KR20130094597A - 안저 카메라 - Google Patents

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KR20130094597A KR1020120015978A KR20120015978A KR20130094597A KR 20130094597 A KR20130094597 A KR 20130094597A KR 1020120015978 A KR1020120015978 A KR 1020120015978A KR 20120015978 A KR20120015978 A KR 20120015978A KR 20130094597 A KR20130094597 A KR 20130094597A
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Abstract

안저(眼底)의 상태나 병변을 촬영하는데 있어서, 촬영 위치를 용이하고 정확하게 조절할 수 있는 안저 카메라가 개시된다. 상기 안저 카메라는, 피검안으로 각막 관찰용 광을 조사하는 광원, 및 피검안에서 반사된 상기 각막 관찰용 광의 이미지를 검출하는 각막 관찰 카메라를 포함하는 각막 관찰 광학계; 피검안으로 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광을 조사하는 광원, 상기 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광의 초점이 망막에 맺히도록 조절하는 초점 조절용 렌즈, 피검안에서 반사된 상기 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광을 분리하는 망막용 색선별 미러, 상기 망막용 색선별 미러에서 분리된 망막 관찰용 광의 이미지를 검출하는 망막 관찰 카메라, 및 상기 망막용 색선별 미러에서 분리된 망막 정렬용 광의 이미지를 검출하는 망막 정렬 카메라를 포함하는 망막 관찰 광학계; 및 상기 피검안에서 반사되는 각막 관찰용 광 성분과 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광 성분을 분리하여, 상기 각막 관찰 광학계 및 망막 관찰 광학계로 각각 전달함으로써, 각막 및 망막의 이미지를 동시에 결상시키는 각막용 색선별 미러를 포함한다.

Description

안저 카메라{retinal camera}
본 발명은 안저 카메라에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 안저(眼底)의 상태나 병변을 촬영하는데 있어서, 촬영 위치를 용이하고 정확하게 조절할 수 있는 안저 카메라에 관한 것이다.
일반적으로, 피검안의 안저를 촬영하기 위해서는, 안저 카메라를 피검안의 전방에 위치시키고, 안저 카메라와 각막 사이의 거리 및 안저 카메라와 동공의 정점을 정렬한 다음, 각막과의 거리 및 동공과의 정렬 상태를 유지하면서, 망막을 관찰하고, 망막에 대한 초점을 조정한 다음, 안저, 즉, 망막 사진을 촬영한다. 구체적으로, 상기 안저 카메라와 피검안의 각막 및 동공을 정렬하는 단계에 있어서는, 각막에 일정한 형태 혹은 각도로 각막 관찰용 조명을 조사하고, 해당 조명이 각막에서 반사되어 나온 이미지를 각막용 카메라를 이용하여 캡쳐한 다음, 상기 반사된 조명의 이미지와 안구의 각막, 홍채, 동공 등의 이미지를 이용하여, 안저 카메라의 사용 거리를 맞추고, 안저 카메라와 안구의 중심을 정렬시킨다. 또한, 상기 망막 사진을 촬영하는 단계에 있어서는, 안저 카메라와 안구와의 사용거리 및 중심 정렬 상태를 유지한 상태에서, 안저 카메라의 광학계를 안저(망막)를 관찰하는 모드로 전환하고, 망막에 적외선을 조사하여 망막 이미지를 관찰한 다음, 망막의 초점을 조정하며, 안저 사진을 촬영한다.
