KR100888867B1 - 동기식 맵핑 방법 및 장치 - Google Patents

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KR100888867B1 KR1020037001876A KR20037001876A KR100888867B1 KR 100888867 B1 KR100888867 B1 KR 100888867B1 KR 1020037001876 A KR1020037001876 A KR 1020037001876A KR 20037001876 A KR20037001876 A KR 20037001876A KR 100888867 B1 KR100888867 B1 KR 100888867B1
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트레이시 테크놀로지스, 엘엘씨
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Abstract

장치는 안구와 그 굴절 성분의 광학 시스템의 굴절 이상을 동기식으로 측정하기 위해 제공되며, 장치의 광학축을 정의하는 시스템 및 장치의 광학축을 사용하여 안구의 시축을 정렬하기 위한 정렬 장치를 포함한다. 광원은 장치의 광학축에 평행한 렌즈 시스템을 통해 투영되며 눈 개구의 여러 위치에서 장치의 광학축에 평행한 안구를 입력시키기 위해 장치 광학축으로부터 선택적으로 위치될 수 있으며 부분적으로 오프셋되는 탐침빔을 생성된다. 제 1 광검출기는 다수의 위치에서 안구의 광 시스템의 전체 굴절 수차를 결정하기 위해 안구의 망막으로부터 후방 산란된 탐침 빔 광의 제 1 부분의 위치를 측정한다. 제 2 광검출기는 각막의 모양을 결정하고 다른 굴절 성분을 유도하기 위해 안구의 각막으로부터 후방 굴절된 탐침빔 광의 제 2 부분의 위치를 측정한다.

Description

동기식 맵핑 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR SYNCHRONOUS MAPPING}
관련 특허 및 출원에 대한 상호 참조
본 발명은 2000년 8월 8일 출원된 미국특허출원 번호 09/634,487의 부분 계속 출원이다.
본 발명은 의학용 안과 장치 특히, 안구의 전체 굴절을 공간 동공 좌표로서 측정하며 각막의 형상(topology) 측정을 통한 전체 각막의 굴절을 측정하는 장치에 관한 것이다.
안구의 전체 굴절 불균일성을 맵핑하는 방법 및 장치는, 검사시 안구의 시축에 평행한 축을 가진 협대역 레이저 빔을 안구로 지향하는 단계, 조리개를 빔으로 주사하는 단계, 망막에 의해 산란된 광의 일부를 수신하는 단계, 망막상에 투영된 레이저 스폿의 위치를 분석하는 단계 및 데이터로부터 안구의 전체 굴절의 맵을 재구성하는 단계를 포함하는, 본원과 공동계류중인 미국특허출원번호 09/634,587호에 개시되어 있다.
많은 응용에서, 각막 및 수정체와 같은 안구의 굴절 성분들의 기여에 관한 정보는 예를 들면 굴절 에러의 순차적 교정 수술에 도움이 되거나 또는 상기 수술을 위해 필요하다.
망막의 표면 형상을 측정하기 위해, 규칙적인 구조 또는 동심원 패턴과 같은 규칙적인 패턴을 망막상에 투영하는 단계(플라시도 디스크로서 가장 널리 알려짐), 각막으로부터 반사된 이미지 오프(image off)를 분석하는 단계 및 분석된 데이터로부터 각막의 모양 또는 곡률과 이에 따른 각막에 의한 굴절 기여를 재구성하는 단계를 포함하는 방법이 공지되어 있다.
공간 동공 좌표에 의존하는 안구의 광학계의 굴절 특성에 관한 연구를 위한 측정 장치는 공지되어 있다. 이는 파동 수차를 측정하기 위한 엠. 에스. 스미르노프의 장치[1], 횡방향 수차를 측정하기 위한 반 덴 브린크의 장치[2], 생리학적 비점수차를 측정하기 위한 엔. 엠. 세르기엔코의 장치[3] 및 공간 분할 굴절계[4]를 포함한다. 샤이너 원리에 기초한 이러한 장치는 다수의 광학 기술을 사용하여 지점-지점 검사와 관련된다. 하지만, 이러한 장치를 사용할 때 안구의 예비 정렬 뿐만 아니라 수차 측정 그 자체에 있어서 환자의 직접적인 참여가 필요하다.
이러한 측정 장치의 주된 문제점은 낮은 정확성 및 생산성, 환자의 피로를 야기하는 지연된 측정 과정, 원근조절의 수차 및 측정 동안 안구의 이동에 의한 것이고, 이에 따라 수차 측정 에러가 증가된다.
환자가 "측정 체인"내 링크로서의 역할을 하도록 요구하지 않는 특히 개선된 측정 장치가 공지되어 있다. 이들은 푸코의 나이프 방법에 의한 수차를 측정하는 장치[5], 하르트만-샤크 센서를 사용하여 파동 수차를 측정하는 장치[6-8] 및 파동 수차를 완전히 보상하는 적응성 광학계에 결합된 측정기[9]를 포함한다.
하르트만-샤크 센서를 가진 측정 장치의 공통적인 문제점은 렌즈 래스터 또는 어레이의 기계적으로 단단한 구성 및 전하 결합 장치 혹은 CCD 카메라의 감광성 엘리먼트의 불변의 상호 공간 장치로 인한 횡방향 수차의 래스터 광전 분석기의 고정 시야에 있다. 이는 수차가 측정되는 동공 평면에서의 격자 위치의 고정 구성을 야기시키며, 이들의 수차 특성에 따라 의존 동공의 분리 영역에서 보다 정교한 측정을 위해 이러한 격자 위치를 재구성하는데 융통성이 없다.
다른 문제점은 하르트만-샤크 센서의 렌즈 어레이의 초점 평면에서 스폿들의 교차로 인해 굴절 에러에 대한 명확한 측정 값의 범위가 작다는 것이다.
현존하는 장치의 다른 문제점들은 이하의 내용을 포함한다: 측정 장치의 공간 좌표에 환자 안구의 정확한 재생가능 "연계"를 제공하는 수단을 가지지 않는다; 이들은 원근조절안구 특성에 대한 수차의 의존을 연구하는데 필요한 환자의 안구의 원근조절 조정을 위한 수단을 가지지 않는다;그들은 의약품을 이용하지 않고서 팽창된 동공상에 측정을 수행할 수 없다. 굴절은 또한 미국 특허 No. 5,258,791[10]에 개시된 바와 같이 공간적으로 분해된 자동 굴절계를 이용하여 측정될 수 있다. 이러한 장치는 기준 패턴 및 측정 빔을 포함하는 폐쇄된 측정 루프를 이용하여 공간적으로 분해된 굴절 데이터를 제공한다. 이러한 장치에서, 검출기 좌표의 원점은 중심와(fovea) 이미지와 일치하며 검출기는 제로-위치설정 센서로서 기능한다.
미국 특허 No. 5,258,791에 개시된 공간적으로 분해된 자동 굴절계는 다음의 기본 기능 및 보조 기능에서 성능과 관련된 여러 문제점을 갖는다: 안구의 가시축에 대한 장치의 광학축의 예비 정렬; 환자 안구의 원근조절 모니터링; 굴절이 측정되는 동공내의 지점 할당; 및 환자 안구로의 레이저 빔 입사각의 측정. 상기 기본 기능 및 보조 기능 각각에 대해, 상기의 결점은 미국 특허 No. 5,258,791에 개시된 장치에 포함되어 있다. 안구의 가시축에 대한 종래 기술의 광학축의 예비 정렬은 적어도 다음의 이유로 인한 문제점이 발생한다: 먼저, 안구의 가시축은 동공 및 중심와(fovea)의 기하학적 중심을 통과하는 선으로 가정된다. 그러나, 동공의 기하학적 중심은 동공 및 각막과 수정체의 광학축의 오정렬로 인해 가시축과 항상 일치하지는 않는다. 게다가, 동공은 대칭이 아닐 수 있다. 둘째로, 종래 기술 장치에서 정렬은 초점에서 환자의 시선 고정과 관련되며, 환자의 시선이 고정되는 지점의 위치 변화는 이전의 정렬을 산란하는 환자 안구의 각 이동을 발생시킨다. 결과적으로, 중심선이 통과하는 (동공 및 망막상의) 양쪽 지점은 일정한 위치를 갖지 않는다. 세번째로, 비정시안 보상이 없는 장치의 초점은 정시안(emmetropic)이나 정상 안구로만 명확하게 관찰될 수 있다. 환자의 안구가 비정시안일 때, 상기 장치는 폭이 비정시안에 따라 증가하는 산란 레이저 빔 스폿을 보게 될 것이다. 이러한 조건하에서 시선은 일정 방향으로 정확히 고정될 수 없고, 이는 정확한 정렬을 방해하는 또 다른 요인이라는 것은 명백하다. 종래 굴절계의 또 다른 결점은 광검출기의의 감광성 표면과 중심와가 정시안 또는 정상 안구에서만 렌즈에 의해서 광학적으로 결합된다는 것이다. 비정시안 안구의 경우에, 광전 검출기(photoelectric detector)의 앞서 언급된 표면상에 중심와 이미지의 분산 또는 발산은 보상되지 않는 부가의 굴절 측정 에러를 발생시킨다. 본 발명은 이러한 것을 보상하도록 설계된다.
네번째로, 충분히 밝은 레이저 방사선은 안구가 자신의 동공을 반사적으로 좁히기 시작하는 정도로 중심와를 자극할 수 있다. 따라서, 안구 집중화 절차의 수행이전에, 섬모체근을 마비시키는 약품이 요구되며, 이는 정상적인 본래 상태에 비해 안구의 굴절 특성을 변경시킨다.
환자 안구의 원근조절 모니터링의 필요성은 종래 기술의 장치에서는 충족되지 않았다. 결과적으로, 환자의 안구는 어느 거리에서도 조절될 수 있다. 안구의 굴절 특성이 안구조절 거리와 관련된다는 것은 공지되어 있다. 원근조절은 수술자에게 알려지지 않기 때문에, 굴절 맵과 안구조절을 상관시키는 것은 불가능하다.
공간적으로 분해된 굴절계는 바람직하게는 환자의 안구조절에 대해 조절하는 장치를 포함해야 한다는 것은 본 출원인에게 명백한 사실이다.
전자기계적 구동기를 이용하는 종래 장치는 안구의 고속 스캐닝을 보장하는 확률 및 안구용 굴절 측정 프로세스의 지속시간을 줄이는 확률을 크게 감소시킨다. 레이저 표적화를 제어하기 위해 디스크 또는 이동가능한 개구부 베어링 평면 표면을 이용하는 종래 장치에서, 개구부는 레이저 빔이 평면 표면을 교차하는 존(zone)의 작은 부분만을 점유한다. 따라서, 전체 동공 영역 대 동공상의 하나의 굴절 측정 존의 영역의 비율과 동일한 레이저 빔의 부분만이 개구부를 통과한다. 레이저 빔의 이러한 비그네팅(vignetting)은 레이저 방사선의 비경제적 이용을 초래하며 상기 설계의 중요한 결함으로 고려되어야 한다.
동공 및 중심와 중심부의 필요한 측정 존을 교차하는 레이저 빔 입사각 측정시의 결점은 충분히 높은 굴절 측정 속도를 제공하지 않는 설계에 있다. 이러한 설계에서, 동공의 10개 측정 지점에서 굴절을 측정하는 시간은 1분에 달한다. 이 러한 기간 동안, 환자의 안구는 100번 이상 움직이고 자연적인 경련성 움직임으로 인한 그 각도 위치가 변화되고, 드리프트된다.
시스템 장치상의 에러는 이전의 수차 굴절계를 방해한다. 망막상의 광 스폿내 광 조사의 불규칙한 분포, 표면 광전 검출기를 통한 동일하지 않은 감광성, 광전 검출기 엘리먼트에 연결된 사전증폭기의 게인의 시간 불안정성 및 광검출기상의 제지되지 않은 글레어(glares) 및 백그라운 조사의 존재로 인해, 광검출기는 시스템 에러없이 중심와 상의 스폿의 "영점" 위치를 등록하지 않는다. 더욱이, 이러한 자신의 수차의 결과, 안구의 광선 추적을 위해 제공된 광학계는 레이저 빔 위치에 각도 수차에 기여한다. 제공된 장치는 이러한 에러를 보상하는 구조적 엘리먼트와 결합하고, 이에 따라 굴절 측정 정확성을 증가시킨다.
