KR20030039748A - 무산동 광각의 디지털 안저영상 획득장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편향거울(24)의 개재에 의해 발광원(22)의 빛을 안구(E)에 조사함과 동시에 반사되는 빛을 세극등(32)으로 입사하는 장치에 있어서: 상기 편향거울 (24)의 전방으로 안구(E)를 향해 장착되는 비구면렌즈(26); 상기 비구면렌즈(26), 편향거울(24), 발광원(22), 세극등(32) 등의 주요 기능부를 탑재하고, 베이스(12) 상에 직선 왕복운동을 수행하도록 장착되는 프레임(16); 및 상기 세극등(32)의 양측면으로 설치되고 입사되는 영상을 디지털 데이터로 생성하는 디지털 카메라(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

고가의 안저카메라가 필요 없으면서 간단한 조작만으로도 좁은 선상의 슬릿비임(slit beam)을 모아서 확대, 축소, 편집, 저장 및 사진출력이 가능한 광각의 안저영상을 얻는 효과가 있다.

Description

무산동 광각의 디지털 안저영상 획득장치 {Apparatus for obtaining a digital fundus image of none-mydriatic optic angle}

본 발명은 안과용 의료장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고가의 안저카메라가 필요 없으면서 간단한 조작만으로도 좁은 선상의 슬릿비임(slit beam)을 모아서 광각의 안저영상을 얻는 무산동 광각의 디지털 안저영상 획득장치에 관한 것이다.

세극등 부착형의 기구들로는 다수의 레이저 장치, 안압검사 장치 등이 있지만 환자의 불편을 초래하지 않도록 동공을 확대하지 않은 상태에서 광각의 망막영상을 얻는 것이 중요한 성능요소의 하나이다.

현재 안과 외래진료실에서 기본적인 안과적 검사는 세극등을 이용한 안구전반부 검사와 검안경을 이용한 안저검사가 있다. 최근에는 비구면 렌즈를 이용한 세극등 검사로 안저검사까지 시행하기도 하지만 안저 사진이 필요할 때에는 따로 안저카메라를 이용하고 있다. 비구면 렌즈를 통하여 안저를 검사할 경우 환자의 협조가 절대적으로 필요하다.

그러나 망막에 직접 슬릿비임(slit beam)을 비추기 때문에 눈이 부셔서 환자가 제대로 협조할 수 없으며 이를 극복하고자 슬릿비임을 최소화하면 환자에게는 편하나 아주 좁은 선상의 비임이 비추는 부위만 보이기 때문에 안저소견을 제대로파악할 수가 없다.

보다 구체적으로, 종래의 경우 세극등에 부착된 수동레버를 좌에서 우로 움직이면 조사되는 광량의 위치가 가변되면서 망막의 면을 스캔하므로 안과 전문의의 판단에 의존하여 이상유무를 관찰 할 수 있다. 그러나 도 1과 같이 세극등에 의하여 조사된 망막영상으로서 망막전체를 볼 수 있는 상태가 아니고 망막에 비추어진 세극등의 조사면적 만큼만 관찰 할 수 있어 빗금처진 부분은 볼 수 없다. 따라서 이와 같이 세극등의 좁은 빛에 의해 선택되는 영역의 국부 관찰만 가능하고 전체 관찰이 불가능하여 정확한 검진이 어려운 형편이다.

그러므로 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고가의 안저카메라가 필요 없으면서 간단한 조작만으로도 좁은 선상의 슬릿비임(slit beam)을 모아서 광각의 안저영상을 얻는 무산동 광각의 디지털 안저영상 획득장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적은 고해상도 칼라의 안저영상을 얻어서 컴퓨터에 저장하고 편집하는데 있다.

도 1은 종래의 세극등에 의해 조사된 망막의 영상을 나타내는 개념도,

도 2는 본 발명에 따른 장치의 요부를 개략적으로 나타내는 모식도,

도 3은 도 2를 PC에 연결하여 영상획득과 처리를 나타내는 모식도,

도 4는 양측 또는 일측의 반사광을 이용하는 상태를 나타내는 개념도,

도 5는 하나의 완전한 안저영상으로 합성하는 과정을 나타내는 개념도,

도 6은 프리즘 안경의 착용에 의한 입체 영상의 구현을 나타내는 개념도,

도 7은 좌우 영상을 배경화면에 맞추어 하나의 영상으로 나타내는 예시도,

도 8은 도 7에서 혈관의 편차를 계산하여 나타내는 예시도,

도 9는 입체적인 혈관 안저영상을 도식적으로 나타내는 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

12: 베이스14: 조작레버

16: 프레임22: 발광원

24: 편향거울26: 비구면렌즈

30: 디지털 카메라32: 세극등기구

40: PC

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 편향거울(24)의 개재에 의해 발광원(22)의 빛을 안구(E)에 조사함과 동시에 반사되는 빛을 세극등(32)으로 입사하는 장치에 있어서: 상기 편향거울(24)의 전방으로 안구(E)를 향해 장착되는 비구면렌즈(26); 상기 비구면렌즈(26), 편향거울(24), 발광원(22), 세극등(32) 등의 주요 기능부를 탑재하고, 베이스(12) 상에 직선 왕복운동을 수행하도록 장착되는 프레임(16); 및 상기 세극등(32)의 양측면으로 설치되고 입사되는 영상을 디지털 데이터로 생성하는 디지털 카메라(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 프레임(16)은 수동으로 위치를 가변하는 동시에 모터제어로 정속이동을 수행하기 위한 조작레버(14)를 더 구비한다.

또, 본 발명의 다른 특징으로서, 상기 디지털 카메라(30)는 좌우의 디지털 영상에서 편차를 연산하고, 이를 바탕으로 입체영상을 모니터에 출력하도록 PC(40)와 연결된다.

본 발명에 의해 제안되는 저가의 세극등 부착형 디지털 카메라를 이용하면 무산동의 입체적인 안저영상을 획득 가능하며, 특히 동공을 확대하지 않은 상태에서 광각의 망막영상을 얻게 되므로 종래의 레이저 장치, 안압검사 장치 등과 같은 세극등 부착형의 기구들에 비하여 피검자의 불편을 크게 덜어준다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 요부를 개략적으로 나타내는 모식도이고, 도 3은 도 2를 PC에 연결하여 영상획득과 처리를 나타내는 모식도이다. 본 발명은 편향거울(24)의 개재에 의해 발광원(22)의 빛을 안구(E)에 조사함과 동시에 반사되는 빛을 세극등(32)으로 입사하는 장치에 관련된다. 세극등(32)은 공지의 광학적인입체 현미경 장치를 포함하는 의미이다.

본 발명에 따르면 상기 편향거울(24)의 전방으로 안구(E)를 향해 비구면렌즈(26)가 장착된다. 비구면렌즈(26)는 사람의 각막과 같이 중심부에서 주변부로 갈수록 점점 평평해지는 곡률에 의해 렌즈의 주변부에서 상의 왜곡, 비점수차, 상배율 변화폭 등이 축소된다. 이는 곡면렌즈보다 훨씬 가볍고 수개의 곡면렌즈를 대체할 수 있어 영상장치의 경량화가 가능하고, 광선을 보다 정밀하게 구부려주기 때문에 광학성능과 영상품질을 향상시킨다. 물론 이러한 비구면렌즈(26)의 직경을 증가시켜도 변부의 왜곡 현상과 비점수차가 없고, 경우에 따라 일반 구면렌즈처럼 복수로 사용하는 것도 가능하다.

이에 따라 발광원(22)에서 위로 향하여 올라간 빛은 편향거울(24)의 오른쪽 사면에 의해 안구(E) 쪽으로 굴절되면서 비구면렌즈(26)를 통하여 붉은색의 슬릿비임(slit beam)으로 조사되어 안구(E) 내로 비치게 된다.

또, 본 발명에 따르면 상기 비구면렌즈(26), 편향거울(24), 발광원(22), 세극등(32) 등의 주요 기능부를 탑재하는 프레임(16)이 베이스(12) 상에 직선 왕복운동을 수행하도록 장착된다. 도시에는 생략되나, 모터에 직결되는 피니언을 베이스(12)에 설치하고 피니언과 맞물리는 래크를 프레임(16)에 설치하면 모터의 회전으로 프레임(16)의 직선 왕복운동이 구현된다.

이때, 상기 프레임(16)은 수동으로 위치를 가변하는 동시에 모터제어로 정속이동을 수행하기 위한 조작레버(14)를 더 구비한다. 조작레버(14)는 베이스(12)의 피니언을 강제적으로 회전하기 위한 기구와 연결되는 동시에 모터의 정역회전을 지시하기 위한 스위치를 구비한다. 조작레버(14)를 수동으로 돌려 프레임(16)을 미세하게 이동시키면 동공의 위치를 선택하는 것이 가능하고, 조작레버(14)에 설치된 스위치를 온(ON)하면 자동 스캐닝 기능에 의해 프레임(16)의 1축 정속이동이 수행된다. 자동 스캐닝 기능은 구동 모터를 일정 시간 간격으로 정방향 및 역방향 회전시켜 프레임(16) 및 그에 탑재되는 발광원(22), 세극등(32), 디지털 카메라(30) 등 주요 기능부의 1행정 왕복운동을 이룬다.

또, 본 발명에 따르면 입사되는 영상을 디지털 데이터로 생성하는 디지털 카메라(30)가 상기 세극등(32)의 양측면으로 설치된다. 세극등(32)이 소정의 스캐닝 시간에 맞추어 1축 정속으로 이동하는 동안 디지털 카메라(30)는 세로의 한쪽에서 다른 쪽으로 세극(slit beam) 빔을 스캔하면서 설정된 시간주기로 순차적으로 빛에 노출된다. 전술한 도 1과 같은 방식으로 망막이 스캔되는 부위가 디지털 카메라(30)의 센서에서 순차적으로 감광된다. 디지털 카메라(30)는 노출시간 동안 세로 픽셀에 해당하는 부위의 광 노출 값을 받으면서 한 번 스캔에 한 장의 안저 이미지가 생성되도록 한다.

이때, 안저를 스캔하여 획득되는 영상의 해상력은 1280×960 pixel color(1회 스캔시) 정도로 하면 환자의 진단에 충분한 영상크기를 얻을 수 있다. 수동작업에 의한 슬릿비임의 초점조절과 함께 병행되는 안저 스캐닝의 1축 정속운동에서 스캐닝 시간을 0.5sec 이내로 유지하여 환자의 피로를 최소한으로 한다.

한편, 세극등(32)에 부착되는 디지털 카메라(30)는 경량(예컨대 1Kg 이하)을 사용하여 주요부의 왕복운동에 따른 관성모멘트에 영향을 주지 않도록 한다. 편향거울(deflection mirror)(24)은 안저에 조사되는 빛이 강하지 않아도 되도록 스캐닝하는 동안에 반사되는 모든 빛이 디지털 카메라(30)로 가도록 한다.

도 3에서, 본 발명의 디지털 카메라(30)는 좌우의 디지털 영상에서 편차를 연산하고, 이를 바탕으로 입체영상을 모니터에 출력하도록 PC(40)와 연결된다. 프레임(16)에 장착된 디지털 카메라(30)의 1축 정속 운동에 의하여 저장된 디지털 영상은 PC(40)에 탑재된 영상 합성 프로그램(summation & subtraction 등)에 의하여 전체 망막영상으로 처리되어 모니터상에 출력된다.

작용에 있어서, 발광원(22)에서 조사된 광원(도 3의 굵은 실선)이 비구면렌즈(26) 및 피검안자의 동공을 통하여 안저면에 비추고, 안저면에서 반사된 망막의 영상(도 3의 점선 및 화살표)이 대응되는 경로를 통하여 반사된다. 안구(E)에 조사되어 반사되는 영상을 일차적으로 저장하도록 세극등(32)의 일측, 바람직하게는 양측에 설치되는 디지털 카메라(30)는 조사방향과 직교하는 횡축으로 이동함에 따라 세극등(32)의 조사영상이 겹쳐지지 않는 부분에서 각각 영상을 저장하여 스캔시간 약 0.5초 동안 망막 영상이 PC(40)에 저장되도록 한다.

초보 검사자의 경우 수동방식으로 동공의 중심을 맞추기 위해 세극등(32)의 대안렌즈에 두 눈을 대고 있는 상태에서 환자의 동공으로 슬릿비임이 들어가는 상태를 관찰해야 한다. 즉, 한쪽 눈으로 오는 광선축의 일부를 조절하여 망막이 아니라 동공의 영상이 보이게 하는 것이다. 그 광학적인 배열은 기존의 광학렌즈의 일부를 베어내고 다른 렌즈를 그 부위에 대는 방식으로 구현된다. 물론 숙달된 검사자는 경험에 의존하여 이러한 과정을 생략할 수도 있다.

도 4는 양측 또는 일측의 반사광을 이용하는 상태를 나타내는 개념도이고, 도 5는 하나의 완전한 안저영상으로 합성하는 과정을 나타내는 개념도이다.

도 4에서, 동공에의 입사각의 차이에 따라 출력되는 영상을 좌우에 설치된 디지털 카메라(30)에서 비교하여 나타낸다. 도 4의 (a)에서 알 수 있듯이 조사되는 광원이 정확히 망막의 중심에 위치 할 경우 반사되어 나오는 영상이 동공의 중심에 위치하여 편차가 없는 2개의 동일한 망막 영상을 획득할 수 있다. 반면 도 4의 (b) 및 (c)처럼 조사 광원이 좌우로 치우쳐 임계 범위를 벗어날 경우 좌우에 설치된 양쪽의 디지털 카메라(30) 중 한쪽에만 영상이 획득되고 다른 쪽은 동공의 위치를 벗어나 영상획득에 실패하게 된다.

이때, 안과 전문의는 한쪽만으로도 진단이 가능하지만 PC(40)를 이용하여 전체 망막의 영상을 처리하고자 하는 경우 좌우에 설치된 디지털 카메라(30)의 영상 합성에 의하여 원하는 영상을 얻을 수 있다. 즉, 도 5에서와 같이 좌우에 설치된 디지털 카메라(30)에서 생성되는 디지털 영상신호가 PC(40)로 입력되면 상호 영상의 보완 작용이 이루어질 수 있다.

도 6은 프리즘 안경의 착용에 의한 입체 영상의 구현을 나타내는 개념도로서, 본 발명에 따르면 상기 PC(40)의 모니터상에 출력되는 좌우측 디지털 카메라(30)의 영상을 입체영상으로 관찰하도록 프리즘안경을 더 구비하는 구성도 가능하다. 양쪽의 디지털 카메라(30)에서 나온 영상을 한 모니터에서 좌우로 출력한 다음 베이스아웃(base out) 프리즘 안경을 착용하여 입체 영상을 관찰할 수 있다. 이러한 프리즘 안경을 이용하면 좌우에서 조사되는 광원에 의하여 좌우에 각각 정반대로 조사되는 영상을 동시에 관측할 수 있고, 이에 따라 망막상에 위치한 핏줄 혹은 출혈의 상태를 3차원으로 보는 것이 가능하다.

도 7은 좌우 영상을 배경화면에 맞추어 하나의 영상으로 나타내고, 도 8은 도 7에서 혈관의 편차를 계산하여 나타내고, 도 9는 입체적인 혈관 안저영상을 도식적으로 나타내는 예시도이다.

도 7에서 보는 바와 같이 양쪽에서 얻은 안저 이미지를 그 배경에 해당하는 색소상피와 맥락막 혈관무늬를 따라 하나의 화면으로 합성한다. 합성된 이미지에서 배경은 상호 동일하나 혈관위치는 검사자의 양쪽눈에서 배경까지의 떨어진 거리만큼 편차가 좌우로 생기게 된다. 도시에서 굵은 실선과 점선의 포물선은 편의상 좌우를 구분하기 위한 망막혈관이고, 가는 점선은 양쪽에 동일하게 나타나는 맥락막 혈관으로서 희미하게 보인다.

이와 같은 망막혈관의 편차는 피검자의 일측 눈을 검사자가 양안으로 동시에 관찰하는 경우 피검자의 망막에서 맥락막 혈관을 배경으로 하여 망막혈관을 보는 각도가 달라서 발생한다. 이에 따라 편차는 망막혈관이 맥락막 혈관의 배경에서 떨어진 거리에 비례한다.

도 8에서와 같이 혈관을 구간별로 나뉘어 그 구간에 해당하는 망막의 혈관 편차(화살표 표시)를 배경과의 이격 거리로 계산하여 망막의 혈관이 입체적으로 배경에 떨어진 상태를 입체화면으로 출력한다. 압축 저장 가능한 안저영상 데이터는 안과전문의 조작에 의하여 원하는 부위를 선택하고 확대 및 축소할 수 있다.

도 9는 혈관의 입체적인 안저 이미지를 도식적으로 나타낸다. 안저의 스캔 후 PC(40)의 모니터에 합성된 안저의 전체 영상이 나오는 시간은 1초 이내로 하여 환자의 기다림과 진료 시간 지연을 최소화한다. 그리고 필요에 따라 사진 형태로 인쇄할 수도 있다.

한편, 종래의 세극등 기구처럼 빔스필릿터(Beam splitter)를 이용하여 안저에서 반사되는 빛의 일부를 디지털 카메라(30)로 가도록 하는 것도 가능하다.

본 발명에서와 같이 비구면렌즈(26)와 디지털 카메라(30)를 이용하여 스캐닝하는 방식으로 작동되는 안저영상 획득장치는 아직 시장에 나와 있지 않을 뿐 아니라 선진국 등 여러 나라에서도 아직 시도되지 않고 있다.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 고가의 안저카메라가 필요 없으면서 간단한 조작만으로도 좁은 선상의 슬릿비임(slit beam)을 모아서 확대, 축소, 편집, 저장 및 사진출력이 가능한 광각의 안저영상을 얻는 효과가 있다.

또한, 안과를 방문한 모든 환자에게 안저검사가 필수적인 바 본 발명의 장치는 안과의 기본 장비인 세극등에 용이하게 부착 가능한 형태이므로 국내 수요는 물론 해외 수출에 따른 엄청난 경제적인 효과가 기대된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (4)

1. 편향거울(24)의 개재에 의해 발광원(22)의 빛을 안구(E)에 조사함과 동시에 반사되는 빛을 세극등(32)으로 입사하는 장치에 있어서:

   상기 편향거울(24)의 전방으로 안구(E)를 향해 장착되는 비구면렌즈(26);

   상기 비구면렌즈(26), 편향거울(24), 발광원(22), 세극등(32) 등의 주요 기능부를 탑재하고, 베이스(12) 상에 직선 왕복운동을 수행하도록 장착되는 프레임(16); 및

   상기 세극등(32)의 양측면으로 설치되고 입사되는 영상을 디지털 데이터로 생성하는 디지털 카메라(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무산동 광각의 디지털 안저영상 획득장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 프레임(16)은 수동으로 위치를 가변하는 동시에 모터제어로 정속이동을 수행하기 위한 조작레버(14)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무산동 광각의 디지털 안저영상 획득장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 디지털 카메라(30)는 좌우의 디지털 영상에서 편차를 연산하고, 이를 바탕으로 입체영상을 모니터에 출력하도록 PC(40)와 연결되는 것을 특징으로 하는 무산동 광각의 디지털 안저영상 획득장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 PC(40)의 모니터상에 출력되는 좌우측 디지털 카메라(30)의 영상을 입체영상으로 관찰하도록 프리즘안경을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무산동 광각의 디지털 안저영상 획득장치.