KR20130010079A - 눈 촬영 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20130010079A
KR20130010079A KR1020127027440A KR20127027440A KR20130010079A KR 20130010079 A KR20130010079 A KR 20130010079A KR 1020127027440 A KR1020127027440 A KR 1020127027440A KR 20127027440 A KR20127027440 A KR 20127027440A KR 20130010079 A KR20130010079 A KR 20130010079A
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스티븐 버두너
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뉴로비전 이미징, 엘엘시
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Abstract

본 발명은 눈을 촬영해 영상을 만드는 장치와 방법에 관한 것이다. 본 발명은 혁신적인 광학적, 기계적 영상처리기술들을 결합한 것으로, 아티팩트 없는 영상을 얻기 위해 각종 영상처리기술들과 광학기술들을 결합한다. 구체적으로, 본 발명은 다양한 작동모드와 구성으로 사용할 수 있는 눈 촬영 장치와 방법에 관한 것으로, 이때 현미경, OCT(optical coherence tomography) 기기, 직/간접 검안경, 램프, 별도의 등받침-조이스틱 어셈블리(안저카메라) 등의 각종 액세서리를 설치할 수 있다. 본 발명은 현재의 안저카메라나 다른 촬영장치에 비해 아티팩트가 없이 환자를 촬영하고 넓은 시야를 얻을 수 있다.

Description

눈 촬영 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR IMAGING AN EYE}
본 발명은 눈을 촬영해 영상을 만드는 장치와 방법에 관한 것이다. 본 발명은 혁신적인 광학적, 기계적 영상처리기술들을 결합한 것으로, 아티팩트 없는 영상을 얻기 위해 각종 영상처리기술들과 광학기술들을 결합한다. 구체적으로, 본 발명은 다양한 작동모드와 구성으로 사용할 수 있는 눈 촬영 장치와 방법에 관한 것으로, 이때 현미경, OCT(optical coherence tomography) 기기, 직/간접 검안경, 램프, 별도의 등받침-조이스틱 어셈블리(안저카메라) 등의 각종 액세서리를 설치할 수 있다. 본 발명은 현재의 안저카메라나 다른 촬영장치에 비해 아티팩트가 없이 환자를 촬영하고 넓은 시야를 얻을 수 있다.
눈을 촬영할 때 중심과 다른 부분에 아티팩트가 없고 화질이 좋으며 시야범위가 넓고 입체적이며 조작이 쉽고 동공이 확대되든 안되든 정렬과 초점과 노출이 제대로 된 영상을 얻는 것은 아주 중요하다.
발명의 요약
이하 당업자에게 잘 알려진 용어들을 사용하여 본 발명에 대해 설명한다. 그러나, 여기서 설명하는 것은 어디까지나 예를 든 것일 뿐이고, 이런 설명에 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위는 어디까지나 특허청구범위에 의해 정해져야 한다.
눈 영상제작장치는 눈을 촬영하는 외에 다른 의료분야에 사용되는데, 구체적으로는 각막, 렌즈, 전안방, 눈물막과 같은 전방구간 촬영과, 원색안저, 형광촬영, ICG 혈관촬영과 같은 후방구간 촬영은 물론, 레드프리, 블루, 레드, 근적외선, 적외선, 플라보프로테인 자가형광촬영과 같은 자가형광촬영, 형광촬영, 레티노이드 사이클의 형광촬영, 큐커민 형광촬영, 및 각종 안질환과 신경퇴행성 질환을 촬영하는데 사용되는 다른 대조시약들을 이용하는데, 물론 이에 한정되는 것도 아니다. 눈 영상제작장치는 크게 확대하거나 아주 넓은 시야로 사용되고, 줌 모드로 동작한다. 이 장치는 플렌옵틱 모드로 동작하면서 여러가지 초점길이들을 갖는 영상들을 하나의 복합영상으로 결합할 수 있다.
본 발명의 장치는 실시간으로 입체영상을 만드는데 사용할 수 있다. 이 장치는 무산동 모드에서 동작하도록 환자에 사용해 어두운 환경을 만드는 아이컵을 구비한다. 이아컵은 환자의 눈꺼풀을 올려두는데 사용된다.
본 발명의 장치는 표적치료나 치료계획 시스템에도 사용할 수 있다.
본 발명의 장치는 저가이고 휴대형이며 램프를 설치할 수 있으며 등받침-조이스틱 어셈블리나 현미경을 사용할 수 있고, 동공의 확대나 미확대를 통해 망막영상을 확대하거나 시야각을 넓힐 수 있다.
본 발명의 장치는 동공의 전방구간은 물론 구간 사이사이의 초점면들도 촬영할 수 있다. 본 발명의 장치는 LED, 할로겐, 크세논과 같은 조명들은 물론 조리개와 반사마스크를 갖춘다. 조명은 하나 이상의 광원, 바람직하게는 백색 LED 등이나, 특정 파장의 등이나, 광축을 따라서나 광축에서 약간 벗어나게 광학시스템에 빛을 전달할 수 있는 광원을 사용할 수 있다. 이런 광경로는 망막에서부터 돌아갈 수 있다.
