KR102614190B1 - 개선된 타각적 포롭터 - Google Patents

Abstract

피검자의 각막상에 조명을 투사하는 조명된 각막곡률계의 대상물을 활용하고, 이미지화 카메라로부터의 반사를 이미지화하는 타각적 포롭터가 개시된다. 이 이미지들의 이미지 프로세싱은 피검자의 눈의 각막의 포커싱 및 센터링을 개선하는데 사용된다. 눈의 올바르게 포커싱된 위치가 각막곡률계의 대상물에 관해 얻어지면, 렌즈 휠 어셈블리에 관한 눈의 정확한 길이방향 위치가 달성될 수 있다. 이것은 눈이 렌즈 휠에 관해 정확하게 위치되지 않을 수 있는 종래 기술 시스템보다 더욱 정확한 처방전 발생을 야기한다. 추가로, 전체 포롭터 휠의 렌즈 조합은 조정가능한 수차 레벨을 갖는 인공 눈을 사용하여 보정될 수 있다. 각각의 렌즈 조합은 선택된 수차 레벨을 아마도 교정하기 위해 조정되고, 측정된 임의의 잔존 수차는 그 렌즈 조합에 적용될 교정을 나타낸다.

Description

개선된 타각적 포롭터

본 발명은 측정 도중에 기기에서 피검자(subject)의 눈의 길이방향 위치 및 센터링 및 포커싱의 정확성을 증가시키고, 포롭터의 렌즈 휠에 대한 보정(calibration) 방법을 특히 포함하는, 타각적 파면(wavefront) 분석 측정과 반복적인 자각적(自覺的) 포롭터 측정을 통합하는 기기를 사용하는 타각적 포롭터 측정 분야에 관한 것이다.

피검자의 눈에 존재하는 수차(aberration)를 알아내기 위해 결합된 포롭터 및 굴절 측정을 수행하기 위한 시스템이 존재한다. 이러한 시스템은 본 출원과 동일한 발명자를 갖고, 본 출원에 공동 양도된 "타각적(他覺的) 포롭터 시스템"에 대한 국제 특허 공개 WO2013/150513에 개시되어 있다. 이 시스템은 한 쌍의 포롭터 휠 조립체를 각각의 눈에 대해 하나씩 사용하며, 각각의 조립체는 검사중인 눈의 시역에서 넓은 범위의 굴절 수차에 대해 보상하기 위해 필요한 일련의 렌즈 및 웨지(wedge)를 통합하는 다수의 렌즈 휠을 포함한다. 각각의 눈의 시력은 초기 포롭터 교정 이후에 존재하는 잔류 수차를 판단하기 위해 타각적 파면 분석 측정과 함께 반복적으로 수행되는 자각적 포롭터 측정의 조합에 의해 교정된다. 파면 분석 측정은 임의의 공지된 방법에 의해 수행될 수 있으며, 특히 평면파로부터 망막의 반사된 파면의 편향(deviation)을 분석하기 위해 Shack-Hartmann 배열을 사용하여 수행될 수 있다.

그러나, 이러한 종래 기술의 시스템에는 다수의 단점이 존재한다. 첫 번째로, 시스템의 정확성은 렌즈 휠에 사용되는 렌즈의 공칭값(nominal value)에 의존하기 때문에, 렌즈 중 어느 것이 정확하지 않은 값을 가질 경우, 사용되는 렌즈 조합의 예측된 광학 도수(optical power)는 올바르지 않을 것이며, 교정용 안경 렌즈를 준비하기 위한 처방 산출은 정확하지 않을 것이다. 이러한 부정확성은 렌즈 휠의 불량 정렬로 인해 발생할 수도 있다. 그 결과, 시력 교정 처방은 피검자에게 가능한 최적의 교정을 제공하지 않을 것이다.

또한, 피검자의 눈은 포롭터 렌즈 휠로부터 올바른 거리에 위치하지 않을 수 있으며, 이 거리는 사용자의 눈으로부터 표준 거리에 있도록 디자인된 안경 프레임에 최적의 교정을 제공할 처방 렌즈에 대해 중요하기 때문에, 이로부터의 임의의 편향은 최적 시력 교정보다 적게 발생할 것이다. 따라서. 포롭터 렌즈 휠에 비해 눈의 올바른 초점 위치를 보장하는 더욱 정확한 방법이 또한 제공될 필요가 있다. 따라서 측정 도중에 동일한 고려사항이 피검자의 눈의 측방향 센터링에 적용되며, 측정 도중에 눈을 센터링하기 위해 동공 이미지를 사용하는 종래 기술 방법은 최적이 아닐 수 있다.

따라서 종래 기술 시스템 및 방법의 단점의 적어도 일부를 극복하기 타각적 포롭터 기기에 대한 필요가 존재한다.

명세서의 이 단락 및 다른 단락에서 언급된 각각의 공보의 개시는 참조로 여기에, 각각 전체가 포함된다.

본 명세서는 타각적 포롭터 측정을 수행하기 위한 새로운 예시적인 시스템을 서술한다. 이 명세서에 서술된 타각적 포롭터는 이 기기의 사용의 정확성 및 편리성을 개선하기 위해 다수의 새로운 방법 및 어셈블리를 포함한다. 첫 번째 방법은 측정을 위해 피검자의 눈을 초점을 맞추고 중심에 두기 위해 각막곡률계의(keratometric) 측정 시스템을 사용한다. 이 시스템은 피검자의 각막에 조명을 투사하고 피검자의 각막으로부터의 반사를 이용하는 조명된 각막곡률계의 대상물과, 반사된 광을 이미지화하고 피검자의 각막위에서 이미지 프로세싱을 수행하여 피검자의 눈의 포커싱 및 센터링을 개선하는 이미지화 카메라를 사용한다. 눈의 올바르게 포커싱된 위치가 각막곡률계 대상물에 관해 얻어지면, 렌즈 휠 어셈블리에 관한 눈의 정확한 길이방향 위치도 또한 달성될 수 있다. 이는 눈이 렌즈 휠에 관해 정확하게 위치될 수 없는 종래 기술 시스템보다 더욱 정확한 처방 발생을 초래한다.

