KR100386514B1 - 시력 측정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시력 측정기에 관한 것으로서, 서로 다른 강도를 가지는 조준광과 측정광을 모두 출사할 수 있는 광원을 포함하는 광 출사 광학계; 상기 광 출사 광학계로부터 출사되는 광을 집속하여 피검자의 안구로 입사시키는 대물렌즈부; 광 출사 광학계로부터 출사되는 광의 진행 경로에 있으며, 안구로 입사되는 광은 투과시키고, 안구로부터 반사되는 광의 진로를 변경하는 미러 부재와 상기 진로가 변경된 광신호를 검출하는 광검출센서를 포함하는 광검출광학계; 및 상기 광검출광학계로부터 출력되는 전기적 신호를 연산하여 안구에 관한 정보를 제공하는 중앙처리부를 포함하는 시력 측정기를 제공한다. 본 발명의 시력측정기는 광량의 소모가 적어 신호/잡음비가 높으므로, 시력 측정의 신뢰성이 높고, 단순한 내부 구조를 가짐으로서 제조 단가가 낮으며, 조립 생산성이 높다.

Description

시력 측정기{Optometer}

본 발명은 시력 측정기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조준광을 이용하여 피검자의 동공 위치를 시력 측정기에 대하여 정렬시키고, 측정광을 이용하여 안구의 굴절력(Refractive Power)을 측정하는 시력 측정기에 관한 것이다.

안과, 안경점 등에서 피검자의 시력을 측정하는데 일반적으로 사용되고 있는 시력 측정기는 측정광을 안구(眼球)에 입사시키고, 안구의 망막 면에서 반사되는 빛을 분석함으로써 시력을 측정한다. 안구에 입사되는 측정광의 포커스(focus) 상태는 피검자의 안구를 구성하는 수정체, 각막 등의 상태에 따라 그 초점 위치, 크기 등이 상이하므로, 안구의 망막으로부터 반사되어 나오는 빛을 분석하여 수정체의 굴절력 등, 시력 정보를 얻을 수 있다. 이와 같은 측정 방법에서, 굴절력을 신뢰성 있게 측정하기 위해서는 측정광을 피검안구 동공의 중앙으로 입사시켜야 한다. 측정광이 피검안구 동공 중앙으로 입사하도록 측정광과 동공을 정렬시키는 방법으로는, 측정광과 동일한 경로를 가지는 소정 이미지의 조준광을 피검안구의 각막에 투사하고, 각막에서 반사되는 이미지를 관측하여 조준광과 동공의 정렬 상태를 확인하면서, 피검안구의 동공이 조준광의 중앙에 오도록 피검자 또는 시력측정기의 위치를 조절하는 방법이 현재 사용되고 있다.

도 1은 이와 같은 종래의 시력 측정기의 광학 회로도를 도시한 것이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 시력 측정기는 측정용 출사 광학계(10), 측정광 입사 광학계(20), 조준용 출사 광학계(30), 각막 결상용 광학계(40), 대물렌즈(OL) 및 중앙처리부(50)를 포함한다.

측정용 출사 광학계(10)는 측정광을 출사하는 측정광원(S1), 출사된 측정광을 집속하는 집속렌즈(L1), 및 측정광의 세기를 조절하는 조리개(I1)로 이루어진다. 측정광 입사 광학계(20)는 안구(60)로 입사되는 측정광은 투과시키고, 안구(60)로부터 반사되는 측정광의 진로를 바꾸는 홀미러(M), 안구(60)로부터 반사되는 측정광을 집속하는 입사 렌즈부(L2), 입사 렌즈부(L2)를 통과한 광신호를 검출하는 제1 광검출센서(D1)를 포함한다. 조준용 출사 광학계(30)는 측정광보다 약한 세기의 조준광을 출사하는 조준광원(S2), 조준광의 세기를 조절하는 조리개 및 산란자(I2), 산란된 조준광을 집속하는 조준 렌즈부(L3), 및 조준 렌즈부(L3)로부터 출사된 광의 경로를 피검안자의 안구(60)쪽으로 변경해주며, 조준광과 측정광의 경로를 일치시키는 제1 하프미러(HM1)를 포함한다. 각막 결상용 광학계(40)는 안구의 각막에서 반사된 광의 진행 방향을 변경시키는 제2 하프미러(HM2), 제2 하프미러(HM2)에서 반사된 광을 집속시키는 결상렌즈부(L4)와 결상렌즈부(L4)를 통과한 광을 검출하는 제2 광검출센서(D2)를 포함한다.

