스캐너를 통해 복귀되고, 각각의 스캐닝된 점에서 기저로부터 반사된 광선의 강도를 나타내는데이타를 발생시키는 검출기내로 반사된 IR 광선을 전달하는 비임 스플릿터를 부가로 포함하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광학 스캐너가 스캐너 렌즈에 인접하여 그와 대면하여 설치된 스캐너 프리즘을 부가로 포함하는 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스캐너 렌즈 및 스캐너 프리즘 중 1개 이상이 프레넬형인 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    스캐너 디스크를 1초 당 약 6회로 회전시키기 위해 상기 스캐너 디스크에 조작적으로 연결되는 모터를 부가로 포함하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스캐너 디스크가 원주를 가지고, 모터에 부착되는 캡스턴과 2개 이상의 베어링 사이에 현수되며, 상기 베어링 및 캡스턴이 스캐너 디스크의 원주 주위에 분포되는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    1개 이상의 베어링 또는 캡스턴이 스캐너 디스크를 향하는 힘에 의해 편향되는 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    각도의 인코더가 약 95 각도의 인코딩 위치 및 인덱스 인코딩 위치를 포함하는 장치.
  14. 스캐닝하기 위한 눈의 기저를 위치시키고 기저에서 반사되는 눈의 광패턴을 검출하는 장치에 있어서,
    사실상 시스템 광축을 따라 향하는 가시광선 및 IR 광선의 비임을 제공하는 광원; 및
    눈의 안축선이 광축에 대해 정렬되고 1개 이상의 허상에 사실상 촛점이 맞춰질 수 있도록 광축을 따라 간격이 떨어진 고정 표적의 일련의 허상을 전개하는 다중촛점 렌즈를 통해 가시광선의 고정 비임을 전달하는 광원에 의해 조명되는 고정 표적을 포함하는 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    광축에 대해 회전하도록 배치된 스캐너 디스크를 부가로 포함하고, 상기 스캐너 디스크는 광축으로부터 일정 간격 떨어진 위치에 설치된 광학 스캐너를 포함하고, 상기 광학 스캐너는 IR 광선을 수광하여 스캐닝 비임을 복수개의 각발산하는위치로부터 눈의 기저상의 눈의 안축선 근방에 집중된 스캐닝 점의 실제로 원형의 궤적으로 향하도록 배치되어 있는 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    볼록렌즈의 확산기를 부가로 포함하고, 고정 표적은 광원이 상기 볼록렌즈 확산기를 통해 조사하는 비임을 수용하는 핀홀을 포함하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 고정 표적은 핀홀 원주 주위에 방사상으로 배열된 한 세트의 슬릿을 부가로 포함하는 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    다중촛점 렌즈가 스캐너 디스크에 설치되는 장치.
  19. 안축선을 갖는 눈의 기저를 스캐닝하는 방법에 있어서,
    사실상 시스템 광축을 따라 향하는 가시광선 및 IR 광선의 광원을 제공하는 단계와;
    상기 광원으로 고정 표적을 조명하는 단계와;
    광축으로부터 일정 간격 떨어진 위치에 설치된 광학 스캐너를 포함한 스캐너 디스크를 광축에 대해 회전하도록 배치시키고 또한 상기 광학 스캐너가 IR 광선을수광하며 스캐닝 비임을 복수개의 각발산하는 위치로부터 눈의 기저상의 눈의 안축선 근방에 집중된 스캐닝 점으로 향하도록 배치되는 단계와;
    다중촛점 렌즈를 스캐너 디스크상에 설치하는 단계와;
    가시광선의 고정 비임을 다중촛점 렌즈를 통해 전달하여 광축을 따라 일정 간격 떨어진 고정 표적의 일련의 허상을 전개시키는 단계; 및
    안축선이 광축에 대해 정렬되고 눈이 1개 이상의 허상에 사실상 촛점이 맞춰지도록 고정 표적상에 눈을 고정시키는 단계를 포함하는 스캐닝 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 스캐닝 비임내에 존재하는 가시광선을 차단하도록 IR 필터를 광원과 눈 사이에 위치시키는 단계를 부가로 포함하는 스캐닝 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 IR 광선은 광학 스캐너를 통해 상호이동 경로를 따라 기저에서 복귀하고,
    또한 상기 스캐닝 방법은,
    비임 스플릿터를 스캐너 렌즈와 광원 사이에 위치시키는 단계와;
    검출기를 상기 비임 스플릿터에 인접하게 위치시키는 단계; 및
    상기 복귀한 IR 광선을 비임 스플릿터를 통해 검출기로 전달하여 기저에서 각각의 스캐닝된 점에서 복귀한 광선의 강도를 나타내는 데이타가 발생되도록 하는단계를 부가로 포함하는 스캐닝 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 광학 스캐너가 스캐너 프리즘 및 스캐너 렌즈를 포함하고, 상기 스캐너 렌즈에 인접하며 그와 대면하는 스캐너 프리즘을 배치시키는 단계를 부가로 포함하는 스캐닝 방법.