안구의 굴절 성분과 주요 굴절 계면(전방 각막)의 굴절 성분의 측정과 관련하여, 현재의 기술에서 각막 형상을 측정하고 그 굴절력을 계산하는데 있어서의 다수의 문제점이 있다. 각막의 형상을 측정하는데 있어서 가장 널리 알려진 기술은 각막 상에서 단일 원형 타겟(마이어)을 반사하고 각막으로부터 반사된 이미지로부터 마이어와 같은 왜곡을 결정한다. 각막상에 투영된 단일 마이어 및 그 반사된 이미지의 왜곡을 광학 또는 전자 수단을 통해 측정하는 이러한 기술은 전형적으로 표준 케라토미터 장치에서 사용된다.
최근 몇년 동안, 다수의 동심원 또는 플라시도 디스크의 사용이 표면에 대한 각막 형상에 관한 더 많은 정보를 제공하는데 사용되어 왔다. 이러한 각막 형상 장치는 안구에 조사된 플라시도 디스크의 반사된 이미지를 디지털방식으로 포착하고 처리 기술을 통해 플라시도 이미지의 왜곡을 측정함으로써 각막의 형상을 계산한다. 각막은 대략적으로 볼록한 표면을 가지기 때문에, 플라시도 디스크의 반사된 이미지는 각막의 물리적 위치보다 이전 위치에 위치한 허상이다. 실제로, 이러한 각막 형상기는 이러한 플라시도 디스크 이미지로부터 각막의 곡률을 직접 측정하고 이에 따라 3차원 형상 또는 실제 각막 형상을 유도한다(입면도 맵핑). 부가적으로, 전방 각막의 굴절력은 플라시도(Placido) 이미지로부터 측정된 각막의 곡률 데이터로부터 계산된다.
각막을 측정하는 소정의 다른 방법은 각막의 표면상에 렉토선형 (rectolinear) 그리드의 투사를 이용하여 각막의 표면에서 직접 벗어난 왜곡된 그리드 이미지를 조명하며 나타내는 형광색 염색이 형성되는 각막의 삼차원 형상 또는 고도를 직접 측정하는 기술과 관련된다. 이러한 이미지는 삼각측량 수단에 의해 형상을 결정하도록 입체투영적으로 측정될 수 있다. 둘째로, 시스템은 각막에서의 반사광이 검출되는 투사광에 대한 알려진 각에서 이미징 시스템을 통해 유사한 스테레오 방식으로 각막상에 광의 스캐닝 또는 이동 슬릿 및 삼각측량 수단을 통해 측정된 형상을 투사하도록 개발되었다. 따라서, 요구에 따라, 각막의 곡률 또는 굴절력의 정보를 도출하기 위한 계산이 수행될 수 있다.
이러한 모든 시스템은 각막의 형상 및 굴절력을 결정하는 성능면에서 다수의 결함을 갖는다. 예를 들어, 상기 시스템은 모두 각막상의 위치만을 측정하도록 제한되며, 그로 인해 링 변이 또는 중심부는 실제적으로 놓여지며 플라시도 디스크 또는 마이어 패턴의 경우에 이것은 각막의 가상 이미지에서 발생하며 자신의 에러 세트와 관련된 실제 각막 형상에 재등록되어야 한다. 플라시도 및 마이어 시스템은 각막의 곡률에 민감하여 고려되어야 하는 각막의 형성에 대해 서로 다른 추정 세트를 갖는다. 이러한 추정은 자체의 에러 및 각막 형상의 한계를 수반한다. 직접적인 각막의 형상 또는 고도의 삼차원 측정의 경우에, 각막의 고도를 정확하게 결정하고 정확한 굴절력 또는 곡률 정보를 도출하는데 있어서 분해능의 결여를 극복하는데 상당한 어려움이 있다. 이러한 모든 시스템은 포인트 단위 원리로 전체 각막을 측정하는데 제한을 가지며 데이터의 광범위한 보간(interpolation)을 필요로 한다.
각막의 형상 또는 굴절력을 측정하도록 설계된 이러한 모든 시스템은 전체 안구의 굴절력 및 수차를 동시에 측정하지 못한다. 또한 각막의 표면 형상 및 전체 안구 굴절 정보의 시도된 조합, 및 수반되는 근사화(approximation)의 주요 정보 포인트의 불일치로 인하여, 임의의 맵이 각막 형태로부터 재형성되고 개별적으로 얻어진 전체 안구 굴절 수차 데이터는 상기 차이를 재형성할 때 상당한 에러를 포함하고 있음이 발견되었다. 그러므로, 만약 사실상 장치가 단일 엔클로저의 굴절 측정 및 각막 형태 측정 모두를 실행할 수 있는 능력을 포함한다면, 상기 실행을 위한 법칙은 동일하지 않으며, 포인트 단위 원리가 동시에 작용하지는 않는다. 인간의 시각은 망막에 충격이 가해지도록 각막, 동공, 및 수정체를 통해 광선이 통과할 때 발생하기 때문에, 이러한 경로 및 요소들을 정확히 측정하기 위해 광선이 안구에 입력되는 각막의 정확한 지점을 동시에 측정하고 각막에서 상기 지점의 형태가 어떤지, 그리고 광선이 안구를 통과하여 망막에 충격을 주어 두뇌에 이미지를 제공할 때 상기 지점에서의 최종 굴절력이 어떠한지를 결정하기 위한 기술이 요구된다. 다수의 수술과정은 안구의 굴절 교정을 실행하기 위해 각막의 형상을 변형시키기 때문에 이러한 데이터 형식은 개선된 결과를 위해 요구된다.
하기의 목표를 달성하도록 개선된 전자-광학 광선 추적 수차 굴절계가 요구된다: 동공 내에서 측정 지점들 할당의 유연성 및 개구 조리개에서 레이저 빔의 비네팅을 감소시킴으로써 레이저 사용 효율성 개선; 전체 동공에 대한 굴절률 측정 기간을 약 10-20ms로 감소; 임의의 주어진 거리에서 원근조절 모니터링 뿐만 아니라 비정시안에 대한 중심와와 광검출기의 감광성 표면의 광학적 결합을 보장; 전체 안구 굴절 수차 및 각막 굴절 특성에 의해 야기된 성분 모두를 동시 측정; 광범위한 가변 굴절 특성의 충격 지점들 간에 추가의 충격 지점을 삽입함으로써 증가된 정확성을 유지; 수차 굴절을 측정할 때 장치 에러의 감소; 환자의 안구를 중심으로 장치 위치의 정확성 및 한정성의 증진; 환자의 안구와 장치 부품간의 위치설정 자동화 및 작업 간격 조절 가능성; 및 의학적으로 동공을 확장시키지 않고 장치를 위치시키는 가능성. 본 발명은 앞서 언급된 해답 및 개선점을 제공한다.
상기 단점 및 다른 단점을 피하고 문제를 해결하며, 안구의 전체 굴절 불균일성 및 굴절 성분 모두를 동시에 맵핑하기 위해 사용할 수 있는 장치 및 방법을 생성하기 위해, 다음의 발명 기술이 고안되었다. 안구의 수차 굴절의 동시 측정 및 각막에 의해 야기된 전체 수차 굴절의 요소의 계산을 위한 장치는 안구에서 경로를 따라 탐지빔을 생성하는 편광 광원을 포함하는 장치를 사용하여 달성된다. 각막의 복수 지점에서 안구에 충격을 주기 위하여 공간적으로 이격된 복수의 평행 경로로 탐지 빔을 신속하게 이동시키기 위해 빔 이동기가 사용된다. 안구의 망막으로부터 탈편광되고(depolarized) 후방산란된 광선은 편광 빔 분할기를 통해 전체 안구 굴절을 다수의 충격 지점 각각에 대하여 결정하는 제 1 위치-감지 검출기로 지향된다. 전체 안구 굴절의 각각의 충격 지점 결정으로 동기화될 때, 각막의 형상를 결정하고 각막에 의해 야기된 굴절 성분을 유도하기 위해 편광 빔 분할기 및 제 2 위치-감지 탐지기를 통해 지향된 각막의 충격 지점으로부터 편광된 반사가 존재한다. 비교기는 각각의 충격 지점에 대한 전체 굴절과 각막에 의해 야기된 굴절 성분을 동시에 비교할 수 있으며, 차감에 의해 각막 이외의 안구 부분들에 의해 야기된 굴절 성분을 결정할 수 있다. 이러한 데이터는 메모리 내에 배치 및/또는 맵 재구성을 위해 프로그램 디바이스 및 안구와 안구의 요소들의 굴절 특성을 나타내는 디스플레이에 공급될 수 있다.
추가로 개선된 해결을 위해, 프로그램 디바이스는 특정된 최대 차이 임계값보다 높은 상이한 값을 생성하는 인접한 측정 지점들 사이에 위치된 추가의 측정 지점 및 충격 지점을 입력하기 위해 제공될 수 있다.
유사한 방식으로 사실상 동시에, 협폭의 레이저 빔이 안구 어퍼쳐를 통해 주사될 때, 레이저 빔은 안구의 각막을 통과하여야 한다. 빔이 각막 상의 눈물막과 함께 각막에 충격을 주기 때문에, 이러한 빔의 반사는 반사 지점에서 각막의 슬로프를 결정하도록 검출될 수 있다. 측정되는 추가적인 지점들을 통해, 전방 각막의 형상에 대한 상세한 정보가 획득된다. 레이저 빔 스캔은 안구의 어퍼쳐 너머에서 발생할 수 있고, 여기서 각막으로부터 반사된 빔에 대한 정보만이 탐지되어 각막의 표면 형태 및 그에 따른 그 굴절력에 대한 정보를 제공하게 된다.
따라서, 본원발명의 목적은 안구의 수차 굴절을 측정하는 개선된 편광 장치를 제공하는 것이다. 수차 굴절계는 굴절이상, 난시 특성에 대한 추정을 가능케 하고, 동시에 각막에 의해 기여되는 안구의 전체 수차 굴절 성분 및 안구의 다른 부분에 의해 기여되는 성분들의 동기식 검출을 가능케하여, 이에 따라 안구 굴절 불균일성 또는 수차를 교정하는데 필요하다면, 근시 교정술(keratectomy)[11]에 의해 제거될 각막 부분의 계산에 대한 증가된 정확성 및 시력을 제공할 수 있도록 하여준다.
바람직한 실시예에서, 수차 굴절계는 바람직하게는 레이저 광 또는 다른 편광된 광과 같은 광 방사 소스; 망원 시스템; 2개의 단일-좌표 변환기로 구성되는 2-좌표 변환기; 편향 각 제어 유니트; 구경 조리개(aperture stop); 시야 조리개(field stop); 조준 렌즈; 간섭 편광 빔 분할기; 각막으로부터 후방산란된 광의 위치만을 탐지하기 위한 대물렌즈를 구비한 제 1 위치-감지 광검출기; 상기 제 1 위치-감지 광검출기 출력에 접속된 전체 굴절 계산기; 각막으로부터 반사된 편광 광의 위치만을 탐지하는 대물렌즈를 구비한 제 2 위치-감지 광검출기; 상기 제 2 위치-감지 광검출기의 출력에 접속된 각막에 기인한 굴절 계산기; 상기 전체 굴절 및 각막에 기인한 굴절을 포인트 단위로 비교하기 위한 비교기; 및 컴퓨터, 아날로그 대 디지털 변환기 및 전치증폭기를 포함하는 데이터 처리 및 디스플레이 유니트를 포함한다. 간섭 빔 분할기와 함께 탐침 빔으로서 레이저 또는 편광된 광의 사용은 편광된 광이 망막으로부터 재반사된 탈편광된 광으로부터 분리되도록 하여 광이 제 1 광검출기에 의해 검출되는 것을 방지하며 추가로 각막으로부터 반사된 편광된 광이 제 2 광검출기에 의해 검출되게 한다.
본 발명의 장치는 굴절 측정에 필요한 시간을 줄여주고, 구경 조리개에서의 광빔 에너지 손실을 제거시키며 하기의 사항을 제공함으로써, 동공상에 측정 지점을 위치시키는 유연한 시스템을 발생시킨다; 망원 시스템의 입사 동공의 일치에 해당하는 간격 및 단일-좌표 변환기들 사이의 갭 또는 존에서 2-좌표 제 1 변환기 다음에 망원 시스템이 탐침빔 경로에 위치하고, 구경 조리개 또는 조리개는 이들의 초점이 일치하는 지점에서 망원 시스템의 렌즈들 사이에 위치하며, 시야 조리개 또는 조리개는 망원 시스템의 출사 동공 평면에 그리고 동시에 간섭 편광 빔 분할기 전방에 위치하는 조준 렌즈의 전방 포커스 지점 위치에 위치하고 이는 환자 안구로부터 대략 조준 렌즈의 초점 거리와 동일하다.