이와 같은 종래의 시력 측정기의 동작을 설명하면, 먼저 조준용 출사 광학계(30)의 조준광원(S2)에서 조준광을 출사하고, 조리개 및 산란자(I2)를 이용하여 각막(62)에 상을 맺는데 적합하도록 그 세기 및 형상을 조절한다. 세기가 조절된 조준광은 조준 렌즈부(L3)에서 집속되고, 집속된 광은 제1 하프미러(HM1)에 의하여 경로가 변경되어, 대물렌즈(OL)를 통하여 피검자의 안구(60)쪽으로 입사한다. 상기 조준 렌즈부(L3)는 대물 렌즈(OL)를 고려하여 피검자의 각막(62) 정점이 조리개 및 산란자(I2)와 공액 관계가 되도록 설계 및 배치되므로, 조준광은 피검자의 각막(62) 정점에 산란자의 상을 형성한다. 이 상은 각막 결상용 광학계(40)의 제2 하프 미러(HM2)에서 반사되고, 결상렌즈부(L4)에서 집속되어, 광검출센서(D2)에서 이미지 정보를 포함하는 전기적 신호로 변환된다. 중앙처리부(50)는 상기 전기적 신호를 받아 모니터(52)에 피검자의 각막에 형성된 상이 나타나도록 한다. 따라서, 검사자는 화면에 나타나는 조준광의 이미지와 동공과의 위치를 비교하여,조준광이 동공에 정확히 입사하는지를 판별할 수 있으며, 만일 조준광이 정확히 입사하지 않으면 피검안구의 동공이 조준광의 중앙에 오도록 피검자 또는 시력측정기의 위치를 조절한다.

이와 같이, 피검안구의 동공이 조준광의 중앙에 오도록 조절한 다음, 측정용 출사 광학계(10)의 측정광원(S1)을 구동시켜 조준광보다 강한 측정광을 출사한다. 출사된 측정광은 집속렌즈(L1)에서 집속되고, 시력 측정에 적합하도록 조리개(I1)에 의하여 그 세기가 조절된다. 조리개(I1)를 통과한 측정광은 홀미러(M), 제1 하프미러(HM1), 대물렌즈(OL) 및 제2 하프미러(HM2)를 지나, 조준광과 동일한 경로로 안구(60)에 입사하고, 망막(64)에 상을 형성한다. 망막(64)에 형성된 측정광의 포커스(focus) 상태는 피검자의 안구(60) 상태에 따라 달라지므로, 망막(64)에서 반사된 빛은 피검자의 시력정보를 포함하고 있다. 반사된 측정광은 제2 하프미러(HM2), 대물렌즈(OL) 및 제1 하프미러(HM1)를 통과하고, 홀미러(M)에서 반사되어, 입사 렌즈부(L2)에서 집속된다. 집속된 측정광은 광검출센서(D1)에서 전기적 신호로 변환되고, 중앙처리부(50)는 상기 전기적 신호를 분석하여 피검안 수정체(66)의 굴절력을 산출함으로서 피검자의 시력을 측정할 수 있다.