상술한 통상의 안저 카메라는, 각막을 관찰하는 경우와 망막을 관찰하는 경우에 각각 다른 배율과 화각을 가진 광학계를 사용한다. 예를 들면, 각막 관찰 광학계로는, 공막, 홍채, 각막을 모두 보면서 사용 거리과 중심을 정렬하여야 하므로, 저배율의 광학계가 사용되는 반면, 망막 관찰 광학계로는 망막을 확대 관찰하기 위하여 고배율의 광학계가 사용된다. 이와 같은 안저 카메라에 있어서, 망막 관찰 광학계를 사용하여 망막 초점을 조절하는 경우에는, 각막과의 거리 조정 또는 중심 정렬을 수행하거나 재조정할 수 없다. 따라서, 안저 카메라와 피검안 사이의 거리 또는 피검안의 정렬 상태가 달라지면, 올바른 안저 사진을 얻을 수 없다. 예를 들어, 망막 초점 조절 시, 안저 카메라와 피검안 사이의 거리가 멀어지면, 망막 조명용 링(ring) 광원의 초점이 각막부에 형성되고, 링(ring) 광원의 내경이 좁아져, 도 1에 도시된 바와 같이, 망막 컬러 사진의 테두리에 강한 흰색의 플레어(flare)가 발생한다. 반면, 망막 초점 조절 시, 안저 카메라와 피검안 사이의 거리가 가까워지면, 망막 조명용 링(ring) 광원이 넓게 퍼지는 상태로 각막 및 망막을 비추므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 망막 컬러 사진 전반의 대비를 저하시키는 플레어(flare)를 발생시킨다.
이와 같은 단점을 해소하기 위하여, 망막 관찰 광학계에 별도의 각막 조사용 조명을 추가로 설치하고, 상기 조명의 이미지가 각막에 결상되는 위치를 망막 관찰용 카메라를 이용하여 검출한 다음, 이를 이용하여 안저 카메라와 각막과의 거리를 조정하거나 중심 정렬을 수행하는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 일반적인 망막 관찰 광학계는 통상 화각(Field Of View, FOV)이 45도 이상이어서, 홍채 및 동공 주변부를 관찰할 수 없으므로, 망막 화면 상에서는 각막 조사용 조명 이미지의 정확한 위치를 확인하기 어렵고, 따라서, 상기 각막 조사용 조명의 이미지를 각막과의 거리 조절 및 중심 정렬용 이미지로 사용하기 어려운 단점이 있다. 또한, 상기 각막 조사용 조명은, 각막의 중심점을 기준으로, 대부분 각막 좌우에 배치되는데, 피검안의 동공경이 안저 카메라의 촬영 가능 최소 동공경과 유사한 크기인 경우, 동공 중심과 각막 정점의 중심이 상이하여, 사용 거리 조정 또는 중심 정렬의 수행이 더욱 곤란하게 된다. 이와 같이, 안저 카메라의 사용 거리와 중심 등이 올바로 정렬되지 않은 상태에서 안저를 촬영하면, 촬영된 안저 사진에 플레어(flare)가 발생하는 등, 촬영 품질이 저하된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 안저의 상태나 병변을 촬영하는데 있어서, 촬영 위치를 용이하고 정확하게 조절할 수 있는 안저 카메라를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 망막을 관찰하거나 망막에 대한 초점을 조절하는 경우에도, 각막에 대한 안저 카메라의 거리 및 정렬 상태를 확인하고, 이를 유지시킬 수 있는 안저 카메라를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 피검안으로 각막 관찰용 광을 조사하는 광원, 및 피검안에서 반사된 상기 각막 관찰용 광의 이미지를 검출하는 각막 관찰 카메라를 포함하는 각막 관찰 광학계; 피검안으로 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광을 조사하는 광원, 상기 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광의 초점이 망막에 맺히도록 조절하는 초점 조절용 렌즈, 피검안에서 반사된 상기 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광을 분리하는 망막용 색선별 미러, 상기 망막용 색선별 미러에서 분리된 망막 관찰용 광의 이미지를 검출하는 망막 관찰 카메라, 및 상기 망막용 색선별 미러에서 분리된 망막 정렬용 광의 이미지를 검출하는 망막 정렬 카메라를 포함하는 망막 관찰 광학계; 및 상기 피검안에서 반사되는 각막 관찰용 광 성분과 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광 성분을 분리하여, 상기 각막 관찰 광학계 및 망막 관찰 광학계로 각각 전달함으로써, 각막 및 망막의 이미지를 동시에 결상시키는 각막용 색선별 미러를 포함하는 안저 카메라를 제공한다.
본 발명에 따른 안저 카메라는, 안저의 상태나 병변을 촬영하는데 있어서, 촬영 위치를 용이하고 정확하게 조절할 수 있다.
