KR101447010B1 - 안과장치 및 혈액 유속 산출방법 - Google Patents

Abstract

안과장치는, 주사를 행하는 주사부에 의해 방출된 측정 빔을 피검안에 조사하는 조사부; 상기 주사부가 제1의 부주사 방향으로 주사할 때, 귀환 측정 빔에 근거해서 상기 피검안의 제1의 화상을 상기 피검안으로부터 취득하는 제1취득부; 상기 주사부가 상기 제1의 부주사 방향과 역방향인 제2의 부주사 방향으로 주사하는 동안, 상기 피검안으로부터 이동하는 상기 귀환 측정 빔에 근거해서 상기 제1의 화상과는 다른 타이밍에 상기 피검안의 제2의 화상을 취득하는 제2취득부; 및 상기 제1의 화상의 혈구 위치, 상기 제2의 화상의 혈구 위치 및 상기 주사부의 상기 부주사 방향에 근거하여 상기 피검안의 혈액 유속을 산출하는 산출부를 구비한다.

Description

안과장치 및 혈액 유속 산출방법{OPHTHALMOLOGIC APPARATUS AND BLOOD FLOW VELOCITY CALCULATION METHOD}

본 발명은, 혈액 유속 산출 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 안과진료에 사용될 수 있는 혈액 유속 산출장치 및 방법에 관한 것이다.

공초점 레이저 현미경의 원리에 의거한 안과장치인 주사형 레이저 검안경(ＳＬＯ:Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ)은, 레이저 빔(즉, 측정 빔)을 눈의 안저(이후, 안저라고 함)에 대하여 래스터(raster) 스캔을 행하고, 귀환 레이저 빔의 강도에 의거한 상기 안저의 고분해능 평면화상을 고속으로 얻을 수 있는 장치다. 이하, 평면화상을 촬상가능한 장치를 ＳＬＯ장치라고 한다.

ＳＬＯ장치에 있어서 빔 지름이 증가된 측정 빔을 사용할 수 있는 경우, ＳＬＯ장치는, 횡분해능에서 우수한 망막의 평면화상을 취득할 수 있다. 그러나, 측정 빔의 빔 지름이 커질 때, 상기 취득된 망막의 평면화상은, 피검안에 의해 발생되는 수차에 의한 Ｓ/Ｎ비 및 분해능에 있어서 저하하게 된다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 종래에는 보상 광학ＳＬＯ장치를 이용 가능하다. 보상 광학ＳＬＯ장치는, 피검안의 수차를 실시간으로 측정할 수 있는 파면 센서를 구비한다. 보상 광학ＳＬＯ장치는, 피검안에서 발생하는 측정 빔이나 그 귀환빔의 수차를 보정할 수 있는 파면 보정 디바이스가 장착된 보상 광학계를 구비한다. 이에 따라, 보상 광학ＳＬＯ장치는, 우수한 횡분해능의 평면화상을 취득할 수 있다.

또한, 종래에는 보상 광학ＳＬＯ장치를 사용가능해서 우수한 횡분해능을 갖는 망막의 평면화상을 연속해서 취득하고, 모세혈관에 있어서의 혈구의 이동 거리에 의거하여 혈액 유속을 산출하는 것이, "Ｊｏｙ Ａ．Ｍａｒｔｉｎ, Ａｕｓｔｉｎ Ｒｏｏｒｄａ, Ｄｉｒｅｃｔ ａｎｄ Ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ Ｐａｒａｆｏｖｅａｌ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｌｅｕｋｏｃｙｔｅ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ．Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ, 2005;112:2219"에 개시되어 있다. 이 문헌에 개시된 상기 혈액 유속의 산출은, 선행하는 평면화상을 취득하고 나서 후속하는 평면화상을 취득할 때까지의 기간(즉, 1매의 평면화상을 취득하는 시간)에 의거하여 행해진다.

상술한 바와 같이, 상기 ＳＬＯ장치는, 측정 빔을 망막에 대하여 주사부에 의해 래스터 스캔을 행하여 각 망막의 평면화상을 취득하는 장치다. 그 때문에, 취득된 평면화상내의 위치에 따라 촬상작동의 타이밍이 가변적이다. 그러므로, 산출되는 혈액 유속의 측정 범위는, 주사부의 주사 방향에 의존하기도 한다.

본 발명의 일 국면에 따른 안과장치는, 주사를 행하는 주사부에 의해 방출된 측정 빔을 피검안에 조사하는 조사부와, 상기 주사부가 제1의 부주사 방향으로 주사할 때, 귀환 측정 빔에 근거해서 상기 피검안의 제1 화상을 상기 피검안으로부터 취득하는 제1취득부와, 상기 주사부가 상기 제1의 부주사 방향과 역방향인 제2의 부주사 방향으로 주사하는 동안, 상기 피검안으로부터 이동하는 상기 귀환 측정 빔에 근거해서 상기 제1의 화상과는 다른 타이밍에 상기 피검안의 제2의 화상을 취득하는 제2취득부와, 상기 주사부의 상기 부주사 방향뿐만 아니라 상기 제1의 화상의 혈구 위치와 상기 제2의 화상의 혈구 위치에 근거하여서도 상기 피검안의 혈액 유속을 산출하는 산출부를 구비한다.

본 발명에 따른 안과장치에 의해, 혈액 유속의 측정 범위가 주사부의 주사 방향에 따라 변화되지 않게 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징들 및 국면들은, 첨부도면을 참조하여 아래의 예시적 실시예들의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 명세서에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부도면들은, 본 발명의 예시적인 실시예들, 특징들 및 국면들을 나타내고, 이 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 제1 예시적 실시예에 따른 ＳＬＯ장치의 전체의 구성에 대해서 설명하는 도면이다.
도 2a 내지 2g는 본 발명의 제1 예시적 실시예에 따른 ＳＬＯ장치에 의해 실현될 수 있는 화상의 취득 방법의 일례를 설명하는 도면이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 제1 예시적 실시예에 따른 ＳＬＯ장치에 의해 실현될 수 있는 혈액 유속의 산출 방법의 일례를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 예시적 실시예에 따른 복합 장치의 전체의 구성에 대해서 설명하는 도면이다.
도 5a, 5b 및 5c는 본 발명의 제2 예시적 실시예에 따른 복합 장치에 의해 실현될 수 있는 화상의 취득 방법의 일례를 설명하는 도면이다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 여러 가지 예시적 실시예들, 특징들 및 국면들을 설명한다.

본 발명에 따른 혈액 유속 산출장치(즉, 안과장치)는, 주사부(예를 들면, ＸＹ스캐너119)에 의해 주사된 측정 빔을 피검안에 조사하는 조사부를 구비한다. 또한, 상기 안과장치는, 주사부가 제1의 부주사 방향으로 주사하는 동안 상기 피검안으로부터 이동하는 귀환 측정 빔에 근거해서 피검안의 제1의 화상(평면화상)을 취득하는 제1취득부(예를 들면, 퍼스널 컴퓨터125)를 구비한다.

또한, 상기 안과장치는, 주사부가 상기 제1의 부주사 방향과는 역방향인 제2의 부주사 방향으로 주사하는 동안, 상기 피검안으로부터 이동하는 상기 귀환 측정 빔에 근거해서 상기 제1의 화상과는 다른 타이밍에 상기 피검안의 제2의 화상(평면화상)을 취득하는 제2취득부(예를 들면, 퍼스널 컴퓨터125))를 구비한다.

또한, 상기 안과장치는, 상기 주사부의 상기 부주사 방향뿐만 아니라 상기 제1의 화상의 혈구 위치와 상기 제2의 화상의 혈구 위치에 근거하여서도 상기 피검안의 혈액 유속을 산출하는 산출부(예를 들면, 퍼스널 컴퓨터125)를 구비한다.

또한, 상기 안과장치가 주사동작을 행하는 경우, 제1의 부주사 방향의 주사의 속도는 제2의 부주사 방향의 주사의 속도와 동일하게 설정될 수 있다. 또한, 상기 안과장치는, 주사 각도가 시간적으로 삼각파형으로 변화하도록 주사부를 구동할 수 있다.