정시안 및 비정시안 모두에 대한 망막 및 제 1 광검출기의 감광성 표면의 일정한 광학 접합을 보장하기 위해, 가변 광학 배율을 갖는 렌즈들의 그룹이 간섭 편광 빔 분할기 및 안구 사이에 설치되고, 상기 렌즈들의 그룹은 안구의 정시안 또는 비정시안 조건에 무관하게 무한대로 비정시안의 망막 이미지를 적응성있게 형성하기 위한 기능을 갖는다. 제 1 광검출기의 감광성 표면은 대물 렌즈의 전방 초점 평면과 결합되고, 망막에 의해 산란된 광의 경로상에서 간섭 편광 빔 분할기에 뒤에 삽입된다.
본원발명 장치의 광학축을 따라 환자의 시선을 고정시키고 검출기의 감광성 표면과 환자 안구를 일정한 광학 접합을 유지하면서, 요구되는 거리에서 안구의 원근 조절을 보상하기 위해, 제 2 빔 분할기 또는 광학축 벤딩 미러, 및 시야 교정을 위한 시선 고정 테스트 패턴 또는 테스트-타겟을 갖는 플레이트는 광검출기의 감광성 표면과 광학적으로 결합되고 광검출기 및 대물렌즈 사이에 위치한다. 미리조절된 안구조절에 상응하는 거리에서 환자 안구에 대한 테스트 타겟의 이미지를 형성하는 기능을 수행하고, 가변 초점 렌즈들의 그룹과 같이 가변 음성 광학 배율을 갖는 제 2 광학 렌즈 그룹은 제 2 빔 분할기 또는 광학축 밴딩 미러 및 간섭 편광 빔 분할기 사이에 위치한다. 광학축 밴딩 미러가 사용될 경우, 이는 이동식 베이스에 장착되어 환자의 안구 특성을 측정하는 동안 망막에 의해 산란된 광 방사선이 광검출기에 도달하게 하기 위해 미러를 옮겨놓을 수 있다.
일 실시예에 있어, 체계적인 굴절 측정 에러를 설명하기 위해, 탐침 레이저 빔의 광학축의 밴딩(bending) 또는 리디렉팅(redirecting)을 위한 제 2 미러는, 환자의 안구에 들어가기 전에 최종 광학 구성요소 다음에 레이저 빔 경로에 삽입된다. 제 2 미러 다음에, 안구를 시뮬레이션하기 위한 광학 교정(calibration) 유니트가 삽입된다. 광학 교정 유니트는 인간의 망막과 동등한 광학적 특성을 가지는 축방향으로 움직이거나 또는 정지하는 망막 시뮬레이터를 포함한다. 제 2 광학축 밴딩 미러가 이동식 베이스상에 설치되어 광학 교정 유니트를 이용한 측정 동안 탐침 레이저 빔 경로로 옮겨질 수 있고 환자의 안구 굴절을 측정할 때 이전될 수도 있다.
환자의 안구를 기준으로 장치를 정렬하고 정확도를 향상시키기 위해 그리고 정렬 프로세스의 자동화를 가능하게 하기 위해, 환자의 안구와 장치의 안구정렬 확인을 위한 채널을 삽입하기 위해 상기 장치에는 제 3 빔 분할기가 제공된다. 바람직한 실시예에서, 동축(co-axial) 확인 채널은 하나 이상의 점 광원, 및 장치의 광학축과 환자 안구의 시축이 일치될 때 동공 및/또는 안구 이미지의 디스플레이를 함께 제공하며 안구의 특성을 측정하는 허용 채널을 제공하는 TV 또는 전기-광학 검출 장치(electro-optic detecting device)를 포함한다. 약에 의한 동공 확장 없이 장치를 사용하기 위해, 레이저 방사선 소스 및/또는 적외선 소스가 동축 확인 정렬 메카니즘에 결합된다. 상기 장치가 주간 또는 야간 광인 조건 및/또는 환자의 고정 타겟의 원근을 시뮬레이팅하는 조건하에서 굴절률을 측정할 수 있다는 것은 눈여겨 볼 만하다.
또 다른 실시예에서 정렬 확인은 장치의 운영자의 제어하에서 이루어지거나 또는 자동화될 수 있다. 일 실시예에서, 동축 확인 채널은 장치의 광학축과 환자의 시축의 일치가 "정확(on target)" 상태에 근사하거나 또는 근접할 경우 시각 또는 청각적 통보를 제공한다. 일단 이 상태에 도달하면, 장치는 전자적으로 "무장(armed)"된다. 일단 완전 일치에 도달하면, 측정 제어기는 공간적으로 형성된 평행한 광빔이, 바람직하게는, 레이저 빔은 빠르게 자동적으로 발화되어, 입력 채널을 통해 안구로 진입하게 된다. 각막으로부터 반사되고 망막으로부터 산란된 광은 제 1 및 제 2 위치 감지 광검출기로 향한다.
또 다른 실시예에서, 안구의 전체 굴절 불균일성 측정 장치가 제공되며, 상기 측정 장치는 a) 적어도 하나의 광원과 적어도 하나의 렌즈를 포함하고, 환자의 안구 상의 공간적으로 한정된 지점들에서 광학축을 따르는 평행한 광선들을 동시에 또는 순차적으로 발생시키는 광학 빔 입력 채널; b) 상기 환자가 상기 입력 채널의 상기 광학축과의 고정을 유지함에 따른 상기 안구의 상기 시축 정렬을 확인하기 위한 안구 정렬 확인 채널; c) 상이한 초점 거리를 시뮬레이팅하기 위하여 수동 방식으로 또는 자동 방식으로 조절될 수 있고 상기 안구와 광학적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 시각적인(visual) 타겟을 포함하는 고정 타겟 채널; d) 상기 공간적으로 한정된 지점들 중 적어도 하나의 지점으로부터 발생되며 상기 안구의 망막으로부터 후방산란되는 입력 채널 광의 제 1 부분의 적어도 하나의 특성을 기록하기 위해 적어도 하나의 제 1 광검출기를 포함하며 상기 안구와 광학적으로 연결되는 망막 스폿 위치-검출 채널; 및 e) 상기 공간적으로 한정된 지점들 중 적어도 하나의 지점으로부터 발생되며 각막으로부터 재반사되는 입력 채널 광의 제 2 부분의 적어도 하나의 특성을 기록하기 위해 적어도 하나의 제 2 광검출기를 포함하며 상기 안구와 광학적으로 연결되는 각막 반사 위치 검출 채널을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 안구의 전체 굴절 불균일성 및 전체 굴절 불균일성의 선택된 굴절 성분들의 동기식 맵핑 방법이 제공되며, 상기 동기식 맵핑 방법은, a) 상기 안구로 광의 측정 빔을 지향시키는 제 1 단계 - 상기 빔의 단면은 상기 안구의 입사 어퍼쳐 보다 좁고, 상기 빔은 상기 안구의 시축과 상기 빔의 축이 일치되게 중심설정되며, 상기 빔은 상기 안구의 각막에 충돌하도록 상기 안구의 전방 표면을 통과하는 제 1 부분 및 상기 각막 표면으로부터 반사되는 제 2 부분을 가짐 - ; b) 상기 빔을 상기 시축과 평행하게 유지하면서 상기 안구속으로 빔이 입사되는 측정 지점의 위치를 변화시키는 제 2 단계; c) 상기 빔이 상기 빔의 중심 위치에서 망막에 충돌하는 상기 망막 상의 위치와 상기 측정 지점의 변화된 위치 간의 오프셋을 측정하는 제 3 단계; d) 상기 제 3 단계에서 측정된 오프셋으로부터 상기 안구의 전체 굴절 특성을 결정하는 제 4 단계; e) 상기 각막으로부터 반사된 측정가능한 빔의 상기 제 2 부분의 반사각을 결정하는 제 5 단계; f) 각각의 측정 지점에서, 상기 제 5 단계에서 결정되는 부분 굴절 특성과 상기 제 4 단계에서 결정된 전체 굴절 특성을 상기 전체 굴절 특성에서 상기 부분 특성을 차감함으로써 비교하는 제 6 단계; g) 각각의 측정 지점에 대하여, 상기 제 4 단계, 상기 제 5 단계 및 상기 제 6 단계에서 결정된 굴절 특성을 저장하는 제 7 단계; h) 상기 안구 상의 측정 지점들의 세트에 대하여 상기 제 2 단계 내지 상기 제 7 단계를 반복하는 제 8 단계; i) 근사화에 의해 상기 측정 지점들의 세트에서의 상기 굴절 특성들의 개별 세트들을 연속 표면들로 변환하는 제 9 단계; 및 j) 상기 표면들을 디스플레이의 스크린 상에 컬러 코딩된 차트들로써 또는 이와는 다른 방식의 3차원 정보 프리젠테이션으로써 표시하는 제 10 단계를 포함한다.
또한 상기 동기식 맵핑 방법은, a) 상기 측정 지점에 이웃한 측정 지점에서 굴절 특성의 값으로부터 상기 측정 지점에서의 굴절 특성의 값을 추출함으로써, 상기 제 4 단계 또는 상기 제 7 단계에서 결정된 각각의 측정 지점에서의 상기 굴절 특성과 이웃한 측정 지점에 대해 상응하는 굴절 특성을 비교하는 제 11 단계; b) 상기 제 11 단계에서 결정된 차이 값이 특정한 임계값보다 높다면, 상기 제 11 단계에서의 비교에 사용되는 이웃한 측정 지점들 사이에 위치되는 추가 측정 지점을 삽입하는 제 12 단계; 및 c) 상기 제 11 단계에서 결정된 값이 상기 특정한 임계값보다 높지 않을 때까지, 상기 제 1 단계 내지 상기 제 10 단계를 반복하는 제 13 단계를 포함한다.
도 1은 안구 및 안구의 굴절 성분의 전체 굴절 불균일성을 동시에 맵핑하기 위한 장치를 도시하는 기능적 개략도이다.
도 2는 전체 안구 굴절 측정의 이론적 측면 및 굴절의 각막 구성요소를 더 이해하기 위한 검사 상태의 안구를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수차 굴절계의 바람직한 대체예의 개략도이다.
도 4는 전체 수차 굴절용 장치의 기능적 개략도이다.
도 5는 안구 망막상의 레이저 빔의 전체 횡수차를 측정하기 위한 장치의 일 실시예의 동작을 도시하는 개략도이다.
도 6은 실제적으로 동시에 환자의 양쪽 안구 망막상의 레이저 빔의 전체 횡수차를 측정하기 위한 장치의 또 다른 실시예의 동작을 도시하는 개략도이다.
도 7은 망막으로부터 후방산란된 이미지의 중심의 X 및 Y 방향에서 위치 감지를 위한 4분면 검출기의 동작을 도시하는 개략도이다.
도 8은 한 쌍의 X 방향 전극 및 한 쌍의 Y 방향 전극을 가지는 측면 위치 센싱 검출기의 동작을 도시하는 개략도이다.
도 9는 환자의 안구를 기준으로 측정 장치를 위치시키기 위한 수단의 작동 원칙에 대한 도식적인 도면이다.
도 10은 컴퓨터의 도움으로 만들어지는 시각 굴절 측정 지점의 위치를 도시하는 맵에 대한 예이다.
도 11은 각각 X와 Y 방향에 대한 선형 어레이 검출기 부품들을 사용하는 위치 감지 광검출기를 설명하는 도식적인 도면이다.
도 12는 상기 발명의 전체 안구 수차 굴절계 일부로 만들어진 것을 고려한 안구 전체 굴절 수차를 보여주고 있는 예시적인 맵이다.