  23. 제19항에 있어서,
    각도 인코더가 스캐너 디스크에 작동 가능하게 연결되고, 각도 인코더로부터 받은 데이타에 따라 복수개의 각발산하는 위치를 결정하는 단계를 부가로 포함하는 스캐닝 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 각도 인코더를 스캐너 디스크내로 일체화시키는 단계를 부가로 포함하는 스캐닝 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 각도 인코더에 인덱스각 인코딩 위치를 제공하는 단계를 부가로 포함하는 스캐닝 방법.
  26. 제19항에 있어서,
    상기 스캐너 디스크가 원주를 포함하고 모터에 의해 작동 가능하게 회전하며, 상기 배치 단계가 모터에 부착된 캡스턴과 2개 이상의 베어링 사이에 스캐너 디스크를 현수시키는 단계를 더 포함하며, 상기 베어링 및 캡스턴이 스캐너 디스크의 원주 주위에 분포되는 스캐닝 방법.
  27. IR 광선의 비임으로써 스캐닝하기 위해 안축선을 갖는 눈의 기저를 배치하는 방법에 있어서,
    사실상 시스템 광축을 따라 향하는 가시광선 및 IR 광선의 광원을 제공하는 단계와;
    고정 표적을 상기 광원으로 조명하는 단계와;
    광축을 따라 간격이 떨어진 고정 표적의 일련의 허상을 전개시키는 다중촛점 렌즈를 통해 가시광선의 고정 비임을 전달하는 단계; 및
    안축선이 광축에 대해 정렬되고 눈이 1개 이상의 허상에 사실상 촛점이 맞춰지도록 눈을 고정 표적상에 고정시키는 단계를 포함하는 눈의 기저 배치방법.
  28. 제27항에 있어서,
    스캐너 디스크를 광축에 대해 회전하도록 배치하는 단계를 부가로 포함하고, 상기 스캐너 디스크는 광축으로부터 일정 간격 떨어진 위치에 설치된 광학 스캐너를 포함하고, 상기 광학 스캐너가 광원으로부터 IR 광선을 수광하고 스캐닝 비임을복수개의 각발산하는 위치로부터 눈의 기저상의 안축선 근방에 집중된 스캐닝 점의 원형 궤적으로 향하도록 배향되어 있는 스캐닝 방법.
  29. 물체와 렌즈와 촛점면이 실제로 정렬된 축을 가지며, 이 물체의 상을 렌즈를 통해 촛점면에 촛점을 맞추기 위한 포커싱 장치에 있어서,
    허상 중 1개 이상의 실제로 촛점면상에 촛점이 맞춰지도록 축을 따라 일정 간격으로 떨어진 물체의 일련의 허상을 전개시키는 다중촛점 렌즈를 포함하는 포커싱 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 렌즈 및 촛점면이 각각 손상된 시력을 갖는 렌즈 및 눈의 기저이고, 허상 중 1개 이상이 추가의 교정 렌즈의 도움 없이 기저상에 촛점이 맞춰지는 포커싱 장치.
