KR100359011B1 - 시각이미징시스템 - Google Patents

Abstract

시각 이미징 시스템은 케이블로 하우징에 연결되는 손부착휴대용 이미지촬상 유니트를 갖는다. 손부착 유니트는 눈동자에 광을 전달하기 위하여 광광학섬유, 이미징 및 포커싱광학, 이미지CCD를 포함한다. 연결하우징은 전원, 광원, 눈동자의 이미지를 보여주기 위한 뷰잉모니터를 제공한다.

Description

시각 이미징 시스템

본 발명의 이미저(imager)는 칼라안구이미징, 플루오레세인 혈관조영법(fluorescein angiography)과 스테레오이미징(stereoimaging) 능력으로 시각상 안구의 매우 넓은 각도의 시야를 제공하는 것이다. 본 이미저는 망막의 약 80%를 해상(resolve)할 수 있으며 일관된 디지탈 특질로서 이미지를 촬상할 수 있다. 정밀한 디지탈해상도는 진단이나, 특별히 치료 전후에 연장시간이 필요한 환자의 상태에 관한 서류에 중요하다. 본 발명의 이미저는 시각화되며, 모니터스크린에서 바로 살펴볼 수 있으며, 나중에 검토 ·비교용으로 디지탈 하게 저장되고/거나, 하드 카피서류용으로 프린터를 통해 프린트출력되며, 모뎀을 통해 전화선으로 전송될 수도 있는 촬상된 디지탈이미지를 제공하는 것이다.

본 발명의 시각 이미징 시스템은 인간의 눈동자의 후부챔버(posterior chamber)내나 망막내 구조의 이미지와 수정체의 같은 영역 내에 어떤 구조의 이미지를 촬상하도록 고안된 것이다. 과거에는 35mm필름을 사용하는 안구카메라(Fundus cameras)가 눈동자를 촬영하기 위해 사용되어 왔다. 그러나 그러한 카메라는 여러 가지 한계를 가지고 있어 수술용으로서 기술적으로 의심되었으며 사용상 제한되었다.

도 1은 본 발명의 정면도.

도 2는 도 1의 장치 평면도.

도 3은 도 2의 선 3-3을 따른 단면도.

도 4는 도 1의 장치의 개략적인 제어회로도.

도 5는 본 발명의 손부착휴대용 이미지촬상유니트의 확대단면도.

도 6은 부채꼴로 펼쳐진 광학섬유를 섬유슬리브로부터 집중 광통로로 비추는 도 5의 광전달어셈블리의 평면도.

도 7은 도 6의 광전달시스템의 평면도.

도 8은 각막접촉렌즈에 대하여 부채꼴로 펼친 광학섬유 말단의 확대단면도.

도 9는 도 8의 선 9-9를 따른 단면도.

도 10은 각막접촉렌즈에 대하여 이중 집중 광통로를 제공한 다른 실시예를설명하는 확대단면도.

도 11은 도 10의 선 11-11을 따른 정면도.

도 12는 본 발명에 따른 휴대용 촬상유니트내 여러 가지 렌즈들의 광학적인 배치도.

도 13은 렌즈시스템을 따른 촬상유니트의 목적해드를 제거하여 골드만렌즈이론으로 대체하는 것을 도시하는 단면도.

도 14는 본 발명의 장치에 따른 하우징과 손부착 유니트 사이의 연결케이블 단면도.

본 발명은 전원, 눈동자에 빛을 제공하기 위한 광원, 이미지를 시각화하는 뷰잉모니터(viewing monitor)를 포함하는 하우징을 갖는 시각 이미징 시스템을 제공하는 것이다. 손부착휴대용 이미지촬상유니트는 눈동자에 빛을 전달하기 위한 광광학섬유(light fiber optics), 각막접촉렌즈를 포함하는 이미징 및 포커싱광학, 이미지CCD(charge coupled image device)를 가짐으로써 제공된다. 광광학섬유는 각막을 통하여 눈동자를 비추도록 각막접촉렌즈를 둘러싸는 집중 광통로를 포함한다. 하우징과 이미지촬상유니트 사이를 연결하는 연결케이블은 하우징과 촬상유니트 사이의 정보를 공급하며 받는 콘트롤선과, 전원을 공급하는 전기케이블과, 광원으로부터 촬상유니트내의 광광학섬유까지 빛을 공급하는 공급 광광학섬유케이블을 포함한다.