이와 같이 현재 상용화되어 있는 시력 측정기는 상대적으로 강한 세기의 측정광을 단시간에 정격 출력하는 측정광 출사 광학계(10)와 약한 세기의 조준광을 장시간에 걸쳐 출력하는 조준광 출사광학계(30)를 모두 포함하고 있으므로, 시력 측정기의 전체 크기가 커지며 구조가 복잡해지게 되어, 제조 단가가 상승하게 된다. 또한 조준광과 측정광의 입사경로가 동일하도록 조준용 출사 광학계(30)를 정렬해야 하므로, 시력 측정기의 조립 생산성도 떨어진다. 또한 조준광의 경로와 측정광의 경로를 일치시키기 위해 사용되는 제1 하프 미러(HM1)에 의하여 측정광 및 조준광의 광량이 감소되고, 특히 측정광은 안구(60)로 입사 및 반사될 때 모두 광량이 감소되므로, 전체적으로 광량이 급격히 감소하게 된다. 급격한 광량 감소는 신호/잡음비를 떨어뜨리고, 안구의 굴절력 측정의 신뢰성을 저하시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 광량의 소모가 적어 신호/잡음비가 높으므로, 시력 측정의 신뢰성이 높은 시력 측정기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 단순한 내부 구조를 가짐으로서 제조 단가가 저렴하며, 조립 생산성이 높은 시력측정기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 시력 측정기의 구성을 나타내는 광학회로도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시력 측정기의 구성을 나타내는 광학회로도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시력 측정기에 사용되는 다기능 광원의 전자회로도.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 서로 다른 강도를 가지는 조준광과 측정광을 모두 출사할 수 있도록 되어 있으며, 트랜지스터, 달링톤 트랜지스터, 광제어부 및 발광다이오드로 구성되어 있는 광원을 포함하고, 상기 광원에서, 상기 트랜지스터와 달링톤 트랜지스터의 콜렉터 단자는 상기 발광다이오드에 연결되어 있으며, 상기 트랜지스터들의 베이스 단자는 상기 광제어부에 연결되어 있고, 상기 트랜지스터들의 에미터 단자는 접지되어 있는 것인 광 출사 광학계; 상기 광 출사 광학계로부터 출사되는 광을 집속하여 피검자의 안구로 입사시키는 대물렌즈부; 상기 광 출사 광학계와 상기 대물렌즈부의 사이에 있으며, 안구로 입사되는 측정광은 투과시키고, 안구의 망막으로부터 반사되는 측정광의 진로를 변경하는 홀미러, 상기 홀미러에서 반사된 측정광을 집속하는 입사 렌즈부, 및 상기 입사 렌즈부를 통과한 광신호를 검출하는 제1 광검출센서를 포함하는 측정광 입사 광학계; 및 상기 대물렌즈부와 상기 안구 사이에 있으며, 안구로 입사되는 광은 투과시키고, 안구의 각막으로부터 반사되는 조준광의 진로를 변경하는 하프미러, 상기 하프미러에서 반사된 조준광을 집속하는 결상렌즈부, 및 상기 결상렌즈부를 통과한 광을 검출하는 제2 광검출센서를 포함하는 각막 결상용 광학계를 포함하는 광검출광학계; 및 상기 광검출광학계로부터 출력되는 전기적 신호를 연산하여 안구에 관한 정보를 제공하는 중앙처리부를 포함하는 시력 측정기를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시력측정기의 광학회로도로서, 도 1에 도시된 종래의 시력 측정기와 유사한 기능을 하는 부재에는 동일한 도면 부호를 부여하였다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시력 측정기는 광 출사 광학계(10), 측정광 입사 광학계(20), 대물렌즈부(OL), 각막 결상용 광학계(40), 및 중앙처리부(50)를 포함한다.

상기 광 출사 광학계(10)는 비교적 약한 강도의 조준광과 비교적 강한 강도의 측정광을 모두 출사할 수 있는 다기능 광원(S)과, 출사된 광을 집속하는 집속렌즈(L1), 및 출사된 광의 세기를 조절하는 조리개(I1)로 이루어진다.

조준광과 측정광을 모두 출사할 수 있은 다기능 광원(S)의 일 예를 도 3에 도시하였다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시력 측정기에 사용될 수 있는 다기능 광원(S)은 통상적인 증폭률을 가지는 npn 트랜지스터(2), 증폭률이 매우 큰 달링톤 트랜지스터(Darlington Transistor, 4), 광제어부(6) 및 발광다이오드(8)로 구성되고, 상기 npn 트랜지스터(2)와 달링톤 트랜지스터(4)의 콜렉터 단자는 상기 발광다이오드(8)에 연결되어 있으며, 상기 트랜지스터들(2, 4)의 베이스 단자는 상기 광제어부(6)에 연결되어 있고, 상기 트랜지스터들(2, 4)의 에미터 단자는 접지되어 있다. 상기 다기능 광원(S)은 광제어부(6)의 단자 A가 온(on) 상태가 되면, 달링톤 트랜지스터(4)의 큰 증폭률에 의하여 발광다이오드(8)로부터 비교적 강한 강도의 측정광이 출사되고, 단자 B가 온(on) 상태가 되면, npn 트랜지스터(2)의 작은 증폭률에 의하여 발광다이오드(8)로부터 비교적 약한 강도의 조준광이 출사된다. 따라서, 사용되는 트랜지스터(2, 4)의 용량을 적절히 선정하거나, 다기능 광원(S)의 회로 내에 적절히 저항(R1, R2)을 삽입하여, 발광다이오드(8)로부터 원하는 강도의 조준광 또는 측정광이 출사되도록 조절할 수 있으며, 또한 광제어부(6)의 단자 A, B의 온(on) 시간을 제어하여 광의 출사 시간을 용이하게 조절할 수 있다. 상기 광 출사 광학계(10)에 사용되는 다기능 광원(S)은 동일한 기능을 가지는 한 전자회로적으로 또 기구적으로 다양하게 변형될 수 있으며, 집속렌즈(L1) 및 조리개(I1)도 동일한 기능을 하는 한 다양한 변형이 가능하다.