  31. 눈의 기저를 스캐닝하고 기저에 의해 반사되는 눈의 광 패턴을 검출하는 장치에 있어서,
    사실상 시스템 광축을 따라 향하는 가시광선 및 IR 광선의 비임을 제공하는 광원; 및
    광축 주위를 회전하도록 배치된 스캐너 디스크를 포함하고,
    상기 스캐너 디스크는 광축으로부터 일정 간격 떨어진 위치에 설치되고 IR광선을 수광하여 스캐닝 비임을 눈의 안축선 근방에 집중된 스캐닝된 점에서 기저상의 복수개의 각발산하는 위치로부터 눈으로 향하게 하도록 배향되어 있는 광학 스캐너를 포함하고, 또한 상기 광학 스캐너는 스캐너 렌즈에 인접하여 그와 대면하도록 설치된 스캐너 프리즘을 더 포함하고, 여기서 스캐너 렌즈 및 스캐너 프리즘 중 1개 이상이 프레넬형에 속하는 장치.
  32. 제31항에 있어서,
    눈의 안축선이 광축에 대해 정렬되고 1개 이상의 허상에 사실상 촛점이 맞춰질 수 있도록 광축을 따라 간격이 떨어진 고정 표적의 일련의 허상을 전개시키는 다중촛점 렌즈를 통해, 가시광선의 고정 비임을 전달하는 광원에 의해 조명되는 고정 표적을 부가로 포함하는 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 고정 표적이 광원에 의해 조명되는 핀홀을 포함하는 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 고정 표적이 핀홀 원주 주위에 방사상으로 배열된 한 세트의 슬릿을 부가로 포함하는 장치.
  35. 제31항에 있어서,
    스캐닝 비임내에 존재하는 가시광선을 차단하도록 배치되는 IR 필터를 부가로 포함하는 장치.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 IR 필터가 스캐너 디스크상의 광학 스캐너에 인접하게 대면하여 설치되는 장치.
  37. 제31항에 있어서,
    상기 IR 광선이 기저에서 반사하여 상호이동 경로를 따라 광학 스캐너를 통해 복귀되고, 각각의 스캐닝된 점에서 기저로부터 반사된 광선의 강도를 나타내는 데이타를 발생시키는 검출기내로 반사된 IR 광선을 전달하는 비임 스플릿터를 부가로 포함하는 장치.
  38. 제31항에 있어서,
    상기 스캐너 디스크를 1초 당 약 6회로 회전시키기 위해 상기 스캐너 디스크에 연결되어 작동시키는 모터를 부가로 포함하는 장치.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 스캐너 디스크가 원주를 가지고, 모터에 부착되는 캡스턴과 2개 이상의 베어링 사이에 현수되며, 상기 베어링 및 캡스턴이 스캐너 디스크의 원주 근방에분포되어 있는 장치.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 1개 이상의 베어링 또는 캡스턴이 스캐너 디스크를 향하는 힘에 의해 편향되는 장치.
  41. 제31항에 있어서,
    상기 스캐너 디스크에 조작적으로 연결되는 각도 인코더를 부가로 포함하고, 복수개의 각발산하는 위치가 상기 각도 인코더로부터 받은 데이타에 의해 결정되는 장치.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 각도 인코더가 스캐너 디스크와 일체로 형성되는 장치.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 각도 인코더가 약 95 각도의 인코딩 위치 및 인덱스 인코딩 위치를 포함하는 장치.
  44. 스캐닝하기 위해 눈의 기저를 위치시키고 기저에 의해 반사되는 눈의 광 패턴을 검출하는 장치에 있어서,
    사실상 시스템 광축을 따라 향하는 가시광선 및 IR 광선의 비임을 제공하는 광원; 및
    각각 상이한 소정의 유효 촛점 길이를 제공하는 일련의 방사상 윤곽을 포함하는 다중촛점 프레넬 렌즈를 통해 가시광선의 고정 비임을 전달하는 광원에 의해 조명되는 고정 표적을 포함하여,
    눈의 안축선이 광축에 대해 정렬되고 1개 이상의 허상에 사실상 촛점이 맞춰질 수 있도록 상기 다중촛점 프레넬 렌즈가 광축을 따라 간격이 떨어진 고정 표적의 일련의 허상을 전개시키는 장치.
