KR100926200B1

KR100926200B1 - 개선된 순차적 스캐닝 파면 측정 및 망막 표면 형태

Info

Publication number: KR100926200B1
Application number: KR1020047008996A
Authority: KR
Inventors: 한스-요하임폴란트
Original assignee: 보오슈 앤드 롬 인코포레이팃드
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2009-11-09
Also published as: CN1604753A; WO2003051187A3; ES2366678T3; JP4243544B2; AU2002358138B2; AU2002358138A1; EP1455638B1; JP2005511233A; BR0215101A; CA2469780A1; US20050163455A1; EP1455638A2; US7296895B2; KR20040095199A; CA2469780C; CN100438819C; WO2003051187A2

Abstract

파면 수차를 측정하기 위한 개선된 순차적 스캐닝 방법 및 장치는 바람직한 위치에서 각막 표면을 비추는 평행빔으로부터 측정빔을 각을 이루며 변위시켜서, 파면 수차 측정을 위해 통상적으로 사용되는 평행광과 기준빔 사이의 변위에 의해 제공되는 것보다 더 정확한 파면 측정을 얻기 위해 각을 이루며 변위된 빔과 기준빔 사이에서 검출기에 비춰지는 상 변위를 사용한다. 망막 표면 형태를 결정하기 위한 방법 및 이와 관련된 장치는 망막의 상 변위에 기초하여 안구의 구근 길이의 변화를 결정하는 다른 눈 데이터와 함께 개선된 측정 방법 및 장치를 사용하는 것에 의존한다.

망막 표면, 각막 표면, 순차적 스캐닝 방법, 검출기, 평행빔

Description

개선된 순차적 스캐닝 파면 측정 및 망막 표면 형태 {IMPROVED SEQUENTIAL SCANNING WAVEFRONT MEASUREMENT AND RETINAL TOPOGRAPHY}

본 출원은 2001년 12월 14일에 출원된 미국출원 제60/340,529호를 기초로 우선권을 주장하는데, 이는 전체적으로 본 명세서에서 참조된다.

본 발명은 일반적으로 눈의 파면 및 표면형태검사에 관한 것이고, 더 상세하게는 순차적 스캐닝 기술을 사용하는 개선된 파면 측정 장치 및 방법과 망막 표면형태검사를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

다양한 눈 진단 장치 및 기술이 알려져 있어서, 눈의 물리적, 광학적 특징을 맵핑(mapping)하는 데 이용할 수 있다. 각막형태검사, 각막두께검사, 굴절력 및 다른 변수 데이터와 같은 물리적 데이터가 올브스캔(Orbscan) Ⅱ 각막형태검사 장치(뉴욕주 로체스터 바쉬 & 롬 인코포레이티드)와 같은 각막형태검사 장치로부터 얻어질 수 있다. 또한 안구의 파면 수차와 같은 광학 정보가 다양한 장치 및 측정 방법으로부터 얻어질 수 있다. 이러한 수차 분석 장치 중 하나는 하트만-색(Hartman-Shack) 파면 감지기를 사용하여 단일 통로로 눈의 전체 광 영역에 대해서 눈의 파면 수차를 측정한다. 이것은 매우 작은 직경의 레이저 빔으로 망막의 한 지점을 비추어, 검출기의 다수의 소형렌즈를 가지고 안구의 외부 동공으 로부터 외부로 나가는 빛을 모음으로써 성취된다. 파면으로부터의 수차는 소형렌즈 배열에 의해 생성되는 검출기의 초점이 소형렌즈 배열을 통과하는 수차없는 파면의 위치로부터 변위된다. 이러한 변위는 파면 에러의 직접적인 계산을 가능하게 한다. 하트만-색형 장치의 잘 알려진 몇 가지의 단점은 동적 범위/해상도 균형, 노이즈에 대한 신호의 낮은 비율, 병적 안구의 의심스러운 해석 및 당업자에게 공지된 다른 것들을 포함한다.