본 발명의 여러 실시예와 방법들을 실시하기 위해 이하 자세히 설명되어 있지만, 본 발명은 특정 내용을 변형 사용하여 많은 적용 가능한 발명적인 개념을 제공한다는 것을 이해하여야 한다. 이하 설명된 본 발명의 특정 실시예는 단순히 본 발명을 실시하기 위한 특정적인 예를 설명하고 있지만, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일면에 따른 구성요소들과 전체 굴절 불균일성을 동기식 맵핑하는 방법 및 장치의 도식적인 기능 관점을 도시하고 있다. 편광된 광원(120)및 바람직하게 레이저 광원은 일반적으로 중앙 시축에 상응하는 편광된 광빔을 따라 편광된 광빔(122)을 지향시킨다. 다수의 공간적인 오프셋 평행 광빔 경로들(126) 중 어느 임의의 경로로 광빔(122)을 빠르게 이동하도록 제어하는 빔 이동기(124)에 광빔이 제공된다. 광빔 이동을 위한 메커니즘이 도 3 및 도 4와 관련하여 하기에 보다 자세히 설명될 것이다. 빔 이동기(124)는 편광된 탐침빔(126)을 제공한다. 다수의 탐침빔들이 빔 이동기(124)에 의해 수 밀리세컨드 내에 제공된다는 것을 이해할 수 있으며, 예들 들어 100개의 공간적인 오프셋 평행 편광된 탐침빔들은 10-20 밀리세컨드 내에 생산될 수 있다. 예를 들어, 탐침빔들 중에서 단지 하나만이 중앙축(121)과 일치할 수 있으며, 상기 다수의 오프셋 편광된 탐침 중 다른 것은 127로 설명된다. 명확성을 위해, 100개 이상의 평행 편광된 탐침빔들은 도 1에 도시되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다수의 빔들(127) 뿐만 아니라 탐침빔들(126) 각각은 검사하는 동안에 빔 분할기(128)를 통해 안구(130)를 통과한다. 각각의 탐침빔(126, 127)은 다수의 충격 지점들에서 각막(131)에 충돌하는데, 예를 들어 탐침빔(126)에 상응하는 충격 지점(132)과 탐침빔(127)에 상응하는 충격 지점(133)은 다수의 충격 지점들을 나타낸다.
충격 지점(132)에 진입하는 얇은 광빔에 대한 전체 굴절 안구 수차는 망막 상에 점(136)을 위치시키고, 중앙축(121)을 따라 정렬된 중심와(134)를 기준으로 망막(136)상의 점들이 조명되는 공간적인 위치(138)를 결정함으로써 결정된다. 이러한 위치는 중앙축(121)을 중심으로 좌표(dx1, dy1)로 표시될 수 있다. 망막을 충돌하는 광은 망막을 후방산란시킨다. 후방산란이 반사 자체는 아니며, 따라서 진입하는 빔(126b)은 망막 표면에 의해 탈편광된다. 경로 126c로 표시되는 광학축을 가지고 있는 후방산란된 광은 탈편광된 광이다. 광(126c)은 경로(126d)를 따라 빔 분할기에서 편광 빔 분할기(140)로 향한다. 빔 분할기는 편광 빔 분할기(140)이므로, 초기에 편광된 광으로 하여금 편광된 빔 분할기를 통과하도록 하며, 경로(126e)를 따라 교차 편광된 성분을 반사한다. 따라서, 빔(126d)은 경로(126f)를 따라 제 1 광검출기(144)로 집중되게 하는 렌즈(142)를 통과하여 경로(126e)를 따라 지향된다. 도 2, 도 3 및 도 8과 관련하여 보다 자세히 설명되는 것과 같이, 광검출기(144)에는 위치(dx1, dy2)를 결정하기 위한 추가 빔 분할기(94)와 x와 y의 광검출 어레이(88, 89)가 제공될 수 있다. 상기 위치로부터, 그리고 상기 안구의 표준 길이에 근거하여, 전체 굴절 특성들이 전체 굴절 계산기(146)에 의해서 계산될 수 있다. 전체 굴절 계산기(146)는 예를 들어, 전자 회로 및/또는 다기능 컴퓨터(148)에 있는 컴퓨터 소프트웨어일 수 있다.
다시 도 1을 참조로, 127a가 샘플인 다수의 오프셋 탐침빔들은 빔 분할기(128)를 통과하며, 133이 대표 샘플인 다수의 충격 지점들에서 각막(131)의 전방 표면에 충돌한다. 충격 지점(133)에 진입할 때, 빔(127b)은 안구의 전체 굴절 특성으로 인해 빔(127) 경로를 따라 안구(130)의 망막(135)상의 지점(150)으로 투사된다. 망막(135)으로부터 후방산란된 광(127c)은 안구 어퍼쳐를 통해 다시 투사되고 경로(127d)를 따라 빔 분할기(128)에 의해 편광 빔 분할기(140)로 지향되며, 여기서 광은 중앙축(121)로부터 떨어져 (dx2, dy2)로 표시된 오프셋 위치(152)를 결정하기 위하여 렌즈(142)를 통과후 경로(127e)를 따라 제 1 광검출기(144)상으로 지향된다. 빔 이동기(124)의 빠르고 반복되는 동작을 통하여, 순식간에 여러번, 충격 지점의 전체 그리드 패턴이 예를 들어 도 10의 그리드 패턴으로 나타낸다. 이하에 자세히 논의되는 바와 같이, 전체 안구 수차와 관련된 맵핑 가능한 데이터가 전체 굴절 계산기(146)에 제공된다.
편광된 탐침빔(126a) 및 다수의 부가적인 빔(127a) 각각과 동기하여, 각막 표면(131)내의 수차에 의해 유발되는 수차 성분은 동시에 검출될 수 있다. 빔(126a 및 127a)은 편광된 광이기 때문에, 빔들은 충격 지점(132)에서 탐침빔(126a)의 경우 편광된 광빔(154a)으로서 각막 표면(131)으로부터 부분적으로 반사되고 충격 지점(133)에서 탐침빔(127a)인 경우 반사되고 편광된 광(153a)으로서 각막 표면(131)에서 부분적으로 반사될 것이다. 광이 충격 지점(132) 앞에 놓인 각막 표면(131)의 각도 위치에 대응하는 각도로 각막으로부터 반사되기 때문에, 반사된 빔(154a)은 충격 지점에서 각막(131)의 경사에 따라 빔(126a)으로부터 분기된다. 빔(154)은 빔 분할기(128)에 의해 경로(154b)를 따르는 편광 빔 분할기(140)로 지향된다. 빔(154b)은 각막 표면으로부터 반사되는 편광된 광이기 때문에 편광 빔 분할기(140)를 통과하고, 경로(154c)를 따라 이동하여 그 위치가 제 2 광검출기(156)에 의해 검출될 수 있다. 각막에서 반사되는 빔(154)의 각도를 용이하게 검출하기 위하여, 각막으로부터 반투명 광-산란 스크린(158)으로의 거리는 공지된 양이고, 반투명 광-산란 스크린(158)과 충돌하는 빔(154c)의 오프셋 거리(160)는 각막 표면(131)의 형태를 나타낸다.
반투명 광-산란 스크린(158)은 산란 다이어그램(155 및 157)으로 개략적으로 묘사된 바와 같이, 광빔(154c 및 153c)이 산란되게 한다. 광학 중앙선(161)을 기준으로한 위치(160 또는 159)는 렌즈(162)에 의해 제 2 광검출기(156)상에 이미지화된다. 다시, 제 2 광검출기(156)는 각막으로부터 반사된 광에 대한 x-y 위치(160)를 결정하기 위하여 빔 분리기를 사용하는 x 및 y 광검출기들의 어레이를 포함할 수 있다. 이 정보는 각막에 의한 굴절 계산기(164)에 제공된다.
양쪽 전체 굴절 계산기(146) 및 각막에 의한 굴절 계산기(164)로부터의 데이터는 비교기(168) 및 메모리(170)에 공급된다. 비교기 정보는 각각의 지점에 대한 전체 굴절, 각각의 충돌에 대한 각막에 의한 굴절, 즉 각각의 지점에 대한 전체 굴절을 포함하는 데이터를 형성하고 각막 이외의 안구 부분의 성분으로 인한 굴절 수차 성분을 결정할 수 있다. 이러한 정보로부터, 안구의 굴절 특성 맵은 맵 재구성 유니트(172)에서 재구성된다. 172에서 형성된 재구성 맵은 CRT 스크린 또는 컬러 프린트아웃과 같은 디스플레이(174)에 디스플레이될 수 있다. 모든 전체 굴절 계산기(146), 각막에 의한 굴절 계산기(164), 비교기(168), 메모리(170), 맵 재구성 유니트(172) 및 디스플레이(174) 모두는 컴퓨터 시스템 및 도 1에 점선(148)으로 개략적으로 도시된 디스플레이 스크린 및/또는 프린터에 각각 제공되거나 선택적으로 제공될 수 있다.
도 2는 전체 굴절의 동기식 맵핑을 위한 장치 및 이들의 구성 부품들의 일부에 대한 확대 개략도로, 탐침빔(126a 및 127a)의 경로뿐 아니라, 광검출기(144)에 대한 후방산란 광 경로(126c, 126d, 126e 및 126f)를 개략적으로 도시한다. 광검출기(144)는 x 성분 검출기(88) 및 y 성분 검출기(89)를 포함하는 것으로 도시된다. 게다가, 편광 빔 분할기(140)로 각각 지향되거나 또는 상기 분할기를 통과하는 빔들 및 반투명 광-산란 스크린(158)상의 충격 지점이 명확하게 표시된다.
반투명 광-산란 스크린(158)은 실질적으로 균일한 특성을 가진 우유빛의 불투명 유리 또는 플로우센트(flourescent) 광 커버 재료일 수 있어서, 임의의 지점에 도달한 편광된 광빔은 광빔의 위치가 위치 센서(156)로 검출될 수 있는 것과 동일한 세기 및 확산도를 형성한다. 비록 도시되지 않았지만, 위치 센서(156)는 위치 센서와 유사하게 구성될 수 있어서, x 성분 센서 어레이(88) 및 y 성분 센서 어레이(89)는 x-y 위치 센서를 얻기 위하여 결합하여 사용된다.
도 3은 본 발명의 굴절계의 전체 수차 부분의 일 실시예에 따른 광학 채널을 도시한다. 공간적으로 한정된 평행 빔 입력 채널(59)은 레이저와 같은 광원 또는 다른 저확산 광원과 같은 광원으로부터 환자의 안구(98)까지 연장된다. 바람직한 일 실시예에서 6501 레이저가 사용되었다. 공간적으로-한정된 평행 빔 입력 채널을 따르는 실린더형 망원경(62)은 두 개의 렌즈(64,66)를 포함한다. 실린더형 망원경으로부터의 광은 변환기(68)로 진입한다. 변환기(68)는 바람직하게 컴퓨터와 같은 제어 유니트에 의해 전기적으로 제어된 음향-광학 변환기이다. 선택적으로 검류계 미러 변환기 또는 이와 유사한 것들이 사용될 수 있다. 두 개의 좌표 변환기 또는 각 방향 메커니즘이 변환기(68)로서 사용될 수 있다. 반사 미러 또는 미러 프리즘(70)은 필수적이지는 않지만 바람직하게 렌즈(74), 진입 어퍼쳐(76), 렌즈(78,79) 및 출구 어퍼쳐 또는 시야 조리개(field stop)(80)를 구비하는 망원경 시스템(72)을 통해 광빔을 반사시킨다. 편광된 광빔은 시야 조리개(80)로부터 조준 렌즈(82)를 통과하여 미러(71)에 의해 변환되며 빔 분할기(100)와 간섭 빔 분할기(92)를 투과적으로 통과하여 안구(98)로 진행된다.
안구 앞에 위치한 광원은 장치의 광학축과 안구의 시축을 일치시키는데 사용된다. 예컨대 940mm의 a1에서 발광하는, 바람직하게 직교하여 위치한 다수의 발광 다이오드(LED)(102)가 사용될 수 있다. LED(102)에 의해 발생한 광은 각막에서 반사되어 카메라(112)에 의해 이미지화된다. 반사된 광이 미리설정된 타겟 파라미터와 일치할 때, 장치는 적절하게 정렬되고 이로 인해 채널(59)을 따라 형성된 공간적으로 분해된 평행 빔을 파이어링하기 위한 허용 모드가 된다.
이미지가 빔 분할기 프리즘(92)을 통과하고 빔 분할기(100)에서 방향을 바꾸어 광학 엘리먼트(104, 106, 108, 110)를 통과해 마지막으로 CCD 카메라(112)에 도달함으로써 조명된 안구는 최종으로 카메라(112)에 의해 이미지화된다.
망막 스폿 위치 검출 채널(99)은 입력 채널에 의해 생성된 안구(98)의 망막으로부터 반사된 스폿의 위치를 검출하는데 사용되고, 안구(98)의 망막으로부터 위치 센서로 편광되지 않은(non-polarized) 반사 광을 지향시키는 간섭 편향 빔 분할기(92)를 포함한다.
