KR101999225B1 - 협대역 광필터를 사용한 맥락막 조영 편광 안저카메라 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안과 검진 진단장비의 일종인 안저카메라의 한 종류이다. 종래의 칼라 안저카메라(Color Fundus Camera)는 가시광선 대역(400~640nm)의 빛으로 망막을 조영한 후 망막의 병변을 보여주고 망막질환을 진단하는 장비라면, 본 발명은 640nm 보다 파장이 긴 근적외선으로 망막 뒤쪽의 맥락막 혈관과 맥락막 병변도 함께 촬영할 수 있는 맥락막 조영 안저카메라와 이를 구성하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 650 내지 700nm의 근적외선을 방출하는 광소스(10); 상기 광소스(10)에서 인입된 광을 확산하는 확산렌즈(20); 상기 확산렌즈(20)에서 인입된 광을 일정 출사각으로 조사하는 조명렌즈(30); 상기 조명렌즈(30)에서 인입된 광을 반사하는 미러(40); 상기 미러(40)에서 인입된 광에서 P편광은 투과하고 S편광은 반사시키는 편광빔스플리터(50); 상기 편광빔스플리터(50)에서 인입된 광에 의해 맺힌 안저의 상을 확대하는 대물렌즈(60); 상기 대물렌즈(60)에 의해 확대된 안저의 상을 축소하는 근거리접안렌즈(70); 상기 P편광만 통과하는 선형편광필터(80); 상기 선형편광필터를 통과한 광에서 대역(band zone)이 12nm 이하이고, 중심파장이 650 내지 700nm의 광을 필터하는 협대역광필터(90); 및 상기 협대역광필터(90)를 통과한 광을 이용해 650 내지 700nm의 흡수 스펙트럼이 구비된 촬상소자(100);를 포함하고, 상기 선형편광필터(80)는, 상기 광소스(10)와 상기 편광빔스플리터(50) 사이에 구비되는 제1선형편광필터(81)와, 상기 편광빔스플리터(50)와 상기 근거리접안렌즈(70) 사이에 구비되는 제2선형편광필터(82)가 각각 마련된 것을 특징으로 한다.

Description

협대역 광필터를 사용한 맥락막 조영 편광 안저카메라{CHOROIDAL ILLUMINATION POLARIZATION FUNDUS CAMERA APPLIED WITH NARROWBAND FILTER}

본 발명은 안과 검진 진단장비의 일종인 안저카메라의 한 종류이다. 종래의 칼라 안저카메라(Color Fundus Camera)는 가시광선 대역(400~640nm)의 빛으로 망막을 조영한 후 망막의 병변을 보여주고 망막질환을 진단하는 장비라면, 본 발명은 640nm 보다 파장이 긴 근적외선으로 망막 뒤쪽의 맥락막 혈관과 맥락막 병변도 함께 촬영할 수 있는 맥락막 조영 안저카메라와 이를 구성하는 장치에 관한 것이다.

종래의 안저카메라는 주로 가시광선 대역(visible spectrum)의 광원을 통하여 안저를 조영하고 반사된 안저 음영을 영상기록장치에 담아 촬영하는 기법을 사용한다. 이러한 방법은 오늘날까지도 널리 사용하고 있지만, 종래의 기술로는 확인하기 어려운 노인성 황반변성, 유전성 황반변성, 감염 혹은 비감염성, 맥락막염 등 맥락막 혈관과 맥락막 모세혈관을 침범하는 많은 질환들이 최근 밝혀지고 있으며 그 환자 수 또한 늘어나고 있다.

맥락막 혈관 및 병변의 영상을 획득하기 위해서는 광원이 투명한 망막(retina)를 지나 멜라닌 색소가 함유된 망막색소상피(Retinal Pigmentation Epithelium, RPE)을 통과해야 한다. 하지만, 멜라닌 색소는 가시광선 대역의 빛을 광범위하게 흡수하여 그 자체로 어둡게 보이며, 맥락막 혈관 및 맥락막 병변의 영상을 획득하는데 장애가 되는 조직이다. 뿐만 아니라, 황반부에는 청록색 계열의 단파장을 흡수하는 황반 색소가 있어 가시광선 대역의 조영을 통하여 맥락막 혈관과 병변을 확인하기는 어렵다.