파면 수차를 측정하기 위한 몇 가지 다른 기술 중 하나는 원래 샤이너(Scheiner)에 의해 기여되고 샤이너의 디스크 개념에 기초한 정신 물리학적 광선 투사 접근으로부터 유래한다. 즉, 이러한 개념은, 망막의 상이 기준 입사 광 방향에 의해 생기는 망막의 상으로 정열될 때까지 안구로 들어오는 상으로부터 광 방향의 조절에 근거한다. 이 이상의 설명 및 더 상세한 기술은 맥레이(MacRae) 등이 저술한 슬랙 인코포레이티드(Slack Incorporated)의 주문 제작된 각막 절제술, 초시력에 대한 탐구(Customized Corneal Ablation. The Quest for Super Vision) 16장(2001)에서 찾아질 수 있다. 샤이너 개념은 페니(Penney) 등에 의해 더 발달되었고, 이러한 장치는 공간 해상 굴절계(SRR)로 알려져 있다. SRR은 환자가 순차적 방식으로 망막의 37개의 선택된 위치에서 안구에 주사된 대상 포인트를 보게 하고, 입력 대상 물체의 방향성이 변화될 때 상이 특별한 기준 위치에 모아졌을 때를 환자에게 물음으로써 작동한다. 생성되는 광선 편차는 파면이 결정될 수 있는 파면 경사 정보를 제공한다.

트레이시 테크놀로지스 엘엘씨(Tracey Technologies LLC)(텍사스주 벨레어) 에 의해 채택된 SRR 개념의 변형은 순차적 스캐닝 또는 얇은 빔 광선 투사라고 불리운다. 순차적 스캐닝 기술은 연속으로 각막 표면의 선택된 지점에서 안구로 작은 직경의 평행 레이저 빔을 입사시켜서 결국 기준 망막 지점 위치(x₀, y₀)로부터 망막 표면에 각 상 지점의 변이(Δx, Δy)를 측정하는 것에 의존한다. 변이 에러는 입구 동공의 각각의 특이 점에 대한 횡방향 수차의 직접적인 측정값이다. 적당한 시각부 및 비교적 단순한 대수 계산 수단에 의해, 변이가 검출기에서 측정되어 파면 수차가 계산될 수 있다.

파면 수차 측정용 순차적 스캐닝 방법은 다른 파면 측정 기술에 비해서 어떤 장점을 갖지만, 이러한 방법은 주로 안구에 관한 어떤 가정에 의존하는 것에 관련한 몇 가지 고유의 단점으로 고생을 겪는다. 이러한 가정은 특히 눈의 구근의 정확한 길이를 결정하는 것에 관한 것이고, 두 번째로 망막 표면이 안구의 후방면에서 평면이라는 가정이다. 그러나 현실적으로 망막 표면은 불규칙한 언덕과 골의 표면 형태를 갖는 곡형 외피이다. 이것은 특히 병든 망막과 중심 맹점에서는 명백한 것이라고 본 발명자는 생각한다. 망막의 비평탄 윤곽 때문에, 안구의 시축 또는 광축과 같은 기준 측정 축에 평행한 입사빔을 사용하게 되는 파면 수차의 측정은, 상의 망막 위치가 실제 망막 외피 윤곽을 따라서 망막 평면으로부터 벗어나기 때문에 정확성을 잃는다.

따라서 발명자들은 순차적 스캐닝 파면 기술의 정확성을 개선할 방법과 망막 기준 위치 주변의 망막 표면 형태의 더 정확한 이해와 이러한 표면 형태를 측정하 는 능력에 대한 필요를 인식해 왔다.

본 발명의 일 실시예는, 파면 수차를 측정하는 데 알려진 순차적 스캐닝 기술에 근거하여 파면 수차를 측정하기 위한 개선된 방법에 관한 것이다. 공지된 기술은 알려진 기준축에 평행하고 알려진 각막 위치에서 안구를 가로지르는 기준 빔을 안구로 입사시키는 것에 의존한다. 빛이 망막에 투상되고, 망막으로부터 안구를 통해 산란되어 상의 위치가 기록되는 검출기의 렌즈에 의해 투상된다. 제2 빔이 기준축에 평행하고 기준빔과 소정의 거리를 두고 안구로 입사되어, 소망하는 각막 위치에서 안구를 비춘다. 제2 빔은 제1 빔과는 다른 망막 위치에서 망막에 투상되고, 분산되어, 마찬가지로 검출기에 투상된다. 그런 다음 검출기의 제1 상 및 제2 상 사이의 변이가 안구의 파면 수차를 계산하기 위한 공지된 방법에 사용된다. 본 발명에 따른 개선은 제2 빔과 동일한 각막 표면의 위치에 기준축에 대해 소정의 각도로 기울어진 제3 빔을 안구로 입사시켜서, 제3 상의 망막 상 위치가 제1 상의 망막 상 위치와 일치하게 되는 것에 의존한다. 망막으로부터 산란된 제3 상 광은 검출기에 투상되어, 제3 상 위치 및 기준 상 위치 사이의 변이는 제2 상에 의해 제공되는 것보다 파면의 더 정확한 측정을 제공하기 위하여 공지된 방식으로 사용된다.