  45. 제44항에 있어서,
    광축에 대해 회전하도록 위치되는 스캐너 디스크를 부가로 포함하고, 상기 스캐너 디스크는 광축으로부터 일정 간격 떨어진 위치에 설치되고 IR 광선을 수광하여 스캐닝 비임을 눈의 안축선 근방에 집중된 스캐닝된 점의 사실상 원형 궤적에서 기저상의 복수개의 각발산하는 위치로부터 눈으로 향하게 하도록 배향된 광학 스캐너를 가지는 장치.
  46. 제44항에 있어서,
    상기 고정 표적이 광원이 조사하는 핀홀을 포함하는 장치.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 고정 표적이 핀홀 원주 주위에 방사상으로 배열된 한 세트의 슬릿을 부가로 포함하는 장치.
  48. 제44항에 있어서,
    상기 다중촛점 렌즈가 스캐너 디스크에 설치되는 장치.
  49. 제44항에 있어서,
    상기 일련의 방사상 윤곽이 다중촛점 프레넬 렌즈의 표면을 방사상으로 가로질러 반복되는 패턴을 형성하는 장치.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 연속하는 윤곽의 개수는 4개이고, 상이한 소정의 유효 촛점 길이가 공칭 촛점 길이, 공칭 촛점 길이 더하기 약 3 디옵터, 공칭 촛점 길이 빼기 약 3 디옵터, 및 공칭 촛점 길이 빼기 약 6 디옵터를 포함하는 장치.
  51. 제50항에 있어서,
    상기 공칭 촛점 길이가 약 72 밀리미터인 장치.
  52. IR 광선의 비임으로써 스캐닝하기 위해 안축선을 갖는 눈의 기저를 위치시키는 방법에 있어서,
    사실상 시스템 광축을 따라 향하는 가시광선 및 IR 광선의 광원을 제공하는 단계와;
    고정 표적을 광원으로 조사하는 단계와;
    각각 상이한 소정의 유효 촛점 길이를 제공하는 일련의 성형된 방사상 윤곽을 포함하고, 광축을 따라 간격이 떨어진 고정 표적의 일련의 허상을 전개시키는 프레넬형 다중촛점 렌즈를 통해 가시광선의 고정 비임을 전달하는 단계; 및
    안축선이 광축에 대해 정렬되고 눈이 1개 이상의 허상에 사실상 촛점이 맞춰지도록 눈을 고정 표적상에 고정시키는 단계를 포함하는 방법.
  53. 제52항에 있어서,
    광축으로부터 일정 간격 떨어진 위치에 설치되고 또 광원으로부터 IR 광선을 수광하여 스캐닝 비임을 눈의 안축선 근방에 집중된 스캐닝된 점의 사실상 원형 궤적에서 기저상의 복수개의 각발산하는 위치로부터 눈으로 향하게 하도록 배향된 광학 스캐너를 포함하는 스캐너 디스크를 광축 주위를 회전하도록 위치시키는 단계를 부가로 포함하는 방법.
  54. 제52항에 있어서,
    일련의 성형된 방사상 윤곽이 다중촛점 프레넬 렌즈의 표면을 방사상으로 가로질러 반복되는 패턴을 형성하는 방법.
  55. 물체와, 렌즈 및 촛점면이 실제로 정렬된 축을 가지는 경우 물체의 상을 렌즈를 통해 촛점면에 촛점을 맞추기 위한 포커싱 장치에 있어서,
    4개의 방사상 윤곽이 방사상으로 반복하는 세트를 갖는 다중촛점 렌즈를 구비하고, 각각 방사상 윤곽이 허상 중 1개 이상이 촛점면에 사실상 촛점이 맞춰지도록 상기 다중촛점 렌즈가 축을 따라 일정 간격 떨어진 물체의 일련의 허상을 전개시키도록 상이한 소정의 유효 촛점 길이를 제공하고, 상이한 소정의 유효 촛점 길이가 공칭 촛점 길이, 공칭 촛점 길이 더하기 약 3 디옵터, 공칭 촛점 길이 빼기 약 3 디옵터, 및 공칭 촛점 길이 빼기 약 6 디옵터를 포함하는 포커싱 장치.