또한 추가 목적으로, 집중 광통로는 각막접촉렌즈의 축을 향하여 수렴한다. 한 가지 실시예로서, 집중 광통로는 두 개의 집중 광통로를 포함한다.

또한 본 발명의 추가 목적으로, 집중 광통로는 광광학섬유로부터 섬유들을 부채꼴로 펼쳐 형성되며 섬유들의 말단들은 연속된 360°광원을 형성한다.

또한 추가 목적으로, 이미지CCD는 색체 이미지디바이스이며 이미징 및 포커 싱광학은 칼라변형방지렌즈수단을 포함한다.

또한 추가 목적으로, 변형방지렌즈수단은 삼중렌즈가 분리된 칼라를 가져와 하나의 초점(focal point)에 칼라들을 혼합하는 두 개의 삼중렌즈세트를 포함한다.

또한 본 발명의 추가 목적으로, 광학은 제거 가능한 각막접촉렌즈와, 압축렌즈와 제1 렌즈를 포함하며 추가하여 휴대용 이미지촬상디바이스에 부착하는 골드만 타입렌즈(Goldman type lens)를 포함한다.

또한 추가 목적으로, 광학에서 눈동자의 내부에 15° 내지 150°시야를 제공하도록 변형가능렌즈가 제공된다.

또한 본 발명의 추가 목적으로, 하우징내의 광원은 텅스텐램프를 포함한다.

또 다른 추가 목적과, 특징과 이점은 상세히 밝힐 목적으로 주어지며 첨부된 도면들과 연계하여 취하여진 본 발명의 바람직한 실시예의 후술에 따라 분명해 질것이다.

이하 도면들에서, 참조번호 "10"은 본 발명에 따른 시각 이미징 시스템을 지적하고 손부착휴대용 이미지촬상유니트(12)를 포함하며, 적절한 하우징은 콘솔(14)과 연결케이블(16)이다.

하우징(14)은 일반적으로 전원(18), 광원(20), 슬라이드광필터(22), 키보드(24), 뷰잉모니터(26), 프린터(28)와 같은 출력리코더, 디지탈레이저 플로피디스크(32)와 같은 스틸비디오리코더(30)와/또는 VHS(video home system)리코더(30), 콘트롤패널(19), CCD(charge coupled device)콘트롤(21)과 풋페달콘트롤(23)을 포함한다.

도 4에서, 부가적으로 광원(20)과 슬라이드바필터(22)를 포함하는 콘트롤패널(19)은 전원스위치(25), 광도콘트롤(27), 포커스콘트롤(29)과 촬상콘트롤(31)을 포함한다. 풋페달콘트롤(23)은 광도콘트롤(27a), 포커스콘트롤(29a)과촬상콘트롤(31a)을 포함하며 이것에 의하여 작업자가, 손으로 촬상장치(12)를 다루는 동안, 장치(10)의 조작을 제어하게 한다. 키보드(24)는 CCD로 진 칼라를 나타내기 위한 백색밸런스 강도콘트롤이다. 콘트롤(21)은 촬상장치(12)로부터 디지탈이미지를 수취하여 그들을 리코더(32), 프린터(28), VHS(30)와 모니터(26)로 전달하기 위하여 아날로그출력값으로 전환한다.

도 5에서, 휴대용 이미지촬상유니트(12)는, 도 14에서 가장 잘 도시된 바와같이, 석영광학섬유케이블(40), 전원케이블(54)과 리모트콘트롤케이블(56)을 포함하는 케이블(16)에 연결되어 도시되어 있다. 또한, 휴대용 이미지촬상유니트(12)는 이미징 및 포커싱광학(36)(도 5와 도 12), 0.5 CCD와 같은 이미지CCD인 디지탈 이미징디바이스(38)를 포함하며, CCD콘트롤러(21)에 전달하도록 이미지를 전기적으로 촬상한다. 이미징 및 포커싱광학은, 도 5와 도 12에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 이중렌즈인 제1 각막접촉렌즈(42), 제1 렌즈(44), 집광렌즈(46), 축소렌즈(48), 이들의 집합체는 제1 렌즈시스템으로 알려지며, 아이리스조리개(iris diaphragm)(50)와 삽입렌즈(52)를 포함한다(도 5). 제1 렌즈시스템은 (도시 안된)고정나사로 유니트(12)에 해체 가능하도록 연결되며 후술에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 제거될 수도 있도록 연결된다. 아이리스조리개(50)는 최적의 가시화를 위한 계(field)의 깊이를 콘트롤하기 위하여 조정하며 대상의 이미징을 위하여 적절한 F넘버표시조리개에서 조절될 수도 있다. 삽입렌즈(52)는 CCD(38)에 이미지화된 시계를 효과적으로 콘트롤하며 15°에서 150°까지 변화하는 인간의 눈동자 후부챔버의 다양한 시야를 제공하기 위하여 변화될 수 있다. 포커스모터(41)는 광학(36)의 포커스를작동시킨다.