현재 임상에서는 맥락막 혈관과 병변을 확인하기 위해서 인도사이아닌 그린(Indocyanine Green, ICG) 형광안저촬영 장비를 가장 많이 사용한다. 이 장치는 인도사이아닌 그린 색소를 정맥으로 주입한 뒤, 800nm 근처의 근적외선(near infrared) 광원을 안저로 조영한 후 맥락막으로 순환하는 인도사이아닌 그린 색소가 근적외선을 흡수하고 방출하는, 더 긴 파장의 근적외선을 기록하는 영상기록장치이다. 하지만 이러한 장치는 800nm 이상의 광원을 사용하여 맥락막을 조영하므로 다음과 같은 많은 단점이 있다.

첫째, 광원의 고가이다. 근적외선의 광원은 일반적으로 특수 계측 장비에서만 사용되므로 수요가 적기 때문이다. 둘째, 근적외선을 허용하는 광학적 설계가 필요하며 안구를 구성하고 있는 각막 및 수정체로부터 반사를 피하려면 근적외선을 흡수하거나 반사시킬 수 있는 코팅이 필요한 데 이 또한 많은 비용이 소요된다. 무엇보다도, 근적외선을 고해상도로 촬영할 수 있는 상용화된 촬상소자가 거의 없으며, 해상도가 떨어지는 근적외선 촬상소자라고 하더라도 매우 고가인 단점이 있다. 결국 이러한 장비는 규모가 큰 병원에서 소유가 가능하며, 많은 환자들이 2차 혹은 3차 병원에서 상기 질환들을 진단받고 치료받고 있는 실정이다. 따라서 본 발명은 위에서 언급한 세 가지 단점을 극복하여 저렴한 비용으로 선명한 맥락막 혈관과 병변을 촬영하고 맥락막 안저 사진을 획득하는데 그 목적이 있다.

대한민국등록특허 10-1118146

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 650 내지 700nm의 근적외선을 사용하여 맥락막을 조영하고, 선명한 맥락막 영상을 획득하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 고가의 근적외선을 허용하는 광학적 설계가 필요 없으므로 제조 비용을 줄일 수 있는 안저카메라를 제조하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 협대역 광필터를 사용하여 영상의 선명도를 증가시켜 맥락막 조영 안저카메라의 진단적 가치를 높이고, 질환의 진단과 치료가 용이하도록 하는 것이다.

발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 650 내지 700nm의 근적외선을 방출하는 광소스(10); 상기 광소스(10)에서 인입된 광을 확산하는 확산렌즈(20); 상기 확산렌즈(20)에서 인입된 광을 일정 출사각으로 조사하는 조명렌즈(30); 상기 조명렌즈(30)에서 인입된 광을 반사하는 미러(40); 상기 미러(40)에서 인입된 광에서 P편광은 투과하고 S편광은 반사시키는 편광빔스플리터(50); 상기 편광빔스플리터(50)에서 인입된 광에 의해 맺힌 안저의 상을 확대하는 대물렌즈(60); 상기 대물렌즈(60)에 의해 확대된 안저의 상을 축소하는 근거리접안렌즈(70); 상기 P편광만 통과하는 선형편광필터(80); 상기 선형편광필터를 통과한 광에서 대역(band zone)이 12nm 이하이고, 중심파장이 650 내지 700nm의 광을 필터하는 협대역광필터(90); 및 상기 협대역광필터(90)를 통과한 광을 이용해 650 내지 700nm의 흡수 스펙트럼이 구비된 촬상소자(100);를 포함하고, 상기 선형편광필터(80)는, 상기 광소스(10)와 상기 편광빔스플리터(50) 사이에 구비되는 제1선형편광필터(81)와, 상기 편광빔스플리터(50)와 상기 근거리접안렌즈(70) 사이에 구비되는 제2선형편광필터(82)가 각각 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은 650 내지 700nm의 근적외선을 사용하여 맥락막을 조영하고, 선명한 맥락막 영상을 획득할 수 있다.