도 3에 도시된 광검출 위치 센서의 일 실시예에서, 빔 분할기(94)가 제공되며, 이는 광학 렌즈(90)를 통과하여 Ax-좌표@광검출기(88, 89)로 편광되지 않은 망막 이미지의 한 성분을 지향시키는 이미지와 광학 렌즈(91)를 통과하여 Ay-좌표@광검출기(89)로 이미지의 또 다른 성분을 지향시키는 이미지를 분할한다. 바람직하게, 직교되게 위치된 광검출기(88, 89)는 고해상 선형 어레이 광검출기이며 이들 검출기에 의해 생성된 위치 측정치는 안구(98)의 망막에서 반사된 스폿의 위치 측정치에 대한 XY 좌표를 직접 제공하는데 사용될 수 있다. 선형 어레이 검출기를 사용하는 대신에, 지신의 목표 렌즈를 가지는 실제 XY 매트릭스 광검출기 또는 CCD 검출기는 빔 분할기(94)의 렌즈(90 및 91) 및 선형 어레이 광검출기(88 및 89)를 배치하기 위해 사용될 수 있다. 선형 어레이의 한가지 장점은 간단한 4분면(quadrant) 광검출기의 범위를 벗어나는 넓은 범위의 수차 검출을 제공한다는 것이다. 예컨대, 통상적인 4분면 광검출기는 약 < 3 디옵터 범위의 수차를 검출하는데 사용될 수 있지만 선형 어레이는 < 10 디옵터보다 큰 범위를 수용할 수 있다. 또다른 선택사항은 측방 위치 감지 검출기를 사용하는 것이다. 4분면 검출기를 사용하는 단점은 표면에 이미지화된 광 스폿의 모양과 크기에 의존한다. 측방 위치 감지 검출기 뿐만 아니라 1D 또는 2D 어레이(선형 어레이 또는 CCD)와 같은 멀티-엘리먼트 검출기는 이러한 단점을 가지지 않는다.
도 3에 도시된 실시예는 도 11을 참조하여 하기에서 자세히 설명된다. 망막으로부터 후방산란된 타겟 광의 스폿 위치는 오로지 한 방향으로, 예컨대 x-방향으로의 위치 변화를 측정하기 위해 망막 스폿으로부터 렌즈(90)를 통과하여 x-방향 선형 어레이 광검출기(88)까지 후방산란탈편광된 광의 제 1 부분을 지향시키는 빔 분할기(94)를 사용하여 검출될 수 있다. 실질적으로 제 1 부분과 동일한, 후방산란탈편광된 광의 제 2 부분은 오로지 제 1 방향에 90도의 방향에서의, 예컨대 y-방향에서의 위치 변화를 검출하기 위해 렌즈(91)를 통과하여 y-방향 선형 어레이 광검출기(89)로 지향된다. x-y의 위치 변경은 광 세기의 중앙의 위치를 계산함으로써 측정되거나, 또는 선형 어레이(88)(x방향) 및 선형 어레이(89)(y방향)에서 투사된 광의 스폿의 최대 밝기의 지점의 위치를 계산함으로써 측정될 수 있다.
광원(96) 및 집광 렌즈(77 및 79)는 선형 어레이(88 및 89)의 균일한 조사를 가능하게 하여, 작동시에 광검출기의 민감도의 균일성을 체크한다. LED(96) 및 집광학 렌즈(77, 79)는 광검출기(88, 89)를 측정하기 위한 광폭 빔을 형성한다. 만일 소정의 엘리먼트가 허용오차를 넘으면, 엘리먼트의 출력은 신호 처리 절차에서 교정될 수 있다.
고정 타겟을 향하는 채널(85)은 바람직하게 광원을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 광원은 그린 5651 LED(84)이다. 광은 렌즈(74, 75)를 통해 투과되고, 프리즘에 의해 그리고 광 코팅을 상이하게 하는 파장을 가진 빔 분할기(100)를 통해 방향설정된다. 고정 타겟은 광학 엘리먼트(106) 상에 배치된다. LED(84)로부터의 광빔은 렌즈(104, 108) 및 고정 타겟(106)을 통과하고 미러(110)에 의해 반사된다. 고정 타겟 광은 다시 렌즈(104)를 통과하고 빔 분할기(100)에 의해 환자 안구를 향해 90도로 재지향되어 표면(110)의 위치로부터 입사됨에 따라 이미지가 가시화되록하며 이를 통해 이미지가 이들 사이의 근거리 고정으로부터 먼거리 고정으로 또는 조정가능하게 이동될 수 있으며 이는 시간 주기 동안 원근조절을 변화시키고 공간 분해 수차 굴절 장치 및 CCD 카메라(112)상의 이미지를 포함하는 일련의 장치을 동시에 고려하는데 사용된다. 이는 여러 고정 타겟 거리를 순환함에 따라 안구의 시간 경과 이미지와 수차 굴절 측정치를 생성한다. 여러 고정 타겟 거리는 시간 경과에 기초한 측정치와 동기화되는 전자기계 조절 수단을 사용하여 근거리 또는 원거리로 자동적으로 이동 또는 조정된다.
여기에 설명된 장치는 수용 오차 없이 정시안 또는 비정시안의 굴절 맵을 정확하고 신속하게 제공할 수 있는 전체 수차 굴절계를 제공하기 위해 개발되었다.
도 4는 안구에서의 전체 수차 및 전체 굴절 불균일성의 측정을 위한 주요 장치의 또 다른 실시예의 기능 블록도를 도시한다. 안구의 광 추적을 위한 방사선을을 위해 사용되는 광원은 예를 들어 레이저(1)에 의해 제공된다. 예를 들어 렌즈(2, 3)를 포함하는 망원경 신장기는 바람직하게 2개의 단일 좌표 변환기로 구성된 2개의 좌표 음향-광 변환기(4)의 표준 기능을 제공한다. 망원경 레이저 빔 네로우어는 렌즈(5, 6)의 공통 초점에 위치된 구경 조리개 및 조리개(AD)를 구비한 렌즈(5, 6)에 의해 형성된다. 구경 조리개 또는 조리개(7)는 렌즈(6)의 후초점에 배치되어 백-패스(back-pass)시 망원경 네로우어에 의해 형성된 이미지가 단일 좌표 변환기 사이에 위치되게 한다. 이러한 위치로 인해, 레이저 빔의 각 위치가 단일 좌표 변환기의 일탈시 동공상의 광 스폿에서 광의 조명 재분배가 변화될 경우 최소화된다. 조준 렌즈(8)의 전방 초점은 간섭 편광 빔 분할기(9)를 통해 광의 망경원 통로를 보장하도록 시야 조리개 또는 조리개(7)의 중심과 정렬된다.
비정시안 보상기는 환자 안구의 비정시안에 대한 보상에 적절한 가변초점 렌즈들(10, 11)의 그룹으로서 개략적으로 설명된다. 렌즈 중 하나는 엑추에이터 드라이브(38)에 연결된 이동식 베이스 상에 장착된다. 안구조절 제어기는 환자의 안구조절 제어를 위한 가변초점 렌즈들의 그룹을 구성하는 렌즈(16, 17)로서 개략적으로 설명된다.
위치 감지 광검출기(19)의 광감성 표면이 초점에 위치한 대물 렌즈(18)는 위치 감지 광검출기의 감광성 표면의 플레이트에서 조사된 망막의 이미지를 형성하기 위한 것이다. 광검출기의 광감성 엘리먼트는 증폭기(22) 및 아날로그 대 디지털 변환기(23)를 통해 컴퓨터에 연결된다. 빔 결합기(39)는 제 1 광검출기(19)의 광감성 표면 및 중심와 표면을 갖는 테스트-타겟 또는 플레이트(20)의 평면이 광학적으로 접합되도록 대물렌즈(18)와 광검출기(19) 사이에 이동가능하게 장착된다. 플레이트(20)는 환자의 시선 고정을 위해 요구된다. 광원 또는 플레이트를 조사하는 라디에이터(21)가 플레이트(20)의 후면에 위치된다.
엘리먼트(25 내지 30)는 대물렌즈가 미러(26)와 함께 렌즈(25, 27)를 포함하는 현미경을 포함한다. 제 1 좌표 그리드를 구비한 플레이트(29)는 바람직하게 렌즈(27)의 후방 초점(back focal) 평면에 위치된다. 전방 초점 포인트가 렌즈(27)의 후방 초점 포인트와 일치하는 렌즈 또는 렌즈(30)들의 그룹은 현미경의 접안 렌즈를 포함한다. 빔 분할기(28)는 망막 평면을 선택적으로 프레임 글래버 보드(33)라 불리는 비디오 신호 변화 및 입력 보드를 통하여 컴퓨터에 연결된 TV 카메라(32)의 감광성 평면과 광학적으로 결합시키는 역할을 한다.
개구가 제공된 미러(12)에 의해, 현미경의 광학축은 광선 추적 채널(엘리먼트 1-11)의 광학축 및 망막(엘리먼트 16-19) 상의 횡단 광 수차(transverse ray aberration)를 측정하는 광전 장치와 정렬된다.
바람직한 실시예에서, 4개의 발광 다이오드(LED)(14)가 환자의 안구 앞에 교차형 구성으로 설치된다. 각각의 LED는 바람직하게 광학축으로부터 동일한 거리로 그리고 상기 축에 수직으로 각각의 다른 LED와 동일한 평면에 위치된다. 현미경 및 LED는 환자의 안구와 관련된 장치의 시각 및 텔레비전 위치설정을 위한 시스템을 포함한다. 현미경은 렌즈(25)의 전방 초점 평면이 전방 망막 표면에 의해 반사된 LED(14)의 가상 또는 실상이 위치되는 평면과 일치한다.
전체 굴절 측정 프로세스가 개시되기 전에, 상기 장치가 환자의 안구를 기준으로 위치되고 상기 장치가 광학 교정(calibration) 유니트(34-36)를 사용하여 교정된다. 광학 교정 유니트(34-36) 및 상기 장치의 광학축이 결합되도록 동작하는 미러(13)가 렌즈(11) 및 LED(14) 사이에서 이동가능하게 장착된다. 광학 교정 유니트의 바람직한 일 실시예에서, 상기 유니트는 메니스커스(meniscus) 또는 각막 시뮬레이터(34), 액체 매체 또는 유리 시뮬레이터(35) 및 망막 시뮬레이터(36)를 포함한다. 망막 시뮬레이터(36)는 바람직하게는 액츄에이터 또는 드라이브(37)에 의해 광학축을 따라 이동할 수 있도록 이동 가능하게 장착된다.
순간 측정 장치는 음향-광 변환기(delfector)(4), 아날로그-대-디지털 변환기(23) 및 액츄에이터 또는 드라이브(37, 38)를 제어하는 컴퓨터(24) 등의 장치를 포함한다. 컴퓨터(24) 등의 장치 또는 장치들은 가령, 수학적인 프로세싱 또는 데이터 저장, 차이 파라미터 계산과 지연 및 시각적인 굴절을 포함하는 부가적인 임무를 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 세팅 측정 모드 및 자동 장치 정렬을 제공한다.
바람직한 실시예에서, 전체 안구 굴절 측정용 장치는 다음 방식으로 동작한다. 가령, 레이저(1)에 의하여 방출된 광빔이 확장되고, 조준되어 음향-광 변환기(4)로 지향되는데, 이 변환기는 대응하는 컴퓨터 프로그램에 따라 광빔의 각도 위치를 변화시킨다. 망원경 네로우어(telescopic narrower)(5, 6)는 빔 두께를 필요한 크기로 감소시킨다. 구경 조리개 또는 조리개(7)의 중심이 망원경 네로우어부터 방출된 빔의 각진 "스윙잉(swinging) 포인트이다. 렌즈(6)의 전방 초점 평면 의 위치설정으로 인해, 구경 조리개 또는 조리개(AD)(7)가 렌즈(8)의 후방 초점 평면에서 자신의 이미지를 갖는다. 더구나, 구경 조리개 또는 조리개(7)가 조준 렌즈(8)의 전방 초점 평면 내에 위치되기 때문에, 구경 조리개 또는 조리개(7) 상에 위치된 각도 정점을 갖는 레이저 빔의 각진 스윙잉은 렌즈(8)를 통과한 후에 광학축의 평행 이동으로 변환된다.
환자의 안구가 비정시안이면, 렌즈(10)(또는 11)의 축 이동은 말단 빔(telocentric beam)을 (근시의 경우에) 발산하는 빔 또는 (원시의 경우에) 수렴하는 빔으로 변환시켜, 조리개(7)의 이미지가 망막과 광학적으로 결합하도록 한다. 이것은 또한 빔 분할기의 정면에서 영역 내의 망막으로부터 되돌아오는 광선의 평행화를 보증하여, 부가적인 데이터 프로세싱을 표준화한다.