다른 실시예에서, 망막 표면의 표면 형태 변화를 결정하는 방법 및 장치가 설명된다. 알려진 안구의 집중력(focussing power) 및 구근 길이와 같은 매개 변수 정보에 근거하여, 구면 집중력의 변화를 나타내는 파면 수차 측정은 구면 집중력의 측정된 변화를 일으키는 구근 길이의 변동을 결정하기 위하여 공지된 방식으로 사용될 수 있다. 앞에서 설명된 실시예에 의하면, 검출기에서 측정은 기준빔 및 제2 빔으로부터 상 지점의 변위에 대응하는 망막 표면상의 측방향 변위를 결정하는 데 사용될 수 있다. 앞에서 설명된 바와 같이, 제3 빔으로부터 얻어진 더 정확한 측정은 미묘한 측정 에러를 일으키는 구근 길이의 변화를 결정하는 데 사용될 수 있다. 이러한 측정 에러에 근거한 구근 길이의 차이는 망막의 특정 상 위치에서 망막 표면 형태를 표시한다. 따라서 망막의 표면 형태는 입사빔이 안구에 주사되는 각막 표면의 다양한 위치에 대응하여 측량될 수 있다.

삭제

앞에서 설명된 실시예들은 통상의 순차적 스캐닝 기술 및 장치에 기초하고, 통상적인 측정의 정확성을 개선하고 안구의 추가 매개 변수 측정을 제공하는 공지된 장치 및 방법을 개선하고 수정한다.

본 발명의 목적은 다음의 상세한 설명으로부터 더 분명해진다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변화 및 수정이 발명의 상세한 설명, 도면 및 청구범위를 기초로 하여 당업자에게 분명해지기 때문에, 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내고 있는 상세한 설명 및 구체적인 예는 단지 설명의 목적으로 제시되는 것이다.

도1a 및 도1b는 본 발명의 실시예에 따른 장치 및 방법을 설명하는 광선 경로를 도시한 개략도이다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 다른 광 경로를 도시한 광선 자취 도면이다.

도3은 구면 초점불량 에러 및 안구를 나오는 광선의 방향 사이의 관계에 대한 플롯을 도시한다.

도4는 망막 표면 형태 측정에 관한 본 발명의 실시예의 광경로 광선을 도시한 개략도이다.

순차적 스캐닝 기술을 사용하여 안구의 파면 수차를 더 정확하게 측정하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 도1a 및 도1b와 관련하여 설명된다. 도1a에서, 측정되는 안구(10)는 전형적인 전방 각막 평면(12) 및 전형적인 망막 평면(14)을 갖는다. 기준축(16)은 목표물(18)을 응시할 때의 안구의 시축으로 표현된다. 빔 분열기(20)는 제1 평행 입사빔(22) 및 제2 평행 입사빔(24)이 스캐닝 장치(도시되지 않음)와 합체한 레이저원(19)으로부터 각막에 도달되게 하고, 망막 평면으로부터 상 렌즈(30)를 통해 검출기(28)로 산란되는 회귀빔을 보낸다. 제1 빔(22) 및 제2 빔(24)은 바람직하게는 약 0.2㎜ 내지 2.0㎜사이이고, 더 바람직하게는 약 0.4㎜ 내지 0.5㎜ 사이의 직경을 갖는 평행 레이저 빔이다. 입사빔의 파장 범위가 바람직하게는 약 400㎚ 내지 1200㎚ 사이이고, 더 바람직하게는 약 700㎚ 내지 900㎚의 거의 자외선 범위이다.