이 장치는 동공 안의 망막에 넓은 각도로 빛을 비추어 빛의 번짐을 줄이고 1차 아티팩트와 반사점을 없앤다. 조리개, 플리핑마스크, 영상처리 및/또는 엇축조명은 망막 영상에 원치않는 아티팩트나 번짐이 형성되지 않도록 한다. 이 장치는 비약물적으로 확대되어 동공이 1.5mm 정도로 작은 동공을 통해 망막을 촬영하기에 적합하다. 본 발명의 장치의 조리개(구멍)와 마스크들은 미확대 동공의 직경과 잘 맞는다. 조리개나 마스크는 고정되거나 사용자가 조절할 수 있다. 이 장치는 동공크기를 자동으로 감지해 조리개나 마스크의 크기와 광원과 마스크의 위치를 자동으로 최적화한다. 이 장치는 조명된 영상의 다른 영역은 그대로 놔둔채 원치않는 반사점들만 순간적으로 차단하는 반사마스크를 이용한다. 일련의 영상들 중에서 아티팩트가 없는 영역들을 결합해 하나의 복합영상을 만든다. 이 장치는 눈을 추적해 각각 다른 부분에 아티팩트를 배치한 다음, 이런 영상 구간들을 아티팩트가 없는 최종 복합영상으로 결합하는 수단을 갖추고 있다.
본 발명의 장치는 광원을 하나나 둘이나 그 이상 사용하고, 광원의 광학요소들은 옆으로 움직이거나 회전하면서 조명이나 시야를 움직이고 마스크도 아주 빨리 젖혀진다. 이때문에 종래의 안저카메라에 비해 망막의 영상을 훨씬 더 넓은 시야로 얻을 수 있다. 또, 영상들을 결합해 조명이 더 균일하게 이루어진 최종 용상을 얻을 수 있는데, 이 영상의 초점은 더 날카롭고 수차교정이 이루어진다.
본 발명의 장치는 영상의 아티팩트를 자동으로 감지하고 영상을 재구성하는 영상처리 알고리즘을 실행하는데, 이때 아티팩트들을 차단하면서 해당 영상의 유효 영상정보를 활용한다. 이 장치는 섬광을 이용하거나 않을 수 있지만, 일련의 영상에서 비슷한 아티팩트들을 제거한 뒤 여러 영상들을 결합하고 섞는다.
광원이 여러개일 수 있고, 하프 펜타프리즘, 슈미트 프리즘, 주문형 프리즘과 같이 조명과 촬상경로를 서로 약간 어긋나게 하여 조명과 영상을 중첩해 시야를 늘이기 위한 프리즘을 더 사용할 수 있으며, 플리핑 마스크들을 차례대로 배열할 수도 있다. 이렇게 조명과 촬상경로가 광축에 대해 각도를 이루어 동공에 들어갈 수 있다. 이렇게 다양하게 중첩되는 광원들과 촬상경로들의 각도는 동공의크기에 따라 변할 수 있다. 즉, 동공의 크기에 따라 자동으로 조절된다.
본 발명의 장치는 광학요소들을 틸팅하여 특정 위치의 반사점과 아티팩트를 제거할 수 있다. 이 장치는 수동이나 자동 초점조절기구를 가질 수 있다. 이 장치는 자동노출 알고리즘과 영상 휘도-콘트라스트 최적화 알고리즘을 이용해 화질을 최적화한다. 이 장치는 영상안전화나 눈추적 알고리즘을 이용할 수 있다. 이 장치는 사용자가 눈 영상을 적외선이나 가시광 망막 영상이나 외부 동공 영상에 정렬시키도록 하는 가시광, NIR 또는 IR의 정렬모드를 갖는다. 이 장치는 정렬 알고리즘을 이용하고, 눈의 동공을 광축을 따라 환자의 동공에 정렬하는데 기계식 제어나 자동제어를 이용한다.
본 발명의 장치는 아티팩트를 제거하기 위한 플리핑마스크와 더불어, 동공의 감지된 장소와 치수에 따라 광원의 위차와 형상을 조절하는 광변조기를 더 포함할 수 있다. 이 장치는 동공 사이즈를 측정해 기록한다. 이 장치는 광열(optical train)에 대한 자극에 응답해 동공을 기록할 수 있다. 이 장치는 암적응 테스트 모드에서 먼저 플래시를 터뜨려 망막을 백화시킨 다음 각종 파장의 내부 자극을 주어 간체 및/또는 추체 반응을 결정하는데, 특히 노인성 황반변성(AMD)과 같은 질병 상태를 추적할 때 이용한다. 이 장치는 OCT를 실행하는 모드를 갖기도 한다. 이 장치는 무산동 동작을 가능케하고 다른 광파장들을 통과시키며 가시광이나 소정의 파장으로 순차적인 영상캡처를 가능케하는 IR 필터나 NIR 필터나 광원을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 장치는 방진 광학, 눈추적 및/또는 기타 영상안정 소프트웨어 알고리즘을 사용해 환자의 눈 영상을 만들고 이 영상들을 정렬하여 평균화하고 영상을 처리할 수도 있다.
본 발명의 장치는 진동하는 대물렌즈나 내부 광학계나 마스크요소를 통해 아티팩트를 옮길 수 있다. 실시간 아티팩트 리매핑을 적용해 다수의 영상들에서 아티팩트를 없앤다. 이때 진동과 이동 작업을 통해 실시간으로 입체영상을 만들 수 있다. 진동 주파수는 원하는 결과를 얻을 수 있는 다양한 주파수일 수 있다. 이 방식을 눈 추적과 환자고정에 적용하여 다수의 영상이나 영화나 구간영상으로부터 실시간으로나 후처리로 시야가 넓은 망막 영상을 만든다.