환자의 안구(15)로 진입하는 광은 도 4의 평면에서 그 자체로 편광된다. 망막과의 상호작용에 의해 탈편광된 복귀 빔의 수직 성분만이 제 1 광검출기(19)를 통과하도록 빔 분할기(9)에 의해 허용된다. 이것은 렌즈(10, 11)의 표면과 각막 또는 안구에 의해 반사된 편광 광 및 장치의 정상적인 기능에 따라 전체 굴절을 결정하는 것과 조화될 수 없는 조명을 발생시킬 수 있는 것으로부터 제 1 광검출기를 보호한다.
렌즈(16, 17) 및 대물 렌즈(18)는 제 1 광검출기(19)의 평면에 망막의 조명된 영역의 이미지를 발생시킨다. 도 4에서, 초점 위치는 다음; F3,F5,F6,F8,F25, 및 F30과 같이 지정되며, 이것은 대응 렌즈의 전방 초점의 포인트를 지정하지만, F2',F5',F6',F18', 및 F27'은 렌즈의 후방 초점의 포인트를 지정한다.
도 5에 도시된 하나 이상의 실시예에서, 비정시안 보상기의 기능은 광검출기(19)용 대물 렌즈인 부품(18)에서 조합된다. 이러한 실시예에서, 타겟 대물렌즈(20)와 광검출기(19)는 렌즈(18)로부터 동일한 거리에 배치된다. LED(21)는 상기 타겟 대물렌즈(20)를 조사한다. 렌즈(18)는 타겟 대물렌즈(20)의 선명한 이미지가 보여지도록 환자에 의해 위치된다. 이러한 위치에서, 광검출기(19)와 안구(15)의 초점 평면들이 결합된다. 렌즈(18)의 위치 지정은 전기 드라이브(176)로 실현될 수 있다. 이러한 위치 지정은 자동적으로 행해질 수 있다. 안구조절 제어는 LED(179)에 의해 조사되며 전기 드라이브(180)에 의해 위치되는 또 다른 타겟 대물렌즈(178)를 이용하여 수행된다. 양(both) 드라이브(176, 180)는 컴퓨터(24)와 연결된다. 안구조절 타겟 대물렌즈(178)는 미러(177)에 의해 광학축과 결합된다. LED(21, 179)의 색은 이들의 간편한 확인을 위하여 상이하다. 예를 들면, 결합(conjugation)은 적색 LED(21)로 행해지며, 안구조절은 녹색 LED(179)로 행해진다.
도 6에 개략적으로 도시되며, 도 5에 도시된 구성에 기초한 본 발명의 다른 실시예는 양쪽 안구(15, 15a)를 동시에 검사할 수 있다. 도 6에 도시된 설계에 따르면, 이러한 실시예는 제 2 안구(15a)를 위한 추가적인 채널을 포함한다. 일반 레이저 탐침은 2개의 빔 분할기(175, 181)로 인해 양쪽 안구에 사용되도록 구현된다. 광학 및 전기적 부품들(9a, 14a, 18a, 19a, 22a 및 23a)은 제 1 안구(15)의 측정시 상응하는 부품들(9, 14, 18, 19, 22 및 23)과 동일한 역할을 한다. 제어 유니트(182)는 제 1 및 제 2 안구(15, 15a) 각각이 교대로 조사되도록 적외선 LED(14, 14a)를 스위치한다. 이러한 경우에, 안구의 이미지는 동시에 예를 들면, 모니터 스크린의 좌측과 우측 상에 디스플레이될 수 있다. 도 1과 2에 대하여 도시되고 상술된 것과 동일한 방식에서, 동기식 맵핑은 제 1 안구를 위한 채널과 제 2 안구를 위한 채널내의 양쪽 안구의 각막으로부터 편광된 광의 반사각을 결정하도록 구조를 위치시킴으로써 달성될 수도 있다. 상술된 실행은 개별적인 조절이 가능하며, 양쪽 안구 상에서의 동시 측정을 제공한다.
도 4, 5 및 6의 다양한 실시예에서, 레이저 빔은 필요한 굴절 측정 영역 내에서 동공에 입사되도록 컴퓨터와 음향-광 변환기에 의해 배치된다. 안구의 광학 시스템이 수차 굴절을 갖는다면, 망막상의 구경 조리개 또는 조리개(7)의 광 이미지가 축으로부터 변위되며, 이는 위치-감지 광검출기(19)의 감광성 표면상의 조명된 영역 이미지에 상응하는 변위가 된다.
환자의 안구에 관한 장치의 위치 지정과 관련하는 동작의 원리는 도 9에 도시된다. (안구가 유한한 거리에서 안구조절된다면) 조준 시스템(50)은 도 4의 엘리먼트(39, 18 및 17, 16)에 상응한다. 포인트 A는 광 라디에이터와 시선 고정 점이며, 도 4의 엘리먼트(20, 21)에 의해 형성된다. 개구부를 갖는 미러(56)은 도 4의 엘리먼트(12)에 상응한다. 현미경 대물렌즈(52)는 도 4의 엘리먼트(25-27)를 포함하며, 현미경 대물렌즈 이미지 평면(54)(도 4)은 엘리먼트(29)(도 4)에 상응한다. B1 및 B2 는 도 4의 LED에 상응하는 광 라디에이터이다. B1' 및 B2'는 라디에이터의 일차 이미지이며, B1"및 B2" 는 라디에이터의 이차 이미지이다.
도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 장치의 광학축 상에 배치된 포인트 A상의 시선 고정은 장치의 광학축과 안구의 시축의 일치 또는 정렬을 보장하지 못하는데, 그 이유는 안구는 D≠0 일 때도, 중심와(fovea) 상의 포인트 A를 보기 때문이다. 포인트 A상의 시선 고정은 상기 축이 평행일 때에만 보장된다.
안구의 광학 배율에 가장 크게 기여하는 것이 망막의 전방 표면임을 고려하여, 시축 라인은 중심와 중심(fovea center)과 망막의 전방 표면의 곡률 중심점을 통과하는 라인인 것으로 가정된다. 라디에이터 B1 가 환자의 안구 앞에 배치된다면, 망막의 전방 또는 전면으로부터 광 반사로 인하여, 기하학적 광학의 법칙에 따라 축에 대칭적으로 배치된 라디에이터의 가상, 또는 실제 이미지 B1' 를 형성한다.
예를 들어, B1 및 B2와 같은, 몇 개의 라디에이터(radidator)가 장치의 광학축에 대해 대칭적으로 환자 안구의 정면에 위치하는 경우에(도 9), 이들의 2차 이미지 B"1 및 B"2는, D≠0인 경우, 상기 광학축을 벗어나서 현미경의 대물렌즈의 이미지 면에서 이동될 것이다.
따라서, 장치의 광학축과 안구의 시각 축이 일치하기 위해서는, 두 개의 조건이 만족되어야 한다: 즉, 환자의 시선(gaze)이 포인트 A에 고정되어야 하고, 이미지 B"1 및 B"2가 대물렌즈(52)의 축을 기준으로 중앙에 위치하여야 한다. 위치조정(positioning)은 플레이트(29) 상에 제공된 좌표축 그리드(coordinate grid) 또는 TV 채널이 이용되는 경우는 모니터 스크린을 이용하여 검사될 수 있다. 안구의 이미지가 모든 지점에서 상기 그리드 또는 상기 TV 스크린의 중심 위치에 정렬된 경우에, 측정 제어기는 공간적으로 분석가능한 일련의 굴절도(refraction) 측정할 준비가 갖춰진다. 다음, 조작자는 단지 수 밀리초(milisecond)만이 걸리는 측정을 개시할 수 있다. 상기 측정은 그래버 보드(grabber board)의 Agrabbed＠이며 도12에 도시된 바와 같이 굴절도 수차(aberration) 맵의 제조을 위해 저장된다. 상기 측정은 또한 적절한 정렬이 감지되는 경우에는 자동적으로 개시될 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 다수의 측정이 소정의 이벤트가 발생하는 도중에 순차적으로 이뤄질 수 있으며, 이러한 이벤트에는 Anear＠ 원근조절(accommodation) 거리에서 Afar＠ 또는 무한 원근조절 거리로 안구의 타겟 대물렌즈이 이동하는 일련의 경우들이 있다. 다수의 측정 이미지들은 포획되거나 자동적으로 입수될 수 있으며, 임의의 시간 주기 또는 안구의 측정이 안구의 굴절도에서 임의의 동적인 변화를 나타내는 다른 변화들이 발생하는 동안에 저장될 수 있다.
위치(B"1 및 B"2)와 표면 또는 평면(54)의 일치는 표면(54) 상에서 이미지(B"1 및 B"2)의 포커싱의 결과인, 장치와 안구 간의 고정된 동작 거리를 설정하는지를 나타낸다.
안구 정렬 장치의 다른 실시예는 동공(pupil) 에지의 수동적으로 또는 자동적으로 동작된 측정을 이용하고, 대략 원형인 화상을 형성하여 구현될 수 있다. 상기 화상의 중심은 네 개의 반사(reflex)의 대칭 중심과 대개 일치하지 않으며, 네 개의 반사 중 두 개(B"1 및 B"2)가 도 9에 도시되어 있다. 이러한 불일치는 추가 신호 처리과정에서 고려될 수 있다.
순차적 수차 굴절 장치의 교정(calibration)은 광학 교정 유니트를 이용하여 구현된다. 광학 교정 유니트은 대응 각막 시뮬레이터(34)에서의 공지된 수차를 측정 위치와 결합시키도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 수차는 특별한 광학 설계 프로그램을 이용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 렌즈(34)의 전방이 타원형인 경우에, 동공의 모든 지점에서의 굴절도 수차는 제로가 된다.
비정시안 보상기가 사용되는 경우에, 비평형 레이저 빔이 광학 교정 유니트에 입사된다. 이것은 표준적인 수차의 디포커싱(defocusing)을 아기하며, 이러한 수차를 보상하기 위해서 망막(retina) 시뮬레이터가 액츄에이터(37)에 의해 광학축을 따라 초점 위치로 이동될 수 있다. 이에 의해, 망막 중심와가 망막 시뮬레이터와 광학적으로 결합된다.
횡수차 측정의 시스템적인 에러가 추정된 데이터로부터의 측정 이탈 결과에 의해 목격된다. 이러한 결정가능한 시스템적인 에러는 실제 전체 안구 수차를 측정하는 경우에 고려될 수 있다.
바람직하게는, 광학 교정 유니트과의 비교에 의한 교정은 상기 장치의 광학축 상에 미러(13)를 설치하여, 안구의 수차를 측정하기 전에 자동적으로 수행된다.
환자 안구의 광 추적 이전에, 미러(13 및 39)가 안구에 입사하는 광 경로로부터 후퇴되고 다음 광이 광검출기를 통과하게 된다. 망막 중심와 상의 광 스팟(spot)의 이미지의 수차 변위(displacement)은 조작자에 의해 선택된 안구 추적 그리드에 대응하는 각막 상의 지점들에서 측정된다. 그리드 또는 동공 상의 측정 지점의 할당이 도 10에 도시되어 있다.
망막 평면 dx(r,
Figure 112008013954947-pct00001
) 및 dy(r,
Figure 112008013954947-pct00002
)에서의 횡수차에 대한 데이터는 안구 어퍼쳐(aperture)의 평면에서의 파면 표면을 재구성하기 위한 소스 데이터가 된다. 이러한 파면 표면은 대게 일련의 Zernike 다항식의 전개식으로서 표현되며, 상기 다항식의 계수는 안구의 전체 웨이브 수차 함수를 개략화를 위해서 최소자승법(least square method)에 의해 계산된다. 다음, 상기 웨이브 수차 함수는 동공의 임의의 지점에서의 국부적인 전체 굴절률을 계산하기 위해서 이용된다.
상이한 동작 모드에서 상기 장치를 사용하여 수많은 실험을 수행한 결과, 안구로 들어가는 5mW 이하의 광 방사를 갖는 광학 성분 및 안구의 전체 굴절 맵을 재구성하기 위한 완전한 데이터 세트를 제공하기 위하여 10∼20 ms가 요구된다.
도 12는 본 발명에 따른 전체적 안구 수차 굴절계 부분을 사용하여 수행된 안구 수차 굴절 맵을 예시한 것이다.
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11. T. Seiler, P. J. McDonnell, "Excimer laser photorefractive keratectomy". Surv. of Ophthalm, 40, pp. 89-118, 1995.