당업자는, 상기 설비가 순차적 스캐닝형 파면 분석기로 안구의 파면 수차를 측정하기 위한 모든 장치 하드웨어와 소프트웨어를 포함하고 있음을 알 것이다. 일반적으로 장치 구성 요소는 기준축과 일치하는 전파 경로를 갖는 각막의 선택된 위치에서 안구로 기준 광빔을 순차적으로 입사시키는 수단과 서로 평행하고 기준축에 평행한 전파 경로를 갖는 각막의 선택된 위치에서 안구로 복수의 측정 광빔을 연속적으로 입사시키는 수단을 포함한다. 또한 일반적으로 상기 장치는 망막 표면의 다른 위치들로부터 분산된 각각의 입사빔으로부터 빛을 포착하여 소망하는 외부 위치에서 이러한 빛을 투상하는 수단, 투상된 빛을 수용하여 검출기의 기준상으로부터의 상 변위를 검출하는 검출기, 그리고 검출기 평면에서 상 변위 데이터로부터 각각의 각막 위치에 대응하는 파면 수차를 계산하기 위한 하드웨어/소프트웨어를 포함한다. 장치의 실질적인 배치는 본 발명의 이해에 중요하지 않은 공학 설계를 포함하므로, 더 상세히 논의되지 않는다.

도1a를 참조하면, 순차적 스캐닝 기술에 의해 안구의 파면 수차를 측정하기 위한 공지된 방법은 다음과 같다. 제1 입사 레이저빔(22)이 환자의 시축(16)을 따라서 대체로 동공의 중심을 통해 안구(10)에 입사된다. 제1 입사빔(22)은 위치(P₁)에서 각막 표면을 가로지른다. 안구의 광 장치는 정시안일 경우 망막 평면(14)의 위치(1)에 이러한 빔을 모은다. 근시 또는 원시의 초점 불량이 교정되지 않으면, 입사광의 실제 초점의 위치는 망막 평면(14)의 위치(1)가 아니라 도1b에 도시된 바와 같이 도면 부호 "f₂"가 된다. 망막 평면(14)의 위치(1)에서 빛은 산란되어, 입사 경사를 따라서 안구를 나가는데, 광학부(20)에 의해 상 렌즈(30)를 통해 향하게 된다. 상 렌즈는 기준 위치 좌표(x₁, y₁)를 갖는 기준 위치(31)에서 검출기(28)에 산란광을 투상한다.

도면 부호 "22"의 빔 경로에 평행하고 이로부터 거리(d)로 변위된 제2 순차적 입사빔(24)은 위치(P₂)에서 각막을 비춘다. 명확한 설명을 위해, 안구(10)가 근시안이라고 가정하면, 제2 측정빔(24)은 도면 부호 "f₂"(도1b)에서 기준축(16)을 가로지르고, 위치(2)에서 망막 평면(14)을 비춘다. 망막 평면(14)의 위치(2)는 위치(1)로부터 거리(B)로 변위된다. 제2 빔(24)은 망막에 의해 산란되어, 각도(β)로 표시된 일반 방향으로 안구를 나가는데, 위치(x₂, y₂)에서 검출기 표면(28)의 지점(33)으로 투상된다. x_2-1, y_2-1로 표현되는 기준 지점(31)으로부터 상 지점(33)의 변위는 공지된 방식으로 계산되어, 각막 표면상의 점(P₁ 및 P₂)에 대응하는 파면 수차 정보를 제공한다. 실제 장치에서, 복수의 측정빔(24_n)은 각막의 다른 위치(P_n)로 안구에 순차적으로 입사되어, 파면 수차는 각막의 전체의 소망하는 표면 영역에 대해 측정된다.

망막 평면(14)이 실제로 평면 표면이 아니고, 그 표면에 걸쳐 표면 형태가 변하는 외형이라고 생각될 수 있기 때문에, 검출기의 상 지점의 변위로부터 도출되는 파면 수차 측정은 반드시 소망하는 만큼의 측정 정확성을 제공하지는 못한다. 예컨대 평면으로부터 100㎛만큼의 망막 표면의 편차로 인해 대략 0.3디옵터의 구형의 변화가 생긴다. 본 발명의 실시예에 따라, 파면 측정 정확성은 다음과 같이 개선될 수 있다. 도면에 관한, 다음과 같은 정의들이 본 발명을 이해하는 데 도움이 될 것이다.

d = 각막 표면에서 제1 기준빔으로부터 제2 측정빔의 변위

f₂ = 정시안(대략 55디옵터)의 초점 거리

l = 기준축상에서 각막 평면(12)으로부터 망막 평면(14)까지의 안구의 길이(일반적으로 약 25㎜ ±4㎜)