또한, 본 발명은 고가의 근적외선을 허용하는 광학적 설계가 필요 없으므로 제조 비용을 줄일 수 있고, 진료비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 협대역 광필터를 사용하여 영상의 선명도를 증가시켜 맥락막 조영 안저카메라의 진단적 가치를 높이고, 질환의 진단과 치료가 용이하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 협대역 광필터를 사용한 맥락막 조영 편광 안저카메라의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 상기 협대역광필터(90)를 사용하지 않고 선형편광필터(80) 및 편광빔스플리터(50)의 구성으로 제조된 안저카메라의 도면이다.
도 3은 황반색소 및 망막색소상피의 가시광선-근적외선 영역에서 흡수율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 백색 발광다이오드의 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 5는 흑백 촬상소자(100)의 광자효율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 종래의 안저카메라의 구성과 각 구성에 의해 발생하는 광 노이즈를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 장치로 안저를 촬영 했을 때 나타난 광 노이즈를 나타낸 사진이다.
도 8은 본 발명인 협대역 광필터를 사용한 맥락막 조영 편광 안저카메라를 제작하여 나타낸 사진이다.
도 9는 본 발명에서 상기 협대역광필터(90)를 제외한 뒤 촬영한 칼라 맥락막 사진(a)과 본 발명에 의해 제조된 맥락막 사진(b)을 비교하여 나타낸 사진이다.

본 발명은 안과 검진 진단장비의 일종인 안저카메라의 한 종류이다. 종래의 칼라 안저카메라(Color Fundus Camera)는 가시광선 대역(400~640nm)의 빛으로 망막을 조영한 후 망막의 병변을 보여주고 망막질환을 진단하는 장비라면, 본 발명은 640nm 보다 파장이 긴 근적외선으로 망막 뒤쪽의 맥락막 혈관과 맥락막 병변도 함께 촬영할 수 있는 맥락막 조영 안저카메라와 이를 구성하는 장치에 관한 것이다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 일실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 일실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

본 발명인 내부 반사를 효과적으로 억제하기 위한 편광 빔 스플리터와 선형 편광필터를 사용한 안저카메라는, 도 4에 나타난 바와 같이, 광소스(10), 확산렌즈(20), 조명렌즈(30), 미러(40), 편광빔스플리터(50), 대물렌즈(60), 근거리접안렌즈(70), 선형편광필터(80), 협대역광필터(90) 및 촬상소자(100)로 구성된다.

먼저, 상기 광소스(10)는 백색 발광다이오드인 것이 바람직하나, 650 내지 700nm의 광을 방출하는 근적외선 발광다이오드 및 레이저도 광원으로 사용할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 4에 나타난 바와 같이, 상기 백색 발광다이오드는 따뜻한 백색(warm white) 발광다이오드와 차가운 백색(cool white) 발광다이오드로 구분되며, 상기 두 백색 발광다이오드는 모두 650 내지 700nm의 근적외선을 방출함을 알 수 있다. 특히, 상기 따뜻한 백색 발광다이오드는 상기 차가운 백색 발광 다이오드에 비해 650 내지 700nm 대역에서 두 배의 에너지를 방출하기 때문에 상기 광소스(10)는 따뜻한 백색 발광다이오드의 광원으로 적합하다.

다음으로, 상기 확산렌즈(20)는 상기 광소스(10)에서 인입된 광을 확산한다. 상기 확산렌즈(20)는 중앙부가리개(21)(imaging mask)를 포함하고 있어 상기 중앙부가리개(21)에 의해 광을 조절할 수 있다. 상기 중앙부가리개(21)는 각막에서 반사를 최소화하기 위해 동축 중심으로 입사하는 광을 줄이고, 상기 각막 중앙부의 정점 볼록면 주변으로 조명이 입사되지 않도록 막는 역할을 한다.

다음으로, 상기 조명렌즈(30)는 상기 확산렌즈(20)에서 인입된 광을 일정 출사각으로 조사한다. 상기 조명렌즈(30)에 의해 상기 확산렌즈(20)에서 인입된 광이 더욱 선명하고 일정하게 인출되도록 한다.

다음으로, 상기 미러(40)는 상기 조명렌즈(30)에서 인입된 광을 반사한다. 상기 조명렌즈(30)에서 인입된 광의 방향을 바꾸어 하기에 설명할 편광빔스플리터(50)로 인출한다.