본 발명의 장치는 또한 초점을 이동하면서 눈을 여러 구간으로 나누어 촬영해 복합영상을 얻을 수 있다.
본 발명의 장치는 이상 설명한 모든 예들을 이용해 치료나 표적화 시스템에 적용할 수 있다.
아티팩트 마스크를 신속하고 순차적으로 플리핑한 다음 영상을 재구성하는 것을 다양한 영상전략으로 달성할 수 있다. 마스크를 광원에서의 영상캡처와 동기적으로 기계식으로 플립되거나, 셔터식으로 하거나, 회전식으로 할 수도 있다. 아티팩트를 갖는 부분을 임시로 노출시키고 캡처한 다음, 앞서 획득한 영상의 다른 영역과 결합해 아티팩트가 없는 복합영상을 만든다. 이 마스크는 환자고정 및/또는 눈정렬 기기나 메커니즘 역할도 한다.
본 발명의 장치는 호스트 컴퓨터나 다른 저장장치나 소프트웨어에 영상을 자동으로 옮기기 위해 무선 SD 카드나 다른 내장형 무선장치를 사용할 수 있다. 이 장치를 이용해 사용자는 환자의 이름의 영상을 취하고, 광학 문자인식기술을 적용해, 환자의 성과 이름과 차트코드를 감지하며, 영상의 일시를 기록하고, 이 정보를 데이터베이스에 자동으로 저장하며, 이 정보를 호스트에 무선전송할 수 있다. 이런 작업이 장치에 내장된 프로세서로 이루어질 수 있다.
본 발명의 장치는 고무나 플라스틱과 같은 유연한 재료로 이루어지고 배플(주름) 형태의 플렉시블 아이컵이 환자의 눈을 둘러싸 어두운 환경을 만들면서 촬영중에 눈꺼풀을 들어올려둔다. 이 아이컵은 각스프링 내부 메커니즘(또는 스폰지형 압축물질)을 갖고 환자의 눈꺼풀을 올려둔다. 배플은 유연성을 갖기 때문에 환자의 눈 둘레를 적당히 압박할 수 있다.
이런 아이컵은 단단한 고무나 플라스틱으로 된 부분을 갖고, 이런 부분이 촬영중에 눈꺼풀을 밀어올리는 역할을 한다. 아이컵의 나머지 부분은 환자의 눈을 덮어 어둡게 한다. 이런 모드에서 자연적으로 환자의 동공확대를 위한 어두운 환경이 만들어진다. 아이컵의 가장 윗쪽 부분들만 눈꺼풀을 열어두는데 사용할 수도 있다.
본 발명의 장치는 적외선이나 근적외선 LED 등이나 기타 광원을 사용할 수 있다. 이때, CCD, CMOS 등의 특정 파장의 빛에 민감한 디텍터를 같이 사용할 수 있다. 이런 디텍터는 정렬에 사용하지만, 꺼질 수도 있고, 환자에 가시광, 녹색광, 청색광, 레드프리광 파장의 플래시를 터뜨려, 컬러 안저촬영, 형광안저혈관조영, 컬러 안저촬영, 레드프리, 레드, 블루, IGC 안저혈관조영, 전파장의 자가형광, 플라보프로테인 형광, 2-포톤 촬영, 커큐민 형광촬영, 멀티-스펙트럴 촬영, 하이퍼-스펙트럴 촬영, 기능적 촬영, 렌즈촬영, 각막과 다른 후방구간 촬영, 눈물막 촬영, 광간섭 단층촬영, 암순응 간추체 감도 테스팅, 미세시야계(microperimetry), 광학문자인식 및 초광시야 촬영을 이용하고 각종 상태들을 치료하는 안내시스템 역할을 할 수도 있다.
본 발명의 장치는 망막내 아밀로이드를 검출하는데 사용될 수도 있다. 이때, 본 발명의 장치는 LED, 망막을 확장시키는 전동 틸팅회전기구, 및 작은 동공에 맞게 조절하는 일련의 마스크가 들어있는 플리핑 내부고정 포인터를 포함하고, 정지영상이나 평균 영상이나 영화를 만들 수 있다.
본 발명의 장치에 있는 광원과 카메라들을 순차적으로 온오프하는 수단이 플리핑마스크와 광학계에 동기적으로 온/오프되는 컴퓨터나 태블릿 컴퓨터일 수도 있다.
본 발명의 장치는 OCT 장치, 현미경, 램프, 직간접 검안경, 미세시야계 또는 기존의 안저카메라에 연결되어 사용될 수도 있다.
또, 본 발명의 장치는 휴대형 하우징을 갖고 독립형 휴대기기로 사용되거나 기존의 직간접 검안경과 같이 사용될 수 있다.
또, 본 발며은 영상제작장치를 이용한 눈의 앞뒤 구간들의 영상제작방법도 제공하는데, 이 방법은 환자의 통계자료를 입력하는 단계; 영상이나 영화 캡처를 시작하는 단계; 동공사이즈에 맞게 마스크와 조명 위치를 최적화하는 단계; 플렌옵틱(plenoptic) 영상을 위한 자동초점이나 수동초점 조절을 하는 단계; 자동노출을 하는 단계; 순차 조명을 하는 단계; 광학이동을 하는 단계; 마스크플립을 하는 단계; 영상이나 영화 캡처를 끝내는 단계; 영상 중의 아티팩트와 마스크와 선명한 부분들을 확인하는 단계; 상기 영상 중에서 초점이 잘 맞고 조명이 잘된 부분들을 확인하는 단계; 및 상기 영상 구간들을 조합하여 아티팩트가 없는 복합영상, 플렌옵틱 영상, 평균영상, 입체영상 또는 영화를 만드는 단계;를 포함한다.
도 1A는 본 발명에 따른 눈촬영장치(100)의 전개사시도;
도 1B는 카메라하우징(120)의 측면사시도;
도 1C는 본 발명에 따른 아이컵(180)의 사시도;
도 1D는 컴퓨터(150)의 전개사시도;
도 2는 본 발명에 따라 현미경(260)과 결합된 눈촬영장치(200)의 사시도;
도 3은 휴대형 눈촬영장치(300)의 사시도;
도 4A는 본 발명에 따른 눈촬영방법(400)의 순서도
도 4B는 눈영상 캡처(472)와 아티팩트(480)의 사시도;
도 4C는 눈영상 캡처(490)에서의 플리핑마스크(485)의 사시도;
도 4D는 아티팩트가 없는 복합영상(495)의 사시도.
도 1A는 본 발명에 따른 눈촬영장치(100)의 전개사시도로서, 이 장치는 비디오카메라(110), 비디오카메라 광학계(112), 등받침-조이스틱 어셈블리(130)에 설치된 카메라 하우징(120) 및 조명광학계(140)를 포함한다. 비디오카메라(110)는 디지털카메라가 일반적이지만, 눈촬영장치(100)에 사용하기에 적당한 어떤 카메라도 가능하다. 등받침-조이스틱 어셈블리(130)는 머리받이(142), 이동식 받침대(144), 조이스틱(146) 및 하우징 지지대(148)를 포함한다. 머리받이(142)는 환자의 턱과 이마를 고정하는데 사용되는 것으로, 환자의 머리를 편하게 받치도록 높낮이를 조절할 수 있다. 머리받이(142)에 대한 카메라 하우징(120)의 위치는 조이스틱(146)을 사용해 크게 및 정밀하게 양쪽으로 조절할 수 있다. 눈촬영장치(100)는 컴퓨터(150)와 결합되는데, 이에 대해서는 도 1D를 참조하여 후술한다. 컴퓨터(150)는 눈촬영장치(100)에 결합할 수 있는 것이면 PC를 포함해 어떤 것도 가능하다.
컴퓨터(150)는 눈촬영장치(100)의 센터를 이루면서, 데이터를 처리하고 장치의 다른 요소들의 동작을 제어한다. 컴퓨터(150)에 비디오카메라(110)가 연결된다. 보통 컴퓨터의 스크린인 비디오모니터, 등받침-조이스틱 어셈블리(130), 조명광학계(140) 및 비디오카메라 광학계(112)가 카메라 하우징(120)에 연결된다.
컴퓨터(150)의 예를 들면 소형 컴퓨터, 매립형 컴퓨터나 태블릿 컴퓨터가 있고, 메모리카드, 비디오보드, 프린터, 모니터와 같은 주변기기를 연결하기 위한 표준 연결슬롯을 갖추고 표준 연산시스템을 이용하는 고성능 컴퓨터가 바람직하다. 컴퓨터(150)는 뒤에 자세히 설명하는 전용 소프트웨어를 운용한다. 컴퓨터의 모니터나 스크린은 분석중인 영상을 보여주기 위한 고해상도 컬러그래픽 성능을 갖는다.
디지털보드는 비디오카메라(110)로부터 디지털파일이나 비디오입력을 받고 "프레임그래버(frame grabber)"나 디스플레이 역할을 한다. 즉, 컴퓨터(150)의 신호를 받아 작동하는 디지털보드는 비디오카메라(110)로부터 비디오나 디지털 데이터와 영상을 받아 디지털 데이터로 저장한다. 생성된 디지털데이터는 메모리에 저장된 다음 컴퓨터(150)에서 분석된다.
도 1B는 카메라하우징(120)의 측면사시도이다. 비디오카메라(110)와 조명광학계(140)가 들어있는 카메라하우징(120)는 각막(C)과 망막(R)을 갖는 환자의 안구(EB) 가까이 위치한다. 하우징(120)은 보통 원통형이지만 다른 형상도 가능하다. 하우징(120)이 환자의 눈에 대해 움직일 때 눈촬영장치(100)의 어떤 부분이 눈의 각막(C)에 닿는 불상사를 방지하기 위해, 하우징(120) 전방에는 아무런 돌출부도 없다. 즉, 환자의 눈을 검사해 영상을 캡처할 때 눈의 각막(C)에 아무것도 닿지 않는다는 점에서 유리하다. 하우징(120)과 광학계는 검사를 받는 환자를 편안하게 하기 위해 각막(C)에서 어느정도 떨어지게 설계되었다. 하우징(120)과 환자의 안구(EB) 사이에 고무컵(180)과 같은 유연한 기구를 설치하는 것이 좋다.
카메라하우징(120)내의 조명광학계(140)와 카메라광학계(112)와 비디오카메라(110)는 접근하기가 아주 쉽다. 촬영장치(100)의 모든 요소들을 하우징(120) 안에 두는 것도 가능하다. 또, 기존의 망막촬영기에 비해 촬영장치(100)를 소형화하여 광경로를 단축하고 더 효율적으로 하였다. 광학계(112,140)를 소형화하고 단순화함으로써 생산비를 절감하고 조작도 훨씬 더 쉬워진다. 촬영장치(100)의 디자인상 기존의 망막촬영기에 비해 더 작은 홍채도 촬영할 수 있다.
비디오카메라(110)는 상대적으로 소형이고 컬러/단색 CCD, CMOS, 멀티/고분광영상 센서를 포함한다. 환자의 초점은 디지털카메라의 내부 광학요소들의 초점에 의해서 얻어지기도 한다. 촬영장치(100) 내부의 렌즈는 비디오모니터에 나타난 영상을 관찰해 자동으로나 수동으로 초점이 맞춰질 수 있다. 또는, 내부렌즈의 초점을 자동으로 조절하는 전자식 자동초점 제어시스템을 채택할 수도 있다. 비디오카메라(110) 안에 단색이나 컬러 CCD나 CMOS 센서(도시 안됨)를 설치할 수 있다.
비디오카메라(110)의 카메라광학계(112)는 렌즈(170), 조리개 및 필터(174)를 포함한다. 조리개(172)와 필터(174)는 망막(R)에서 반사된 빛을 렌즈(170)와 비디오카메라(110)에 보낸다. 필터(174)는 비디오카메라(110)가 촬영한 영상의 콘트라스트를 개선하는 적외선 스테핑필터나 기타 다른 필터이다.
인도시아닌 형광안저혈관조영, 컬러 안저촬영, 자가형광이나 형광 안저혈관조영, 커큐민 형광 촬영용의 필터를 촬영장치(100)에 사용할 수 있다. 이런 필터는 실행기능에 맞게 비디오카메라(110)의 광축을 중심으로 선택적으로 회전하도록 설치된다. 회전은 컴퓨터의 제어로나 수동으로 이루어진다.
조명광학계(140)는 비디오카메라(110)의 렌즈(170)의 중심축(176)에 대해 각도를 이루어 각막(R)에 빛을 쏜다. 조명광학계(140)는 램프(141), 램프렌즈군(143), 거울(145) 및 투사구경(172)을 갖는다. 컴퓨터(150)의 제어나 수동으로 램프(141)의 강도와 위치를 조절하는 컨트롤러(1001)를 설치한다. 컨트롤러를 이용해 여러개의 램프(141)와 광학요소들과 플리핑 마스크(147)와 포인터(1004)를 조절하고 영상을 캡처할 수 있다.
램프(141)의 빛은 구멍(149)과 2개 이상의 렌즈로 이루어진 램프렌즈군(143)을 통과한다. 램프렌즈군(143)의 렌즈들 때문에 램프(141)의 빛이 집중된다. 램프렌즈군(143)은 다수의 렌즈로 이루어지거나 하나의 비구면렌즈로 이루어진다. 이 빛은 비디오카메라(110)와 조명광학계(112)에 대해 임계 피치각으로 위치하는 거울(145)에 의해 방향이 바뀌어 빛을 집중하는 플리핑 마스크(147)와, 다수의 소형 구멍(1002)과 대물렌즈(1003)와 각막(C)을 통해 망막(R)에 투사된다.
플리핑 마스크(147)나 구멍(149,1002)은 모두 적당한 크기의 구멍이다. 램프(141)로는 일반 LED 램프가 좋지만, 적외선 광원과 같은 복사에너지원을 갖는 어떤 것도 사용할 수 있다. 필터(174)는 램프(141)의 파장을 통과시킨다. 적외선 광원은 동공확대의 미비로 인한 문제 없이 영상을 얻기 전에 정렬되는 것이 좋다. 영상은 적외선 광원을 사용해 암실에서 캡처하는 것이 보통이므로, 동공은 자연적으로 확대된다. 영상캡처와 동기적으로 차례대로 광원을 온/오프하는 수단도 있는데, 이에 대해서는 도 1C를 참조하여 후술한다.
촬영할 때 동공확대가 안돼서 생기는 문제점을 해결하는 다른 방법으로, 램프(141)를 촬영을 하는 동안 일정한 파장이 아닌 풀컬러, 레드프리(red free), NIR 또는 다른 바람직한 파장으로 번쩍이게 하여, 램프(141)의 에너지로 인해 영상캡처 전에 동공이 좁아지지 않도록 한다. 조명광학계(140)의 독특한 디자인과 영상처리분석 소프트웨어의 성능 때문에, 최소한도의 동공확대로도 유용항 영상데이터를 수집할 수 있다. 구체적으로, 촬영되는 눈의동공의 직경이 2mm 정도로 작을 수 있다. 조명광학계(140)는 비디오카메라(110)의 관찰경로로부터 각막(R)에 빛을 투사한다. 또다른 방법으로는, 환자의 동공이 작을 때 이 동공을 촬영에 최적화하도록 조정하는 조절마스크1002)를 대물렌즈(1003) 옆에 두는 것이다.
도 1C는 본 발명에 따른 아이컵(180)의 사시도이다. 아이컵(180)은 가장자리(182)에서부터 바깥쪽으로 돌출하는 형상이다. 아이컵(180)에 대해서는 도 3에서 더 설명한다.
도 1D는 컴퓨터(150)의 전개사시도이다. 컴퓨터(150)는 버스를 통해 RAM(152)에 연결된 CPU(151), 저장장치(153), 키보드(154), 디스플레이(155) 및 마우스(156)를 포함한다. 영상촬영장치(100)의 데이터를 입력하는 소프트웨어(157)도 갖는다. 이런 컴퓨터(150)의 예로는 MS 윈도우나 리눅스나 매킨토시로 동작하는 델 컴퓨터는 물론, 랩탑, 휴대폰, PDA, 애플사의 맥, 태블릿, 기타 컴퓨터 장치가 있다. 컴퓨터(150)는 무선모뎀(158)이나 네트웍 인터페이스 카드(159)와 같이 사용될 수 있다.
본 발명의 컴퓨터는 필요한 모든 데이터를 처리하기 위한 방법을 실행하는 프로그램 명령어 시퀀스를 실행할 수 있다. 프로그램 명령어 시퀀스는 프로그램 저장매체 형태로 컴퓨터에서 실행될 수도 있다. 당업자라면 알 수 있듯이, 본 발명은 하드웨어나 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 본 발명은 어떤 종류의 컴퓨터나 서버나 다른 장치로도 실행될 수 있다. 일반적으로는 하드웨어와 소프트웨어의 결합이 컴퓨터 프로그램을 로드하여 실행하는 범용 컴퓨터 시스템으로서, 본 명세서에서 설명하는 각종 방법들을 실행한다.
도 2는 본 발명에 따라 현미경(260)과 결합된 눈촬영장치(200)의 사시도로서, 이 눈촬영장치(200)는 도 1A의 눈촬영장치와 비슷하지만, 현미경(260)과 컴퓨터(150)에서 차이가 있다. 눈촬영장치(200)는 비디오카메라(210), 카메라광학계(212), 환자정렬 어셈블리(230)에 설치된 카메라하우징(220) 및 조명광학계(240)를 갖는다. 환자정렬 어셈블리(230)는 머리받이(242), 이동식 받침(244) 및 하우징 지지대(248)를 갖는다. 머리받이(242)에 대한 카메라하우징(220)의 위치는 조이스틱(246)을 사용해 크게 및 정밀하게 조절할 수 있다. 현미경(260)은 눈촬영장치(200)에 사용할 수 있기만 하면 어떤 것도 괜찮다.
도 3은 휴대형 눈촬영장치(300)의 사시도이다. 이 눈촬영장치(300)는 도1B에서 설명한 눈촬영장치(100)와 비슷하면서, 도 2의 현미경(260)이나 도 1A의 컴퓨터(150)와 같이 사용된다. 휴대형 눈촬영장치(300)는 도 1에서 설명한 카메라하우징(120)이 아닌 휴대형 하우징(310)을 사용하는 외에는 광학요소와 전기전자 요소들은 같은 것을 사용한다.
이 눈촬영장치(300)에서 사용하는 플렉시블 아이컵(320)은 눈촬영장치(300)의 단부(312)에 영구적으로 고정되거나 환자마다 한번씩 사용하게 1회용으로 고정된다. 플렉시블 아이컵(320)은 고무나 플라스틱처럼 환자의 눈을 부드럽게 둘러싸 어두운 환경을 만들고 눈꺼풀을 올려두는데 사용하는 배플형의 유연한 재료로 만들어진다. 이 아이컵(320)은 환자의 눈꺼풀을 올려두는 각스프링 내부 메커니즘(330)을 갖는다. 배플(322)은 환자의 눈을 제대로 감쌀 수 있는 유연성을 갖는다.
도 4A는 본 발명에 따른 눈촬영방법(400)의 순서도이다. 이 방법(400)은 본 발명에 따른 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품의 아키텍처, 기능 및 가능한 구현 운용법을 보여준다. 이와 관련해, 이 방법의 각 단계는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부분을 나타낼 수 있고, 이들은 특정한 논리기능을 구현하기 위한 실행 명령어들을 포함한다. 경우에 따라서는, 이 단계에서의 기능들이 고장날 수도 있다. 예컨대, 연속 2개 단계들이 동시에 일어나거나 역순으로 일어날 수도 있다. 또, 전체 방법의 각 단계와 이들 단계의 결합이 특수목적의 하드웨어 기반 시스템에 의해 구현될 수 있고, 이런 시스템은 특수목적 하드웨어와 컴퓨터 명령어의 조합이나 특정 기능이나 행위를 실행한다.
전체 방법이 시스템, 방법 또는 컴퓨터프로그램 제품으로 구현될 수 있다. 따라서, 전체 방법이 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 결합 형태를 취할 수 있다. 또, 전체 방법이 컴퓨터용 프로그램코드가 내장되어있는 모든 실체적 매체에 저장되는 컴퓨터프로그램 제품 형태를 취할 수도 있다.
컴퓨터 사용 또는 컴퓨터 리더블 매체들을 임의로 조합한 것도 사용할 수 있다. 구체적으로는 하드디스크, RAM, ROM, EPROM, 플래시메모리 또는 CD-ROM이 일례이다. 여기서 말하는 컴퓨터 사용이나 컴퓨터 리더블 매체란 명령어 실행시스템이나 장치와 같이 사용될 수 있는 모든 매체를 말한다. 이 방법의 동작을 실행하기 위한 컴퓨터프로그램 코드는 한가지 이상의 프로그래밍 언어들의 임의의 조합으로 쓰여질 수도 있다. 이 프로그램코드는 전적으로나 부분적으로 사용자의 컴퓨터에서 실행될 수 있다.
전체 방법을 본 발명의 일례에 따른 컴퓨터프로그램을 기준으로 설명한다. 각각의 단계나 단계들이 컴퓨터프로그램 명령어로 실행될 수 있다. 이런 컴퓨터프로그램 명령어들은 범용컴퓨터나 특수 컴퓨터나 기타 프로그래머블 데이터처리장치의 프로세서에 제공된다.
이런 컴퓨터프로그램 명령어들은 컴퓨터-리더블 매체에 저장되고, 이런 매체는 컴퓨터나 기타 프로그래머블 데이터처리장치에 연결되고, 매체에 저장된 명령어들이 각 단계의 특정 기능을 구현하는 명령수단을 갖는 제품을 생산한다.
컴퓨터프로그램 명령어는 컴퓨터나 기타 프로그래머블 데이터처리장치에 로딩되어, 일련의 동작 단계들을 수행하여 컴퓨터구현 과정을 생성하고, 컴퓨터나 기타 프로그래머블 장치에서 실행되는 명령어들이 특정 기능을 구현하는 과정을 제공한다.
처음 410 단계에서, 환자의 통계자료가 입력된다. 환자가 자신의 머리를 등받침-조이스틱 어셈블리에 두면 머리가 움직이지 않게 고정된다. 오퍼레이터는 어셈블리의 조정장치, 구체적으로는 조이스택을 사용해 하우징의 위치를 조정하면서 조명광학계와 비디오카메라가 환자의 눈의 각막을 향하도록 조준한다. 420 단계에서 영상캡처가 시작되는데, 이때 오퍼레이터가 조이스틱의 버튼이나 블루투스 키패드나 태블릿 컴퓨터를 작동시키거나 페달을 밟아 최적영상정렬을 위한 알고리즘을 기반으로 하는 컴퓨터로 자동으로 작동시키거나 수동으로 작동시켜 비디오카메라의 영상을 기록해야 한다. 다음, 430, 440 단계에서 자동초점 및 자동노출 과정들을 실행하여 선명한 환자 망막영상을 얻는다. 다음, 구성에 따라 450 단계와 460 단계를 실행한다.
도 4B는 눈영상 캡처(472)와 아티팩트(480)의 사시도이다.
도 4C는 눈영상 캡처(490)에서의 플리핑마스크(485)의 사시도이다. 아티팩트를 확인한 뒤, 플리핑마스크(147)가 각 영상의 노출된 초점부들을 490으로 확인하고, 영상구간들을 결합하여 아티팩트가 없는 복합영상(495)으로 만든다. 도 4D는 아티팩트가 없는 복합영상(495)의 사시도이다. 이런 복합영상(495)는 도 4C에서 미리 보여진다.
영상을 기록해야 하는 오퍼레이터나 컨트롤러의 표시에 응답해, 컴퓨터는 비디오카메라의 영상을 디지털데이터로 저장하여 캡처된 영상을 보여준다. 본 발명의 방법을 현미경으로도 이용할 수 있거나, 회전식이니 틸팅 메커니즘이나 환자 고정장치를 거쳐 장치를 스캔하는데 이용할 수도 있다.

Claims (23)

  1. 눈의 뒤쪽이나 앞쪽 구간의 영상을 만드는 눈영상 제작장치에 있어서:
    광원;
    상기 광원의 빛을 전달하도록 움직일 수 있는 광학요소들을 갖고, 이런 광학요소들은 광원의 빛을 광축에나 광축에서 벗어난 곳에 전달하고 눈의 앞쪽과 뒷쪽 구간들로부터의 촬상경로를 되돌리는 광학시스템;
    각각의 조건하에서의 영상캡처와 동기적으로 상기 광원을 순차적으로 온/오프하는 수단;
    조명을 받은 영상의 대부분의 영역들은 그대로 둔채 영상의 작은 영역들에서의 원치않는 반사를 순간적으로 차단하는 플리핑마스크를 삽입하는 수단;
    (플리핑마스크 없이) 한쪽 영상에서의 아티팩트를 감지하고, 두번째 영상에서의 플리핑마스크를 감지하며, 영상들을 결합하여 아티팩트가 없는 복합영상을 만드는 수단;
    광헤드를 기울이거나 회전시키고 환자고정장치를 변화시켜, 영상마다 다른 장소의 아티팩트를 찾아 영상들을 평균화하거나 무비스트림을 만드는 수단; 및
    다수의 움직이는 광학요소, 마스크 및 광원들;을 포함하고,
    눈의 각 구간들을 순차적으로 획득한 영상들 각각의 다른 부분들에 반사 아티팩트가 위치하는 2개 이상의 영상들을 만들고, 상기 아티팩트들을 영상처리에 의해 검출하며, 상기 영상들을 하나 이상의 다른 영상과 결합하여, 아티팩트가 없는 복합영상, 입체영상 또는 파노라마 영상이나 비디오스트림을 만들고, 상기 하나 이상의 영상이나 비디오스트림으로부터 상대적으로 선명하고 초점이 맞는 영상구간들을 결합하여 상기 복합영상이나 영화를 만드는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원이 순간적으로 옆으로 움직이면서 각각 다른 장소에 아티팩트를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광원이 영상캡처와 동기적으로 옆으로 움직이고 회전하면서 각각 다른 장소에 아티팩트를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광원이 2개 이상이고, 이들 광원이 순차적으로 작동하면서 각각 다른 장소에 아티팩트를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  5. 제1항에 있어서, 촬상경로가 상기 광축에 대해 각도를 이루어 동공에 들어가되 광학요소에 의해 움직여 각각 다른 장소에 아티팩트를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 광원의 위치와 촬상경로가 동공의 크기에 따라 다양한 사이즈와 위치와 형상을 갖고 동공 크기와 원하는 시야를 기초로 구멍과 마스크의 조합에 의해 수동으로나 자동으로 조절되는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 동공의 감지된 장소와 치수에 따라 광원의 위차와 형상을 조절하는 광변조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  8. 제6항에 있어서, 무산동 동작을 가능케하고 다른 광파장들을 통과시키며 가시광이나 소정의 파장으로 순차적인 영상캡처를 가능케하는 IR 필터나 NIR 필터나 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  9. 제6항에 있어서, 유연한 재료로 이루어진 플렉시블 아이컵이 환자의 눈을 둘러싸 어두운 환경을 만들면서 촬영중에 눈꺼풀을 들어올려두는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  10. 제6항에 있어서, 초점을 변화시키고 움직이면서 눈을 여러 초점면에서 캡처한 다음 재결합해 하나의 영상, 플렌옵틱(plenoptic) 영상, 입체영상 또는 영화를 만드는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  11. 제6항에 있어서, 초점길이가 다른 일련의 마이크로 렌즈들을 사용해 초점을 바꾸면서 영상 센서에 두고, 영상들을 여러 초점길이로 순차적으로 캡처하는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 영상제작장치가 기존의 램프, 현미경, OCT 장치, 직접검안경, 간접검안경, 적응형 광학촬영기 또는 안저카메라에 연결되고 영상요소들의 일부를 이용해 영상을 캡처해 처리하는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 영상제작장치과 상기 광원과 필터들을 갖추고, 상기 광원과 필터들은 컬러 안저촬영, 형광안저혈관조영, 컬러 안저촬영, 레드프리, 레드, 블루, IGC 안저혈관조영, 전파장의 자가형광, 플라보프로테인 형광, 2-포톤 촬영, 커큐민 형광촬영, 멀티-스펙트럴 촬영, 하이퍼-스펙트럴 촬영, 기능적 촬영, 렌즈촬영, 각막과 다른 후방구간 촬영, 눈물막 촬영, 광간섭 단층촬영, 암순응 간추체 감도 테스팅, 미세시야계(microperimetry), 광학문자인식 및 초광시야 촬영을 이용하고 각종 상태들을 치료하는 안내시스템 역할을 하는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 망막내 아밀로이드를 검출하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  15. 제14항에 있어서, LED, 망막을 확장시키는 전동 틸팅회전기구, 및 작은 동공에 맞게 조절하는 일련의 마스크가 들어있는 플리핑 내부고정 포인터를 포함하고, 정지영상이나 평균 영상이나 영화를 만드는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  16. 제1항에 있어서, 광원과 카메라들을 순차적으로 온오프하는 상기 수단이 플리핑마스크와 광학계에 동기적으로 온/오프되는 컴퓨터나 태블릿 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 영상제작장치가 OCT 장치, 현미경, 램프, 직간접 검안경, 미세시야계 또는 기존의 안저카메라에 연결되는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 영상제작장치가 휴대형 하우징을 갖고 독립형 휴대기기로 사용되거나 기존의 직간접 검안경과 같이 사용되는 것을 특징으로 하는 영상제작장치.
  19. 영상제작장치를 이용한 눈의 앞뒤 구간들의 영상제작방법에 있어서:
    환자의 통계자료를 입력하는 단계;
    영상이나 영화 캡처를 시작하는 단계;
    동공사이즈에 맞게 마스크와 조명 위치를 최적화하는 단계;
    플렌옵틱(plenoptic) 영상을 위한 자동초점이나 수동초점 조절을 하는 단계;
    자동노출을 하는 단계;
    순차 조명을 하는 단계;
    광학이동을 하는 단계;
    마스크플립을 하는 단계;
    영상이나 영화 캡처를 끝내는 단계;
    영상 중의 아티팩트와 마스크와 선명한 부분들을 확인하는 단계;
    상기 영상 중에서 초점이 잘 맞고 조명이 잘된 부분들을 확인하는 단계; 및
    상기 영상 구간들을 조합하여 아티팩트가 없는 복합영상, 플렌옵틱 영상, 평균영상, 입체영상 또는 영화를 만드는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상제작방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 영상제작장치가 휴대형으로서 독립장치이거나 기존의 직간접 검안경에 결합되는 것을 특징으로 하는 영상제작방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 영상제작장치가 OCT 장치, 현미경, 램프, 직간접 검안경, 미세시야계 또는 기존의 안저카메라에 연결되는 것을 특징으로 하는 영상제작방법.
  22. 제19항에 있어서, 상기 영상제작장치가 망막내 아밀로이드를 검출하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 영상제작방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 영상제작장치가 아밀로이드를 검출할 때 커큐민 형광촬, 자가형광촬영, 하이퍼 스펙트럴 촬영, 멀티-스펙트럴 촬영 또는 OCT를 할 수 있는 광원, 필터, 분광계 및 센서를 사용하고, 눈이나 뇌의 상태와 관련된 아밀로이드를 식별하기 위한 영상분할을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 영상제작방법.

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