B = 망막 평면상에서 기준 상(1) 및 변위된 기준 상(2) 사이의 거리

f₃ = 상 렌즈(30)의 초점 거리

x_1i, y_1j = 검출기의 기준 위치(x₁, y₁)로부터 투상된 빔 지점의 변위

β= 각막의 중심에서 평행 입사 측정빔으로부터 안구를 나오는 산란광의 일반적 방향각

α= 본 발명의 실시예에 따라 파면 측정의 정확성을 개선하기 위해 사용되는 추가 측정빔의 각도

도1b를 참조하면, 조절 가능한 추가 측정빔(26)은 제2 입사빔(24)의 인터셉트 점(P₂)과 동일한, 각막 평면의 인터셉트 점에서 안구로 입사된다. 기준축에 대한 조절 가능한 빔의 각도(α)가 조절되어, 광빔(26)의 물체는 위치(1)[즉 기준빔(22)이 망막 평면에 닿는 곳]에 가능한한 가까운 망막 평면에 투상된다. 산란된 회귀빔(26')은 검출기의 상 렌즈(30)에 의해 좌표(x₃, y₃)를 갖는 상 지점(35)으로 투상된다. 변위 데이터(Δx_3-1, Δy_3-1)로부터 파면을 측정함으로써, 각막 위치(P₂)에 대응하는 파면의 보다 정확한 결정이 이루어질 수 있다. 그런 다음, 이러한 과정이 각각의 변위된 입사빔에 대해서 반복되어, 원하는 각막 표면 수차를 측정한다. 지금까지 2차원 좌표에 관하여 설명하였지만, 실질적인 상태를 측정하기 위해서는 벡터 계산이 필요하다는 것을 알 수 있을 것이다.

앞의 기재를 설명하는 예로서, 본래의 순차적 스캐닝 방법에서 10% 파면 측정 에러와 산란빔의 각도 편차의 10% 에러가 망막 평면의 변위(B)와 유사하게 일어난다고 가정한다. 또한 설명을 위해 측정되는 안구의 실제 에러는 -10디옵터의 값을 가지면서, 입사광은 평행(0디옵터)하게 된다고 가정한다. 그렇다면 측정된 수차는 -9디옵터이다. 본 발명에 따르면, 조절빔은 -9디옵터의 수차에 대응하는 각도로 눈에 입사된다. 검출기의 지점 변위(Δx_3-1)는 대략 0.1Δx_2-1과 같고, Δβ는 대략 0.1β이다. -9디옵터의 파면 수차는 β로부터 직접 측정되기 때문에, Δβ의 기여는 대략 -0.9디옵터이고, -9.9디옵터로 구면 초점 불량의 측정 수차값을 준다. 단일 순차적 스캐닝 측정을 하는 데 대략 50㎳가 걸리기 때문에, 추가 측정을 위한 전체 시간은 대략 100㎳이다. 선택적으로, 추가 측정 방법은 반복적으로 수행될 수 있다. 예컨대 제4 조절빔(α′)이 측정된 -9.9디옵터에 대응하는 각 발산으로 입사될 수 있다. 생성된 Δx₄는 대략 0.1Δx₃와 같은데, 이는 대략 0.01Δx₂와 같다. 이것은 -10디옵터와 같은 초점 불량 에러의 가정된 실제 값에 대해 -9.99디옵터의 측정된 구형 초점 불량을 일으키는 -0.09디옵터의 Δβ₄를 발생시킨다. 이러한 세 번의 반복 과정을 완료하는 데 대략 150㎳가 걸린다.

앞에서 주어진 정의에 기초하여, 도면을 참조하면, 단순한 대수학적 기하는 다음의 관계를 산출한다.

[수학식1]

β= Δx_2-1/f₃

β=n_c[l-f₂d]/f₂l

B = lΔx_2-1/f₃

근축 시각부로부터

l/s = n_c/f₂ - n_c/l = n_c[l-f₂]/f₂l(안구 외부로 망막에서 물체의 상 길이)

α≒ d/s = n_c[l-f₂d]/f₂l = β

|α| ≒ |β|

본 발명의 다른 실시예는 망막 표면상의 점을 따라 망막의 표면 형태의 변화를 측정하는 것에 관한 것이다. 이것은 앞에서 설명한 것으로부터 당연히 이루어지는 것이고, 도2를 참조하여 상세히 설명된다. 시축에 평행한 제1 빔(1)이 점(P₁)에서 각막을 비추며 "X₁"에서 망막 표면으로부터 산란되고, 제1 빔으로부터 변위된 제2 평행빔이 점(P₂)에서 각막을 비추며 점(X₂)에서 망막으로부터 산란되어 각도(β_out)으로 안구를 나올 때, 빔(1, 2) 사이의 검출기 평면에서 상 지점의 변위는 각막의 점(P₂)에 대응하는 구면 초점불량 에러를 발생시킨다는 것은 앞에서 설명한 바 있다. 앞에서 기재된 본 발명의 실시예에 따르면, 제3 빔(3)이 각막의 점(P₂)으로 주사되어 망막 표면의 점(X₁)으로부터 산란될 때, 각도(α)와 빔(1, 3) 사이의 검출기에서의 변위가 각막의 점(P₂)에 대응하는 정확한 구면 굴절 에러를 발생시킨다. 본 실시예에 따르면, 제4 빔(4)이 각막의 위치(P₁)에 각도(β)를 이루며 눈에 입사되어, 점(X₂)에서 망막 표면으로부터 산란한다. 그런 다음, 제4 빔(4)에 평행한 제5 빔(5)은 각막 위치(P₂)에서 안구로 입사된다. 그런 다음, 제5 빔(5)과 작은 각도(δ)만큼 변위된 제6 빔(6)이 점(P₂)에 주사되어, 망막의 위치(X₂)로부터 각막의 위치(P₂)에 대응하는 좀 더 정확한 구면 굴절 에러를 제공한다. 도3은 본 실시예에 의해 제공되는 각도(β)의 함수로써 구면 초점불량 측정치의 변화를 일반적인 형태로 도시한다. 사실상 각막 표면이 평탄한 평면이라면, 도3은 망막 위치의 함수로써 구면 굴절 에러의 어떤 변화도 나타나지 않는 직선의 수평선으로 도시될 것이다. 안구의 구면능이 대략 55디옵터이고, 안구 길이(l)가 대략 25㎜라면, 앞에서 설명된 기술에 따라 측청된 1디옵터의 구면 초첨불량의 변동은 1/55D ×25㎜/n_c ≒ 330㎛의 z방향에서 "X₁" 및 "X₂" 사이의 변위와 일치할 것이다. 0.05디옵터의 측정 정확성으로, 이것은 대략 17㎛의 z방향 해상도를 제공한다. 망막 표면의 Δx 값은 α가 알고 있는 입사각인 (αl)/n_c으로 표현될 수 있기 때문에, 굴절 에러가 망막의 알고 있는 ΔX 값에 대해 검출기에서 측정될 때마다 망막 표면의 그 지점의 z 값은 z방향으로의 330㎛ 변위와 대체로 같은 1디옵터 에러에 대응하는 것 으로 추정될 수 있다. 따라서 각막의 표면 형태가 측정될 수 있다. 이러한 해상도는 OCT 측정치에 의해 제공되는 차수이다.

본 발명에 따른 망막 표면 형태 실시예를 도4를 참조하여 더 상세히 설명한다. 망막이 망막 평면(RP)이라면, 원래의 빔(1, 2)은 위치(X₁ 및 X₂) 각각에서 망막 표면으로부터 분산될 것이다. 차이(Δx_2-1)는 (Δα/n)×l로 표현될 수 있다. 그러나 안구의 수차 및 비평면 망막 표면(100) 때문에, 입사빔[(2) 및 (3)]은 망막 위치(X₁₀ 및 X₁₂)로부터 각각 분산된다. 망막이 평면이라면, 각도(Δα₁)로부터 측정된 파면 에러에 기초한 각도(Δα₂)의 입사빔(3)은 Δα₁에 대한 것처럼 Δα₂에 대해서 검출기에 동일한 신호를 제공할 것이다. 이러한 경우에, Δβ₁ 및 Δβ₂는 동일할 것이다. 그러나 도시된 바와 같이 각도 의존성은 다음과 같고, Δψ은 검출기에서 측정될 수 있다.

[수학식2]

Δψ = (Δβ₂ - Δβ₁)

ε = d/l = ΔX_10-12/z

ΔX_10-12 = dz/l

Δγ = ΔX_10-12/(l-z) ≡ΔX_10-12/l = dz/l²

Δψ = n_cΔγ = n_cdz/l²

z = l²Δψ/n_cd

예컨대 d = 5㎜, n_c = 1.336, l = 25㎜, z = 20㎛라고 가정하면, Δψ= 2.14 ×10^-4 rad = 0.012°이다.

앞의 설명에 근거하여, 본 발명에 따른 과정은 망막의 표면 형태 및 파면 수차를 단일 시스템에서 측정되게 한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 망막의 표면 형태 및 광 장치, 바람직하게는 인간의 눈의 파면 수차를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다. 장치는 추가 측정빔이 여러 선택된 입사각으로 안구에 입사될 수 있어서 다양한 측정 해상도가 검출기의 상 지점의 변위로부터 얻어질 수 있다는 것을 부가하여 개선된 순차적 스캐닝 파면 감지기에 대해 앞에서 설명된 장치와 유사하다는 것을 알 수 있다.

본 발명을 설명하기 위해 다양한 유리한 실시예들이 선택되었지만, 첨부된 청구항에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 변경이나 변화가 이루어질 수 있다는 것을 당업자가 이해할 수 있을 것이다.

Claims

알려진 기준축에 평행하게 투사되는 제1 기준 물체 빔이 각막의 제1 기준 위치(P₁)에서 안구로 입사되며 상기 제1 빔이 망막 표면의 위치(1)로부터 산란되어 기준 위치(x₁, y₁)에서 검출기에 투상되고, 기준빔에 평행하면서 기준빔으로부터 알려진 거리(d)로 변위된 순차적 제2 물체 빔이 각막의 제2 위치(P₂)에서 안구로 투사되며 망막 표면의 위치(2)로부터 산란되어 제2 위치(x₂, y₂)에서 검출기에 투상되어서, 변위(Δx_2-1, Δy_2-1)가 측정될 수 있으며, 파면 수차 정보가 계산될 수 있는 안구의 파면 수차를 측정하기 위한 방법이며,

기준축에 대해 각도(α)를 이루는 각각의 순차적 제2 빔에 대응하는 제3 빔을 입사시켜서 각각의 제2 빔과 동일한 위치(P₂)에서 각막으로 들어가고 위치(1)에 대응하는 망막 표면의 위치(3)로부터 산란되며 제3 위치(x₃, y₃)에서 검출기에 투상되어, 변위(Δx_3-1, Δy_3-1)가 측정될 수 있고, 파면 수차가 각막의 위치(P₂)에 대응하여 계산되며,

제3 빔 데이터로부터 각막 위치(P₂)에 대한 파면 수차가 제2 빔 측정으로부터 얻은 대응하는 측정값보다 더 정확한 파면 수차 측정 방법.
제1항에 있어서, 각각의 입사빔이 약 0.2㎜ 내지 2㎜ 사이의 직경을 갖는 파면 수차 측정 방법.
제1항에 있어서, 각각의 입사빔이 약 0.4㎜ 내지 0.5㎜ 사이의 직경을 갖는 파면 수차 측정 방법.
제1항에 있어서, 각각의 입사빔이 약 400㎚ 내지 1200㎚ 사이의 파장을 갖는 파면 수차 측정 방법.
제1항에 있어서, 각각의 입사빔이 약 700㎚ 내지 900㎚ 사이의 파장을 갖는 파면 수차 측정 방법.
제1항에 있어서, 기준축이 환자 안구의 응시 시축이 되는 파면 수차 측정 방법.
제1항에 있어서, 기준축이 환자 안구의 광축이 되는 파면 수차 측정 방법.
제1항에 있어서, 각막의 원하는 표면 지역의 파면 맵으로 다른 각막 위치(P_n)에 충분한 수의 제2 입사빔 및 제3 입사빔을 입사시키는 단계를 더 포함하는 파면 수차 측정 방법.
안구의 파면 측정을 하기 위한 향상된 순차적 스캐닝형 장치로서,

기준축과 일치하는 전파 경로를 갖는 기준 광빔을 각막의 선택된 위치에서 안구로 순차적으로 입사시키고, 서로 평행하면서 기준축에 평행한 전파 경로를 갖는 복수의 측정 광빔을 각막의 선택된 위치에서 안구로 순차적으로 입사시키는 수단과,