바람직하게는, CCD(38)는 후부챔버와 존재하는 임의의 병의 진칼라표현을 제공하며, 다른 파장길이를 사용하므로써 후부챔버의 다른 층을 보여주는 후부챔버의 칼라이미지를 얻기 위한 칼라이미지디바이스이다. 부가적으로, 칼라이미징은 유니트(10)가 스테레오이미징을 제공할 수 있게 하며, 병이 활동하거나 굳어지는지를 결정하기 쉽게 만든다. 그러나, CCD(38)로 칼라이미지를 얻을 때, 칼라변형을 막기 위하여 이미징 및 포커싱광학(36)에 렌즈시스템이 추가되어야 한다. 즉, 빨강, 녹색, 파랑의 칼라는 보통 분리될 것이며 칼라변형이 교정되지 않는다면 흐릿한 이미지를 만들 것이다. 그리하여, 제1 삼중렌즈(60)는 하나의 공동 초점에 분리된 칼라를 전달하는 이미징 및 포커싱광학(도 5 및 도 12)내에 제공되며 제2 삼중렌즈(62) 세트는 CCD(38)의 초점이 맺히는 평면에 초점을 맞춘다. 그리하여, 삼중렌즈(60, 62)의 각각은 빨강, 녹색, 파랑색의 다른 파장길이로 작용하는 3개의 렌즈를 포함하며 그것에 의하여 어떤 칼라변형도 막으며 진칼라표현을 유지한다. 그러나 원한다면, 또한 단색이미징을 위하여 색채CCD(38)가 사용될 수도 있다.

눈동자의 후부챔버와 임의의 병의 진 표현을 얻기 위하여, 그리고 특별히 진칼라를 얻기위하여, 균일한 광온도와 균일한 광분포를 갖는 것이 중요하다. 도 5 내지 도 9에서, 집중 광통로는 각막을 통해 눈동자를 비추기 위하여 각막접촉렌즈(42)를 둘러서 제공된다. 연속하는 360°광원은 눈동자 후부챔버에 평탄한 광분포를 제공하며 또한 더 낮은 광강도를 요구하는 이점을 갖도록 제공된다. 석영광학섬유 케이블(40)은 각각의 섬유(72)가 부채꼴로 펴지는 방향으로 위치하는한 다발의 슬리브광학섬유(70)에 연결되며, 말단(74)은 말단(74)이 동심원을 통하여 광원을 향하게 마련되기 위하여 각막접촉렌즈(42)를 둘러싸는 집중 광통로를 제공하는 각막 렌즈(42) 주위에 연속하는 360°광원을 형성하기 위하여 마련된다.

도 8과 도 9에 가장 잘 나타난 실시예에서, 부채꼴로 펼쳐진 광학섬유(72)의 외부말단(76)은 좀 더 넓은 시계(field of view)를 마련하기 위하여 각막접촉렌즈(42)의 축을 향하여 수렵한다. 이 실시예에서, 말단(76)에 의하여 형성된 집중 광통로의 내경(ID)은 7.5mm일 수 있으며 0.016mm의 두께를 가지며 또한 렌즈(42)의 접근에 상대적으로 10°각도에서 수렴하며 약 2,000개의 섬유들을 포함한다. 그러나, 다양한 각막의 모양에 대체하기 위하여 각막에 여러 가지의 기울기 각도가 제공될 수도 있다. 그러나, 집중 광통로는 각막으로부터 낮은 반사 기울기를 제공하며 빛은 낮은 강도와 균일하게 퍼진 분포로 분포된다.