다시 도 2를 참조하면, 상기 측정광 입사 광학계(20)는 광 출사 광학계(10)로부터 출사되는 광의 진행 경로에 있으며, 안구(60)로 입사되는 측정광은 투과시키고, 안구(60)의 망막(64)으로부터 반사되는 측정광의 진로를 바꾸는 홀미러(M), 상기 홀미러(M)로부터 반사되는 측정광을 집속하는 입사 렌즈부(L2), 입사 렌즈부(L2)를 통과한 광신호를 검출하는 제1 광검출센서(D1)를 포함한다. 상기 각막 결상용 광학계(40)는 안구(60)로 입사되는 광은 투과시키고, 안구(60)의 각막(62)에서 반사된 광의 진행 방향을 변경시키는 하프미러(HM), 상기 하프미러(HM)에서 반사된 광을 집속시키는 결상렌즈부(L4)와 결상렌즈부(L4)를 통과한 광을 검출하는 제2 광검출센서(D2)를 포함한다.

상기 측정광 입사 광학계(20)와 각막 결상용 광학계(40)는 이미 설명한 종래의 시력 측정기에서 사용된 것과 동일한 기능을 하는 것으로서, 홀미러(M) 또는 하프미러(HM)에서 굴절된 빛의 경로에 적절히 미러(mirror)를 배치하여 검출센서(D1, D2) 또는 렌즈(L2, L4)의 개수를 줄여, 하나의 광학계로 구성하는 것도 가능하다. 즉, 이들 두 광학계(20, 40)는 안구로 입사되는 광은 투과시키고, 안구로부터 반사되는 광의 진로를 변경하는 미러 부재와 상기 진로가 변경된 광신호를 검출하는 광검출센서를 포함하는 광검출광학계를 이룬다.

상기 대물렌즈부(OL)는 조준광 또는 측정광을 집속하는 역할을 하는 것으로서, 홀미러(M)와 피검자의 안구 각막(62) 정점이 서로 공액 관계가 되도록 설계하여, 조준광이 안구 각막(62)에 상을 형성하도록 한다. 상기 중앙처리부(50)는 상기 측정광 입사 광학계(20)와 각막 결상용 광학계(40)로부터 출력되는 정보를 연산하여 피검자의 동공과 측정광을 정렬시키기 위한 정보를 제공하거나, 시력정보를 제공하는 기능을 하며, 필요에 따라 상기 다기능광원(S)의 광제어부(6)의 기능을 함께 할 수도 있다.

본 발명에 따른 시력 측정기의 동작을 설명하면, 먼저 다기능 광원(S)의 광제어부(6) 단자(B)를 장시간 온(on)하여 다기능 광원(S)에서 조준광을 출사한다. 출사된 조준광은 집속렌즈(L1)에서 집속되고, 필요에 따라 조리개(I1)에 의하여 광의 세기가 적절히 조절된 다음, 조리개(I1)와 각막(62)사이에서 공액관계에 있는대물 렌즈(OL)를 통해 피검자의 각막(62) 정점에 상을 형성한다. 이 상은 각막 결상용 광학계(40)의 하프 미러(HM)에서 반사되고, 결상렌즈부(L4)에서 집속되어, 광검출센서(D2)에서 이미지 정보를 포함하는 전기적 신호로 변환된다. 중앙처리부(50)는 상기 전기적 신호를 받아 모니터(52)에 피검자의 각막(62)에 형성된 상이 나타나도록 한다. 따라서, 검사자는 화면에 나타나는 조준광의 이미지와 동공과의 위치를 비교하여, 조준광이 동공에 정확히 입사하는지를 판별할 수 있으며, 만일 조준광이 동공에 정확히 입사하지 않으면 피검안구의 동공이 조준광의 중앙에 오도록 피검자 또는 시력측정기의 위치를 조절한다.