  56. 제55항에 있어서,
    상기 렌즈 및 촛점면이 각각 손상된 시력을 갖는 사람의 렌즈 및 눈의 기저이고, 여기서 허상 중 1개 이상이 추가의 교정 렌즈의 도움 없이 기저상에 촛점이 맞춰지는 포커싱 장치.
  57. 제55항에 있어서,
    상기 공칭 촛점 길이가 약 72 밀리미터인 포커싱 장치.
KR1019960703196A 1993-12-17 1994-12-12 눈기저광학스캐너시스템및방법 KR100343864B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/169,494 US5532771A (en) 1993-12-17 1993-12-17 Eye fundus optical scanner system and method
US169494 1993-12-17
PCT/US1994/014232 WO1995016386A1 (en) 1993-12-17 1994-12-12 Eye fundus optical scanner system and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100343864B1 true KR100343864B1 (ko) 2002-12-05

Family

ID=22615939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960703196A KR100343864B1 (ko) 1993-12-17 1994-12-12 눈기저광학스캐너시스템및방법

Country Status (11)

Country Link
US (1) US5532771A (ko)
EP (1) EP0734220B1 (ko)
JP (1) JPH09509076A (ko)
KR (1) KR100343864B1 (ko)
CN (1) CN1143311A (ko)
AT (1) ATE203879T1 (ko)
AU (1) AU1338695A (ko)
BR (1) BR9408338A (ko)
CA (1) CA2179195A1 (ko)
DE (1) DE69427923T2 (ko)
WO (1) WO1995016386A1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL117937A0 (en) * 1995-05-04 1996-08-04 Johnson & Johnson Vision Prod Combined multifocal toric lens designs
US6357996B2 (en) 1999-05-14 2002-03-19 Newport Corporation Edge gripping specimen prealigner
JP2002065611A (ja) * 2000-08-28 2002-03-05 Kowa Co 眼底カメラ
US6453057B1 (en) * 2000-11-02 2002-09-17 Retinal Technologies, L.L.C. Method for generating a unique consistent signal pattern for identification of an individual
US7224822B2 (en) * 2000-11-02 2007-05-29 Retinal Technologies, L.L.C. System for capturing an image of the retina for identification
AU2002363421B2 (en) * 2001-10-16 2008-10-16 Aeon Imaging, LLC Device for digital retinal imaging
JP4018425B2 (ja) * 2002-03-29 2007-12-05 松下電器産業株式会社 目画像撮像装置
JP2004309514A (ja) * 2003-04-01 2004-11-04 Pulstec Industrial Co Ltd ピンホール素子および同素子を用いた光学装置
US20060147095A1 (en) * 2005-01-03 2006-07-06 Usher David B Method and system for automatically capturing an image of a retina
US8488895B2 (en) * 2006-05-31 2013-07-16 Indiana University Research And Technology Corp. Laser scanning digital camera with pupil periphery illumination and potential for multiply scattered light imaging
NZ579992A (en) * 2007-03-28 2011-05-27 Holden Brien Vision Inst Characterising eye-related optical systems
US9445717B2 (en) 2011-07-08 2016-09-20 Brien Holden Vision Institute System and method for characterising eye-related systems
CN103040433A (zh) * 2011-10-14 2013-04-17 上海美沃精密仪器有限公司 一种移轴断层眼睛扫描系统及其方法
JP6454677B2 (ja) 2013-03-15 2019-01-16 ニューロビジョン イメージング，インコーポレーテッド ヒトの生体内網膜から集光したアフォーカル光を排除するためのシステム
US9959442B2 (en) * 2014-05-30 2018-05-01 Datalogic ADC, Inc. Extended depth of field in imaging machine-readable symbol reader using image side telecentric lens
US11331144B2 (en) * 2018-05-04 2022-05-17 Covidien Lp Light energy surgical system, apparatus, and method
JP2023527697A (ja) * 2020-06-02 2023-06-30 アルコン インコーポレイティド 視軸識別システム及び方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4322137A (en) * 1978-12-29 1982-03-30 Nippon Kogaku K.K. Fundus observation and photographing optical system
US5152295A (en) * 1989-07-26 1992-10-06 Kowa Company Ltd. Fundus examination device