다음으로, 상기 편광빔스플리터(50)는 상기 미러(40)에서 인입된 광에서 P편광은 투과하고 S편광은 반사한다. 상기 편광빔스플리터(50)는 프리즘 두 개를 결합한 정육면체(cubic) 형태로 마련된다.

보다 구체적으로, 도 6 (A)에 나타난 바와 같이, 모든 광원은 P편광에 해당하는 광원과 S편광에 해당하는 광원이 섞여 있으며, 상기 광원은 편광빔스플리터(50)에 의해 상기 P편광에 해당하는 광은 통과하고, 상기 S편광에 해당하는 광은 광축의 90도로 꺾인 부분으로 반사된다. 한편, 도 6 (B)에 나타난 바와 같이, 비편광 빔스플리터는 편광빔스플리터(50)와 같은 원리가 적용되지 않는다.

다음으로, 상기 선형편광필터(80)는 선형으로 구비되고, 상기 P편광만 통과하도록 필터한다. 보다 구체적으로, 상기 선형편광필터(80)는 상기 P편광에 수직한 방향으로 마련되어, 상기 P편광이 가장 많이 통과하여 순수한 P극으로 편향된 광만 통과하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 선형편광필터(80)는 제1선형편광필터(81)와 제2선형편광필터(82)로 각각 구비된다.

상기 제1선형편광필터(81)는 상기 광소스(10)와 상기 편광빔스플리터(50) 사이에 구비된다. 상기 제1선형편광필터(81)는 상기 광소스(10)와 가까울수록 상기 제1선형편광필터(81)의 크기를 줄일 수 있고, 본 발명에 의해 제조된 안저카메라의 전체 비용을 줄일 수 있다.

도 4에 나타난 바와 같이, 상기 제1선형편광필터(81)는 상기 조명렌즈(30)와 상기 미러(40) 사이에 구비될 수 있다. 상기 제1선형편광필터(81)가 상기 조명렌즈(30)와 상기 미러(40) 사이에 구비된 경우 상기 조명렌즈(30)와 평행한 방향으로 설치되어 상기 P편광이 가장 많이 통과할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 제1선형편광필터(81)는 상기 미러(40)와 상기 편광빔스플리터(50) 사이에 구비될 수 있다. 상기 제1선형편광필터(81)가 상기 미러(40)와 상기 편광빔스플리터(50) 사이에 구비된 경우, 상기 조명렌즈(30)와 수직한 방향으로 설치되어 상기 P편광이 가장 많이 통과할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.

상기 제2선형편광필터(82)는 상기 편광빔스플리터(50)와 상기 근거리접안렌즈(70) 사이에 구비된다. 상기 제2선형편광필터(82)는 상기 편광빔스플리터(50) 사이의 거리가 멀수록 상기 제2선형편광필터(82)의 크기를 줄일 수 있으나, 상기 거리가 멀어질수록 본 발명에 의해 제조된 안저카메라 전체의 광경로가 증가하는 단점이 있다.

도 6 (A)에서 편광빔스플리터(50)의 원리에 나타난 바와 같이, 상기 제1선형편광필터(81)를 상기 편광빔스플리터(50) 앞에 위치한 뒤, 상기 P편광에 해당하는 빛만 통과하도록 위치시키면 가장 많은 광량이 망막으로 조사되고, 상기 S편광에 해당하는 빛만 통과하도록 위치시키면 망막으로 조사되는 광이 차단된다. 따라서 상기 제1선형편광필터(81)는 광량을 조절하는 장치인 동시에 순수한 상기 P편광만 안저에 조사되는 역할을 한다.

또한, 상기 편광빔스플리터(50)를 통과한 P편광이 상기 편광빔스플리터(50) 앞에 있는 광학적 매질에 의해 반사되어 돌아오는 경우, 광이 반사하면 위상이 180°로 바뀌면서 P편광이 S편광으로 바뀌는 원리에 의해, S편광으로 변하게 된다. 상기 S편광으로 변한 광의 반사는 상기 편광빔스플리터(50)에서 모두 90°로 반사되어 검출기로 들어올 수 없다. 마찬가지로 광학적 매질인 안저에서 다양한 경로로 난반사가 일어나면서 P편광으로 조사된 광원의 일부는 S편광으로 반사되고 일부는 P편광으로 반사되어 상기 P편광만 상기 편광빔스플리터(50)를 통과한다.