이러한 종래 기술 방법에서, 안과의사는 수동 조준에 의해 눈의 길이방향 위치를 찾아내려고 한다. 가장 일반적으로 사용되는 방법에서, 거울은 포롭터 휠 어셈블리에 관해 미리결정된 위치에서, 각막 정점(corneal apex)에 평행인 평면에 45°각도로 고정된다. 거울은 표식을 갖는다. 중심 표식은 포롭터 어셈블리의 렌즈 휠로부터 최적의 정점(vertex) 거리(이하 추가로 설명되는 바와 같이)에 대응하고 중심 표식으로부터 고정된 거리에 다른 표식들이 있다. 사용자는 눈의 축에 수직인 평면으로부터 거울을 보고 표식 중 하나에서 각막의 전면을 볼 수 있을 것이며, 그 다음에 각막이 적절한 표식에 있게 될 때까지 머리를 앞뒤로 움직일 수 있으며, 따라서 포롭터 휠 어셈블리로부터 각막 정점의 거리를 규정한다. 다른 종래 기술 방법에 따르면, 레이저 빔이 눈의 전방 표면을 가로질러 투사되고, 안과의사가 각막상에서 빔의 번쩍임(glancing) 위치가 얻어졌다고 판단할 때까지 머리를 전후로 움직인다.

본 명세서에 기재된 다른 현저한 개선점은 포롭터 측정 도중에 피검자의 시력을 교정하기 위해 사용되는 새로운 렌즈 휠 조합 보정 방법에 관한 것이다. 이 방법에서, 공지된 시각적 수차를 갖는 인공 눈의 잔존수차(residual aberration)를 측정하기 위해 타각적 포롭터의 전면 분석 모듈이 사용되며, 그 다음에 수차는 인공 눈의 수차에 대해 정확하게 보상하도록 선택되는 포롭터 렌즈 조합을 써서 교정되는 것으로 추측된다. 이러한 잔존수차는 교정을 수행하기 위해 사용되는 렌즈 휠 어셈블리의 예측된 광학 도수가 정확하지 않고, 실제 광학 도수는 전면 분석 시스템에 의해 측정된 잔존수차의 레벨에 의해 조정되어야 한다는 사실에 기인한다. 수차의 레벨이 매우 정확하게 결정될 수 있는 인공 눈은 상이한 수차 레벨로 설정될 수 있으며, 수차를 예측대로 교정하는데 사용되는 각각의 렌즈 휠 조합은 그에 따라 계산된 실제 값을 가질 수 있다. 이 방법에 의해, 전체 측정 범위를 다루는 전체 포롭터 휠은 정확하게 보정될 수 있으며, 피검자에 대한 더욱 정확하게 처방된 교정 렌즈를 얻을 수 있다.

다른 구현 예는 눈 초점 측정 데이터를 사용하거나 기기 디스플레이 상의 각막곡률계의 반사 이미지의 대칭을 봄으로써 피검자의 시선 각 교정을 가능하게 한다. 머리의 측면 기울기(lateral tilt)도 결정되고 교정될 수 있다.

이 명세서에 서술된 장치의 예시적인 구현에 따라 개선된 정확도의 타각적 포롭터가 제공되는데,

(ⅰ) 파면 분석 시스템 및 렌즈 휠 어레이를 통합하는 포롭터 시스템을 포함하는 조합 타각적 포롭터 기기,

(ⅱ) 측정될 눈의 시야에, 포롭터 휠로부터 미리규정된 거리에 배치되는 적어도 하나의 조명된 대상물;

(ⅲ) 적어도 하나의 대상물의 조명의, 눈의 각막으로부터 반사 이미지를 포착하도록 위치된 카메라 시스템; 및

(ⅳ) (a) 눈의 중심에 관해 기기의 축을 센터링하고 (b) 눈의 각막에 관해 기기의 렌즈 휠의 위치를 포커싱하는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 제어 명령을 발생시키도록 카메라로부터의 이미지를 사용하는 제어 유닛을 포함한다.

이러한 포롭터는 렌즈 휠 어레이에 대한 측방향 조정 메커니즘을 추가로 포함할 수 있으며, 제어 명령은 눈의 중심에 관해 그 축을 센터링하기 위해 렌즈 휠 어레이가 이동하도록 측방향 조정 메커니즘에 입력된다. 이러한 프롭터에서, 눈의 중심은 눈의 각막의 정점(apex)의 위치로서 결정될 수 있다.

또한, 추가 구현 예에 따르면, 제어 유닛은 눈에 관한 기기의 길이방향 동작 메커니즘을 작동시킴으로써 눈의 각막에 관한 기기의 렌즈 휠의 위치의 포커싱을 수행할 수 있고, 적어도 하나의 대상물의 조명의 눈의 각막으로부터의 반사 이미지가 언제 최대 선명도(sharpness)를 갖는지를 결정할 수 있다.

전술된 포롭터 중 어느 하나에서, 적어도 하나의 조명된 대상물은 조명된 링의 적어도 일부일 수 있다. 또한, 조명은 파면 분석을 수행하는데 사용되는 것과 다른 파장에 있을 수 있다.

또 다른 구현예에서, 포롭터의 제어 유닛은 양 눈의 각막으로부터 반사 이미지의 대칭성 결여를 결정하도록 추가로 구성되는데, 대칭성 결여는 눈 중 적어도 하나의 시선이 축에서 벗어났음(off-axis)을 표시한다. 이러한 경우, 제어 유닛은 적어도 하나의 대상물의 이미지를 대칭화하기 위해 피검자의 시선을 재정렬하도록 제어 명령을 출력하도록 구성된다.

또한, 전술된 포롭터 중 어느 하나에서, 제어 유닛은 양 눈의 각막으로부터 적어도 하나의 대상물의 반사 이미지의 동시의 정확한 포커싱 결여를 결정하도록 추가로 구성될 수 있는데, 동시의 포커싱 결여는 눈이 측정되는 피검자의 머리가 타각적 포롭터의 축 방향으로 똑바로 향하지 않는다는 것을 표시한다. 이 상황에서, 제어 유닛은 양 눈의 위치를 동시에 포커싱하기 위한 위치로 피검자의 머리를 갖다대도록 재정렬하기 위한 제어 명령을 출력하도록 추가로 구성될 수 있다. 이 제어 명령은 머리를 축 상에 갖다대도록 피검자의 머리를 회전하라는 명령을 포함할 수 있다.

전술된 포롭터의 또 다른 구현 예에서, 포롭터는 근거리 시력 검사를 나타내는 눈 앞의 거리에 배치된 검사 차트를 추가로 포함하여, 타각적 포롭터 기기가 검사중인 눈에 필요한 근거리 시력 교정을 결정할 수 있도록 한다. 이 검사 차트는 상이한 근거리 시력 위치로 축방향으로 조정될 수 있어야 한다.

본 명세서에서 전술된 예시적인 방법에 따라, 파면 분석기를 포함하는 타각적 포롭터의 포롭터 휠 어셈블리를 보정하는 방법이 제공되며,

(ⅰ) 타각적 포롭터의 채널의 전면에 시력 수차의 조정가능한 레벨을 갖는 인공 눈을 위치시키는 단계,

(ⅱ) 인공 눈의 시력 수차의 제1 레벨을 선택하는 단계,

(ⅲ) 인공 눈의 시력 수차의 선택된 제1 레벨에 교정을 제공할 것으로 기대되는 공칭 광학 도수(nominal optical power)를 갖는 포롭터 휠 어셈블리로부터 제1 렌즈 조합을 선택하는 단계,

(ⅳ) 제1 렌즈 조합을 사용하여 교정된 인공 눈의 시력 수차의 잔존 레벨을 전면 분석기를 사용하여 측정하는 단계,

(ⅴ) 시력 수차의 잔존 레벨을 사용하여 제1 렌즈 조합의 실제 광학 도수를 결정하는 단계, 및

(ⅵ) 인공 눈의 추가로 선택된 시력 수차 레벨 및 포롭터 휠 어셈블리로부터 대응하는 렌즈 조합에 대한 절차를 반복하는 단계를 포함한다.

이 방법에서, 인공 눈은 확산 반사체 전면에 배치되는 렌즈를 포함할 수 있다. 이러한 방법을 사용하여, 포롭터 휠 어셈블리의 렌즈 조합의 실제 광학 도수는 타각적 포롭터의 메모리에 저장될 수 있다. 제1 렌즈 조합의 실제 광학 도수는 제1 렌즈 조합을 사용하여 교정된 제1 렌즈 조합의 공칭 광학 도수로부터 인공 눈의 측정된 잔존 시력 수차 레벨을 감산함으로써(subtracting) 결정될 수 있다.

본 발명에 따르는 타각적 포롭터는 피검자에 대한 더욱 정확하게 처방된 교정 렌즈를 얻을 수 있게 한다.

도1은 피검자의 눈에 대한 더 우수한 포커싱 및 센터링 구조를 포함하는, 개선된 타각적 포롭터의 예시적인 일 구현 예를 개략적으로 도시한다.
도2는 조정 가능한 수차 레벨을 갖는 인공 눈을 도시하는데, 타각적 포롭터에 사용되는 렌즈 조합 및 휠의 더욱 정확한 보정을 수행하는데 사용될 수 있다.
도3은 도1에 도시된 것처럼 개선된 타각적 포롭터의 디스플레이 스크린의 모양으로, 본 출원의 개선된 센터링 방법을 사용하여 눈 센터링의 결여가 식별되고 교정될 수 있는 방식을 도시한다.

눈의 정확한 측방향 센터링 및 길이방향 포커싱은 많은 안과 측정에 대해 우수한 정확성을 보장하는데 필요한 중요한 작업이다. 정확한 초점 위치는 포롭터 측정에 대해서뿐만 아니라 본 기기의 파면 측정에 대해서도 중요하다. 한 쌍의 안경은 처방이 눈의 수차에 대해 올바르게 보상하도록 눈으로부터 미리결정된 거리에 착용되어야 한다. 올바른 거리는 이미지가 피검자의 눈의 렌즈와 눈 앞의 안경의 조합에 의해 피검자의 망막에 효과적으로 초점을 맞추기 때문에 중요하다. 이 두 렌즈 사이의 길이방향 거리는 이러한 이격된 렌즈의 조합의 도수(power)를 결정하는 파라미터 중 하나이다. 이 이유 때문에, 눈의 전면으로부터 안경 렌즈의 표준 거리(D)가 안과 처방전에서 추정되며, 이 관습은 눈으로부터 올바른 거리를 보장하도록 안경 프레임의 제작 치수를 결정하는 데 사용된다. 예를 들어, 미국에서는 이 거리가 일반적으로 13.5mm로 표준화되어 있고, 유럽에서는 12mm의 표준 거리가 사용되지만, 피검자의 얼굴 형태 및 필요한 안경 도수에 따라 특정 상황에 대해 8mm - 18mm의 범위에 걸쳐 수정될 수 있다. 눈으로부터의 교정 렌즈 간격의 의존성 때문에, 피검자의 눈이 포롭터 어셈블리의 렌즈 휠의 위치에 관해 올바르게 초점을 맞추는 것이 중요하다. 이것은 또한 파면 측정에 대해서도 중요하다. 렌즈 조합의 도수에 렌즈-눈 이격의 효과는 사용되는 교정 렌즈의 도수가 높을수록 더욱 중요해진다.