지금까지 본 발명을 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 이러한 설명이 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 또다른 실시예를 포함하여, 상기 개시된 실시예의 다양한 변형 및 조합이 가능하다는 것은 본 명세서를 참조하는 당업자에게는 자명한 것이다. 따라서, 하기에 청구된 특허청구범위는 이러한 변형 및 수정을 포함한다.
마찬가지로 본 발명의 여러가지 다른 변형 및 수정이 가능하다는 것은 본 명세서를 참조하는 당업자에 자명하며, 여기에 개시된 본 발명의 범위는 발명자가 적법하게 청구한 특허청구범위의 최적 해석에 의해서만 제한된다.

Claims (27)

  1. 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분의 동기식 맵핑 장치로서,
    a) 상기 안구로 지향된 협폭의 빔을 제공하는 제 1 수단;
    b) 안구 어퍼쳐(aperture) 위로 평행하게 상기 빔을 이동시키고 측정 지점들의 세트에 상기 빔을 위치시키는 제 2 수단;
    c) 상기 안구의 망막으로부터 후방산란된 광을 검출하는 제 3 수단;
    d) 상기 빔이 상기 망막상에 충돌하는 상기 망막 상에서의 지점과 기준 위치 간의 오프셋을 측정하는 제 4 수단;
    e) 상기 측정 지점들의 세트에서 상기 안구의 전체 굴절 특성을 계산하는 제 5 수단;
    f) 상기 측정 지점들의 세트에서 상기 안구의 각막으로부터 반사된 광을 검출하고 반사된 광의 공간적 배향을 측정하는 제 6 수단;
    g) 상기 측정 지점들의 세트에서 상기 각막으로부터 반사된 광빔의 공간적 배향으로부터 상기 측정 지점들의 세트에서의 각막의 경사를 계산하는 제 7 수단;
    h) 상기 측정 지점들의 세트에서 상기 각막의 경사로부터 부분적 굴절 특성을 계산하는 제 8 수단;
    i) 상기 제 5 수단에 의해 계산된 상기 전체 굴절 특성의 값과 상기 각막에 의해 발생되며 상기 제 8 수단에 의해 계산된 상기 부분적 굴절 특성의 값 간의 차를 계산하는 제 9 수단;
    j) 각각의 측정 지점에 대해 상기 제 5 수단, 상기 제 8 수단 및 상기 제 9 수단에 의해 계산된 굴절 특성을 저장하는 제 10 수단;
    k) 상기 굴절 특성의 개별 세트들을 상기 굴절 특성의 연속적 3차원 분포로 변환시키는 제 11 수단; 및
    i) 상기 굴절 특성의 3차원 분포를 디스플레이하는 제 12 수단
    을 포함하는, 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분의 동기식 맵핑 장치.
  2. 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분을 동기식 맵핑하는 장치로서,
    a) 상기 안구로 지향된 편광된 협폭의 빔을 제공하는 제 1 수단;
    b) 안구 어퍼쳐(aperture) 위로 평행하게 상기 빔을 이동시키고 측정 지점들의 세트에 상기 빔을 위치시키는 제 2 수단;
    c) 상기 안구에 충돌되는 빔의 초기 편광과 직교하는 편광 배향을 가지는 제 1 지점 및 상기 안구에 충돌되는 상기 빔의 초기 편광과 일치하는 편광 배향을 가지는 제 2 지점으로 이루어진 2개 지점으로 상기 안구로부터 다시 전파된 광을 분할하는 제 3 수단;
    d) 각막에 의해 산란된 경우 탈편광되는(depolized) 광의 교차 성분에 해당하는 상기 분할 빔의 상기 제 1 지점 검출하는 제 4 수단;
    e) 상기 분할 빔의 상기 제 1 지점을 이용하여 기준 위치로부터 각막에 대한 광 스폿의 오프셋을 측정하는 제 5 수단;
    f) 상기 제 5 수단에 의해 얻어진 데이터로부터 측정 지점들의 세트에서 상기 안구의 전체 굴절 특성을 계산하는 제 6 수단;
    g) 상기 측정 지점들의 세트에서 각막의 전방 표면으로부터 반사된 광에 해당하는 우세 성분을 가지는, 상기 제 2 지점의 광 경로에 삽입되는 반투명 광-산란 스크린;
    h) 상기 반투명 광-산란 스크린의 이미지를 포착하는 제 7 수단;
    i) 상기 이미지에서의 광 스폿들의 좌표들을 측정하는 제 8 수단;
    j) 상기 제 8 수단에 의해 얻어진 측정 좌표들로부터 각막의 경사를 계산하는 제 9 수단;
    k) 상기 측정 지점들의 세트에서의 상기 각막의 경사로부터 부분 굴절 특성을 계산하는 제 10 수단;
    l) 상기 제 6 수단에 의해 계산된 상기 전체 굴절 특성의 값과 상기 각막에 의해 발생되며 상기 제 10 수단에 의해 계산된 상기 부분 굴절 특성의 값 간의 차이 계산하는 제 11 수단;
    m) 각각의 측정 지점에 대해 상기 제 6 수단, 상기 제 10 수단 및 상기 11 수단에 의해 계산된 굴절 특성을 저장하는 제 12 수단;
    n) 상기 굴절 특성의 개별 세트들을 상기 굴절 특성의 연속적 3차원 분포로 변환시키는 제 13 수단; 및
    o) 상기 굴절 특성의 상기 3차원 분포를 디스플레이하는 제 14 수단
    을 포함하는, 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분의 동기식 맵핑 장치.
  3. 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분의 동기식 맵핑 장치로서,
    안구에 대한 경로를 따라 탐침빔 생성하는 편광된 광원;
    상기 탐침빔을 수신하고 입사 어퍼쳐(entrance aperture) 및 출사 어퍼쳐(exit aperture) 또는 시야 조리개를 갖도록 동작가능하게 위치된 렌즈들의 망원 시스템;
    상기 편광된 광원과 상기 렌즈들의 망원 시스템 사이에 동작가능하게 위치된 존(zone)에 의해 분리되는 2개의 단일-좌표 변환기로 이루어진 2-좌표 변환기;
    상기 2-좌표 변환기와 동작가능하게 접속된 편향 각 제어 유니트;
    상기 렌즈들의 망원 시스템으로부터 수신된 탐침빔을 조준하도록 동작가능하게 위치된 조준 렌즈;
    조준된 탐침빔이 상기 안구로 투과적으로 통과되도록 순차적으로 동작가능하게 위치된 빔 분할기 및 간섭 편광 빔 분할기;
    상기 안구에 상기 조준된 탐침빔이 충돌함에 따라 상기 안구 각막으로부터 후방산란되는 탈편광된 광의 교차-편광 성분을 수신하도록 동작가능하게 위치된 대물렌즈를 갖춘 제 1 위치-감지 광검출기,
    상기 안구의 각막으로부터 반사된 상기 조준된 탐침빔으로부터의 편광된 광을 동시적으로 수신하는 제 2 위치-감지 광검출기, 및
    동공의 내부 또는 외부 측정 지점에서 각막 경사의 직접적인 측정을 통하여 각막 수차에 의해 발생된 성분 및 전체 안구 굴절 수차를 계산하기 위해, 상기 제 1 위치-감지 검출기 및 상기 제 2 위치-감지 광검출기에 결합된 컴퓨터를 포함하는 데이터 처리 및 디스플레이 유니트
    를 포함하는, 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분의 동기식 맵핑 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    망막으로부터 후방산란되는 탈편광된 광의 교차-편광 성분을 상기 제 1 위치-감지 광검출기로 지향시키고 상기 각막으로부터 반사되는 편광된 광을 상기 제 2 위치-감지 광검출기로 지향시키기 위해, 상기 안구에 대한 상기 경로를 따라 상기 조준 렌즈와 상기 안구 사이에 위치되는 간섭 편광 빔 분할기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분의 동기식 맵핑 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 탐침빔을 생성하는 상기 광원은 레이저광을 포함하고, 레이저 광 탐침빔은 상기 간섭 편광 빔 분할기에 의해 지향되며 상기 망막으로부터 후방산란된 탈편광된 광의 상기 교차-편광 성분을 상기 제 1 위치-감지 광검출기로 그리고 상기 각막의 전방 표면으로부터 반사된 편광된 광을 상기 제 2 위치-감지 광검출기로 개별적으로 지향시키는 것을 특징으로 하는 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분의 동기식 맵핑 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 탐침빔의 경로에서 상기 간섭 편광 빔 분할기와 상기 안구 사이에 가변 광학 배율을 갖는 렌즈들의 그룹이 설치되어 비정시안에 대해 무한대로 집중된 망막 이미지가 형성되며, 상기 광검출기의 감광성 표면은 대물렌즈의 전방 초점 평면과 일치되며 상기 망막에 의해 산란된 광의 경로에서 상기 간섭 편광 빔 분할기 뒤에 위치되는 것을 특징으로 하는 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분의 동기식 맵핑 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    광학축 벤딩 미러, 감광성 광검출기와 광학적으로 결합되며 상기 광검출기와 대물렌즈 사이에 위치된 시선 고정 테스트 패턴, 및 가변적으로 선택된 원근조절에 해당하는 거리에서 상기 안구에 대해 가시적인 테스트 패턴 이미지를 형성하게 하는 가변 광학 배율을 갖는 또다른 가변초점 렌즈들의 그룹을 더 포함하며, 상기 또 다른 가변초점 렌즈들의 그룹은 상기 광학축 벤딩 미러와 상기 간섭 편광 빔 분할기 사이에 위치되며, 상기 광학축 벤딩 미러는 망막에 의해 산란된 광 방사선이 환자의 안구 특성을 측정하는 동안 광검출기에 도달하도록 상기 미러를 변위시키는 것이 가능한 이동식 베이스 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분의 동기식 맵핑 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    또다른 광학축 벤딩 미러가 최종 광학 엘리먼트 다음에 레이저 빔 경로에 위치되며, 또다른 광학축 벤딩 미러에 이어 망막 시뮬레이터를 갖춘 광학 교정 유니트가 위치되며, 상기 망막 시뮬레이터의 광학 특성은 인간의 안구 망막의 광학 특성과 동일한 것을 특징으로 하는 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분의 동기식 맵핑 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 또다른 광학축 벤딩 미러는 이동식 베이스 상에 장착되어, 망막의 표준 특성을 측정하는 탐침 레이저빔 경로내에 위치될 수 있으며 안구 굴절 수차를 측정하기 이전에는 회수될 수 있는 것을 특징으로 하는 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분의 동기식 맵핑 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 또다른 광학축 벤딩 미러는 안구 굴절 수차를 측정할 때 상기 탐침 레이저빔으로부터 제거될 필요가 없도록, 선택적인 광의 투과를 허용하는 광 코팅을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분의 동기식 맵핑 장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 장치와 안구의 정렬을 검증하기 위한 채널로 유도되는 추가의 빔 분할기가 제공되는 것을 특징으로 하는 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분의 동기식 맵핑 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 장치와 환자의 안구의 정렬을 검증하기 위한 채널은, 하나 이상의 점 광원, 및 측정 장치의 광학축과 환자 안구의 시축이 일치할 때 시각 특성의 측정을 가능하게 하는 신호를 생성하고 상기 안구의 이미지를 디스플레이하는 전기-광학 검출 장치(electro-optic detecting device) 또는 TV를 포함하는 것을 특징으로 하는 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분의 동기식 맵핑 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 채널은 상기 채널에 전자적으로 접속된 전자 회로 또는 컴퓨터를 통한 자동 허용 신호를 발생시키며, 상기 채널은 상기 자동 허용 신호를 인식하고 상기 허용 신호에 따라 예비설정되거나 또는 유도된 정렬 기준을 달성하는 즉시 시각 특성의 측정을 지시하는 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 안구의 전체 굴절 불균일성과 굴절 성분의 동기식 맵핑 장치.