상기 편광빔스플리터(50)를 통과한 상기 P편광은 상기 제2선형편광필터(82)를 통과함으로써 고순도의 상기 P편광 망막 영상만 검출기에 전달되고 다양한 반사로 인한 노이즈를 높은 제거율로 차단할 수 있다.

다음으로, 상기 대물렌즈(60)는 상기 편광빔스플리터(50)에서 인입된 광이 안저로 인입된 후 상기 안저의 내부가 맺힌 상을 확대한다.

다음으로, 상기 근거리접안렌즈(70)는 상기 대물렌즈(60)에 의해 확대된 안저의 상을 축소하여 사용자가 상기 안저의 상을 확인한다.

다음으로, 상기 협대역광필터(90)는 상기 선형편광필터(80)를 통과한 광에서 대역(band zone)이 12nm 이하이고, 중심파장이 650 내지 700nm의 광을 필터한다. 상기 협대역광필터(90)는 대역(band zone)이 12nm 이하로 하는 이유는 상용화된 협대역광필터의 밴드폭이 12nm 이하여서 저렴한 비용을 구매할 수 있기 때문이며, 상기 대역의 폭이 작을수록 색수차가 감소하여 더욱 선명도가 높은 영상을 획득하고 배경잡음을 줄일 수 있기 때문이다. 상기 대역폭을 줄이면 줄일수록 더욱 해상도가 높고 선명한 영상을 만들 수 있지만 전달되는 빛의 에너지가 작아져 높은 출력의 광원과 더 긴 노출 시간이 필요하며, 더 긴 노출시간 동안 안구의 자발적 움직임으로 인한 영상중첩으로 해상도가 저하될 수 있다. 보다 바람직하게는, 통상 0.005sec~0.020sec의 안저사진 노출시간을 감안할 때, 상기 협대역광필터(90)는4.5nm~12.0nm의 밴드폭을 갖는 것이 적절하다.

도 2의 구성과 같이, 상기 협대역광필터(90)가 없는 상기 편광빔스플리터(50)와 상기 두 장의 선형편광필터(80)로 구성된 안저카메라도 망막이 아닌 다른 곳에서 반사되는 다양한 노이즈를 제거하고 선명한 망막상을 촬영할 수 있으나, 상기 협대역광필터를 추가하게 되면 650 내지 700nm의 근적외선을 포함하는 광원에서 망막색소상피를 투과하여 맥락막을 더욱 선명하게 조영할 수 있는 효과가 있다.

보다 구체적으로, 발명의 배경이 되는 기술에 작성된 바와 같이, 상기 맥락막은 가시광선 대역의 빛을 광범위하게 흡수하는 멜라닌 색소와 청록색 계열의 단파장을 흡수하는 황반색소 조직을 포함하기 때문에 맥락막 혈관 및 병변의 영상의 획득은 어렵다. 도 3은 망막색소상피(RPE)와 망막의 중심부인 황반부에 존재하는 상기 황반색소(macular pigments)의 가시광선-근적외선 대역 파장에 대한 흡수율로, 파장이 짧은 청록색 가시광선은 대부분 상기 황반색소에 흡수되고, 황색과 적색 대역의 가시광선은 상기 막망색소상피에 흡수되며, 근적외선 영역으로 이동할 수록 상기 두 색소 모두에서 흡수율이 감소함을 알 수 있다.

상기 협대역광필터(90)는 제1협대역광필터(91), 제2협대역광필터(92) 및 제3협대역광필터(93)로 구성된다. 상기 협대역광필터(90)는 상기 편광빔스플리터(50)와 상기 촬상소자(100)사이 어떤 곳이든지 마련될 수 있다. 상기 광소스(10)에서 발생되는 광의 파장에 따른 굴절률의 차이로 인해 색수차가 발생하게 되므로, 상기 협대역광필터(90)를 이용해 폭이 좁은 스펙터럼만 통과시켜 노이즈 발생을 감소시키는 것이 바람직하다. 상기 협대역광필터(90)는 상기 제1협대역광필터(91), 제2협대역광필터(92) 및 제3협대역광필터(93) 중 어느 하나 이상으로 선택되어 구비될 수 있고, 상기 세 가지의 필터 모두 구비될 수 있다.