이와 같이, 피검안구의 동공이 조준광의 중앙에 오도록 조절한 다음, 다기능 광원(S)의 광제어부(6) 단자 B를 오프(off)하고, 단자 A를 온(on)하여 다기능 광원(2)에서 측정광을 출사한다. 출사된 측정광은 집속렌즈(L1)에서 집속되고, 필요에 따라 조리개(I1)에 의하여 광의 세기가 적절히 조절된 다음, 대물 렌즈(OL)를 통해 조준광과 동일한 경로로 안구(60)에 입사하고, 망막(64)에 상을 형성한다. 망막(64)에 형성된 측정광의 포커스(focus) 상태는 피검자의 안구(60) 상태에 따라 달라지므로, 망막(64)에서 반사된 빛은 피검자의 시력정보를 포함하고 있다. 반사된 측정광은 하프미러(HM) 및 대물렌즈(OL)를 통과하고, 홀미러(M)에서 반사되어, 입사 렌즈부(L2)에서 집속된다. 집속된 측정광은 광검출센서(D1)에서 전기적 신호로 변환되고, 중앙처리부(50)는 상기 전기적 신호를 분석하여 피검안 수정체(66)의 굴절력을 산출함으로서 피검자의 시력을 측정할 수 있다.

이상 상술한 바와 같은 본 발명의 시력 측정기는 광량의 소모가 적어 신호/잡음비가 높으므로 신뢰성이 높은 시력 측정 결과를 얻을 수 있으며, 단순한 내부 구조를 가짐으로서 제조 단가가 저렴하고, 조립 생산성이 높다.

Claims (4)

1. 서로 다른 강도를 가지는 조준광과 측정광을 모두 출사할 수 있도록 되어 있으며, 트랜지스터, 달링톤 트랜지스터, 광제어부 및 발광다이오드로 구성되어 있는 광원을 포함하고, 상기 광원에서, 상기 트랜지스터와 달링톤 트랜지스터의 콜렉터 단자는 상기 발광다이오드에 연결되어 있으며, 상기 트랜지스터들의 베이스 단자는 상기 광제어부에 연결되어 있고, 상기 트랜지스터들의 에미터 단자는 접지되어 있는 것인 광 출사 광학계;

   상기 광 출사 광학계로부터 출사되는 광을 집속하여 피검자의 안구로 입사시키는 대물렌즈부;

   상기 광 출사 광학계와 상기 대물렌즈부의 사이에 있으며, 안구로 입사되는 측정광은 투과시키고, 안구의 망막으로부터 반사되는 측정광의 진로를 변경하는 홀미러, 상기 홀미러에서 반사된 측정광을 집속하는 입사 렌즈부, 및 상기 입사 렌즈부를 통과한 광신호를 검출하는 제1 광검출센서를 포함하는 측정광 입사 광학계; 및

   상기 대물렌즈부와 상기 안구 사이에 있으며, 안구로 입사되는 광은 투과시키고, 안구의 각막으로부터 반사되는 조준광의 진로를 변경하는 하프미러, 상기 하프미러에서 반사된 조준광을 집속하는 결상렌즈부, 및 상기 결상렌즈부를 통과한 광을 검출하는 제2 광검출센서를 포함하는 각막 결상용 광학계를 포함하는 광검출광학계; 및

   상기 광검출광학계로부터 출력되는 전기적 신호를 연산하여 안구에 관한 정보를 제공하는 중앙처리부를 포함하는 시력 측정기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 광 출사 광학계는 상기 광원으로부터 출사된 광을 집속하는 집속렌즈, 및 출사된 광의 세기를 조절하는 조리개를 더욱 포함하는 시력 측정기.