도 10 및 도 11에서, 집중 광통로는 두 개의 집중 광통로를 포함하며 도 8과도 9에서 도시된 것과 유사한 부분은 첨자 "a"를 첨가하여 비슷하게 번호매김을 한 추가적인 실시예가 제공된다. 그러나, 말단(76a)에 의하여 형성된 집중 통로에 부가하여, 제2 집중 통로는 후부챔버내에 광분포를 추가적으로 증가시키는 부채꼴로 펼쳐진 섬유(72a)의 말단(78)에 의하여 형성된다. 이 실시예에서, 제2 집중 통로의 말단(78)은 말단(76a)과 다른 각도에서 각막접촉렌즈의 축을 향하여 수렵하며 이 실시예에서만, 30°각도로 수렴할 수도 있다. 다중집중과 유사한 통로의 다른 이점은 유니트(10)가 소아와 노인환자의 차이와 같은 비정상적인 각막 모양을 수용할수 있게 하는 능력이다.

도 13에서, 휴대용 촬상유니트(12)가, 제1 렌즈시스템이 제거되고 대신 예를들어 튜머(tumor)검출을 위하여 내부챔버내에서 밀폐각도이미징(close angle imaging)을 허락하는 거울을 포함하는 골드만 타입(Goldman type)렌즈(80)가 부착되어 있다. 또는 원한다면, 눈동자의 외부 이미징을 위하여 제1 렌즈시스템을 제거하고 대신 손부착휴대용 촬상유니트(12)가 사용될 수 있다. 추가로, 원한다면, 간접조도를 제공하는 눈동자의 외부에 트랜스크레라(transclera) 조도를 제공하기 위하여 케이블(40)과 연결하도록 (도시 안된)광학섬유케이블포트가 제공될 수 있다. 이것은 백내장을 갖거나 서툴게 팽창하는 성인의 눈동자에서 유용하다.

지나친 빛은 눈동자에 손상(광독성)을 일으킬 수도 있다. 그러나 CCD(38)는 빛을 덜 요구하며 그 결과 눈동자의 내부의 조도를 덜 요구하는 종래의 35mm카메라 보다 우수하다. 게다가, 도 5내지 도 9의 집중 광통로 광원의 사용은 빛이 낮은 강도로 분산하여 널리 퍼질 때 더 낮은 광점강도를 제공한다. 게다가, 바람직하게는 광원(20)은 백열광 또는 플래시나 스트로브플래시와 비교하여 연속된 부드러운 빛을 제공하는 텅스텐램프이다.

측면 광필터(22)는 램프(20)상에서 미끄러질 수 있으며 필터된 광은 연결케이블(16)과 광학섬유케이블(40)로 전달된다. 여러 가지 타입의 필터들은 예를 들어 노랑색 T, 오랜지색, 빨강색, 플루오레세인, 또는 녹색들과 같이 사용될 수도 있다. 필터를 사용하므로써, 작업자는 흑백 또는 칼라이미징을 위하여 조도의 분광배합, 안구의 시각화와 이미징에 무관한 빨강색, 이미징과 혈관조영법을 위한 플로오레세인의 진한 파랑색 자극을 선택할 수도 있다.

하우징(14)에서, 촬상유니트(12)로부터 출력이미지신호는 연결케이블(16)에 전달되며 작업자가 최상의 화상을 얻도록 모니터(26)에 디지탈 하게 디스플레이한다. 작업자의 명령에 따라, 디지탈신호는 후에 참고하고/거나 컴퓨터 처리를 위하여 컴퓨터 플로피디스켓(32)에 영구 디지탈저장으로서 복사될 수 있으며 또한 하드 카피 파일서류를 위하여 칼라디지탈프린터(28)로 프린트될 수도 있다.

마지막으로, 적당한 수조작과 다중이미지촬상에 의하여, 이미저(10)는 눈에 관련한 임상구조의 스테레오이미징을 위한 저장 이미지를 제공할 수 있다.

본 발명은 손부착휴대용 촬상유니트가 특히 누워만 있는 환자나 인큐베이터내의 아기에게 이용될 때 특별히 우수하다. 게다가, CCD(38)로부의 출력값은 바로 모니터(26)에 나타나며 그 결과 반복실행 없이 우수한 이미지가 유지될 수 있다. 부가적으로, 디지탈출력값이 기록, 프린트출력, 상호 비교, 재 가공될 수 있으며 저장량은 감소된다.