먼저, 상기 제1협대역광필터(91)는 상기 편광빔스플리터(50)와 상기 제2선형편광필터(82) 사이에 마련된다. 상기 제1협대역광필터(91)가 상기 편광빔스플리터(50)와 상기 제2선형편광필터(82) 사이에 마련되어 상기 제2선형편광필터(82)를 상기 협대역광필터(90)에 필름형태로 부착할 수 있는 장점을 포함할 수 있다.

상기 제2협대역광필터(92)는 상기 제2선형편광필터(82)와 상기 근거리접안렌즈(70) 사이에 마련된다. 상기 제2협대역광필터(92)가 상기 제2선형편광필터(82)와 상기 근거리접안렌즈(70) 사이에 마련에 마련되어 다양한 종류의 협대역광필터를 삽입함으로써 다양한 파장 대역의 영상을 획득할 수 있는 장점을 포함할 수 있다.

상기 제3협대역광필터(93)는 상기 근거리접안렌즈(70)와 상기 촬상소자(100) 사이에 마련된다. 상기 제3협대역광필터(93)가 상기 근거리접안렌즈(70)와 상기 촬상소자(100) 사이에 마련에 마련되어 상기 협대역광필터(90)와 상기 촬상소자(100)간의 광간섭을 최소화 할 수 있는 장점을 포함할 수 있다.

다음으로, 상기 촬상소자(100)는 상기 협대역광필터(90)를 통과한 광을 전기적 신호로 변환하여 촬영 영상을 획득한다. 상기 촬상소자(100)는 650 내지 700nm의 근적외선 광원을 민감하게 받아들일 수 있는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 촬상소자(100)는 아날로그 방식의 전하결합소자(charge coupled device, CCD) 또는 금속산화막반도체(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)를 사용할 수 있다.

도 5에 나타난 바와 같이, 상기 촬상소자(100)의 광자 효율은 700nm 보다 긴 파장의 빛은 광자 효율이 급격하게 감소한다. 광자 효율이 급격하게 떨어지는 대역의 조명으로 안저를 조영하면 더 많은 노출시간이 필요하며, 사람의 눈은 지속적으로 움직이므로 선명한 맥락막 혈관 혹은 병변을 얻는데 장애가 될 수 있고, 더 강한 에너지를 갖는 광원을 망막으로 조사해야 하므로 상기 망막을 손상시킬 수 있다.

본 발명인 협대역 광필터를 사용한 맥락막 조영 편광 안저카메라는 상기 광소스(10)로 650 내지 700nm의 근적외선 방출 스펙트럼을 가지는 광원과 상기 650 내지 700nm의 흡수 스펙트럼이 구비된 촬상소자(100)를 이용하여 상기 망막색소상피와 황반색소를 투과하여 상기 맥락막을 조영하고 이를 통해 상기 맥락막 영상을 획득할 수 있다.

상기 광원을 백색 발광 다이오드를 사용한다면 강력한 가시광을 방출하므로, 상기 촬상소자(100)의 전단 광경로에 상기 가시광을 차단하는 광학필터가 필요하다. 보다 구체적으로, 대부분의 광학소자는 파장에 따른 굴절률의 차이로 인한 색수차가 나타나게 되며, 이는 650 내지 700nm의 근적외선 영역도 예외가 아니다. 따라서 조사하고자 하는 투과대역의 파장범위가 크면 클수록 수차가 많이 발생하며, 파장범위가 좁으면 좁을수록 광학수차는 감소하고 더욱 선명한 영상을 만들 수 있다.

다시 말해, 광학필터의 투과 밴드폭이 작으면 작을수록 광학계의 수차는 점점 더 작아지고 매우 선명한 영상을 획득할 수 있다. 따라서 상기 협대역광필터(90)는 상기 편광빔스플리터(50)의 뒤쪽부터 상기 촬상소자(100)의 앞쪽에 어떠한 곳이든 위치할 수 있다.

하기는 도 6 내지 도 7을 이용하여 일반적인 안저카메라의 문제점을 확인하고자 한다.

ㄱ. 일반적인 동축 조명 안저카메라의 구성

도 6은 일반적인 동축 조명(coaxial illumination) 안저카메라의 기본 구성을 나타내었다. 도 6에 나타난 바와 같이, 상기 편광빔스플리터(50)는 안저를 조영하기 위한 조명과 조영된 안저의 상이 같은 축에 존재하도록 하는 핵심장치이다. 그러나 기존의 동축 조명 안저카메라는 상기 편광빔스플리터(50)를 통과하면서 많은 빛이 소실되고 내부에 발생한 다양한 반사로 인한 광잡음이 여과없이 검출기로 들어온다.

ㄴ. 일반적인 동축 조명 안저카메라에서 발생되는 다양한 광반사

도 6의 붉은색 화살표는 일반적인 동축 조명(coaxial illumination) 안저카메라에서 발생할 수 있는 다양한 반사의 원인과 문제점을 나타내었다. 화살표 a는 상기 편광빔스플리터(50)에 발생하는 반사이고, 화살표 b는 상기 대물렌즈(60)에 의한 반사이다. 화살표 c는 각막에서 발생하는 반사이다. 화살표 d는 수정체에서 발생하는 반사이다. 화살표 e는 유리체 및 망막에서 일어나는 전반사이다. 상기 a ~ e의 반사로 인해 안저 사진을 촬영하면 다양한 반사 패턴이 나타나, 의사가 환자의 안저를 확인하는데 많은 혼란을 가중한다. 뿐만 아니라 상기 편광빔스플리터(50)의 투과율 대비 전달율이 50%라면 상기 편광빔스플리터(50)에서 공급되는 광에너지의 반만 안저로 전달되고 상기 안저에서 전달되는 광의 반만 검출기로 전달되는 문제점이 있다.

ㄷ. 일반적인 동축 조명(Coaxial illumonation) 안저카메라를 이용하여 촬영한 안저사진

도 7은 일반적인 동축 조명(Coaxial illumonation) 안저카메라를 이용하여 촬영한 안저사진을 나타낸 것으로, 도 6의 화살표로 나타낸 반사의 실체를 사진으로 확인할 수 있다. 도 6과 마찬가지로, 화살표 a는 상기 편광빔스플리터(50)에 발생하는 반사이고, 화살표 b는 상기 대물렌즈(60)에 의한 반사이다. 화살표 c는 각막에서 발생하는 반사이다. 화살표 d는 수정체에서 발생하는 반사이다. 화살표 e는 유리체 및 망막에서 일어나는 전반사이다. 상기 a ~ e로 나타낸 반사는 환자의 눈의 위치나 광학계와 시축의 각도가 변하면 그 패턴이 예측할 수 없게 바뀌므로, 소프트웨어로 제거할 수 없어 장비의 진단적 가치를 떨어뜨리는 문제점이 있다.

ㄹ. 본 발명인 협대역 광필터를 사용한 맥락막 조영 편광 안저카메라를 이용하여 촬영한 안저사진

하기에는 본 발명에 의해 제조된 협대역 광필터를 사용한 맥락막 조영 편광 안저카메라를 실제로 구현하여 도 8에 나타내었고, 본 발명을 이용하여 맥락막 사진을 촬영하여 도 9에 나타내었다.

먼저, 도 8에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 협대역 광필터를 사용한 맥락막 조영 편광 안저카메라는 상기 광소스(10)를 따뜻한 백색 발광다이오드를 사용였고 상기 협대역광필터(90)를 이용하여 650 내지 700nm의 근적외선을 이용하여 선명한 맥락막 영상을 획득할 수 있고 제조 비용을 획기적으로 줄일 수 있다.

도 9는 도 8의 장치를 이용하여 촬영한 맥락막 조영 안저 사진으로, 도 9 (a)는 상기 협대역광필터(90)를 구비하지 않았을 때의 사진이고, 도 9 (b)는 상기 협대역광필터(90)를 구비하였을 때의 사진이다.

도 9 (a)와 같이 상기 협대역광필터(90)를 구비하지 않았을 경우 칼라 안저 사진을 촬영할 수 있다. 도 9 (b)에 나타난 바와 같이, 상기 협대역광필터(90)가 구비된 안저카메라로 촬영할 경우, 상기 칼라 안저 사진(도 9 (a))에서 선명하게 보이지 않았던 맥락막의 혈관이 상기 망막색소상피와 상기 황반색소를 통과하여 촬영되어 상기 맥락막 혈관과 병변을 효과적으로 촬영할 수 있다. 또한, 도 7에 나타난 것과 같은 노이즈가 제거 되어 있음을 확인할 수 있다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은 650 내지 700nm의 근적외선을 사용하여 맥락막을 조영하고, 선명한 맥락막 영상을 획득할 수 있다.

또한, 본 발명은 고가의 근적외선을 허용하는 광학적 설계가 필요 없으므로 제조 비용을 줄일 수 있고, 진료비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 협대역 광필터를 사용하여 영상의 선명도를 증가시켜 맥락막 조영 안저카메라의 진단적 가치를 높이고, 질환의 진단과 치료가 용이하도록 하는 효과가 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10. 광소스
20. 확산렌즈
21. 중앙부가리개
30. 조명렌즈
40. 미러
50. 편광빔스플리터
60. 대물렌즈
70. 근거리접안렌즈
80. 선형편광필터
81. 제1선형편광필터
82. 제2선형편광필터
90. 협대역광필터
91. 제1협대역광필터
92. 제2협대역광필터
93. 제3협대역광필터
100. 촬상소자

Claims (5)

1. 650 내지 700nm의 근적외선을 방출하는 광소스(10);
   상기 광소스(10)에서 인입된 광을 확산하되, 각막에서 반사를 최소화하기 위해 동축 중심으로 입사하는 광을 줄이고, 상기 각막 중앙부의 정점 볼록면 주변으로 조명이 입사되지 않도록 막는 중앙부가리개(21)가 더 마련되는 확산렌즈(20);
   상기 확산렌즈(20)에서 인입된 광을 일정 출사각으로 조사하는 조명렌즈(30);
   상기 조명렌즈(30)에서 인입된 광을 반사하는 미러(40);
   프리즘 두 개를 결합한 정육면체(cubic) 형태로 마련되고, 상기 미러(40)에서 인입된 광에서 P편광은 투과하고 S편광은 반사시키는 편광빔스플리터(50);
   상기 편광빔스플리터(50)에서 인입된 광에 의해 맺힌 안저의 상을 확대하는 대물렌즈(60);
   상기 대물렌즈(60)에 의해 확대된 안저의 상을 축소하는 근거리접안렌즈(70);
   상기 P편광만 통과하는 선형편광필터(80);
   밴드폭이 4.5 내지 12.0nm이며, 상기 선형편광필터(80)를 통과한 광에서 중심파장이 650 내지 700nm의 광을 필터하는 협대역광필터(90); 및
   전하결합소자(charge coupled device, CCD) 또는 금속산화막반도체(complementary metal oxide semiconductor, CMOS)로 마련되어, 상기 협대역광필터(90)를 통과한 광을 이용해 650 내지 700nm의 흡수 스펙트럼이 구비된 촬상소자(100);를 포함하되,
   상기 선형편광필터(80)는,
   상기 조명렌즈(30)와 상기 미러(40) 사이 에 마련되어 상기 조명렌즈(30)와 평행한 방향으로 구비되는 제1선형편광필터(81) 제1선형편광필터(81); 및 상기 편광빔스플리터(50)와 상기 근거리접안렌즈(70) 사이에 구비되는 제2선형편광필터(82); 가 각각 마련되고,
   상기 협대역광필터(90)는,
   상기 편광빔스플리터(50)와 상기 제2선형편광필터(82) 사이에 마련된 제1협대역광필터(91); 상기 제2선형편광필터(82)와 상기 근거리접안렌즈(70) 사이에 마련된 제2협대역광필터(92); 및 상기 근거리접안렌즈(70)와 상기 촬상소자(100) 사이에 마련된 제3협대역광필터(93);로 마련되어,
   맥락막 혈관을 촬영할 수 있는 것을 특징으로 하는 협대역 광필터를 사용한 맥락막 조영 편광 동축 조명 안저카메라.
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