또한, 상기 안과장치의 산출부는, 제1의 화상에 있어서의 혈구의 위치와 제2의 화상에 있어서의 혈구의 위치와, 주사부의 부주사 방향과, 상기 주사부의 주사의 속도에 근거해서, 피검안의 혈액 유속을 산출하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 안과장치는, 제1의 화상 및 제2의 화상을 표시하는 표시부(예를 들면, 퍼스널 컴퓨터125의 디스플레이 장치)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 안과장치는, 표시부에 표시된 제1의 화상 및 제2의 화상 각각에 포함된 혈구가 강조되어서 표시되도록 제1의 화상 및 제2의 화상에 대하여 화상처리를 행하는 화상처리부(예를 들면, 퍼스널 컴퓨터125)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 안과장치는, 표시부에 표시된 제1의 화상 및 제2의 화상 각각에 포함된 혈구를 선택하는 선택부(예를 들면, 퍼스널 컴퓨터125의 마우스)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 안과장치의 산출부는, 선택부에 의해 선택된 제1의 화상 및 제2의 화상 각각에 포함된 혈구에 근거해서 피검안의 혈액 유속을 산출하도록 구성될 수 있다. 아울러, 상기 안과장치는, 제1의 화상 및 제2의 화상에 근거해서 시공간 화상을 작성하는 화상작성부(예를 들면, 퍼스널 컴퓨터125)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 안과장치는, 피검안에서 발생한 수차를 측정하는 수차측정부(예를 들면, 파면 센서155)를 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 안과장치는, 상기 수차측정부와 광학적으로 공역한 위치에 설치되고, 상기 측정 빔 혹은 상기 광 피드백 중 적어도 하나를 변조하는 공간 광변조부(예를 들면, 공간 광변조기)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 안과장치는, 수차를 보정하기 위해서, 수차측정부에서 얻어진 측정 결과에 근거하여, 공간 광변조부에 있어서의 변조량을 제어하는 제어부(예를 들면, 공간 광변조기 드라이버184)를 구비할 수 있다.

더욱이, 상기 안과장치는, 광원으로부터 수신된 광을 상기 측정 빔과 참조 빔으로 분할하는 분할부(예를 들면, 광 커플러(coupler)131)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 안과장치는, 피검안으로부터 이동하는 상기 귀환 측정 빔이 참조 광로를 경유한 참조 빔과 간섭시키는 부(예를 들면, 광 커플러131)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 안과장치는, 그 간섭에 의해 발생된 간섭 신호의 강도를 검출하는 부(예를 들면, 라인 센서139)를 구비할 수 있다. 상기 안과장치는, 이 검출부에서 검출한 강도에 근거해서 피검안의 단층촬영 화상을 취득하는 단층촬영 화상 취득부(예를 들면, 퍼스널 컴퓨터125)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 안과장치는, 상기 피검안으로부터의 상기 귀환 측정 빔을 검출하고, 검출한 빔을 전기신호로 변환하는 변환부(예를 들면, 디텍터(detector)138)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 안과장치는, 광원과 피검안을 연결하는 광로 위에 위치되고, 귀환빔을 상기 변환부에 이끄는 도광부(예를 들면, 가동식 빔 스플리터(161)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 안과장치의 제1의 취득부 및 제2의 취득부는, 상기 변환부에 의해 얻어질 수 있는 전기신호의 강도에 근거해서 피검안의 제1의 화상 및 피검안의 제2의 화상을 취득하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 안과장치의 산출부는, 단층촬영 화상을 사용해서 취득한 피검안의 혈관의 3차원 흐름에 근거하여, 상기 혈액 유속으로부터, 3차원 공간에 있어서의 혈액 유속을 산출하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 혈액 유속 산출방법의 일례는, 주사를 행하는 주사부에 의해 방출된 측정 빔을 피검안에 조사하는 조사공정과, 상기 주사부가 제1의 부주사 방향으로 주사할 때, 귀환 측정 빔에 근거해서 상기 피검안의 제1 화상을 상기 피검안으로부터 취득하는 제1취득공정을 포함한다.

또한, 상기 혈액 유속 산출방법은, 상기 주사부가 상기 제1의 부주사 방향과 역방향인 제2의 부주사 방향으로 주사하는 동안, 상기 피검안으로부터 이동하는 상기 귀환 측정 빔에 근거해서 상기 제1의 화상과는 다른 타이밍에 상기 피검안의 제2의 화상을 취득하는 제2취득공정을 포함한다. 또한, 상기 혈액 유속 산출방법은, 상기 주사부의 상기 부주사 방향뿐만 아니라 상기 제1의 화상의 혈구 위치와 상기 제2의 화상의 혈구 위치에 근거하여서도 상기 피검안의 혈액 유속을 산출하는 산출공정을 포함한다.

상기 안과장치는, 주사부가 주사를 행할 때 피검안에 측정 빔을 조사하는 조사부("조명 광학계"라고도 부른다.)를 구비한다. 또한, 상기 안과장치는, 주사부가 제1의 부주사 방향으로 주사하는 동안 상기 피검안으로부터 이동하는 귀환 측정 빔에 근거해서 피검안의 제1의 화상(예를 들면, 제1 평면화상)을 취득하고, 또 주사부가 제2의 부주사 방향(예를 들면, 상기 제1의 부주사 방향과는 역방향)으로 주사하는 동안, 상기 피검안으로부터 이동하는 상기 귀환 측정 빔에 근거해서 상기 제1의 화상과는 다른 타이밍에 상기 피검안의 제2의 화상(예를 들면, 제2평면화상)을 취득하는 취득부를 구비한다.

또한, 상기 안과장치는, 제 1 및 제2 부주사 방향에 관한 정보를 포함하는 주사 정보(예를 들면, 주사부의 주사 속도와 주사 간격)에 근거하여 피검안의 혈액 유속을 산출하는 산출부를 구비한다. 이에 따라, 상기 안과장치는, 주사부의 주사 방향을 고려해서 혈액 유속을 산출할 수 있다. 그 결과, 상기 안과장치는, 비교적 넓은 측정 범위에서 혈액 유속을 산출할 수 있다.

본 예시적 실시예에서, 혈액 유속 산출장치는, 제1의 화상의 제1의 위치(예를 들면, 혈구를 포함하는 부분 화상)와 제2 화상의 제2 위치(예를 들면, 혈구를 포함하는 부분 화상)를 지시하는 지시부를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 지시부는, 예를 들면, 커서(cursor)를 이동시키는데 사용될 수 있는 마우스다. 또한, 지시부는, 소정값보다 큰 강도를 갖는 화상을 지시하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 안과장치는, 제1 및 제2 위치와 상기 주사부의 주사 속도와 주사 간격에 근거해서(즉, 제1의 위치의 취득과 제2 위치의 취득 사이의 기간과, 그 기간에 혈구가 이동한 거리에 근거해서) 피검안의 혈액 유속을 산출하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 안과장치는, 제1평면화상의 취득시간뿐만 아니라, 제2 화상내에 있어서의 제 1 위치로부터 제2 위치까지의 거리를 주사하는 주사부의 주사 시간(즉, 주사부의 주사 속도와 주사 간격)도 사용할 수 있다. 이에 따라, 상기 안과장치는, 주사부에 의해 제1평면화상의 혈구의 위치(즉, 제 1 위치)의 취득과 제2평면화상의 혈구의 위치(즉, 제2 위치)의 취득 사이의 기간을 사용하여 정확하게 혈액 유속을 산출할 수 있다.

본 발명에 따른 예시적 실시예를 이하에 상세히 설명한다. 제1 예시적 실시예에 따른 광학 촬상장치는, 보상 광학계를 포함하는 ＳＬＯ장치다. 이 ＳＬＯ장치는, 우수한 횡 분해능을 갖는 대상 망막의 평면화상(즉, ＳＬＯ화상)의 촬상을 행하고, 취득된 평면화상에 근거해서 혈액 유속을 산출할 수 있다.

본 예시적 실시예에 따른 ＳＬＯ장치는, 피검안의 광학수차를 보정해서 평면화상을 취득할 수 있는 공간 광변조기를 구비한다. 본 예시적 실시예에 따른 ＳＬＯ장치는, 피검안의 시도(diopter)나 광학수차에 영향을 받지 않는 양호한 평면화상을 얻을 수 있다.

본 예시적 실시예에 따른 ＳＬＯ장치는, 우수한 횡 분해능의 평면화상을 촬상하기 위해서, 보상 광학계를 구비하고 있다. 그렇지만, ＳＬＯ장치가 적절하게 혈관 혹은 혈구를 촬상할 수 있으면, 보상 광학계를 구비하지 않고 있어도 된다.

도 1을 참조하여, 우선, 본 예시적 실시예에 따른 ＳＬＯ장치(109)의 개략 구성에 대해서 상세히 설명한다.

광원(101)으로부터 출사한 광은 광 커플러(131)에 의해 참조 빔(105)과 측정 빔(106)으로 분할될 수 있다. ＳＬＯ장치(109)는, 측정 빔(106)을, 싱글 모드 파이버(130-4), 제1 및 제2의 공간 광변조기(159-1, 159-2), ＸＹ스캐너(119), 복수의 구면 미러(160-1∼160-9)를 통하여, 피검안(107)(즉, 관찰 대상)으로 인도할 수 있다.

측정 빔(106)은, 피검안(107)에 입사할 때 반사 및 산란하고, 귀환빔(108)으로서 디텍터(138)에 이동한다. 디텍터(138)는 귀환빔(108)의 광강도를 전압신호로 변환할 수 있다. 디텍터(138)는 그 얻어진 전압신호에 근거하여 피검안(107)의 평면화상을 형성할 수 있다. 또한, 디텍터(138)는 취득된 평면화상에 근거하여 혈액 유속을 산출할 수 있다.

본 예시적 실시예에 따른 광학계는, 구면 미러를 사용한 반사 광학계에 한정되지 않고, 상기 구면 미러 대신에 복수의 렌즈를 갖는 굴절 광학계로서 구성될 수 있다. 또한, 본 예시적 실시예에 따른 광학계는, 반사형의 공간 광변조기를 사용하는 대신에, 투과형의 공간 광변조기를 구비하도록 구성될 수 있다.

광원(101)과 그 광원의 주변 구성요소는 다음의 구성을 갖는다. 광원(101)은, 대표적인 저 코히어런트 광원인 고휘도 다이오드(ＳＬＤ)다. 광원(101)은, 파장이 830ｎｍ, 밴드 폭이 50ｎｍ다. 본 예시적 실시예에 따른 저 코히어런트 광원은, 스펙클(speckle) 노이즈 성분이 보다 적은 평면화상을 취득하는데 유용하다. 또한, 상기 광원의 종류는, 그 ＳＬＤ에 한정되지 않고, 저코히어런트광을 출사할 수 있으면, 자연 증폭 방출(ＡＳＥ)등의 어떠한 다른 종류일 수도 있다.

또한, 피측정 대상이 눈이면, 그 파장이 근적외광 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한, 파장은, 취득된 평면화상의 횡방향의 분해능에 영향을 주기 때문에, 충분히 짧은(본 예시적 실시예에서는 830ｎｍ) 것이 바람직하다. 피측정 관찰 대상에 따라서, 광원(101)에 대해 선택되는 파장이 가변적이다.

광원(101)으로부터 출사된 광은, 싱글 모드 파이버(130-1)를 거쳐 광 커플러(131)에 이끌어져, 참조 빔(105)과 측정 빔(106)으로, 96:4의 비율로 분할될 수 있다. ＳＬＯ장치(109)는, 편광 콘트롤러(153)다.

참조 빔(105)은 다음의 광로를 따라 이동한다. 광 커플러(131)에 의해 분할된 참조 빔(105)은 광파이버(130-2)를 통하여 광량측정장치(164)에 입사될 수 있다. 광량측정장치(164)는 참조 빔(105)의 광량을 측정하고, 그 참조 빔(105)의 광량을 모니터링 할 수 있다.

측정 빔(106)은 다음의 광로를 따라 이동한다. 광 커플러(131)에 의해 분할된 측정 빔(106)은, 싱글 모드 파이버(130-4)를 통하여, 렌즈(135-4)에 입사될 수 있다. 그 측정 빔(106)은, 그 렌즈(135-4)를 통과한 후, 빔 지름 4mm의 평행 빔으로서 이동한다. 그리고, 측정 빔(106)은, 빔 스플리터(158)를 통과하고, 구면 미러(160-1, 160-2)에서 순차로 반사된 후, 제1의 공간 광변조기(159-1)에 입사될 수 있다.

본 예시적 실시예에서, 제1의 공간 광변조기(159-1)는, P편광(지면에 평행)의 위상을 변조 가능한 소정의 방향으로 배치되어 있다.

또한, 측정 빔(106)은, 제1의 공간 광변조기(159-1)에서 변조되고나서, 구면 미러(160-3, 160-4)에서 반사되어, 제2 공간 광변조기(159-2)에 입사될 수 있다. 본 예시적 실시예에서, 제2 공간 광변조기(159-2)는 S편광(지면에 수직)의 위상을 변조 가능한 소정의 방향으로 배치되어 있다.

본 예시적 실시예에서, 공간 광변조기(159-1, 159-2) 각각은, 액정의 배향성을 이용해서 변조를 행한다. 이 때문에, 각 공간 광변조기는, 특정한 방향의 편광 성분을 변조할 수 있다. 그 때문에, 상술한 바와 같이, 측정 빔(106)에 대하여, P편광의 성분의 변조와, S편광의 성분의 변조를 연속해서 행하여서 측정 빔(106)의 모든 편광의 성분에 대하여, 변조를 행하는 것을 가능하게 하고 있다.

상술한 바와 같이, 공간 광변조기159-1에 설치된 액정의 배향 방향이 공간 광변조기159-2에 설치된 액정의 배향 방향과 수직한 것이 바람직하다. 실제로는, 공간 광변조기(159-1, 159-2)의 배향 방향은, 서로 수직하지 않고, 서로 달라야 한다.

본 예시적 실시예에서, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 드라이버부(181)내에 설치된 공간 광변조기 드라이버(184)를 제어하여 공간 광변조기(159-1, 159-2) 양쪽을 구동할 수 있다.

또한, 측정 빔(106)은, 제2 공간 광변조기(159-2)에서 변조되고나서, 구면 미러(160-5, 160-6)에서 반사되어, ＸＹ스캐너(119)의 미러에 입사될 수 있다. 그 설명을 간략화하기 위해서, 도 1에 나타낸 ＸＹ스캐너(119)는, 하나의 미러만을 갖는다. 그렇지만, 실제의 구성에서는, X스캐너와 Y스캐너에 대해 2매의 미러가 인접하게 배치되어 있다. ＸＹ스캐너(119)는, 망막(127) 위를 광축에 수직한 방향으로 래스터 주사를 행할 수 있다. 또한, 측정 빔(106)의 중심은 ＸＹ스캐너(119)에 설치된 미러의 회전 중심과 일치하도록 조정된다.

본 예시적 실시예에서, X스캐너는 측정 빔(106)을 지면에 평행한 방향으로 주사할 수 있는 공진형 스캐너다. X스캐너의 구동주파수는 약 7.9kHz다. 또한, Y스캐너는 측정 빔(106)을 지면에 수직한 방향으로 주사할 수 있는 갈바노 스캐너다. Y스캐너의 구동파형은 삼각파다. 그 Y스캐너의 주파수는 38Hz다.

Y스캐너의 구동주파수는, ＳＬＯ장치(109)가 행하는 촬상동작의 프레임 레이트(rate)를 결정하기 위해서, 혈액 유속을 산출할 때 중요한 파라미터다. 그렇지만, 측정하고 싶은 혈액 유속이나 측정 범위에 따라, 임의의 다른 구동주파수를 선택가능하다. 본 예시적 실시예에 있어서, X스캐너는 주 주사(수평 주사)를 행하고, Y스캐너는 부주사(수직 주사)를 행한다. 보다 구체적으로는, 고속주사가 주 주사이고, 저속주사가 부주사다.

본 예시적 실시예에서, 퍼스널 컴퓨터(125)는 드라이버부(181)내에 설치된 광 스캐너 드라이버(182)를 제어하여 ＸＹ스캐너(119)를 구동할 수 있다. 구면 미러(160-7∼160-9)는, 망막(127)에 주사 가능한 광학계로 구성된다. 광학계는, 각막(126)의 부근에 위치된 지점(fulcrum) 주변의 측정 빔(106)으로 망막(127)을 스캔하는 역할이 있다.

본 예시적 실시예에서, 측정 빔(106)의 빔 지름은 4mm다. 그렇지만, 측정 빔(106)의 빔 지름은, 고분해능 단층촬영 화상을 취득하기에 충분히 커도 된다.

또한, 드라이버부(181)는, 전동 스테이지(117)를 화살표로 도시하고 있는 방향으로 이동하여, 부수되는 구면 미러(160-8)의 위치를 조정할 수 있다. 본 예시적 실시예에서, 퍼스널 컴퓨터(125)는 드라이버부(181)내에 설치된 전동 스테이지 드라이버(183)를 제어하여 그 전동 스테이지(117)를 구동할 수 있다.

드라이버부(181)가 전동 스테이지(117)를 이동하여 구면 미러(160-8)의 위치를 조정하는 경우, 피검안(107)의 망막(127)의 소정의 층에 측정 빔(106)을 합초하고, 시각적으로 인식하는 것이 가능하다. 또한, 예를 들면, 피검안(107)이 굴절 이상을 갖는 경우에, 구면 미러(160-8)의 위치를 조정하는데 유용하다.

측정 빔(106)은, 그 측정 빔(106)이 피검안(107)에 입사할 때 망막(127)에서 반사와 산란하고 귀환빔(108)으로서 다시 광 커플러(131)에 이동하고, 싱글 모드 파이버(130-3)를 통하여 디텍터(138)에 입사한다. 디텍터(138)는, 예를 들면 고속 및 고감도 광 센서인 애벌런치 포토 다이오드(ＡＰＤ)나 광전자 증배관(ＰＭＴ)이다.

제2 공간 광변조기(159-2)와 제1 공간 광변조기(159-1)로, S편광 성분과 P편광 성분 모두에 대해 상기 귀환빔(108)을 변조할 수 있다. 또한, 빔 스플리터(158)에서 분할된 귀환빔(108)의 일부는, 파면 센서(155)에 입사된다. 파면 센서(155)는, 피검안(107)에서 발생한 귀환빔(108)의 수차를 측정할 수 있다.

본 예시적 실시예에서는, 1개의 파면 센서(155)로 ＳＬＯ장치(109)를 구성하고 있다. 그렇지만, ＳＬＯ장치(109)는, 2개의 파면 센서를 구비하여, 편광성분마다 수차를 측정하도록 구성될 수 있다. 파면 센서(155)는, 퍼스널 컴퓨터(125)에 전기적으로 접속되어 있다. 본 예시적 실시예에서, 각막(126), ＸＹ스캐너(119), 파면 센서(155) 및 공간 광변조기(159-1, 159-2)는 광학적으로 공역이 되도록, 구면 미러(160-1∼160-9)가 배치되어 있다.

그 때문에, 파면 센서(155)는 피검안(107)의 수차를 측정할 수 있다. 또한, 공간 광변조기(159-1, 159-2)는 피검안(107)의 수차를 보정할 수 있다.

퍼스널 컴퓨터(125)가 수차(예를 들면, 파면 센서(155)의 측정 결과)에 근거하여, 공간 광변조기(159-1, 159-2)를 실시간으로 제어하는 경우, 피검안(107)에서 발생한 상기 수차를 보정 가능하고, 우수한 횡 분해능을 갖는 평면화상이 취득될 수 있다.

본 예시적 실시예에서는, 피검안(107)의 수차(굴절 이상)에 따라서 구면 미러(160-8)를 원통 미러로 대체할 수 있다.

또한, 새로운 렌즈를 측정 빔(106)의 광로에 추가로 설치할 수 있다. 본 예시적 실시예에서, ＳＬＯ장치(109)는, 측정 빔(106)을 사용하여, 파면 센서(155)에 의해 수차의 측정을 실현한다. 그렇지만, 수차의 측정을 위해 다른 어떠한 광원도 사용가능하다. 또한, 수차 측정전용의 다른 어떠한 광로도 제공할 수 있다.

예를 들면, 구면 미러(160-9)와 각막(126)의 사이에 위치된 점에서, 빔 스플리터를 사용 가능하여, 수차 측정 광을 입사할 수 있다.

본 예시적 실시예에 따른 측정계는 다음의 구성을 갖는다. ＳＬＯ장치(109)는, 망막(127)으로부터의 귀환빔(108)에 의거하여 구성될 수 있는 평면화상(ＳＬＯ화상)을 취득할 수 있다.

망막(127)에서 반사와 산란된 광인 귀환빔(108)은, 구면 미러(160-1∼160-9), 공간 광변조기(159-1, 159-2) 및 광 커플러(131)를 통해 디텍터(138)에 입사된다. 디텍터(138)는 광의 강도를 전압신호로 변환한다.

디텍터(138)에 의해 얻어진 전압신호는, 퍼스널 컴퓨터(125)내에 설치된 아날로그/디지털(ＡＤ)보드(176)에서 디지털 값으로 변환된다. 퍼스널 컴퓨터(125)는, ＸＹ스캐너(119)의 동작이나 구동주파수와 동기한 데이터 처리를 행하여, 평면화상을 형성한다. 본 예시적 실시예에서, ＡＤ보드(176)의 데이터 페치(fetch) 속도는 15MHz다.

또한, 빔 스플리터(158)에서 분할된 귀환빔(108)의 일부는, 파면 센서(155)에 입사된다. 파면 센서(155)는, 귀환빔(108)의 수차를 측정한다. 파면 센서(155)는 샤크-하트만(Shack-Hartmann)방식의 파면 센서다. 이에 따라, 파면 센서(155)는, 제르니케(Zernike) 다항식을 사용해서 상기 얻어진 수차(즉, 피검안(107)의 수차)를 표현할 수 있다.

제르니케 다항식은, 틸트(tilt)의 항, 디포커스(defocus)의 항, 비점수차의 항, 코마(coma)의 항, 트리포일(trifoil)의 항으로 이루어진다.

다음에, 평면화상(ＳＬＯ화상)의 취득 방법의 일례에 대해서 도 2a∼2g를 참조하여 설명한다. ＳＬＯ장치(109)는, ＸＹ스캐너(119)를 제어하고, 디텍터(138)로 귀환빔(108)의 강도를 취득함으로써, 망막(127)의 평면화상(즉, 광축에 수직한 면의 화상)을 연속해서 취득할 수 있다.

본 예시적 실시예에서, ＳＬＯ장치(109)는, ＸＹ스캐너(119)가 +Y축방향으로 이동할 때에 제1의 평면화상을 연속해서 촬상하고, ＸＹ스캐너(119)가 -Y축방향으로 이동할 때에 제2의 평면화상을 연속해서 촬상한다.

도 2a는 피검안(107)의 모식도이며, ＳＬＯ장치(109)에 의해 관찰될 수 있는 것을 보이고 있다. 도 2a에 나타낸 것처럼, 측정 빔(106)은 각막(126)을 통과한 후 망막(127)에 입사하고, 여러가지 위치에서 반사와 산란을 한 후, 귀환빔(108)으로 이동하여 디텍터(138)에 도달한다.

또한, 도 2b에 나타낸 것처럼, ＸＹ스캐너(119)를 X축을 따라 구동하면서, 귀환빔(108)의 강도를 검지하여서, X축의 각 위치에서의 정보를 얻을 수 있다.

도 2c는 ＸＹ스캐너(119)의 동작 예를 나타낸 타이밍 차트(129)다. 도 2c에서, 횡축은 시간, 종축은 망막(127)의 촬상 범위(192)내에서의 측정 빔의 위치를 의미하고 있다.

또한, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 도 2c의 타이밍 차트(129)의 시각t1과 t2 사이의 시간에서 ＸＹ스캐너(119)의 X축과 Y축을 동시에 구동하도록 드라이버부(181)를 제어한다. 이 경우에, 도 2d에 나타낸 것처럼, ＸＹ스캐너(119)는, 망막(127)이 있는 촬상 범위(192)에서 측정 빔(106)이 궤적(193)을 따라 래스터 스캔을 행한다. 디텍터(138)가 그 귀환빔(108)의 강도를 검지하면, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 귀환빔(108)의 2차원 강도 분포, 즉 평면화상을 얻을 수 있다. 이 경우에 얻어진 평면화상을, 제1의 평면화상(177-1)이라고 한다(도 2e 참조).

제1의 평면화상(177-1)에는, 귀환빔(108)의 강도가 비교적 큰 시세포군(179)에 해당하는 밝은 영역과, 귀환빔(108)의 강도가 비교적 작은 혈관(178)에 해당하는 어두운 영역이 포함된다. 제1의 평면화상(177-1)에는, 혈관(178)에 포함된 혈구(194)에 해당하는 밝은 영역이 포함된다. 본 예시적 실시예에서, 평면화상(177)의 크기는 700μm×350μm다.

또한, 도 2d에서 점S로부터 점E에의 궤적(193)은, 도 2c의 시각t1으로부터 시각t2까지에 각각 대응한다. 시각t1으로부터 시각t2까지의 시간은 약 13.2ｍｓ다. 보다 구체적으로, 제1의 평면화상(177-1)의 촬상 시간은 13.2ｍｓ다. 이 시간은 Ｙ스캐너의 구동주파수 38Hz에 근거하고 있다.

마찬가지로, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 도 2c의 타이밍 차트(129)의 시각t2와 t3 사이의 시간에서 ＸＹ스캐너(119)의 X축과 Y축을 동시에 구동하도록 드라이버부(181)를 제어한다. 이 경우에, 도 2f에 도시한 것처럼, ＸＹ스캐너(119)는, 망막(127)이 있는 촬상 범위(192)에서 측정 빔(106)이 궤적(193)을 따라 래스터 스캔을 행한다. 디텍터(138)가 그 귀환빔(108)의 강도를 검지하면, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 제2의 평면화상(177-2)을 얻을 수 있다(도 2g 참조). 제2의 평면화상(177-2)에는, 시세포군(179)에 해당하는 밝은 영역과, 혈관(178)에 해당하는 어두운 영역과, 혈구(194)에 해당하는 밝은 영역이 포함된다.

연속해서 촬영한 제1의 평면화상(177-1)의 촬영 타이밍과 제2의 평면화상(177-2)의 촬영 타이밍 사이의 혈관(178)내의 거리를 혈구(194)가 이동하는 것을 안다. 또한, 도 2d, 2f는, 설명의 간략함을 기하기 위해서, Ｘ방향으로 행한 보다 작은 회수의 스캔동작에 근거한 궤적(193)을 모식적으로 나타낸 것이다.

또한, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 연속해서 취득한 복수의 평면화상(177)으로부터, 혈구(194)가 포함되어 있는 혈관(178)을 추출할 수 있다. 퍼스널 컴퓨터(125)는, 촬영순으로 그 추출된 혈관을 중첩하여서 시공간 화상을 작성할 수 있다. 이에 따라, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 이동하는 혈구(194)나 혈액 유속을 용이하게 검출할 수 있다.

다음에, 연속해서 취득한 평면화상에 근거하여 혈액 유속을 산출하는 방법의 일례에 대해서 도 3a 및 3b를 참조하여 설명한다. ＳＬＯ장치(109)는, ＸＹ스캐너(119)가 망막(127)이 있는 촬상 범위를 연속해서 래스터 스캔을 행하는 동안 평면화상을 연속해서 취득할 수 있다.

도 3a 및 3b는, 상기 설명한 방법에 따라 취득된 시간적으로 연속한 2개의 평면화상 191-1, 191-2를 나타낸다. 이들 평면화상 191-1, 191-2가 퍼스널 컴퓨터(125)의 디스플레이 장치에 병렬로 표시될 수 있다. 도 3a 및 3b에 나타낸 평면화상은, 혈관(178), 시세포군(179) 및 혈구(194)를 포함한다. 상기 평면화상 191-1, 191-2에 근거하여, 혈구(194)의 이동 속도, 즉 혈액 유속을 산출하는 방법의 일례를 설명한다.

혈액 유속 산출방법은, 이하의 (1)∼(5)의 공정으로 이루어진다. 컴퓨터를 사용하여, 이하의 공정을 자동적으로 행할 수 있다.

(1)의 공정에서, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 평면화상 191-1, 191-2의 각각에 대하여, 혈구(194)의 강조된 화상을 표시하도록 화상처리를 행한다. 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 시세포군(179)을, 시간적으로 고정된 피사체로서 간주하고, 평면화상 191-1과 191-2와의 차이에 의거하여 강조되는 혈구(194)의 화상을 얻는다. 또한, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 평면화상 191-1, 191-2 각각에 대하여, 고시미동에 기인하는 왜곡을 보정할 수 있다.

(2)의 공정에서, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 평면화상 191-1, 191-2의 각각에서의 혈구(194)의 위치를 취득한다. 본 예시적 실시예에서, 원점O (0,0)이 각 화상의 오른쪽 위의 구석이면, 평면화상 191-1에 있어서의 혈구(194)의 위치(측정단위:μm)는 A1(70,440)이고, 평면화상 191-2에 있어서의 혈구(194)의 위치는 A2(50,430)다. 컴퓨터는, 혈구(194)의 위치를 자동적으로 취득할 수 있다. 조작자는, 혈구(194)를, 퍼스널 컴퓨터(125)의 마우스를 사용해서 선택할 수 있다.

(3)의 공정에서, 퍼스널 컴퓨터(125)는, (2)의 공정에서 취득한 혈구(194)의 각 위치에 근거하여 이동 거리L(측정단위:μm)을 산출한다. 그 이동 거리L은 위치A1과 A2과의 차이를 사용하여, L(20,10)이 된다.

(4)의 공정에서, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 래스터 스캔의 방향을 고려하여 이동시간T를 산출한다. 그 이동시간T는, (3)의 공정에서 산출한 이동 거리L을 혈구(194)가 이동하는데 필요한 시간이다. 측정 빔(106)의 부주사 방향은, 평면화상 191-1에 있어서 +Y방향과, 평면화상 191-2에 있어서 -Y방향이다. 또한, 평면화상(191)의 크기는 700μm×350μm(즉, 본 예시적 실시예에서는, 400화소×200화소)다. Y스캐너의 주파수는 38Hz다.

Y스캐너가 평면화상 191-1,191-2를 스캔하는 시간은 1/38[s]이다. 따라서, 이동 시간T는 0.0218s(=1/(38×2))×(280/350+300/350)가 된다. 본 예시적 실시예에서, X스캐너는 Y스캐너에 대하여 충분히 고속으로 동작한다. 이 때문에, 퍼스널 컴퓨터(125)는, X방향의 이동 시간을 무시할 수 있다.

(5)의 공정에서, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 혈액 유속을 산출한다. 이 경우에, 혈구(194)의 이동 속도V(측정단위:ｍｍ/s)는, V=L/T로 정의될 수 있다. 이 때문에, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 이동 속도V=(0.917, 0.459)를 얻는다. 혈액 유속의 크기는 1.03mm/s가 된다.

이하, 혈구(194)의 Ｙ방향의 이동 속도Ｖｙ의 측정 범위에 대해서 설명한다. 상기 연속해서 취득한 평면화상 191-1, 191-2에 근거하여 측정할 수 있는 최대의 Ｙ방향의 이동 속도Ｖｙ에 대해서, 혈구가 부주사의 방향과 같은 방향으로 이동하는 경우 A와, 혈구가 부주사의 방향과 다른 방향으로 이동하는 경우 B에 대해서 이하에 상세하게 설명한다.

A의 경우에서, 혈구(194)는 평면화상 191-1의 우단으로부터 평면화상 191-2의 좌단으로 이동한다. 그 이동 속도Ｖｙ는 26.6mm/s(=350/(1/(38×2))가 된다.

B의 경우에서, 혈구(194)는 평면화상 191-1의 좌단으로부터, 평면화상 191-2의 우단으로 이동한다. 그 이동 속도Ｖｙ는 -26.6mm/s(=-350/(1/(38×2))가 된다. 따라서, 이동 속도Ｖｙ의 절대치는 포지티브와 네가티브의 부주사의 방향으로 같다.

종래는, 상기 주사동작은, +Y방향 혹은 -Y방향 중 어느 한 방향으로 주사하였다. 이 때문에, 혈액 유속의 측정 범위가 주사 방향에 의존하였다. 그러나, 본 예시적 실시예에서는, +Y방향으로의 주사 속도와 -Y방향으로의 주사 속도가 동일하다. 이 때문에, 혈액 유속의 측정 범위는 주사 방향에 의존하지 않게 된다. 본 예시적 실시예에서, "동일"이란, "완전히 동일한" 경우뿐만 아니라 "대략 동일한 경우"도 의미한다.

종래의 주사 방법에서는 먼저 점S로부터 점E까지 주사가 행해진 후(도 2d 참조), 점E로부터 점S까지 주사가 행해지고, 다시 점S로부터 점E까지 주사가 행해진다. 이 경우에, 점E로부터 점S까지 주사를 행하는데 요하는 시간은, 점S로부터 점E까지 주사를 행하는데 요하는 시간에 비교해서 짧다. 이 때문에, 부주사 방향과 혈구의 이동 방향이 다른 상기 B의 경우에서의 측정 범위는, 부주사 방향과 혈구의 이동 방향이 같은 상기 A의 경우의 측정 범위보다도 넓다.

부주사 방향이 도 2f와 같이 역방향인 경우도 상기의 관계는 마찬가지로 인식된다. 보다 구체적으로, 종래의 주사 방법에 따른 측정 범위는 실질적으로 부주사 방향에 의존한다. 바꿔 말하면, 종래의 주사 방법에 따른 측정 범위는, 혈액 순환의 방향에 따라 가변적이다.

이상과 같이, 측정 빔의 부주사 방향이 본 안과장치가 연속해서 평면화상을 취득할 때 역방향인 경우에, 산출되는 혈액 유속의 측정 범위를 부주사의 방향에 상관없이 얻을 수 있다. 다시 말해, 측정 범위는 일정해지고 혈액 순환의 방향에 따라 변화되지 않는다.

또한, 제1의 화상에 대한 수직 주사시의 측정 빔 속도가 제2 화상과 같아질 수 있는 경우, 산출되는 혈액 유속의 측정 범위는 부주사의 방향에 따라 변화되지 않는다.

또한, 부주사를 행하는 갈바노 스캐너의 주사 각도를 시간적으로 삼각파형으로 형성하도록 변화시키는 경우에, 측정 빔의 수직 주사속도는 계속 동일하고, 산출되는 혈액 유속의 측정 범위는 부주사의 방향에 따라 변화되지 않는다.

또한, 상기 방법이 혈관내에서 혈구의 이동 경로를 따라 혈구 위치에서 촬영된 2개의 혈구사이의 시간차이를 산출하는 것과, 그 산출된 시간차이에 근거하여 상기 혈구의 이동 속도를 산출하는 것을 포함하는 경우, 정확하게 혈액 유속을 산출하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 방법이 촬상된 각 평면화상에 관해 적절하게 화상 처리를 실시하여 혈구의 강조된 화상을 표시하는 것을 포함하는 경우, 정확하게 혈액 유속을 산출하는 것이 가능하게 된다. 또한, 혈액 유속을 산출할 수 있는 확률을 높게 하는 것이 가능하게 된다.

또한, 평면화상으로부터 혈구를 수동으로 선택하는 경우, 예를 들면 Ｓ/Ｎ비가 낮은 평면화상이여도, 혈액 유속을 산출할 수 있는 확률을 높게 하는 것이 가능하게 된다.

또한, 평면화상으로부터 혈구를 자동으로 선택하는 경우, 간편하게 혈액 유속을 산출하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 방법이 연속해서 촬상된 평면화상에 근거하여 시공간 화상을 작성해 표시하는 것을 포함하는 경우, 이동하는 혈구나 혈액 유속을 용이하게 검출할 수 있다.

또한, 상기 안과장치가 측정 빔과 귀환빔 중 적어도 하나를 변조하도록 구성된 공간 광변조부와, 피검안에서 발생한 수차를 측정하는 수차측정부와, 수차를 보정하기 위해서, 수차측정부에 의해 얻어진 측정 결과에 근거하여, 상기 공간 광변조부에 있어서의 변조량을 제어하는 제어부를 갖는 경우와, 공간 광변조부가 수차측정부에 대하여 광학적으로 공역한 위치에서 변조하도록 구성되는 경우에, 우수한 횡 분해능의 평면화상을 취득할 수 있고, 가느다란 혈관의 혈액 유속을 산출하는 것이 가능하게 된다.

제2 예시적 실시예에 따른 광학 촬상장치는, ＳＬＯ장치와 광간섭 단층촬영(ＯＣＴ)장치를 포함하는 복합장치다. 특히, 본 제2 예시적 실시예에 따른 복합장치는, 보상 광학계를 구비하고, 우수한 횡 분해능을 갖는 망막의 평면화상(즉, ＳＬＯ화상)과 단층촬영 화상(즉, ＯＣＴ화상)을 촬상할 수 있고, 취득된 평면화상에 근거해 혈액 유속을 산출할 수 있다.

본 예시적 실시예에 따른 ＳＬＯ장치는, 피검안의 광학수차를 보정하여 평면화상을 취득할 수 있는 공간 광변조기를 구비한다. 본 예시적 실시예에 따른 ＯＣＴ장치는, 단층촬영 화상을 취득할 수 있는 푸리에 도메인 방식이다. 본 예시적 실시예에 따른 ＯＣＴ장치는, 피검안의 시도나 광학수차에 상관없는 양호한 평면화상과 단층촬영 화상을 얻을 수 있다.

이하에 푸리에 도메인 방식의 ＯＣＴ장치에 대해서 상세하게 설명하지만, 본 예시적 실시예에 따른 ＯＣＴ장치는, 이 방식에 한정되지 않는다. 예를 들면, 타임 도메인 방식의 ＯＣＴ장치를 이용가능하다.

도 4를 참조하여, 우선, 본 예시적 실시예에 따른 복합 장치(100)의 개략 구성에 대해서, 구체적으로 설명한다. 도 4에 나타낸 구성은, 도 1의 제1 예시적 실시예에 따른 ＳＬＯ장치와 같은 구성 부품을 포함한다. 그 상세한 설명은 반복하지 않는다.

광원(101)으로부터 출사한 광은 광 커플러(131)에 의해 참조 빔(105)과 측정 빔(106)으로 분할될 수 있다. 복합 장치(100)는, 측정 빔(106)을, 싱글 모드 파이버(130-4), 공간 광변조기(159), ＸＹ스캐너(119), X스캐너(121) 및 구면 미러(160-1∼160-9)를 통하여, 피검안(107)(즉, 관찰 대상)으로 인도할 수 있다.

상기 측정 빔(106)은 피검안(107)에 입사할 때 반사하고 산란하고 귀환빔(108)으로서 디텍터(138) 혹은 라인 센서(139)를 향해 이동한다. 디텍터(138)는 귀환빔(108)의 광강도를 전압신호로 변환할 수 있다. 디텍터(138)는 그 얻어진 전압신호에 의거하여 피검안(107)의 평면화상을 형성할 수 있다. 또한, 디텍터(138)는 취득된 평면화상을 사용하여 혈액 유속을 산출할 수 있다.

또한, 라인 센서(139)는 참조 빔(105)과 귀환빔(108)을 합성하고, 피검안(107)의 단층촬영 화상을 형성할 수 있다. 또한, 라인 센서(139)는, 복수의 취득된 단층촬영 화상에 근거하여 혈관의 3차원 순환로를 추출할 수 있다.

본 예시적 실시예에 따른 공간 광변조기(159)는, 파면수차를 보정하는 능력을 갖는 디바이스로서 사용된다. 그렇지만, 파면수차를 보정할 수 있으면, 가변형상 미러를 사용할 수 있다.

광원(101)은, 제1 예시적 실시예에서 사용된 것과 같고, 단층촬영 화상을 촬영하는데 적합하다.

참조 빔(105)은 다음의 광로를 따라 이동한다. 광 커플러(131)에서 분할된 참조 빔(105)은 싱글 모드 파이버(130-2)를 통하여, 렌즈(135-1)에 입사될 수 있다. 그 렌즈(135-1)를 통과한 후 참조 빔(105)은, 빔 지름 4mm의 평행 빔으로서 이동한다.

그 후, 참조 빔(105)은, 미러(157-1∼157-4)에서 반사된 후, 미러(114)(즉, 참조 미러)에 입사될 수 있다. 참조 빔(105)의 광로길이는, 측정 빔(106)의 광로길이와 대략 동일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 참조 빔(105)과 측정 빔(106)을 간섭시킬 수 있다.

그 다음에, 미러(114)에서 반사된 후, 참조 빔(105)은, 광 커플러(131)에 되돌아갈 수 있다. 본 예시적 실시예에서, 참조 빔(105)이 통과한 분산 보상용 유리(115)는 피검안(107)에 측정 빔(106)이 왕복했을 때의 분산 성분을, 참조 빔(105)에 대하여 보상할 수 있는 것이다. 본 예시적 실시예에서는, 안구의 직경을, 일본인의 대표적인 값으로 설정한다(보다 구체적으로는, L1=23mm).

또한, 드라이버부(181)는, 화살표로 도시하고 있는 방향으로 전동 스테이지(117-1)를 이동하여 참조 빔(105)의 광로길이를 조정할 수 있다. 이를 위해, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 드라이버부(181)내에 설치된 전동 스테이지 드라이버(183)를 제어하여 전동 스테이지(117-1)를 구동한다.

측정 빔(106)은, 다음의 광로를 따라 이동한다. 광 커플러(131)에서 분할된 측정 빔(106)은 싱글 모드 파이버(130-4)를 통하여, 렌즈(135-4)에 입사될 수 있다. 그 렌즈(135-4)를 통과한 후 측정 빔(106)은, 빔 지름 4mm의 평행 빔으로서 이동한다.

또한, 편광 콘트롤러 153-1 또는 153-2는, 측정 빔(106)의 편광상태를 조정할 수 있다. 본 예시적 실시예에서는, 편광 콘트롤러 153-1 또는 153-2는, 측정 빔(106)의 편광상태를 지면에 평행한 방향으로 직선편광되게 조정한다.

측정 빔(106)은, 빔 스플리터(158)와 가동식 빔 스플리터(161)("분기부"라고도 한다)를 통과하고, 구면 미러(160-1, 160-2)를 통하여, 공간 광변조기(159)에 입사된다.

본 예시적 실시예에서, 공간 광변조기(159)는, 액정의 배향성을 이용해서 측정 빔(106)을 변조하는 변조기다. 보다 구체적으로, 공간 광변조기(159)는, 지면에 평행한 직선편광(즉, P편광)의 위상을 변조할 수 있는 소정의 방향으로 배치되어, 측정 빔(106)의 편광의 방향과 일치시킨다.

또한, 측정 빔(106)은 편광판(173)을 통과하고, 구면 미러(160-3, 160-4)를 통하여 X스캐너(121)의 미러에 입사된다. 본 예시적 실시예에서, 편광판(173)은, 귀환빔(108)의 지면에 평행한 직선편광만을 공간 광변조기(159)에 이끄는 역할이 있다.

또한, 본 예시적 실시예에서, X스캐너(121)는 측정 빔(106)을 지면에 평행한 방향으로 주사하는 Ｘ스캐너다. 예를 들면, X스캐너(121)는 구동주파수가 약 7.9kHz인 공진형 스캐너다.

또한, 측정 빔(106)은 구면 미러(160-5, 160-6)를 통하여 ＸＹ스캐너(119)의 미러에 입사된다. 본 예시적 실시예에서, 도 4에 도시된 ＸＹ스캐너(119)는 하나의 미러만을 갖는다. 그렇지만, 실제의 구성에서는, 2개의 미러는, X스캐너와 Y스캐너에 인접하게 배치된다.

또한, 측정 빔(106)의 중심은 ＸＹ스캐너(119)에 설치된 미러의 회전 중심과 일치한다. ＸＹ스캐너(119)의 구동주파수는 0∼500Hz의 범위에서 가변적이다.

구면 미러(160-7∼160-9)는 망막(127)에 주사할 수 있는 광학계를 구성할 수 있다. 이 광학계는, 각막(126)의 부근에 위치된 지점 주변의 측정 빔(106)으로 망막(127)을 스캔하는 역할이 있다.

본 예시적 실시예에서, 측정 빔(106)의 빔 지름은 4mm이다. 그렇지만, 측정 빔(106)의 빔 지름은 고분해능의 단층촬영 화상을 취득할만큼 커도 된다.

또한, 드라이버부(181)는, 화살표로 도시하고 있는 방향으로 전동 스테이지(117-2)를 이동하여 관련된 구면 미러(160-8)의 위치를 조정 및 제어할 수 있다. 퍼스널 컴퓨터(125)는, 전동 스테이지 드라이버(183)를 제어하여 전동 스테이지(117-2)를 구동할 수 있다.

드라이버부(181)가 전동 스테이지(117-2)를 이동하여 구면 미러(160-8)의 위치를 조정하는 경우, 피검안(107)의 망막(127)의 소정의 층에 측정 빔(106)을 합초하고, 시각적으로 인식하는 것이 가능하게 된다. 구면 미러(160-8)의 위치는, 초기에, 측정 빔(106)을 평행 빔으로서 이동되게 조정되어, 각막(126)에 입사된다.

또한, 예를 들면, 피검안(107)이 굴절 이상을 가지고 있는 경우에, 구면 미러(160-8)의 위치를 조정하는 것이 유용하다. 측정 빔(106)은, 피검안(107)에 입사되면, 망막(127)에서 반사하여 산란하고, 귀환빔(108)으로서 다시 광 커플러(131)에 이동되어, 라인 센서(139)에 도달한다.

또한, 귀환빔(108)의 일부는, 가동식 빔 스플리터(161)에서 반사된 후, 렌즈(135-5)를 통하여 디텍터(138)에 도달한다. 본 예시적 실시예에서, 핀홀을 가지는 차광판(172)은, 귀환빔(108)의 불필요한 광(즉, 망막(127)에 합초하지 않고 있는 광 성분)을 차단하는 역할이 있다.

또한, 차광판(172)은 렌즈(135-5)의 합초위치와 공역한 위치에 배치된다. 예를 들면, 차광판(172)의 핀홀의 직경은 50μm다. 디텍터(138)는, 예를 들면, 고속 및 고감도 광 센서인 애벌런치 포토다이오드(ＡＰＤ)다.

또한, 빔 스플리터(158)에서 분할된 귀환빔(108)의 일부는, 파면 센서(155)에 입사된다. 파면 센서(155)는 샤크-하트만 방식의 파면 센서다.

본 예시적 실시예에서, ＸＹ스캐너(119), X스캐너(121), 각막(126), 파면 센서(155) 및 공간 광변조기(159)는 광학적으로 공역이 되도록, 구면 미러(160-1∼160-9)가 배치되어 있다. 그 때문에, 파면 센서(155)는 피검안(107)의 수차를 측정할 수 있다.

또한, 공간 광변조기(159)는 피검안(107)의 수차를 보정할 수 있다. 또한, 퍼스널 컴퓨터(125)가 상기 얻어진 수차에 근거하여 공간 광변조기(159)를 실시간으로 제어하는 경우, 피검안(107)에서 발생하는 수차를 보정하고, 우수한 횡 분해능을 갖는 단층촬영 화상을 취득할 수 있다.

이하, 측정계의 구성 예에 대해서 설명한다. 복합 장치(100)는, 단층촬영 화상(즉, ＯＣＴ화상) 및 평면화상(즉, ＳＬＯ화상)을 취득할 수 있다.

단층촬영 화상의 측정계는 다음의 구성을 갖는다. 귀환빔(108)은 광 커플러(131)에 의해 참조 빔(105)과 합성된다. 합성된 광(142)은, 싱글 모드 파이버(130-3)와 렌즈(135-2)를 통하여 투과형 격자(141)에 입사된다. 투과형 격자(141)에 의해 파장마다 분광된 후, 그 합성된 광(142)은, 렌즈(135-3)를 통해 라인 센서(139)에 최종적으로 입사된다.

라인 센서(139)는 위치(즉, 파장)마다 광(142)의 강도를 전압신호로 변환한다. 그 전압신호는 프레임 그래버(frame grabber)(140)에서 디지털 값으로 변환된다. 퍼스널 컴퓨터(125)는, 피검안(107)의 단층촬영 화상을 형성한다.

본 예시적 실시예에서는, 라인 센서(139)는 1024개의 화소를 갖고, 합성된 광(142)의 파장마다(1024개의 서브섹션 각각)의 강도를 검지할 수 있다.

평면화상의 측정계는 다음의 구성을 갖는다. 귀환빔(108)의 일부는, 가동식 빔 스플리터(161)로 반사된다. 그 반사된 광은 차광판(172)에 의해 불필요한 광이 차단된다. 그 후, 그 광이 디텍터(138)에 도달한다. 디텍터(138)는, 광의 강도를 전기신호로 변환한다.

상기 얻어진 전기신호에 대하여, 퍼스널 컴퓨터(125)에서 X스캐너(121)와 ＸＹ스캐너(119)의 주사 신호와 동기한 데이터 처리가 행해지고, 평면화상이 형성된다.

빔 스플리터(158)에서 분할된 귀환빔(108)의 일부는, 파면 센서(155)에 입사된다. 파면 센서(155)는, 귀환빔(108)의 수차를 측정한다. 퍼스널 컴퓨터(125)는, 파면 센서(155)에서 얻어진 화상신호를 수신하여, 수차값을 산출한다. 이 얻어진 수차(즉, 피검안107의 수차)는 제르니케 다항식을 사용해서 표현될 수 있다.

제르니케 다항식은, 틸트의 항, 디포커스의 항, 비점수차의 항, 코마의 항, 트리포일의 항으로 이루어진다.

다음에, 복합 장치(100)에 의해 실현될 수 있는 단층촬영 화상(즉, ＯＣＴ화상)의 취득 방법의 일례에 대해서 도 5a∼5c를 참조하여 설명한다.

복합장치(100)는, ＸＹ스캐너(119)를 제어하고, X스캐너(121)를 고정 미러로서 사용하고, 라인 센서(139)는 간섭 무늬를 취득하여, 망막(127)의 단층촬영 화상을 취득한다. 또한, 복합장치(100)는, 귀환빔(108)이 디텍터(138)에 도달하지 않도록 가동식 빔 스플리터(161)를 제어한다.

또한, 퍼스널 컴퓨터(125)는, 드라이버부(181)내에 설치된 광 스캐너 드라이버(182)를 제어하여 X스캐너(121) 및 ＸＹ스캐너(119)를 구동한다(도 4참조). 복합장치(100)는, 다음의 방식으로 망막(127)의 단층촬영 화상(즉, 광축에 평행한 면의 화상)을 취득할 수 있다. 도 5a는 피검안(107)의 모식도이며, 복합 장치(100)에 의해 관찰되어 있는 모양을 보이고 있다.

도 5a에 나타낸 것처럼, 측정 빔(106)은 각막(126)을 통과한 후 망막(127)에 입사하고, 여러가지 위치에 있어서의 반사하고 산란하고 나서, 귀환빔(108)으로서 이동하고, 각각의 위치에 의존하는 시간지연을 수반하는 라인 센서(139)에 도달한다.

본 예시적 실시예에서는, 광원(101)의 밴드 폭이 넓고, 코히어런스 길이가 짧다. 이 때문에, 참조 광로의 길이와 측정 광로의 길이가 대략 같은 경우에, 라인 센서(139)는 간섭 무늬를 검출할 수 있다.

상술한 바와 같이, 라인 센서(139)는, 파장축상의 스펙트럼 영역에서의 간섭 무늬를 취득할 수 있다.

다음에, 복합장치(100)는, 간섭 무늬(즉, 파장축으로부터 얻어진 정보)를, 라인 센서(139)와 투과형 격자(141)의 특성을 고려하여, 광주파수축의 간섭 무늬로 변환한다. 또한, 복합장치(100)는, 변환된 광주파수축의 간섭 무늬를 역푸리에 변환함으로써, 깊이 방향의 정보를 얻는다.

또한, 도 5b에 나타낸 것처럼, 복합장치(100)는, ＸＹ스캐너(119)를 구동하면서, 간섭 무늬를 X축을 따른 위치마다 간섭 무늬를 얻을 수 있다. 보다 구체적으로는, 복합장치(100)는, X축의 각 위치의 깊이 방향의 정보를 얻을 수 있다.

결과적으로, 복합장치(100)는, ＸＺ면에서의 귀환빔(108)의 2차원 강도 분포를 얻을 수 있다. 보다 구체적으로, 복합장치(100)는, 단층촬영 화상(132)을 형성할 수 있다(도 5c 참조).

일반적으로, 단층촬영 화상(132)은, 상기 설명한 바와 같이, 해당 귀환빔(108)의 강도 성분으로 구성된다. 예를 들면, 복합장치(100)는, 그 강도 성분에 그레이 스케일을 적용하여서 상기 단층촬영 화상(132)을 표시할 수 있다. X방향의 길이의 단층촬영 화상(132)의 길이는 700μm이며, 아래에 설명한 ＳＬＯ화상과 같다.

도 5c에 나타낸 단층촬영 화상(132)은, 망막(146) 색소상피층과 시신경 섬유층(147)을 나타내는 강조된 경계선을 포함한다. 단층촬영 화상(132)은, 혈관(178)을 더 포함한다. 또한, 복합장치(100)는, Y축을 따라 다수의 위치에서 복수의 단층촬영 화상을 취득하여서 혈관의 3차원 순환로를 묘사할 수 있다.

다음에, 복합 장치(100)에 의해 실현될 수 있는 평면화상(즉, ＳＬＯ화상)의 취득 방법의 예에 대해서 설명한다.