US5258791A (en) * 1990-07-24 1993-11-02 General Electric Company Spatially resolved objective autorefractometer

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4135791A (en) * 1974-12-02 1979-01-23 Varian Associates, Inc. Reduced glare scanner
US4109237A (en) * 1977-01-17 1978-08-22 Hill Robert B Apparatus and method for identifying individuals through their retinal vasculature patterns
US4393366A (en) * 1981-02-17 1983-07-12 Eye-D Development Ii Ltd. Rotating beam ocular identification apparatus and method
US4620318A (en) * 1983-04-18 1986-10-28 Eye-D Development Ii Ltd. Fovea-centered eye fundus scanner
US4764005A (en) * 1985-09-17 1988-08-16 Eye Research Institute Of Retina Foundation Double scanning optical apparatus
US4768873A (en) * 1985-09-17 1988-09-06 Eye Research Institute Of Retina Foundation Double scanning optical apparatus and method
US4786142A (en) * 1986-06-16 1988-11-22 Eyedentify, Inc. Optical instrument line of sight aligning device
US4923297A (en) * 1986-06-23 1990-05-08 Eyedentify, Inc. Optical alignment system
NL9000135A (nl) * 1989-01-30 1990-08-16 Seiko Epson Corp Focusseermechanisme en optische kop.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4322137A (en) * 1978-12-29 1982-03-30 Nippon Kogaku K.K. Fundus observation and photographing optical system
US5152295A (en) * 1989-07-26 1992-10-06 Kowa Company Ltd. Fundus examination device
US5258791A (en) * 1990-07-24 1993-11-02 General Electric Company Spatially resolved objective autorefractometer

Also Published As

Publication number Publication date
CN1143311A (zh) 1997-02-19
CA2179195A1 (en) 1995-06-22
EP0734220B1 (en) 2001-08-08
WO1995016386A1 (en) 1995-06-22
EP0734220A1 (en) 1996-10-02
DE69427923T2 (de) 2001-11-22
BR9408338A (pt) 1997-08-19
US5532771A (en) 1996-07-02
DE69427923D1 (de) 2001-09-13
JPH09509076A (ja) 1997-09-16
AU1338695A (en) 1995-07-03
ATE203879T1 (de) 2001-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100343864B1 (ko) 눈기저광학스캐너시스템및방법
US4620318A (en) Fovea-centered eye fundus scanner
US8382285B2 (en) Device and method for determining the orientation of an eye
US5997141A (en) System for treating the fundus of an eye
US4293198A (en) Eye refractometer
US4768874A (en) Scanning optical apparatus and method
CA1177897A (en) Rotating beam ocular identification apparatus and method
US5106183A (en) Topography measuring apparatus
US4923297A (en) Optical alignment system
US3536383A (en) Automatic optometer for measuring the refractive power of the eye
US5450143A (en) Surgical optometer
US3600098A (en) Optical alignment method and apparatus
US5283598A (en) Illumination of the cornea for profilometry
US5046835A (en) Apparatus for testing visual functions of human eyes
WO1995016386B1 (en) Eye fundus optical scanner system and method
US6304723B1 (en) Retinal camera
US5900928A (en) Confocal bidirectional laser doppler velocimetry
US5825457A (en) Keratometric illumination system
US4591247A (en) Eye refractometer
WO2002007068A1 (en) An authentication device for forming an image of at least a partial area of an eye retina
US6886939B2 (en) Topographer and method for mapping corneal surface
RU2134530C1 (ru) Рефрактометр
JPH05344954A (ja) 視線方向検出装置
JP2002253508A (ja) 検眼装置
JPH067297A (ja) 目の屈折度の判定方法と装置及び装置の使用方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee