KR101056960B1 - 측정 위치 오차를 보상하는 각막 곡률 측정방법 및 이를 이용한 검안기 - Google Patents

측정 위치 오차를 보상하는 각막 곡률 측정방법 및 이를 이용한 검안기 Download PDF

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Abstract

마이어링광 및 포커스광을 이용하여, 피검안의 측정 위치 오차를 자동으로 보상하는 각막 곡률 측정방법 및 이를 이용한 검안기가 개시된다. 상기 측정 위치 오차를 자동으로 보상하는 각막 곡률 측정방법을 이용한 검안기는 피검안의 각막에 링 형태의 측정광을 조사하는 마이어링(mire ring) 광원; 상기 마이어링 광원 중심부에 위치하여, 상기 피검안의 각막에 두 개의 점 형태의 측정광을 조사하는 포커스 광원; 상기 각막으로부터 반사되는 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지를 검출하는 결상광학계; 및 상기 검출된 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지로부터 각각 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 포커스광 이미지의 거리(F)를 산출하며, 상기 피검안의 측정 위치 오차를 보상하고, 상기 산출된 마이어링광 이미지로부터 상기 피검안의 각막 곡률을 측정하는 연산제어장치를 포함한다.
검안기, 마이어링광, 포커스광, 각막 곡률 측정, 초점 거리.

Description

측정 위치 오차를 보상하는 각막 곡률 측정방법 및 이를 이용한 검안기 { measurement method of corneal curvature with measurement position compensation and eye examining apparatus using the same}
본 발명은 각막 곡률 측정방법 및 이를 이용한 검안기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이어링광 및 포커스광을 이용하여, 피검안의 측정 위치 오차를 자동으로 보상하는 각막 곡률 측정방법 및 이를 이용한 검안기에 관한 것이다.
검안기는 피검안의 굴절력 및 각막 곡률과 같은 피검안의 상태를 측정하는 광학 장치로서, 특히, 각막곡률 측정을 위한 검안기는 크게 광학부, 전자부, 기계부로 구성되어 있는 광전자 계측 시스템이다. 상기 광학부는 피검안의 각막으로 조준광과 측정광을 출사하는 광 출사 광학계, 각막에 반사되는 광의 진로를 변경하는 미러와 광 신호를 검출하는 광검출 센서를 포함하는 광검출 광학계를 포함한다. 상기 광검출 센서는 광 신호를 전기적 신호로 변환하여 중앙처리 연산장치로 전송하고, 상기 중앙처리 연산장치는 이를 처리하기 위한 계산 알고리즘을 적용하여 각막 곡률 값을 산출한다. 이와 같이 산출된 피검안의 각막곡률 값은 피검안의 각막 형상에 적합한 콘택트렌즈를 처방하기 위한 판단의 기준이 되며, 잘못된 각막곡률 값의 콘택트렌즈를 착용할 경우, 콘택트렌즈의 흘러내림, 이물감, 각막 상의 스크래치나 염증을 유발할 수 있으므로, 피검안의 정확한 각막곡률 값을 구하는 것이 매우 중요하다.
상기 피검안의 각막 곡률을 측정함에 있어서, 검안기의 광검출 광학계는 피검안이 검안기로부터 정해진 측정 거리만큼 떨어진 곳에 위치할 때, 즉, 검안기 광학계의 광학 축 상에서 광학계의 초점 거리에 위치할 때, 피검안의 각막에서 반사된 측정광이 가장 정확하게 결상되도록 설계된다. 다만 검안기 모니터 화면상으로 출력되는 측정광의 결상 상태로부터 피검안의 측정 위치를 판단하는 것은, 용이하지 않으며, 측정 중의 피검안의 안구 움직임 및 검안자의 숙련도에도 크게 좌우되므로, 피검안과 검안기 광학계 사이의 거리가 달라지더라도, 최소한의 오차로 각막곡률 값을 산출하는 방법은 중요하다.
도 1은 통상적인 각막 곡률을 측정하는 검안기에 있어서, 조리개가 개방된 상태의 검안기를 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 통상적인 각막 곡률을 측정하는 검안기에 있어서, 조리개가 삽입된 상태의 검안기를 설명하기 위한 도면이다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 종래의 검안기 광학계는, 링 형상의 측정광 패턴을 만드는 마이어링(20), 마이어링 측정광의 광원(21a, 21b), 피검안의 각막(3)에서 반사 된 마이어링광을 2차원 광검출 소자(32)에 결상시키는 측정용 렌즈(31), 피검안을 측정할 때, 상기 측정용 렌즈(31)와 2차원 광검출 소자(32) 사이에 삽입되어, 마이어링광의 경로를 제한하는 조리개(14) 및 상기 조리개(14)를 구동하기 위한 조리개 모터(10), 상기 조리개 모터(10)를 구동하고, 2차원 광검출 소자(32)에서 검출된 마이어링광의 이미지로부터 각막곡률 값을 산출하기 위한 연산제어장치(40)를 포함한다.
통상적인 각막 곡률 측정하는 검안기의 동작에 대하여 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 마이어링 광원(21a, 21b)에서 출사된 측정광이 마이어링(20)을 통과하여 피검안의 각막(3)에 마이어링의 형상을 만들고, 피검안의 각막(3)에서 반사된 마이어링광은 측정용 렌즈(31)에 의해 2차원 광검출 소자(32) 상에 결상되며, 연산제어장치(40)는 결상된 마이어링의 이미지를 검안기의 모니터 상에 출력한다. 검안자는 마이어링의 결상 상태를 주시하며, 마이어링이 가장 선명하게 결상되도록 검안기의 위치를 조정하고, 측정 시작을 선택하면, 연산제어장치(40)는 조리개 모터(10)를 구동하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 조리개(14)를 측정용 렌즈(31)와 2차원 광검출 소자(32) 사이에 삽입하고, 각막에서 반사된 마이어링광의 주변부가 조리개(14)에 의해 가려져 남은 마이어링광이 2차원 광검출 소자(32) 상으로 결상되도록 한다. 피검안의 측정 거리가 달라질 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 조리개가 개방된 상태에서 결상된 마이어링의 크기 변화는, 도 2에 도시된 바와 같이 조리개가 삽입된 상태에서 결상된 마이어링의 크기 변화보다 크다. 따라서 연산제어장치(40)는 조리개(14)가 개방되었을 때와 조리개(14)가 삽입되었을 때, 각각의 마이어링의 크기를 비교하여, 피검안의 측정 위치에 의한 포커스 오차를 구하고, 이로부터 보상된 각막곡률 값을 결과로 산출할 수 있다.
통상적인 각막 곡률 측정하는 검안기의 광학계는, 피검안이 검안기 광학계의 정확한 측정 거리에 위치하지 않을 때, 마이어링의 크기 변화로 발생하는 잘못 산출되는 각막곡률 값의 오차를 구하기 위하여, 각막에서 반사되는 마이어링광에 대해 텔레센트릭(Telecentric) 효과를 구현하기 위한 조리개(14) 및 조리개 모터(10)를 포함한다. 따라서 종래의 검안기의 경우, 측정시에 조리개가 개방되었을 때의 마이어링의 크기를 산출하고, 조리개 모터를 구동하여, 조리개를 삽입시키고, 다시 결상된 마이어링의 크기를 산출함으로써, 전체적인 측정 시간이 길어지며, 조리개(14)가 삽입되기 전과 후에서 피검안과 검안기 사이의 측정 거리가 변하지 않았다는 것을 전제로 하기 때문에, 조리개(14)를 삽입하는 동안 피검안의 위치가 달라지면, 잘못된 각막곡률 값을 산출할 수 있으며, 측정 중에 피검안의 위치 변화를 검안자가 판단하기 쉽지 않다는 단점이 있다. 또한 조리개(14) 및 조리개를 구동하기 위한 정밀한 모터(10)와 이를 구동하기 위한 제어 회로가 요구됨으로써, 제품의 생산 비용을 높일 뿐 아니라, 기계적인 구성이 복잡해지며, 사용 중 조리개의 위치 틀어짐이나 모터의 성능 이상으로 측정광이 텔레센트릭되는 영역이 달라지어 발생할 수 있는 측정 계산상의 오류 및 기계적인 고장의 가능성이 높아지는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 별도의 측정 위치 오차 보상장치가 필요 없는, 기계적 구조가 간단한 각막 곡률 측정방법 및 이를 이용한 검안기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 위치 오차 보상이 정확하고 신속한 각막 곡률 측정방법 및 이를 이용한 검안기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 피검안의 각막에 링 형태의 측정광을 조사하는 마이어링(mire ring) 광원; 상기 마이어링 광원 중심부에 위치하여, 상기 피검안의 각막에 두 개의 점 형태의 측정광을 조사하는 포커스 광원; 상기 각막으로부터 반사되는 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지를 검출하는 결상광학계; 및 상기 검출된 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지로부터 각각 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 포커스광 이미지의 거리(F)를 산출하며, 상기 피검안의 측정 위치 오차를 보상하고, 상기 산출된 마이어링광 이미지로부터 상기 피검안의 각막 곡률을 측정하는 연산제어장치를 포함하는 검안기를 제공한다. 또한 본 발명은, 피검안의 각막에 마이어링 측정광 및 포커스 측정광을 조사하고, 상기 각막으로부터 반사되는 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지를 검출하는 단계; 상기 검출된 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지로부터 각각 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 포커스광 이미지의 거리(F)를 산출하고, 상기 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 포커스광 이미지의 거리(F)로부터, 측정시 포커스 간격(D, D=R-F)을 산출하는 단계; 상기 피검안의 각막이 측정광의 초점 거리에 위치하는 경우, 마이어링광 이미지의 직경 및 포커스광 이미지의 거리를 산출하고, 상기 마이어링광 이미지의 직경 및 포커스광 이미지의 거리로부터 포커스 간격을 산출하고, 상기 마이어링광 이미지의 직경 및 상기 포커스 간격의 관계 그래프(L)를 도출하는 단계; 상기 그래프(L)에서, 상기 측정시 포커스 간격(D)에 해당하는 기준시 마이어링광 이미지의 직경(R')를 산출하는 단계; 상기 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 상기 기준시 마이어링광 이미지의 직경(R')으로부터, 포커스 오차(ΔZ, ΔZ=R-R')를 산출하는 단계; 상기 포커스 오차(ΔR)가 허용 범위인지 판단하는 단계; 상기 포커스 오차(ΔR)가 허용 범위가 아닌 경우, 상기 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 측정시 포커스 간격(D)을 보정하는 보정 단계; 및 상기 포커스 오차(ΔR)가 허용 범위인 경우, 상기 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R)으로부터 피검안의 각막 곡률을 측정하는 단계를 포함하는 것인 각막 곡률 측정방법을 제공한다.
본 발명에 따른 측정 위치 오차를 보상하는 각막 곡률 측정방법 및 이를 이용한 검안기는, 검안기에 구비된 각막 곡률 측정에 사용되는 마이어링광 및 포커스광을 이용하여 측정 위치 오차를 보상하므로, 보정 및 측정시 피검안의 측정 위치 가 달라지더라도, 포커스 오차가 없는 정확한 각막곡률의 측정이 가능하며, 측정을 시작하는 시점에 결상된 마이어링광 및 포커스광 이미지로부터 직접 각막곡률을 산출하므로, 측정 과정 중에 피검안의 위치 변화로 인한 오차가 없어 보다 신속한 측정이 가능하다. 아울러, 본 발명에 따른 각막 곡률 측정방법 및 이를 이용한 검안기는, 별도의 위치 조정 장치 및 수단이 필요 없으므로, 기계적 구조가 간단해지며, 이에 따라 제조 및 유지관리 비용이 절감되는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 각막 곡률 측정방법 및 이를 이용한 검안기에 대하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 검안기의 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 검안기에 있어서, 각막에 형성된 마이어링광 및 포커스광을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 검안기는, 마이어링 광학계(20), 결상광학계(30) 및 연산제어장치(40)를 포함하며, 필요에 따라 피검안(1)에서 반사된 측정광을 상기 결상광학계(30)에 전달하기 위한 광전달 수단으로 반사 미러 및 릴레이렌즈 등을 포함할 수 있다.
상기 마이어링 광학계(20)는, 피검안(1)의 각막(3) 표면에 각막곡률을 측정 하기 위한 마이어링광 및 포커스광을 형성하기 위한 것으로서, 링 형태의 마이어링 측정광을 발생시키는 마이어링 광원(21a, 21b), 상기 마이어링 광원(21a, 21b)으로부터 출사된 마이어링광이 피검안(1)의 각막(3)으로 링 형상으로 조사될 수 있도록 하는 마이어링(28), 상기 마이어링 광원(21a, 21b) 중심부에 위치하여, 상기 마이어링(28) 중앙부의 좌우로 하나씩의 정점 형태의 포커스광을 발생시키는 포커스 광원(26, 27), 상기 포커스 광원(26, 27)으로부터 출사되고, 핀홀(24, 25)을 통과한 포커스광을 평행광으로 만드는 시준렌즈(22, 23, Collimation lens)를 포함한다. 상기 마이어링 광원(21a, 21b)으로는 링 형상의 발광 소자(LED)가 사용될 수 있으며, 상기 포커스 광원(26, 27)으로는 동일한 발광 소자(LED)를 사용할 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 마이어링 광원(21a, 21b)으로부터 조사된 마이어링광은 피검안(1)의 각막(3)에 링 형태의 마이어링광 이미지(101)를 형성하고, 포커스 광원(26, 27)으로부터 조사된 포커스광은 피검안(1)의 각막(3)에 정점 형태의 두 개의 포커스광 이미지(102, 103)를 형성한다. 상기 마이어링광 이미지(101)의 크기는 마이어링광 이미지(101)의 직경(R)으로 나타내며, 포커스광 이미지(102, 103)의 크기는 포커스광 이미지(102, 103)의 거리(F)로 나타낸다.
상기 결상광학계(30)는, 피검안(1)에서 반사된 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지가 결상되는 수단으로, 광검출기(32) 상으로 결상시키기 위한 결상 렌즈(31) 및 상기 결상 렌즈(31)에 의해 결상된 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지를 전기적인 신호로 바꾸어주는 광검출기(32)를 포함한다. 상기 광검출기(32)는 연산제어장치(40)와 연결되어 있으며, 상기 결상된 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지는 상기 연산제어장치(40)로 전송되어, 상기 연산제어장치(40)에서 상기 피검안(1)의 각막 곡률 값을 산출하게 된다. 상기 광검출기(32)는 통상적인 2차원 영상 소자가 사용될 수 있다.
상기 연산제어장치(40)는, 상기 결상광학계(30)에 연결되어 있으며, 상기 결상광학계(30)에 검출된 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지로부터 각막 곡률을 산출하는 수단으로, 피검안(1)의 측정 위치 오차를 보상하고, 상기 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지로부터 각막 곡률 값을 산출한다. 상기 연산제어장치(40)가 상기 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지로부터 피검안(1)의 측정 위치 오차를 보상하고, 각막 곡률을 측정하는 방법을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 피검안(1)이 검안기의 정확한 측정 거리에 위치할 때, 피검안(1)의 각막(3) 위에서 가장 밝고 선명한 마이어링을 형성하며, 또한, 피검안(1)의 각막 곡률의 정도에 따라 마이어링의 크기가 결정된다. 만일 피검안(1)이 검안기의 측정 거리보다 앞쪽이나 뒤쪽에 위치할 경우, 마이어링 주변으로 번짐 현상(Blurring)이 발생하여, 마이어링의 선명도 및 밝기가 낮아지고, 피검안(1)의 각막 곡률에 따라 결정되는 마이어링의 크기보다 커지거나 작아짐으로써, 부정확한 각막 곡률 값이 산출되는 원인이 된다. 하지만 상기 시준렌즈(22, 23)에 의해, 평행광으로 바뀌어 각막으로 투사되는 포커스광은 피검안의 측정 위치와 관계없이 각막 상의 일정한 지점에 포커스광 이미지(102, 103)를 형성한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 검안기에 있어서, 피검안이 측정광의 초점 거리 안쪽에 위치하는 경우, 초점 거리에 위치하는 경우 및 초점 거리 바깥쪽에 위치하는 경우, 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지를 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 피검안(1)이 광학계 측정광의 초점 거리에 위치할 때의 마이어링광 이미지의 직경(Rb)을 기준으로, 피검안(1)이 초점 거리의 안쪽에 위치할수록, 상기 마이어링광 이미지의 직경(Ra)은 더 커지고, 피검안이 초점 거리의 바깥쪽에 위치할수록, 마이어링광 이미지의 직경(Rc)은 더 작아진다. 결국, 상기 마이어링광 이미지의 직경(R)은, 상기 피검안(1)의 초점 거리에 대한 위치 관계에 따라, "Ra > Rb > Rc"의 관계가 성립한다. 반면, 각각의 경우, 포커스광 이미지의 위치는 일정하게 유지되어, 포커스광 이미지 사이의 거리(F)는 거의 동일하다. 따라서, 상기 피검안(1)이 검안기의 정확한 측정 거리에 위치할 때, 피검안(1)의 각막 곡률에 비례해서 마이어링광 이미지의 직경(R)과 포커스광 이미지의 거리(F)는 증가하고, 이로부터 상기 "R" 및 "F"의 차이인 포커스 간격(D, D=R-F)은 증가한다.
도 6은 본 발명에 따른 검안기에 있어서, 마이어링광 이미지의 직경과 포커스광 이미지의 거리의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 직선 "L" 은 피검안(1)이 광학계 측정광의 초점 거리에 위치하는 경우, 각막 곡률이 증가할 때, 상기 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 포커스광 이미지의 거리(D)의 관계를 나타내는 그래프이며, 직선 "Mk"은 각막 곡률이 k인 경우, 피검안(1)의 측정 위치의 변화로 발생하는 상기 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 포커스광 이미지의 거리(D)의 관계를 나타낸다. 상기 직선 "L" 및 직선 "Mk"의 교점(121)은 각막 곡률이 k인 피검안(1)이 정확한 측정 거리에 위치한 경우, 마이어링광 이미지의 직경(rK)과 포커스 간격(dK)을 나타낸다. 따라서, 각막 곡률이 k 인 피검안을 측정 시, 결상광학계(30)로부터 검출된 실제 마이어링광 이미지의 직경(r) 과 포커스 간격(d) 은 직선 "Mk"상에 위치하며, 직선 "L" 을 이용하여, 상기 "d" 에 대해 측정 거리가 정확할 때의 마이어링광 이미지의 직경"r'"을 산출하고, 상기 "r" 과 "r'"의 차이 "Δr"을 구하면, 측정 거리에 의한 포커스 오차의 정도, 측정 위치 오차의 정도를 판단할 수 있다. 상기 피검안(1)이 광학계의 초점 거리의 바깥쪽 방향으로 멀어질수록, 마이어링광 이미지의 직경(r)은 감소하고, 상기 "r"과 "d"의 직선 "Mk"상에서 상기 교점(121)의 왼쪽 방향으로 변화하며, 상기 피검안(1)이 초점 거리의 안쪽 방향으로 멀어질수록 "r"은 증가하고, 상기 교점(121)의 오른쪽 방향으로 변화한다. 상기 직선 "L"은 상기 피검안(1)의 각막(3)이 광학계 측정광의 초점 거리에 위치하는 경우, 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 포커스광 이미지의 거리(F)를 산출하고, 상기 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 포커스광 이미지의 거리(F)로부터 포커스 간격(D)을 산출하고, 상기 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 상기 포커스 간격(D)의 관계를 도출하여 구할 수 있다.
상기 마이어링광 이미지의 직경(R)과 포커스 간격(D)의 관계 특성을 이용하여, 피검안의 측정 위치 오차를 보상하는 방법은 다음과 같다. 도 7a 및 7b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 검안기에 있어서, 피검안이 측정광의 초점 거리 바깥쪽 및 초점 거리 안쪽에 위치하는 경우, 피검안의 측정 위치 오차를 보상하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 즉, 도 7a 및 7b는 각각 피검안이 측정광의 초점 거리 바깥쪽 및 초점 거리 안쪽에 위치하는 경우, 결상광학계(30)에서 검출된 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지로부터 산출된 마이어링광 이미지의 직경(r) 과 포커스 간격(d)으로부터, 도 6에 도시된 마이어링광 이미지의 직경과 포커스 간격에 대한 각막 곡률 변화 그래프인 직선 "L" 및 포커스 오차 그래프인 직선 "Mk"을 이용하여, 상기 피검안(1)의 측정 위치 오차를 보정하여, 상기 피검안(1)이 정확한 측정 거리에 위치할 때의 마이어링광 이미지의 직경(rK)을 산출하는 과정을 도시한 것이다. 먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, 피검안이 측정광의 초점 거리 바깥쪽에 위치하는 경우를 기준으로 설명한다. 상기 직선 "L" 로부터 측정 거리가 정확한 경우, 즉 피검안(1)이 광학계 측정광의 초점 거리에 위치하는 경우, 측정시 포커스 간격 "d" 에 해당하는 기준시 마이어링광 이미지의 직경 "r'"을 구한다. 상기 측정시 마이어링광 이미지의 직경(r) 및 기준시 마이어링광 이미지의 직경(r')으로부터 포커스 오차(Δr, Δr=r-r')을 산정하고, 상기 포커스 오차(Δr)가 허용 가능한 오차 범위인지 판단한다. 상기 포커스 오차(Δr)는 마이어링광 이미지의 직경에서의 측 정 위치가 만드는 오차량을 의미하며, 상기 허용 오차 범위는 측정시 마이어링광 이미지로부터 각막 곡률을 측정할 수 있는 범위를 의미하며, 통상적으로 0.54mm 내지 0.72mm 이다. 즉, 상기 포커스 오차량(Δr)이 허용 가능한 오차 범위이면, 측정시 마이어링광 이미지의 직경(r)은 정확한 측정 거리에서 피검안의 각막 곡률로부터 얻어진 마이어링광 이미지의 직경(rK)에 근사한다고 판단할 수 있다.
상기 포커스 오차(Δr)가 상기 허용 오차 범위를 벗어나는 경우, 직선 "L"로부터 측정시 마이어링광 이미지의 직경(r)에 대해, 측정 거리가 정확할 경우의 기준시 포커스 간격 "d'"을 구한다. 상기 기준시 포커스 간격 "d'"에 대하여 포커스 오차 그래프인 직선 "Md'"을 산출하고, 상기 포커스 오차 그래프인 직선 "Md'"로부터 실제 포커스 간격 "d" 와 기준시 포커스 간격 "d'"의 차이(Δd, Δd=d'- d)만큼의 포커스 오차가 보정된, 보정시 마이어링광 이미지의 직경(r")를 구한다. 즉, 상기 포커스 오차 그래프인 직선 "Md'"로부터, 기준시 포커스 간격(d')에 해당하는 마이어링광 이미지의 직경(r")을 구한다. 따라서, 상기 포커스 오차(Δr)가 상기 허용 오차 범위가 아닌 경우, 상기 보정된 마이어링광 이미지의 직경(r")를 기준으로 피검안(1)의 각막 곡률을 측정할 수 있다. 상기 포커스 오차(Δr)를 산출하고, 상기 포커스 오차(Δr)가 허용 범위인지 판단하고, 상기 마이어링광 이미지의 직경(R)을 보정하는 과정은 도 7b에 도시된 피검안(1)이 측정광의 초점 거리 안쪽에 위치하는 경우도 동일하게 적용된다. 결국, 새로 산출된 마이어링광 이미지의 직경 "r"" 및 포커스 간격 "d'"을 실제의 마이어링광 이미지의 직경(r) 및 포커스 간격(d)을 대신하여 사용하여, 마이어링광 이미지의 직경(r")이 허용 오차 범위 내로 작아질 때까지, 상기 과정을 반복하면, 피검안의 측정 위치에 의한 포커스 오차가 충분히 보상된 마이어링광 이미지의 직경 "rK"을 산출할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 각막 곡률 측정방법을 이용한 검안기는, 별도의 측정 오차 보정 장치가 필요 없이, 측정된 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지를 기초하여, 마이어링광 이미지의 직경을 보정하므로, 측정시 피검안의 위치가 변경된 경우라도, 각막 곡률의 정확한 측정이 가능하고, 또한 신속한 측정이 가능해진다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 검안기에 있어서, 측정 위치 오차를 보상하는 방법 및 포커스 오차 그래프 "Mk"을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하여, 상기 보상된 마이어링광 이미지의 직경"rK"을 산출하는 과정을 수식을 이용하여 설명하면 다음과 같다. 상기 포커스 오차 보정 과정 중 n번째의 마이어링광 이미지의 직경"rn", 포커스 간격"dn"일 때, 직선 "L"의 방정식을 "y = px + q"이라고 하면, 측정 위치에 의한 포커스 오차 "Δrn"의 크기는 다음과 같다.
Figure 112008081089200-pat00001
Figure 112008081089200-pat00002
상기 포커스 오차 "|Δrn|"가 허용 오차를 벗어난 경우, 상기 직선 "L"로부터 상기 "rn"에 대한 기준시 포커스 간격 "dn +1"은 다음과 같다.
Figure 112008081089200-pat00003
각막 곡률이 "kj"와 "kj+1"이고, 정확한 측정 위치에서의 포커스 간격이 "dj"와 "dj+1"이며, dj < dn < dj+1 을 만족하는 2 개의 모형안(Model Eye) 의 포커스 오차 그래프인 직선 "Mj"의 방정식을 "y = aj x + bj", 직선 "Mj+1"의 방정식을 "y = aj+1 x + bj+1"라고 하면, 포커스 간격 "dn+1"에서의 포커스 오차 직선(Mdn+1)의 기울기 "kn+1"은 다음과 같다.
Figure 112008081089200-pat00004
포커스 간격 "dn+1"에서의 포커스 오차 직선(Mdn+1)의 기울기 "kn+1"로부터 포커스 간격 차이 "Δdn +1"만큼의 포커스 오차가 보상된 마이어링광 이미지의 직경 "rn +1"은 다음과 같다.
Figure 112008081089200-pat00005
상기 수식 (3) 및 (5)로부터 구한 새로운 마이어링광 이미지의 직경"rn+1"과 포커스 간격"dn +1"로 포커스 오차(Δr)가 허용 범위인지 판단하며, 상기 과정을 반복하여, 새로운 마이어링광 이미지의 직경 및 포커스광 이미지의 거리를 구할 수 있다. 또한, 포커스 간격 "dn+1"에서의 포커스 오차 그래프인 직선 "Mdn+1"은, 도 8에 도시된 바와 같이, 일정한 곡률 "j, j1"을 가지고, "dn+1"과 인접한 포커스 간격(dj, dj+1, dj1 < dn+1 < dj+1)을 보이는 모형안(Model Eye)의 측정 위치 변화로부터 구한 직선 "Mj"과 "Mj+1"을 기초하여, 포커스 간격 "dn+1"에 대하여 보간법에 의하여 구한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 측정 위치 오차를 보상하는 각막 곡률 측정방법에 대하여 상세히 설명한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 각막 곡률 측정방 법의 순서도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 위치 오차를 보상하는 각막 곡률 측정방법은, 피검안의 측정 위치가 허용 범위인지 판단하는 단계, 피검안의 측정 위치 오차를 보상하는 단계 및 각막 곡률을 측정하는 단계(S 30)를 포함한다.
상기 측정 위치가 허용 범위 이내인지 판단하는 단계는, 도 9에 도시된 바와 같이, 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지를 검출하는 단계(S 10); 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 포커스광 이미지의 거리(F)를 산출하고, 측정시 포커스 간격(D, D=R-F)을 산출하는 단계(S 12); 상기 마이어링광 이미지의 직경 및 상기 포커스 간격의 관계 그래프(L)를 도출하는 단계(S 14); 기준시 마이어링광 이미지의 직경(R')를 산출하는 단계(S 16); 포커스 오차(ΔR, ΔR=R-R')를 산출하는 단계(S 17); 및 상기 포커스 오차(ΔR)가 허용 범위인지 판단하는 단계(S 18)를 포함하며, 상기 포커스 오차(ΔR)가 허용 범위인 경우, 각막 곡률 측정 단계로 이어지며, 상기 포커스 오차(ΔR)가 허용 범위가 아닌 경우, 측정 위치 오차를 보상하는 단계로 이어진다.
상기 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지를 검출하는 단계(S 10)는, 마이어링 광원(21a, 21b, 도 3 참조) 및 포커스 광원(26, 27)을 통하여, 피검안(1)의 각막(3)에 마이어링 측정광 및 포커스 측정광을 조사하고, 상기 각막(3)으로부터 반사되는 마이어링광 이미지(101, 도 3 참조) 및 포커스광 이미지(102, 103)를 연산제어장치(40)에서 검출하는 단계이다. 상기 측정시 포커스 간격(D, D=R-F)을 산 출하는 단계(S 12)는, 상기 검출된 마이어링광 이미지(101) 및 포커스광 이미지(102, 103)로부터 각각 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 포커스광 이미지의 거리(F)를 산출하고, 상기 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 포커스광 이미지의 거리(F)로부터, 측정시 포커스 간격(D, D=R-F)을 산출하는 단계이다. 상기 마이어링광 이미지의 직경 및 상기 포커스 간격의 관계 그래프(L)를 도출하는 단계(S 14)는, 상기 피검안(1)의 각막(3)이 측정광의 초점 거리에 위치하는 경우, 즉, 상기 피검안(1)이 측정이 정확하게 이루어지는 측정 위치에 위치하는 경우, 마이어링광 이미지의 직경 및 포커스광 이미지의 거리를 산출하고, 상기 마이어링광 이미지의 직경 및 포커스광 이미지의 거리로부터 포커스 간격을 산출하고, 상기 마이어링광 이미지의 직경 및 상기 포커스 간격의 관계 그래프(L)를 도출하는 단계이다. 상기 관계 그래프(L)는 통상적으로 연산제어장치(40)에 저장되어 있다. 상기 기준시 마이어링광 이미지의 직경(R')를 산출하는 단계(S 16)는, 피검안(1)의 측정 위치 오차를 확인하기 위하여, 상기 관계 그래프(L)에서, 상기 측정시 포커스 간격(D)에 해당하는 기준시 마이어링광 이미지의 직경(R')를 산출하는 단계이다. 상기 포커스 오차(ΔR, ΔR=R-R')를 산출하는 단계(S 17)는, 측정시 피검안(1)의 측정 위치 오차량을 구하는 단계로서, 상기 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 상기 기준시 마이어링광 이미지의 직경(R')으로부터, 포커스 오차(ΔR, ΔR=R-R')를 산출하는 단계이다. 상기 포커스 오차(ΔR)가 허용 범위인지 판단하는 단계(S 18)는, 피검안(1)이 정확한 측정이 가능한 범위에 속하는지 확인하는 단계로서, 상시 허용 범위는 통상적으로 0.54 mm 내지 0.72 mm 이다.
피검안의 측정 위치 오차를 보상하는 단계는, 상기 포커스 오차(ΔR)가 허용 범위가 아닌 경우, 마이어링광 이미지의 직경을 보정하는 단계로서, 기준시 포커스 간격(D')를 산출하는 단계(S 20); 포커스 오차 그래프(Md')를 도출하는 단계(S 22); 보정시 마이어링광 이미지의 직경(R")을 산출하는 단계(S 24); 및 보정시 마이어링광 이미지의 직경(R") 및 기준시 포커스 간격(D')을 대입하는 단계를 포함한다. 상기 기준시 포커스 간격(D')를 산출하는 단계(S 20)는, 상기 관계 그래프(L)에서, 상기 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R)에 해당하는 기준시 포커스 간격(D')를 산출하는 단계이다. 상기 포커스 오차 그래프(Md')를 도출하는 단계(S 22)는, 상기 기준시 포커스 간격(D')으로부터, 포커스 오차 그래프(Md')를 도출하는 단계를 말하며, 상기 포커스 오차 그래프(Md')는, 도 8에 도시된 바와 같이, 일정한 곡률을 가지고, 상기 포커스 간격(D')과 인접한 포커스 간격(Dj, Dj+1, Dj1 < D' < Dj+1)을 보이는 모형안(Model Eye)의 측정 위치 변화로부터 구한 직선 "Mj"과 "Mj+1"을 기초하여, 포커스 간격 "D'"에 대하여 보간법에 의하여 구한다. 상기 보정시 마이어링광 이미지의 직경(R")을 산출하는 단계(S 24)는, 측정 위치 오차가 보상된 마이어링광 이미지의 직경을 구하는 단계로서, 상기 포커스 오차 그래프(Md')에서, 상기 기준시 포커스 간격(D')에 해당하는 보정시 마이어링광 이미지의 직경(R")을 산출하는 단계이다. 상기 보정시 마이어링광 이미지의 직경(R") 및 기준시 포커스 간격(D')을 대입하는 단계는, 상기 보정된 마이어링광 이미지의 직경(R")이 허용가능 범위에 속하는지 판단하는 단계로서, 상기 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 측정시 포커스 간격(D)에 각각 보정시 마이어링광 이미지의 직경(R") 및 기준시 포커스 간격(D')을 대입하고, 상기 보정시 마이어링광 이미지의 직경(R") 및 기준시 포커스 간격(D')을 기준으로, 상기 기준시 마이어링광 이미지의 직경(R')를 산출하는 단계(S 16), 포커스 오차(ΔR, ΔR=R-R')를 산출하는 단계(S 17), 및 상기 포커스 오차(ΔR)가 허용 범위인지 판단하는 단계(S 18)를 반복한다.
상기 각막 곡률을 측정하는 단계(S 30)는, 상기 포커스 오차(ΔR)가 허용 범위인 경우, 상기 측정시 마이어링광 이미지의 직경 또는 측정 위치 오차가 보상된 측정시 마이어링광 이미지의 직경로부터 피검안의 각막 곡률을 측정한다. 즉, 연산제어장치(40)는 상기 결상광학계(30, 도 3 참조)에 검출된 마이어링광 이미지의 직경(R)로서부터, 피검안(1)의 각막 곡률 값을 산출하거나, 또는 보정된 마이어링광 이미지의 직경(R")로부터 피검안(1)의 각막 곡률 값을 산출한다. 상기 각막 곡률 값이 산출되면, 각막 곡률 측정은 종료된다.
도 1은 통상적인 각막 곡률을 측정하는 검안기에 있어서, 조리개가 개방된 상태의 검안기를 설명하기 위한 도면.
도 2는 통상적인 각막 곡률을 측정하는 검안기에 있어서, 조리개가 삽입된 상태의 검안기를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 검안기의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 검안기에 있어서, 각막에 형성된 마이어링광 및 포커스광을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 검안기에 있어서, 피검안이 측정광의 초점 거리 안쪽에 위치하는 경우, 초점 거리에 위치하는 경우 및 초점 거리 바깥쪽에 위치하는 경우, 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 검안기에 있어서, 마이어링광 이미지의 직경과 포커스광 이미지의 거리의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 7a 및 7b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 검안기에 있어서, 피검안이 측정광의 초점 거리 바깥쪽 및 초점 거리 안쪽에 위치하는 경우, 피검안의 측정 위치 오차를 보상하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 검안기에 있어서, 측정 위치 오차를 보상하는 방법 및 포커스 오차 그래프 "Mk"을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 각막 곡률 측정방법의 순서도.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 피검안의 각막에 마이어링 측정광 및 평행광으로 투사되는 한 쌍의 포커스 측정광을 조사하고, 상기 각막으로부터 반사되는 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지를 검출하는 단계;
    상기 검출된 마이어링광 이미지 및 포커스광 이미지로부터 각각 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 포커스광 이미지의 거리(F)를 산출하고, 상기 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 포커스광 이미지의 거리(F)로부터, 측정시 포커스 간격(D, D=R-F)을 산출하는 단계;
    상기 피검안의 각막이 측정광의 초점 거리에 위치하는 경우, 마이어링광 이미지의 직경 및 포커스광 이미지의 거리를 산출하고, 상기 마이어링광 이미지의 직경 및 포커스광 이미지의 거리로부터 포커스 간격을 산출하고, 상기 마이어링광 이미지의 직경 및 상기 포커스 간격의 관계 그래프(L)를 도출하는 단계;
    상기 그래프(L)에서, 상기 측정시 포커스 간격(D)에 해당하는 기준시 마이어링광 이미지의 직경(R')를 산출하는 단계;
    상기 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 상기 기준시 마이어링광 이미지의 직경(R')으로부터, 포커스 오차(ΔR, ΔR=R-R')를 산출하는 단계;
    상기 포커스 오차(ΔR)가 허용 범위인지 판단하는 단계;
    상기 포커스 오차(ΔR)가 허용 범위가 아닌 경우, 상기 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 측정시 포커스 간격(D)을 보정하는 보정 단계; 및
    상기 포커스 오차(ΔR)가 허용 범위인 경우, 상기 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R)으로부터 피검안의 각막 곡률을 측정하는 단계를 포함하는 것인 각막 곡률 측정방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 보정 단계는, 상기 그래프(L)에서, 상기 측정시 마이 어링광 이미지의 직경(R)에 해당하는 기준시 포커스 간격(D')를 산출하는 단계; 상기 기준시 포커스 간격(D')으로부터, 포커스 오차 그래프(Md')를 도출하는 단계; 상기 포커스 오차 그래프(Md')에서, 상기 기준시 포커스 간격(D')에 해당하는 보정시 마이어링광 이미지의 직경(R")을 산출하는 단계; 및 상기 측정시 마이어링광 이미지의 직경(R) 및 측정시 포커스 간격(D)에 각각 보정시 마이어링광 이미지의 직경(R") 및 기준시 포커스 간격(D')을 대입하는 단계를 포함하는 것인 각막 곡률 측정방법.
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