복합 장치(100)는, ＸＹ스캐너(119)를 Y축으로 제어하고, X스캐너(121)를 제어하고, ＸＹ스캐너(119)가 X축으로 이동하는 것을 막는다. 복합 장치(100)는, 디텍터(138)에 의해 검출된 귀환빔(108)의 강도값에 의거하여 망막(127)의 평면화상을 취득한다.

퍼스널 컴퓨터(125)는, 드라이버부(181)의 광 스캐너 드라이버(182)를 제어하여 X스캐너(121) 및 ＸＹ스캐너(119)를 구동한다(도 4참조). 또한, 복합 장치(100)는, 파면 센서(155)로 측정한 피검안(107)의 수차를 사용해서 공간 광변조기(159)를 제어할 수 있다. 복합 장치(100)는, 피검안(107)에서 발생된 수차를 보정하면서 평면화상을 취득할 수 있다. 또한, 복합 장치(100)는, 공간 광변조기(159)를 실시간으로 제어하여서 평면화상을 취득할 수 있다.

본 예시적 실시예에 따른 평면화상의 취득 방법이 상기 제1 예시적 실시예에 기재된 방법과 같기 때문에, 그 설명을 반복하지 않는다.

본 예시적 실시예에 따른 취득한 평면화상에 의거하여 혈액 유속을 산출하는 방법이 상기 제1 예시적 실시예와 같기 때문에, 그 설명을 반복하지 않는다.

각 취득한 평면화상에 묘사된 상기 혈관은, 3차원적으로 흐르는 혈관이 ＸＹ평면에 투영된 화상으로서 생각될 수 있다. 그 때문에, 측정된 혈액 유속은 ＸＹ평면상의 값을 갖는다. 상기 설명한 바와 같이, 상기 안과장치는, 복수의 단층촬영 화상을 사용하여 혈관의 3차원적인 흐름을 검출하고, 측정된 ＸＹ평면에 있어서의 혈액 유속을 사용하여 ＸＹＺ공간에서의 속도값을 산출할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 광학 촬상장치는, 광원으로부터 수신된 광을 측정 빔과 참조 빔으로 분할하는 분할부와, 피검안으로부터 이동하는 귀환 측정 빔을 참조 광로를 경유하여 이동하는 참조 빔과 간섭시키는 부와, 그 간섭을 나타내는 간섭 신호의 강도를 검출하는 검출부를 구비한다. 본 발명에 따른 광학 촬상장치는, 피검안의 단층촬영 화상을 촬상하는 기능을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따른 광학 촬상장치는, 광학계의 전체를 단층촬영 화상촬상과 평면화상 촬상의 목적에 대하여도 사용할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 광학 촬상장치는, 간단한 구성으로 평면화상과 단층촬영 화상을 촬상할 수 있고, 혈관의 3차원적인 흐름을 검출할 수 있다. 또한, ＸＹＺ공간(즉, 3차원공간)에서의 혈액 유속을 산출할 수 있다.

또한, 본 발명은, 이하의 처리를 실행함으로써 실현될 수 있다. 즉, 이 처리는, 전술한 예시적 실시예들의 기능을 실현할 수 있는 소프트웨어 프로그램을, 네트워크 또는 적절한 기억 매체를 통해 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 그 장치의 컴퓨터(또는 중앙처리장치(ＣＰＵ)나 마이크로처리장치(ＭＰＵ))가 상기 프로그램을 판독해서 실행하게 하는 처리다.

본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 아주 넓게 해석해야 한다.

Claims (15)

1. 주사를 행하는 주사부에 의해 방출된 측정 빔을 피검안에 조사하는 조사부;
   상기 주사부가 제1의 부주사 방향으로 주사할 때, 귀환 측정 빔에 근거해서 상기 피검안의 제1의 화상을 상기 피검안으로부터 취득하는 제1취득부;
   상기 주사부가 상기 제1의 부주사 방향과 역방향인 제2의 부주사 방향으로 주사하는 동안, 상기 피검안으로부터 이동하는 상기 귀환 측정 빔에 근거해서 상기 제1의 화상과는 다른 타이밍에 상기 피검안의 제2의 화상을 취득하는 제2취득부; 및
   상기 주사부의 상기 부주사 방향뿐만 아니라 상기 제1의 화상의 혈구 위치와 상기 제2의 화상의 혈구 위치에 근거하여서도 상기 피검안의 혈액 유속을 산출하는 산출부를 구비한, 안과장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1의 부주사 방향의 주사의 속도와 상기 제2의 부주사 방향의 주사의 속도가 동일한, 안과장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 주사부는, 주사 각도가 시간적으로 삼각파형으로 변화되도록 구동되는, 안과장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 산출부는, 상기 제1의 화상에 있어서의 혈구의 위치와, 상기 제2의 화상에 있어서의 상기 혈구의 위치와, 상기 주사부의 부주사 방향과, 상기 주사부의 주사의 속도에 근거해서, 상기 피검안의 혈액 유속을 산출하는, 안과장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1의 화상 및 상기 제2의 화상을 표시하는 표시부를 더 구비한, 안과장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 화상이 상기 표시부에 표시될 때 상기 제1의 화상 및 상기 제2의 화상에 각각 포함된 상기 혈구가 강조되도록 상기 제1의 화상 및 상기 제2의 화상에 대하여 화상처리를 행하는 화상처리부를 더 구비한, 안과장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 표시부에 표시된 상기 제1의 화상 및 상기 제2의 화상에 포함된 상기 혈구를 선택하는 선택부를 더 구비하고,
   상기 산출부는, 상기 선택부에 의해 선택된 상기 제1의 화상 및 상기 제2의 화상에 포함된 상기 혈구에 근거해서 상기 피검안의 혈액 유속을 산출하는, 안과장치.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1의 화상 및 제2의 화상에 근거해서 시공간 화상을 작성하는 화상작성부를 더 구비한, 안과장치.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 피검안에서 발생한 수차를 측정하는 수차측정부;
   상기 수차측정부와 광학적으로 공역한 위치에 설치되고, 상기 측정 빔과 상기 귀환 측정 빔 중 적어도 하나의 빔을 변조하는 공간 광변조부; 및
   상기 수차를 보정하기 위해서, 상기 수차측정부에 의해 얻어진 측정 결과에 근거하여, 상기 공간 광변조부에 있어서의 변조량을 제어하는 제어부를 더 구비한, 안과장치.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    광원으로부터 수신된 광을 상기 측정 빔과 참조 빔으로 분할하는 분할부;
    피검안으로부터 이동하는 귀환 측정 빔을 참조 광로를 경유하여 이동하는 참조 빔과 간섭시키는 간섭부;
    상기 간섭에 의해 생긴 간섭 신호의 강도를 검출하는 검출부; 및
    상기 검출부에서 검출한 강도에 근거해서 상기 피검안의 단층촬영 화상을 취득하는 단층촬영 화상 취득부를 더 구비한, 안과장치.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 피검안으로부터의 상기 귀환 측정 빔을 검출하고, 그 검출한 빔을 전기신호로 변환하는 변환부; 및
    상기 광원과 상기 피검안을 연결하는 광로 위에 위치되고, 상기 귀환 측정 빔을 상기 변환부에 이끄는, 도광부를 더 구비하고,
    상기 제1의 취득부 및 상기 제2의 취득부는 상기 변환부에서 얻어진 전기신호의 강도에 근거해서 상기 피검안의 제1의 화상 및 상기 피검안의 제2의 화상을 취득하는, 안과장치.
    
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 산출부는, 상기 단층촬영 화상을 사용해서 취득한 상기 피검안의 혈관의 3차원 흐름에 근거한, 상기 혈액 유속을 참조하여, 3차원 공간에 있어서의 혈액 유속을 산출하는, 안과장치.
    
13. 주사를 행하는 주사부에 의해 방출된 측정 빔을 피검안에 조사하는 공정;
    상기 주사부가 제1의 부주사 방향으로 주사할 때, 귀환 측정 빔에 근거해서 상기 피검안의 제1의 화상을 상기 피검안으로부터 취득하는 공정;
    상기 주사부가 상기 제1의 부주사 방향과 역방향인 제2의 부주사 방향으로 주사하는 동안, 상기 피검안으로부터 이동하는 상기 귀환 측정 빔에 근거해서 상기 제1의 화상과는 다른 타이밍에 상기 피검안의 제2의 화상을 취득하는 공정; 및
    상기 주사부의 상기 부주사 방향뿐만 아니라 상기 제1의 화상의 혈구 위치와 상기 제2의 화상의 혈구 위치에 근거하여서도 상기 피검안의 혈액 유속을 산출하는 공정을 포함하는, 혈액 유속 산출 방법.
14. 제 1항에 있어서,
    상기 피검안의 제2의 화상은 상기 제1의 화상이 촬상된 다음 연속하여 얻어진 것을 특징으로 하는 안과장치.
    
15. 제 1항에 있어서,
    상기 제1의 부주사 방향 및 상기 제2의 부주사 방향은 상기 피검안의 수평방향인 주사방향에 대해 수직인 것을 특징으로 하는 안과장치.

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