  14. 시축을 가지는 안구의 전체 굴절 불균일성 측정 장치로서,
    상기 장치의 광학축을 한정하는 렌즈들의 그룹;
    상기 안구의 시축과 상기 장치의 광학축을 정렬하기 위한 정렬 장치;
    상기 안구의 각막 상의 다수의 충격 지점에서 상기 장치의 광학축과 평행하게 탐침빔이 상기 안구에 충돌하도록, 상기 장치의 광학축으로부터 부분적으로 오프셋되도록 선택적으로 위치가능하며 상기 장치의 광학축과 평행하게 상기 렌즈들의 그룹을 통해 투사되는 탐침빔을 생성하는 광원;
    상기 다수의 충격 지점 각각에 해당하는 다수의 지점에서 상기 안구의 굴절 수차를 측정하기 위해 안구의 망막으로부터 후방산란된 탐침빔 광의 위치를 측정하기 위한 제 1 광검출기;
    상기 다수의 충격 지점에서 각막으로부터 반사된 탐침빔 광의 위치를 측정하기 위한 제 2 광검출기; 및
    충격 지점에서 각막 경사와 높이(elevation)를 측정함으로써 상기 각막으로 인한 상기 전체 굴절 수차 및 굴절 성분을 계산하기 위하여 상기 제 1 및 제 2 광검출기로부터의 입력을 수신하는 컴퓨터
    를 포함하는, 시축을 가지는 안구의 전체 굴절 불균일성 측정 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 광검출기 및 상기 제 2 광검출기가 4분 광검출기(quadrant photodetector), 측면 위치-감지 검출기(lateral position-sensing detector), 직교 배치된 선형 어레이 광검출기, XY 매트릭스 광검출기, 또는 CCD 검출기를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 시축을 가지는 안구의 전체 굴절 불균일성 측정 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 탐침빔은 편광된 레이저광을 포함하고,
    상기 장치는 상기 탐침빔의 편광된 레이저광을 상기 안구로 지향시키기 위해 상기 탐침 빔 경로를 따라 위치되며 상기 안구의 망막으로부터 후방산란되는 편광되지 않은(non-polarized) 광만이 상기 제 1 광검출기에 의해 검출될 수 있고 상기 각막으로부터 반사된 편광된 광만이 상기 제 2 광검출기에 의해 검출될 수 있도록 상기 안구와 상기 제 1 및 상기 제 2 광검출기들 사이의 상기 안구의 시축을 따라 배치되는 간섭 편광 빔 분할기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시축을 가지는 안구의 전체 굴절 불균일성 측정 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    광원 및 가변초점 렌즈들의 그룹을 더 포함하며,
    상기 광원은 예정된 이미지 초점 거리에서 상기 안구의 시선을 고정하도록 상기 장치의 광학축과 일치하며 상기 장치의 광학축을 따라 상기 안구로 투사되고 조준되는 테스트-타겟 이미지를 생성하고 상기 측정장치의 광학축과 일치하게 상기 안구의 시축을 정렬하며, 상기 가변초점 렌즈들의 그룹은 상기 테스트-타겟 이미지에 대해 고정된 초점 거리에서 안구 원근조절을 조절하도록 조작가능한 것을 특징으로 하는 시축을 가지는 안구의 전체 굴절 불균일성 측정 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 안구의 비정시안을 보상하기 위하여 상기 탐침빔을 포커싱하도록 조작가능한 가변초점 렌즈들의 그룹을 포함하는 비정시안 보상기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시축을 가지는 안구의 전체 굴절 불균일성 측정 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    렌즈들의 그룹에 대해 발생된 에러를 교정하고 안구의 비정시안을 보상하기 위해 상기 가변초점 렌즈들의 그룹을 조절함으로써 발생된 에러를 교정하기 위하여 상기 장치를 교정하는 광학 교정 유니트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시축을 가지는 안구의 전체 굴절 불균일성 측정 장치.
  20. 안구의 전체 굴절 불균일성 측정 장치로서,
    a) 적어도 하나의 광원과 적어도 하나의 렌즈를 포함하고, 환자의 안구 상의 공간적으로 한정된 지점들에서 광학축을 따르는 평행한 광선들을 동시에 또는 순차적으로 발생시키는 광학 빔 입력 채널;
    b) 상기 환자가 상기 입력 채널의 상기 광학축과의 고정을 유지함에 따른 상기 안구의 상기 시축 정렬을 확인하기 위한 안구 정렬 확인 채널;
    c) 상이한 초점 거리를 시뮬레이팅하기 위하여 수동 방식으로 또는 자동 방식으로 조절될 수 있고 상기 안구와 광학적으로 연결되어 있는 적어도 하나의 시각적인(visual) 타겟을 포함하는 고정 타겟 채널;
    d) 상기 공간적으로 한정된 지점들 중 적어도 하나의 지점으로부터 발생되며 상기 안구의 망막으로부터 후방산란되는 입력 채널 광의 제 1 부분의 적어도 하나의 특성을 기록하기 위해 적어도 하나의 제 1 광검출기를 포함하며 상기 안구와 광학적으로 연결되는 망막 스폿 위치-검출 채널; 및
    e) 상기 공간적으로 한정된 지점들 중 적어도 하나의 지점으로부터 발생되며 각막으로부터 재반사되는 입력 채널 광의 제 2 부분의 적어도 하나의 특성을 기록하기 위해 적어도 하나의 제 2 광검출기를 포함하며 상기 안구와 광학적으로 연결되는 각막 반사 위치 검출 채널
    을 포함하는, 안구의 전체 굴절 불균일성 측정 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 안구의 시축과 상기 입력 채널과의 정렬을 모니터링하고 안구 정렬 확인에 따라 탐침 광선들의 생성을 지시하는 컴퓨터, 전자 회로 및 프로그램을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안구의 전체 굴절 불균일성 측정 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 광검출기로부터 위치 데이터를 수신하고, 상기 각막의 불균일성으로 인한 전체 안구 굴절 수차 및 성분을 결정하도록 상기 다수의 충격 지점들 각각에 대해 상기 데이터를 비교하기 위한 컴퓨터 또는 전자 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안구의 전체 굴절 불균일성 측정 장치.
  23. 제 20 항에 있어서,
    동공의 내부 또는 외부의 상기 각막으로부터 반사된 공간적으로 한정된 모든 충격 지점들에 대하여 공간적으로 분해된 맵을 생성하고 상기 지점들에서 상기 각막의 경사 및 높이를 측정하며 완전한 각막 형태 정보 및 부가적으로 상기 안구에 대해 유도된 상기 각막의 굴절 수차 기여도를 제공하는 컴퓨터 또는 전자 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안구의 전체 굴절 불균일성 측정 장치.
  24. 안구의 전체 굴절 불균일성 및 전체 굴절 불균일성의 선택된 굴절 성분들의 동기식 맵핑 방법으로서,
    a) 상기 안구로 광의 측정 빔을 지향시키는 제 1 단계 - 상기 빔의 단면은 상기 안구의 입사 어퍼쳐 보다 좁고, 상기 빔은 상기 안구의 시축과 상기 빔의 축이 일치되게 중심설정되며, 상기 빔은 상기 안구의 각막에 충돌하도록 상기 안구의 전방 표면을 통과하는 제 1 부분 및 상기 각막 표면으로부터 반사되는 제 2 부분을 가짐 - ;
    b) 상기 빔을 상기 시축과 평행하게 유지하면서 상기 안구속으로 빔이 입사되는 측정 지점의 위치를 변화시키는 제 2 단계;
    c) 상기 빔이 상기 빔의 중심 위치에서 망막에 충돌하는 상기 망막 상의 위치와 상기 측정 지점의 변화된 위치 간의 오프셋을 측정하는 제 3 단계;
    d) 상기 제 3 단계에서 측정된 오프셋으로부터 상기 안구의 전체 굴절 특성을 결정하는 제 4 단계;
    e) 상기 각막으로부터 반사된 측정가능한 빔의 상기 제 2 부분의 반사각을 결정하는 제 5 단계;
    f) 각각의 측정 지점에서, 상기 제 5 단계에서 결정되는 부분 굴절 특성과 상기 제 4 단계에서 결정된 전체 굴절 특성을 상기 전체 굴절 특성에서 상기 부분 특성을 차감함으로써 비교하는 제 6 단계;
    g) 각각의 측정 지점에 대하여, 상기 제 4 단계, 상기 제 5 단계 및 상기 제 6 단계에서 결정된 굴절 특성을 저장하는 제 7 단계;
    h) 상기 안구 상의 측정 지점들의 세트에 대하여 상기 제 2 단계 내지 상기 제 7 단계를 반복하는 제 8 단계;
    i) 근사화에 의해 상기 측정 지점들의 세트에서의 상기 굴절 특성들의 개별 세트들을 연속 표면들로 변환하는 제 9 단계; 및
    j) 상기 표면들을 디스플레이의 스크린 상에 컬러 코딩된 차트들로써 또는 이와는 다른 방식의 3차원 정보 프리젠테이션으로써 표시하는 제 10 단계
    를 포함하는, 안구의 전체 굴절 불균일성 및 전체 굴절 불균일성의 선택된 굴절 성분들의 동기식 맵핑 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 각막으로부터의 반사각을 결정하는 단계는,
    a) 상기 측정 지점에서 상기 각막으로부터 발생되는 상기 빔의 반사된 부분을 반투명 광-산란 스크린 상에 투사하는 단계; 및
    b) 상기 스크린상에서 상기 빔 투사 위치의 좌표들을 측정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안구의 전체 굴절 불균일성 및 전체 굴절 불균일성의 선택된 굴절 성분들의 동기식 맵핑 방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    a) 상기 측정 지점에 이웃한 측정 지점에서 굴절 특성의 값으로부터 상기 측정 지점에서의 굴절 특성의 값을 추출함으로써, 상기 제 4 단계 또는 상기 제 7 단계에서 결정된 각각의 측정 지점에서의 상기 굴절 특성과 이웃한 측정 지점에 대해 상응하는 굴절 특성을 비교하는 제 11 단계;
    b) 상기 제 11 단계에서 결정된 차이 값이 특정한 임계값보다 높다면, 상기 제 11 단계에서의 비교에 사용되는 이웃한 측정 지점들 사이에 위치되는 추가 측정 지점을 삽입하는 제 12 단계; 및
    c) 상기 제 11 단계에서 결정된 값이 상기 특정한 임계값보다 높지 않을 때까지, 상기 제 1 단계 내지 상기 제 10 단계를 반복하는 제 13 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 안구의 전체 굴절 불균일성 및 전체 굴절 불균일성의 선택된 굴절 성분들의 동기식 맵핑 방법.
  27. 광학 시스템의 수차 에러 및 환자의 양쪽 안구의 엘리먼트들의 동기식 맵핑 장치로서,
    환자 안구의 경로를 따라 탐침빔을 생성하는 편광된 광원;
    상기 탐침빔을 수신하고 입사 어퍼쳐(entrance aperture) 및 출사 어퍼쳐(exit aperture) 또는 시야 조리개를 갖도록 동작가능하게 위치된 렌즈들의 망원 시스템;
    상기 편광된 광원과 상기 렌즈들의 망원 시스템 사이에 동작가능하게 위치된 존(zone)에 의해 분리되는 2개의 단일-좌표 변환기로 이루어진 2-좌표 변환기;
    상기 2-좌표 변환기와 동작가능하게 접속된 편향 각 제어 유니트;
    상기 렌즈들의 망원 시스템으로부터 수신된 탐침빔을 조준하도록 동작가능하게 위치된 조준 렌즈;
    조준된 탐침빔이 상기 안구로 투과적으로 통과되도록 순차적으로 동작가능하게 위치된 빔 분할기 및 간섭 편광 빔 분할기;
    상기 조준된 탐침빔이 상기 안구에 충돌할 때, 한번에 한쪽 안구씩 양쪽 안구의 망막으로부터 후방산란되는 탈편광된 광의 교차-편광 성분을 수신하도록 동작가능하게 위치된 대물렌즈를 갖는 제 1 위치-감지 광검출기;
    상기 탈편광된 광의 교차-편광 성분이 상기 망막으로부터 수신됨과 동시에 상기 안구의 각막으로부터 편광된 광을 수신하도록 조절되며, 한번에 한쪽 안구씩 양쪽 안구의 각막으로부터 반사되는 상기 조준된 탐침빔으로부터의 편광된 광을 동시에 수신하는 제 2 위치-감지 광검출기; 및
    전체 안구 굴절 수차 및 상기 환자의 양쪽 안구에 대하여 별개로 그리고 실질적으로 동시에 각막 수차에 의해 야기된 성분을 계산하기 위해 상기 제 1 및 제 2 광검출기에 결합되는 컴퓨터를 포함하는 데이터 처리 및 디스플레이 유니트
    를 포함하는, 광학 시스템의 수차 에러 및 환자의 양쪽 안구의 엘리먼트들의 동기식 맵핑 장치.
KR1020037001876A 2000-08-08 2001-08-08 동기식 맵핑 방법 및 장치 KR100888867B1 (ko)

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