안구의 망막 표면의 다른 위치들로부터 산란되는 각각의 입사빔으로부터 빛을 포착하고, 원하는 외부 위치에 상기 빛을 투상하기 위한 수단과,

상기 투상되는 광을 수용하여, 기준 상으로부터의 상의 변위를 검출하기 위한 검출기와,

각막의 입사 위치에 대응하는 상 변위로부터 파면 수차 정보를 계산하기 위한 계산 수단을 포함하는 스캐닝형 장치이며,

기준빔이 망막 표면을 비추는 한 위치에서 망막 표면을 비추는 측정빔에 대응하는 복수의 추가 측정빔을 측정빔에 대응하는 각막의 위치에서 안구로 순차적으로 입사시켜서, 각각의 추가 측정빔이 기준 상으로부터 일정 변위 지점에서 검출기에 투상되는 수단을 포함하며,

상기 계산 수단은 각막의 입사 위치에 대응하는 추가 상 변위로부터 파면 수차 정보를 계산하는 순차적 스캐닝형 장치.
망막 표면의 표면 형태의 변화를 결정하기 위한 방법이며,

제1 물체 빔이 망막 표면의 위치(1)로부터 산란되고, 기준 위치(x₁, y₁)에서 검출기에 투상되도록, 알려진 기준축에 평행하게 투사되는 제1 물체 빔을 각막의 제1 위치(P₁)에서 안구로 입사시키는 단계와,

제2 물체 빔이 망막 표면의 위치(2)로부터 산란되고, 제2 위치(x₂, y₂)에서 검출기에 투상되도록, 기준빔으로부터 알려진 거리(d)로 평행하게 변위된 제2 물체 빔을 각막의 제2 위치(P₂)에서 안구로 입사시키는 단계와,

(Δx_2-1, Δy_2-1)에 대응하는 제1 구면 굴절 에러 측정을 하는 단계와,

위치(1)에 대응하는 망막 표면의 위치(3)로부터 산란되어 제3 위치(x₃, y₃)에서 검출기에 투상되도록, 제2 빔(P₂)과 동일한 위치에서 기준축에 대해 선택된 각도(α)를 이루며 안구에 제3 빔을 입사시키는 단계와,

(Δx_3-1, Δy_3-1)에 대응하는 제2 구면 굴절 에러 측정을 하는 단계와,

망막 표면의 ΔX_2-1 변위에 대해 안구 길이의 변화인 Δl을 결정하는 단계를 포함하는 망막 표면 형태의 변화 결정 방법.
제10항에 있어서, 각막 표면의 복수의 위치에 대응하는 복수의 제2 빔 및 제3 빔을 순차적으로 입사시키는 단계를 포함하는 망막 표면 형태의 변화 결정 방법.
망막 표면 형태 정보를 제공하는 장치이며,

각막의 선택된 위치에서 안구로 기준축과 일치하는 전파 경로를 갖는 기준 광빔을 입사시키고, 각막의 선택된 위치에서 안구로 상호 간에 평행하고 기준 축에 평행한 전파 경로를 갖는 복수의 측정 광빔을 순차적으로 입사시키는 수단과,

안구의 망막 표면의 다른 위치들로부터 분산되는 각각의 입사빔으로부터 빛을 포착하여 소망하는 외부 위치에 상기 빛을 투상시키는 수단과,

상기 투상되는 광을 수용하여, 기준 상으로부터 상 변위를 검출하는 검출기와,

각막의 입사 위치에 대응하는 상 변위로부터 파면 수차 정보를 계산하는 계산 수단과,

기준빔이 망막 표면을 비추는 한 위치에서 망막 표면을 비추는 측정빔에 대응하는 복수의 추가 측정빔을 측정빔에 대응하는 각막의 위치에서 안구로 순차적으로 입사시켜서, 각각의 추가 측정빔이 기준 상으로부터 일정 변위 지점에서 검출기에 투상되는 수단을 포함하고,

계산 수단은 각막의 입사 위치에 대응하는 추가 상 변위로부터 얻은 파면 수차 정보를 계산하며, 추가 상 변위로부터 얻은 파면 수차 정보 및 망막 표면 형태를 맵핑하기 위한 안구의 매개 변수 정보를 사용하는 망막 표면 형태의 정보 제공장치.