현재의 시각 이미징 시스템은 15°에서부터 150°까지의 시야를 사용하는 칼라 또는 단색모드로 망막이미지를 기록할 수 있으며 휴대용 손부착시스템은 150°까지 미치는 아주 넓은 각도의 망막에 대한 서류를 가능하게 한다. 본 발명은 수초 내에 세상의 어떤 곳이든지 모뎀을 통하여 완전한 칼라이미지를 전송하도록 하는 저장형태로 시공간에서 이미지를 저장할 수 있다. 본 발명의 낮은 백광시스템은 이미지를 기록하기 위하여 플래시를 요구하지 않는다. 이것은 광선혐기(photophobic) 환자나 무서운 식물유독물질(phytotoxicity)에서 특별히 크게 우수하다. 마지막으로 본 발명은, 그것이 칼라, 단색, 또는 플루오레세인 혈관조영인 촬상유니트에 의하여 촬상된 임의의 시야에 대하여 연속된 VHS테이프를 기록하게 한다. 이것은 크게 의학자와 환자에게 교습능력을 고양시킨다.

상세한 설명을 목적으로, 유니트(10)에 사용될 수 있는 어떤 적절한 요소들에 있어서, 뷰잉모니터(26)는 파나소닉(Panasonic)에서 판매되는 모델 CT-1382-VY일 수 있다. 출력리코더(28)는 소니(Sony)에서 판매되는 모델 UP5200MD일 수 있다. VCR(30)은 파나소닉에서 판매되는 모델 AG-2520SQPB일 수 있다. 플로피리코더(32)는 파나소닉에서 판매되는 모델 AG810일 수 있다. CCD(38)는 옵트로닉스(Optronics)에서 판매되는 모델 LX-450A일 수 있다.

그 결과 본 발명은 목적을 수행하며 원래의 다른 목표와 이점뿐만 아니라 언급된 목표와 이점들을 얻도록 잘 적용된다. 본 발명의 바람직한 실시예가 제공되므로써 각 부분들의 상세한 구조와 배열에서의 많은 변화들이 본 발명의 개념과 첨부된 청구범위에 어긋남이 없이 만들어질 수 있다.

Claims (8)

1. 전원과, 콘트롤과, 촬상된 이미지를 보여주는 뷰잉모니터와, 촬상된 이미지를 저장하기 위한 출력리코더를 포함하는 콘솔과,

   광원으로부터 눈동자에 빛을 전달하기 위하여 광통로와,

   각막접촉렌즈와 칼라변형방지수단을 포함하는 이미징 및 포커싱 광학부와,

   아이리스 조리개(iris diaphragm)와,

   이미징 및 포커싱 광학부를 통하여 눈동자로부터 빛을 받는 색채이미지 CCD(chromatic charged coupled image device)를 갖는 손에 들고 사용하는(handheld) 휴대용 이미지촬상유니트와,

   상기 콘솔 및 촬상유니트 사이에 정보를 공급 및 수취하기 위한 제어용 라인을 갖는 이미지촬상유니트 사이의 연결케이블을 포함하며,

   상기 광통로는 각막을 통해 눈을 비추기 위해 각막 접촉렌즈를 둘러싸는 동심 광통로에 연결되는 것을 특징으로 하는 시각 이미징 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 동심 광통로는 각막 접촉렌즈의 축을 향하여 수렴하는 것을 특징으로 하는 시각 이미징 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 동심 광통로는 두 개의 동심 광통로를 포함하는 것을 특징으로 시각 이미징 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 동심 광통로는 광원으로부터 부채꼴로 펼쳐진 광학섬유들에 의하여 형성되며, 섬유들의 말단들은 연속된 360°광원을 형성하는 것을 특징으로 하는 시각 이미징 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 수차방지렌즈수단은 두 세트의 삼중렌즈들을 포함하며, 상기 두 세트의 삼중렌즈들은 분리된 칼라를 가져와 상기 칼라들을 하나의 초점에 혼합(blending)하는 것을 특징으로 하는 시각 이미징 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 이미징 및 포커싱광학부는 제거 가능한 각막접촉렌즈 및 압축렌즈와 제 1 렌즈를 포함하며, 추가로 휴대용 이미지촬상유니트에 부착하기 위하여 골드만타입 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 이미징 시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 눈동자 내부의 15°내지 150°까지의 시야를 제공하도록 이미징 및 포커싱 광학부에 변형가능렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 이미징 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 콘솔 내의 광원은 텅스텐 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 이미징 시스템.

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