전술된 바와 같이, 포롭터 렌즈 위치로부터 눈의 올바른 거리를 보장하는 하나의 종래 기술 방법은 피검자의 눈의 가로질러 측방향으로 투사된 빔을 사용한 다음, 빔이 각막의 전면을 막 스쳐 지나간 때를 확인하는 것이다. 보정된 길이방향 위치를 갖는 빔 벤딩(bending) 거울은 필요한 표준 렌즈에서 눈까지의 거리(D), 일반적으로 12 내지 14mm에 있도록 눈의 전방에서 빔이 교차하는 측방향 평면의 위치를 조절하는데 사용될 수 있다. 이마 지지대(forehead rest)는 측방향 빔이 눈의 전면을 스쳐 지나갈 때까지 조절되고, 눈에서 렌즈까지의 올바른 거리가 보장된다. 더욱 일반적인 종래 기술 방법은 투사된 빔을 사용하지 않고, 거울 통해 눈의 전면의 위치를 단지 관찰함으로써 수행된다. 그러나, 이 두 절차는 측정을 수행하는 작업자의 기술에 달려 있으며, 검사중인 눈을 길이방향으로 위치시키는 더욱 정확하고 자동화된 방법이 바람직하다.

전술된 국제공개 특허 WO/2013/150513에 서술된 것과 같은, 일부 종래 기술의 타각적 포롭터 기기에서, 센터링은 피검자의 눈의 측면에 위치한 소스를 사용하여 수행되어, 어두운 필드 조명을 눈에 제공한다. 그 다음에 동공의 이미지는 파면 분석 섹션에서 분석되고, Shack Hartman은 피검자의 동공의 센터링을 제공하기 위해 중심에 있는 스팟 이미지(spot image)가 빗나가게 한다. 이 방법은 눈의 이미지를 분석하기 위해 어떤 추가적인 카메라 채널도 필요하지 않다는 장점을 갖지만, 피검자의 동공의 중심을 제공한다는 단점을 가지며, 각막의 정점에 대해 눈을 중심에 놓는데 중요한 상황이 존재할 수 있으며, 동공의 중심과 일치하지 않을 수 있다. 서술된 기기에서, 포롭터 측정을 위한 눈의 정확한 측방향 센터링 및 길이방향 포커싱을 달성하기 위해, 각막곡률계 측정 모드가 제공된다. 각막곡률계 측정은 단일 링, 또는 링의 편평한 부분과 같은 단순 조명된 대상물에 기반할 수 있다. 자각적 포롭터 측정 및 타각적 파면 분석 측정의 광 경로 이외의 추가적인 광 경로가 각막곡률계의 포커싱 및 센터링 측정을 수행하기 위해 사용된다.

이 방식(arrangement)의 예시적인 일 실시예는 도1을 참고로 한다. 도1은 WO/2013/150513에 서술된 종래 기술의 타각적 포롭터에 이뤄진 추가내용을 도시한다. 이 기기에 공통적인 부품은 교정 렌즈가 들어 있는 포롭터 휠(18), 타각적 파면 분석을 수행하기 위한 레이저(11), 및 레이저 빔을 자각적 포롭터 채널의 광학 경로 안으로 도입하기 위한 빔 스플리터(beam splitter)(14)를 포함한다. 피검자의 눈(10) 및 각막(12)도 도시되어 있다.

센터링 및 포커싱 절차를 수행하기 위해, 단일 조명 링(13)과 같은 조명원은 빔 스플리터(14)의 평면의 영역 안에서 눈(10)의 시야 내에 위치하여, 각막(12)을 조명한다. 도1의 예에서 빔 스플리터(14)의 전면에 도시되어 있는 조명원(13)은 스플리터 외부에 측방향에, 또는 후방에 위치될 수 있다. 완전한 링이 이 실시예에 도시되어 있기는 하지만, 링의 하나 이상의 부분과 같은 임의의 다른 편리한 조명 형태도 사용될 수 있다. 각막곡률계의 조명원(13)의 정확한 길이방향 위치는 중요한데, 눈의 길이방향 위치와 포롭터 렌즈의 길이방향 위치가 결정되는 기준면을 규정하기 때문이며, 후술되는 바와 같이, 포롭터 휠 어셈블리로부터의 눈의 거리(D)는 눈으로부터 궁극적으로 처방된 안경 렌즈의 표준 위치를 시뮬레이션하는데 중요하다. 따라서, 기기의 각막곡률계의 측정 조명원의 위치는 또한 포롭터 휠로부터 눈의 거리(D)를 결정할 수 있는데, 눈의 위치는 기기의 턱과 이마 지지대에 의해 기기에 대해 결정되기 때문이다.

각막곡률계 링은 일반적으로 광대역으로 볼 수 있는 실내 조명인 λ/2에서의 포롭터 측정과 λ/3에서의 샤크 하트만(Shack Hartmann) 측정 모두의 파장과 다른 파장에서 방출해야하므로, 각막으로부터 반사된 각막곡률계의 이미지는 파장 선택 요소에 의해 분리될 수 있다. 일반적으로, 각막곡률계 조명의 파장(λ1) 및 파면 분석 조명의 파장(λ3)은, 일반적으로 볼 수 있는 백색광을 사용하여 수행되는 포롭터 측정을 위한 피검자의 시야와의 간섭을 피하기 위해 적외선 또는 근적외선 범위안에 있다. 종종, 7파면 측정을 위해 λ3에서 780nm가 사용되고, 각막곡률계 측정을 위해 λ1에서 880nm가 사용되는데, 비록 임의의 다른 적합한 파장이 사용될 수 있더라도, 이들은 쉽게 이용할 수 있는 NIR 소스이기 때문이다. 각막으로부터의 반사는 포롭터 빔 스플리터(14)에 의해 추가적인 빔 스플리터(15)로 유도되는데, 여기에서 각막으로부터 반사된 각막곡률계 이미지는 레이저 조명(λ3)으로부터 분리될 수 있고, 포커싱 렌즈 쌍(16)을 통해 2차원 센서 어레이를 갖는 카메라(17)까지 유도된다. 기기를 설치할 때, 인공적인 눈은 포롭터 어셈블리의 렌즈에 관해 올바른 각막 위치에 위치하여야 하며, 렌즈 쌍은 카메라에 우수한 초점을 얻을 때까지 후방 및 전방으로 이동한다. 렌즈들(16)은 그 다음에 제자리에 고정된다. 다음으로, 어느 후속 측정 도중에, 우수한 초점이 얻어질 때까지 전체 포롭터는 눈에 상대적으로 이동하고, 따라서 초점은 포롭터 어셈블리의 렌즈 휠에 대해 올바르게 포커싱된 눈의 위치로 알려져 있다.

카메라는 조명된 각막곡률계 링의 반사 이미지를 제어 유닛(19)으로 출력하는데, 제어 유닛에서 이미지가 분석된다. 제어 시스템은 링이 최대 선명도에 있을 때를 결정하기 위한 카메라 이미지의 이미지 프로세싱을 사용하고, 최적 초점 거리를 규정한다. 이러한 한가지 방법은 PCT 국제공개특허 WO2009/024981호에 기재되어 있는데, 링 조명의 공간적 도함수에서의 최대 차이가 최대 링 선명도 및 최적 초점의 위치를 규정하는데 사용되지만, 어느 다른 적합한 방법이 사용될 수도 있다. 제어 시스템은 또한 각막으로부터 반사된 각막곡률계 링의 이미지의 최적 초점을 제공하기 위해 눈을 향해 또는 눈으로부터 멀리 측정 시스템을 이동시키기 위해 동작 모터(motion motor)를 작동시킨다. 이 최적 초점이 얻어질 때, 각막곡률계 조명은 눈에 올바르게 초점이 맞춰지고, 각막곡률계 링의 위치는 알려져 있기 때문에, 기기 요소의 지지대에 대해 눈의 올바르게 초점 맞춰진 위치도 알려져 있다. 또한, 제어 유닛(19)은 각막으로부터 반사된 각막곡률계 링의 이미지의 측방향 위치를 결정하고, 이 이미지를 센터링하기 위해 시스템의 수평 및 수직 이동 모터에 제어 신호를 출력하기 위해 이미지 프로세싱을 이용할 수 있으며, 따라서 적절하게 센터링된 눈으로 포롭터 측정이 수행되도록 한다.

포롭터 어셈블리의 렌즈 휠의 축 및 길이방향 위치에 대해 피검자의 눈의 올바른 센터링 및 포커싱을 보장하기 위해 각막곡률계 측정 시스템이 현재 설명되는 기구에서 사용되고 프로그램되지만, 각막곡률계 측정 시스템은 각막 프로파일의 측정을 수행하기 위해 사용되고 따라서 이러한 포롭터 기기에서 일반적으로 발견되지 않은 추가 기능을 갖는 본 발명의 타각적 포롭터 기기를 제공할 수 있다는 것을 이해될 것이다.

포롭터 측정을 수행할 때, 피검자에게 현재 제시된 렌즈 조합의 교정 도수(correction power)를 결정하기 위해 렌즈 또는 렌즈들의 광학 도수의 공칭 기록 값에 의존한다. 그러나 피검자의 시력 검사에 현재 사용되는 조합에서 사용되는 렌즈 또는 렌즈들의 실제 도수에 어떤 오류가 있을 경우, 처방된 교정 렌즈는 부정확할 것이다. 마찬가지로, 휠이 의도대로 이격되어 있지 않으면, 이격된 렌즈를 조합하는데 사용되는 계산은 정확하지 않을 것이며, 다시 처방 오류가 발생할 것이다.

이러한 시스템에 대해 현재 설명된 개선에 따라, WO/2013/150513으로 공개된 위에서 참조된 PCT 출원에 기재된 바와 같은 임의의 타각적 포롭터에서 고객에게 공급하기 전에 수행될 수 있는 보정(calibration) 모드가 제안된다. 조정가능한 수차 레벨을 갖는 인공 눈이 사용된다. 도2에 개략적으로 도시된 이러한 인공 눈은 눈 렌즈처럼 보이게 만들어진 렌즈(20)와 렌즈 뒤로 조정가능한 거리에 배치되어 망막처럼 보이게 만들어지고 거기로부터 발생한 반사를 발생시키는 확산 반사기(21)를 사용하여 시뮬레이션될 수 있다. 렌즈의 광학 중심으로부터 확산 반사기까지의 거리(d)가 렌즈의 정확한 초점 거리가 되도록 설정될 때, 인공 눈은 완벽한 시력을 갖는 실제 눈을 복제하는데, 눈에 들어오는 임의의 조명이 망막(21)에 정확하게 집중되기 때문이다. 렌즈의 초점 표면으로부터 멀리 확산 반사기를 이동시킴으로써, 상이한 수차 레벨이 인공 눈에 대해 생성될 수 있으며, 양 또는 음의 구면 도수가 확산 반사기의 동작 방향에 의해 결정된다. 렌즈를 향하는 확산 반사기의 동작은 양의 구면 도수로 교정이 필요한 "눈"을 생성하지만, 렌즈로부터 멀어지는 확산 반사기의 동작은 음의 도수로 교정이 필요한 "눈"을 생성할 것이다. 인공 눈에 필요한 임의의 도수 레벨에 대해 필요한 확산 반사기의 위치 설정을 결정하기 위해 예비 보정 검사가 수행될 수 있다. 최대 ±20디옵터의 도수가 쉽게 얻어질 수 있다.

보정 절차를 수행하기 위해, 타각적 포롭터 측정이 인공 눈에서 이뤄진다. 인공 눈은 먼저 제1 사전선택된 구면 수차 레벨을 갖도록 설정되고, 시력 교정의 공칭 레벨을 제공하기 위해 사전결정된 알고리즘 및 룩업 테이블(lookup table)에 따라 포롭터 휠의 렌즈의 올바른 조합을 선택함으로써 동일한 레벨이 기기에 요구된다. 인공 눈의 사전설정된 수차는 아마도 인공 눈의 수차 레벨에 대해 완벽한 교정을 제공해야 하는 렌즈의 조합을 사용하여 명목상으로 완전하게 교정되어야 한다. 그러나, 렌즈 조합은 선택된 조합에 기인하는 것과 정확히 동일한 굴절 값(dioptric value)을 가지지 않을 수 있기 때문에, 조합에 사용되는 하나 이상의 렌즈의 도수 값이 거기에 명목상으로 기인하는 것과 약간 다르거나, 렌즈 휠의 부정확한 간격 때문에, 타각적 포롭터의 파면 분석 섹션에 의해 수행되는 잔존 수차 측정은 제로(zero) 잔존 수차를 나타내지 않을 수도 있다. 이러한 잔존 수차는 선택된 렌즈 조합의 공칭 굴절 값과 인공 눈의 시력을 아마도 "교정"하는데 사용되는 렌즈 조합의 실제 광학 도수 사이의 차이에 기인할 수 있다. 이 조합의 공칭 값은 따라서 측정된 잔존 도수(잔존 광학 굴절력의 부호를 고려함)와 기기 메모리에 기록된 이 조합의 실제 광학 도수를 감산함(subtracting)으로써 교정될 수 있다. 이 절차는 각각의 렌즈 조합에 대해 반복될 수 있고, 따라서 각각의 조합에 대한 실제 광학 도수는 이 보정 루틴에 의해 결정될 수 있다. 광학 도수의 이들 실제 값은 기기의 룩업 테이블에 삽입될 수 있으며, 따라서 그 렌즈 조합이 타각적 포롭터 검사를 받는 피검자의 시력을 교정하기 위해 호출될 때, 개별 렌즈들의 조합에 기인한 추측 굴절 값으로부터 계산된 공칭 값보다는 정확한 값이 사용된다. 인공 눈이 다른 수차 레벨을 갖도록 조정하고, 인공 눈의 수차 레벨을 교정하기 위해 기기에 의해 선택되는 렌즈 조합의 실제 도수를 발견함으로써, 교정 절차는 다른 렌즈의 조합에 대해 반복될 수 있다.

모든 렌즈 휠로부터의 렌즈의 각각의 조합은 따라서 이 예비 보정에서 측정될 수 있으므로, 기기가 사용할 수 있는 렌즈의 가능한 조합 각각의 정확한 굴절 값이 얻어진다. 이것은 다수의 렌즈 휠 및 각각의 휠 상에 복수의 렌즈 위치(일반적으로 각각의 휠 안에 5개의 렌즈를 구비한 최대 7개의 렌즈 휠)를 갖는 복잡한 포롭터에 수백 개의 렌즈 조합이 존재할 수 있으며, 각각의 조합은 정확하게 측정된 그 수차 교정 값을 가질 것임을 의미한다. 동일한 방식으로, 구면 도수가 따라서 보정될 수 있으며, 실린더는 모델 눈을 사용하는 예비 루틴에 의해 정확하게 보정될 수 있고, 구면 교정 및 프리즘의 조합도 따라서 정확하게 보정될 수 있다. 타각적 포롭터는, 모든 측정 범위가 다뤄질 때까지, 인공 눈 수차를 설정하고, 적합한 렌즈 조합을 선택하고, 수차의 순차 레벨에 대해 잔존 수차 측정을 하고, 각각의 렌즈 조합의 올바른 값을 기기 메모리에 입력하는 보정 절차를 자동으로 실행하도록 프로그램될 수 있다.

또한, 비록 다른 조합에서 선택된 렌즈의 도수의 이론적 값을 기반으로 다른 조합의 공칭 값은 그 요구에 더욱 가깝게 보일 수 있더라도, 사전-보정 루틴에서 얻어진 데이터는 그 필요한 것에 가장 근접한 교정을 제공하는 것으로 알려진 렌즈 조합을 기기가 선택할 수 있도록 한다.

따라서, 포롭터를 사용할 때, 각각의 렌즈 조합은 정확하게 결정되고, 따라서 정확하게 보정된 측정이 이뤄져서, 종래 기술 기기보다 높은 정확도 레벨을 갖는 교정 렌즈에 대한 처방을 야기한다. 이 개선된 보정 기술은 높은 시력 교정 값을 요구하는 피검자에게 중요하고, 상이한 포롭터 휠로부터의 렌즈 조합은 낮은 도수 교정에 대해서보다 훨씬 중요하다.

각막곡률계(keratometer) 링의 이미지의 형상 및 위치는 피검자의 눈이 양안 채널(binocular channel)의 광학 축에 정확하게 센터링되었는지를 여부, 피검자의 시선의 방향이 올바른지 여부, 및 피검자의 머리가 정면으로 정렬되었는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다.

기기의 편리한 사용 방법 중 하나에 따르면, 예비 단계에서, 피검자의 눈은 기계에 통합된 모터를 사용하여 측정 채널의 축에 관한 그들이 각각의 위치에 센터링된다. 모터는 각각의 눈을 개별적으로 센터링하는데 사용되며 근사 초점은 머리를 전후로 움직이기 위해 이마 지지대의 수동 손잡이를 써서 초기에 달성된다. 더 미세한 튜닝은 광학 축의 방향을 따라 전후로 전체 포롭터를 이동시키는 모터를 사용하여 수행된다.

피검자의 시선 각도 및 머리 경사 각도는 정렬 프로세스에 영향을 줄 요소이다. 시선 각도 및 수평 머리 경사는 다음과 같이 특징지어질 수 있다:

(ⅰ) 시선 각도 : 환자가 올바른 방향을 보지 않고 있을 경우, 환자의 머리가 올바르게 전방으로 정렬되어 있더라도, 두 링은 각각의 눈의 광학 축에 대해 중심을 벗어날 것이며, 환자가 스크린을 똑바로 보도록 요구함으로써 교정이 이뤄진다. 조작자는 두 링이 대칭적으로 정렬되면 이 상황을 알아차릴 수 있다.

(ⅱ) 머리가 똑바르지 않을 경우 : 피검자는 수직 축에 대해 그의/그녀의 머리를 수평으로 회전시키므로, 전방을 똑바로 주시하지 않는다. 두 눈은 기기에 관해 상이한 초점 위치를 가질 것이며, 두 눈의 초점 위치가 전술된 절차에 따라 최적화되고 동일해질 때까지, 피검자는 그의/그녀의 머리를 똑바로 하라는 요구를 받아야만 한다.

그러나, 이들 두 효과가 교정될 때까지는 최적의 정확도로 센터링이 달성되었는지를 확인할 수 없다. 따라서 환자가 올바른 방향을 바라보고, 그의 머리가 전방으로 똑바로 정렬되고, 각막곡률 이미지는 모두 스크린에 올바르게 센터링되지 않은 경우, 피검자의 눈은 그들의 각각의 광학 축에 관해 그들의 올바르게 센터링된 위치에 존재하지 않으며, 이 상황은 교정되어야 한다. 따라서, 시야 각도와 머리 경사 모두가 올바른 것을 확인한 후, 전술된 국제공개특허 WO/2013/150513에서 상세히 설명된 바와 같이, 수직 대칭성을 교정하기 위해 수직 모터를 사용하고, 임의의 수평 대칭성 결여를 교정하기 위해 동공 거리 수평 모터를 사용하는 기기안에 통합된 모터를 사용함으로써 최종 센터링 교정 절차가 이뤄질 수 있다.

전술된 양안 각막곡률 측정을 하는 동안 기기의 디스플레이(30)의 모양인 도3을 참고로 한다. 각막곡률계 링 이미지는 기기의 양안 시력 모드에서 양 눈에 대해 나타나 있다. 도3에 도시된 예에서, 각막곡률계 "링"은 완전한 링을 아니며, 두 부분으로 분할되어 있다. 이것은 단지 기기를 더욱 단순하게 구성할 수 있도록 하기 위해 이뤄진다. 좌측 눈은 대칭으로 위치된 링 대상물(31)의 이미지를 갖고, 피검자의 좌측 눈이 좌측 채널의 축에 적절하게 센터링되었음을 나타낸다. 그러나 우측 눈에 대해서는, 링 이미지(32)는 센터링되지 않았으며, 피검자의 눈에 관해 기기의 올바른 센터링이 부족함을 나타낸다. 센터링은 수평 동공 거리(pupil distance, pd) 드라이브, 및 수직 모터 드라이브를 사용하여 교정될 수 있다.

포커싱 측정은 올바르지 않은 머리 정렬을 결정하는데 사용되는데, 왜냐하면 피검자의 머리가 기기의 축을 따라 똑바로 향하도록 정렬되지 않을 경우, 기기의 올바른 기준 위치로부터 각각의 눈의 거리가 상이하여, 두 눈의 측정된 초점 위치의 차이를 야기할 것이기 때문이다. 그런 다음 피검자에게 두 눈의 초점을 동일하고 올바른 위치로 가져가지 위해, 관련 방향으로 자신의 머리를 기울이라고 말한다.

종래의 원거리 시력 타각적 포롭터 측정은, 편리하게 디스플레이 스크린상에 존재할 수 있고, 피검자의 수 미터 전방에 배치되는 검사 차트를 사용하여 수행된다. 올바른 근거리-시력 포롭터 측정을 수행하기 위해서는, 피검자가 근거리 시야, 일반적으로 눈 앞 30 또는 40㎝에 배치된 검사 대상물에 시선을 집중시켜야 한다. 본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 이러한 검사 차트는 피검자의 눈의 전방의 거리에서 광학 축 안으로 선회하고(swung), 시력은 타각적인 포롭터 측정을 수행하기 위한 기기를 사용하여 근거리 장에서 점검된다. 검사 스크린은 검사가 수행될 소정의 근거리 시야 거리를 조정하기 위해 전후로 이동될 수 있다. 컨버전스(convergence) 모터는 근거리 시력 포롭터 측정을 위한 피검자 눈을 편리하게 정렬하게 하는데 사용될 수 있다. 양안 근거리 시력은 이 디바이스를 사용하여 자각적으로 및 타각적으로 검사될 수 있다.

당업자는 본 발명이 앞서 구체적으로 도시되고 설명된 것에 의해 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 오히려 본 발명의 범주는 전술된 다양한 특징의 조합 및 부조합 모두를 포함할 뿐만 아니라 상기 설명을 읽을 때 당업자에게 발생할 수 있고 종래 기술에 존재하지 않는 변형 및 수정을 포함할 수 있다.

10 : 눈 11 : 레이저
12 : 각막 13 : 조명원
14, 15 : 빔 스플리터 16 : 포커싱 렌즈
17 : 카메라 18 : 포롭터 휠
19 : 제어 유닛 20 : 렌즈
21 : 확산 반사기 30 : 디스플레이

Claims (17)

1. 파면 분석 시스템 및 렌즈 휠 어레이;
   눈과 상기 렌즈 휠 어레이 사이에서, 측정될 눈의 시야에 배치되고, 상기 렌즈 휠 어레이로부터 사전규정된 거리에 배치되는 적어도 하나의 조명된 대상물;
   적어도 하나의 조명된 대상물의 조명의, 상기 눈의 각막으로부터 반사 이미지를 포착하도록 위치하는 카메라 시스템으로서, 파면 분석 시스템의 광 경로와 별도의 광 경로상에 배치되는, 카메라 시스템; 및
   (ⅰ) 상기 눈의 중심에 관해 타각적 포롭터 기기의 축을 센터링하고, (ⅱ) 상기 눈의 각막에 관해 상기 기기의 렌즈 휠의 위치를 포커싱하는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 제어 명령을 발생시키기 위해 상기 카메라로부터의 상기 이미지를 사용하는 제어 유닛을 포함하는
   개선된 정확도의 타각적 포롭터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 렌즈 휠 어레이에 대해 측방향 조정 메커니즘을 추가로 포함하고,
   상기 제어 명령은 상기 눈의 중심에 관해 타각적 포롭터 기기의 축을 센터링하기 위해 상기 렌즈 휠 어레이가 움직이도록 상기 측방향 조정 메커니즘에 입력되는
   개선된 정확도의 타각적 포롭터.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 눈의 상기 중심은 상기 눈의 각막의 정점의 위치로서 결정되는
   개선된 정확도의 타각적 포롭터.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 눈에 관해 상기 기기의 길이방향 동작 메커니즘을 작동시키고, 상기 적어도 하나의 대상물의 조명의 상기 눈의 각막으로부터의 반사 이미지가 최대 선명도를 가질 때를 결정함으로써, 상기 제어 유닛은 상기 눈의 각막에 관해 상기 기기의 상기 렌즈 휠의 위치의 포커싱을 수행하는
   개선된 정확도의 타각적 포롭터.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 조명된 대상물은 조명된 링의 적어도 일부인
   개선된 정확도의 타각적 포롭터.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 조명은 상기 파면 분석을 위해 사용되는 것과 다른 파장에 있는
   개선된 정확도의 타각적 포롭터.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어 유닛은 양쪽 눈의 각막으로부터 상기 반사의 상기 이미지의 대칭성 결여를 결정하도록 추가로 구성되고, 상기 대칭성 결여는 상기 양쪽 눈 중 적어도 하나의 시선이 축 이탈되었음(off-axis)을 나타내는
   개선된 정확도의 타각적 포롭터.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제어 유닛은 상기 적어도 하나의 대상물의 상기 이미지를 대칭화시키기 위해 피검자의 시선을 재정렬하도록(realign) 제어 명령을 출력하도록 구성되는
   개선된 정확도의 타각적 포롭터.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 제어 유닛은 양쪽 눈의 각막으로부터 상기 적어도 하나의 대상물의 상기 반사의 상기 이미지의 포커싱 동시 교정 결여를 결정하도록 추가로 구성되고, 동시 포커싱의 결여는 눈이 측정되고 있는 피검자의 머리가 상기 타각적 포롭터의 축 방향으로 똑바로 향하지 않는다는 것을 나타내는
   개선된 정확도의 타각적 포롭터.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 동시에 포커싱하도록 양쪽 눈의 위치를 이동하기 위해 피검자의 머리를 재정렬하라는 제어 명령을 출력하도록 구성되는
    개선된 정확도의 타각적 포롭터.
    
11. 제10항에 있어서,
    피검자의 머리를 재정렬하라는 상기 제어 명령은 머리를 축 상에 이동하도록 피검자의 머리를 회전시키기 위한 명령을 포함하는
    개선된 정확도의 타각적 포롭터.
    
12. 제1항에 있어서,
    근거리 시력 검사를 나타내는 상기 눈의 전방 거리에 배치되는 검사 차트를 추가로 포함하여, 상기 타각적 포롭터 기기가 검사중인 상기 눈에 필요한 근거리 시력 교정을 결정할 수 있는
    개선된 정확도의 타각적 포롭터.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 검사 차트는 근거리 시력 위치를 다르게 하기 위해 축방향으로 조정될 수 있는
    개선된 정확도의 타각적 포롭터.
    
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