도 1은 통상의 안저 카메라에 있어서, 안저 카메라와 피검안 사이의 거리가 가까워지는 경우, 망막 컬러 사진에 발생하는 플레어를 보여주는 망막 컬러 사진.
도 2는 통상의 안저 카메라에 있어서, 안저 카메라와 피검안 사이의 거리가 멀어지는 경우, 망막 컬러 사진에 발생하는 플레어를 보여주는 망막 컬러 사진.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안저 카메라의 광학계를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안저 카메라에서 얻어지는 각막 관찰용 광의 이미지를 보여주는 사진.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안저 카메라에서 얻어지는 망막 정렬용 광의 적외선 이미지를 보여주는 사진.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안저 카메라에서 얻어지는 망막 관찰용 광의 가시광선 이미지를 보여주는 사진.
도 7는 본 발명에 따른 안저 카메라를 이용하여 망막 칼라 사진을 촬영하는 과정을 보여주는 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안저 카메라의 광학계를 보여주는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 안저 카메라는 각막 관찰 광학계(20), 망막 관찰 광학계(40) 및 각막용 색선별 미러(10, dichroic mirror)를 포함한다. 상기 각막용 색선별 미러(10)는 피검안(5)에서 반사되는 각막 관찰용 광 성분과 망막 관찰용/정렬용 광 성분을 분리하여, 각막 관찰 광학계(20) 및 망막 관찰 광학계(40)로 각각 전달함으로써, 각막 및 망막의 이미지를 동시에 결상시키는 역할을 한다.
상기 각막 관찰 광학계(20)는, 피검안(5)으로 각막 관찰용 광을 조사하는 광원(22) 및 피검안(5)에서 반사된 상기 각막 관찰용 광의 이미지를 검출하는 각막 관찰 카메라(26)을 포함한다. 또한, 필요에 따라, 상기 각막 관찰 광학계(20)는, 피검안(5)에서 반사된 상기 각막 관찰용 광의 이미지를 집속하는 대물 렌즈(24), 상기 각막 관찰용 광의 경로를 변경하기 위한 반사 거울(28), 상기 각막 관찰용 광을 추가로 집속 또는 전달하기 위한 릴레이 렌즈(30, relay lens), 상기 각막 관찰용 광으로부터 망막 관찰용 광 성분을 제거하기 위한 필터(32) 등을 더욱 구비할 수 있다.
상기 광원(22)에서 조사되는 각막 관찰용 광은 장파장의 근적외선 광인 것이 바람직하고, 바람직하게는 파장 900 내지 2000 nm, 더욱 바람직하게는 파장 900 내지 1000 nm, 가장 바람직하게는 파장 910 내지 1000 nm, 구체적으로는 파장 940 nm의 장파장 근적외선 광이다. 본 발명에 따른 안저 카메라는 각막 관찰 광학계(20)와 망막 관찰 광학계(40)를 동시에 구동시키며, 상기 각막 관찰 광학계(20)와 망막 관찰 광학계(40)는 부분적으로 광학계를 공유하고, 상기 각막용 색선별 미러(10)가 상기 각막 관찰용 광과 망막 관찰용/정렬용 광을 분리하므로, 상기 색선별 미러(10)의 성능 등에 따라, 상기 각막 관찰 카메라(26)로 입사되는 각막 관찰용 광에 망막 관찰용 광 성분이 일부 혼합되어 있을 수 있다. 상기 필터(32)는 상기 각막 관찰 카메라(26)로 입사되는 각막 관찰용 광으로부터 망막 관찰용/정렬용 광 성분을 분리 및 제거하기 위한 것으로서, 바람직하게는, 파장이 900 nm 이상인 장파장 근적외선 광을 통과시키며, 파장 900 nm 미만의 단파장 근적외선 광은 차단시키는 장파장 근적외선 필터(filter)인 것이 바람직하다.
도 4는 상기 각막 관찰 카메라(26)에서 검출된 각막 관찰용 광의 이미지를 보여주는 사진이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 각막 관찰 카메라(26)에는 각막 관찰용 광(원의 형상으로 배치된 8개의 점형상 광)의 이미지와 피검안(5)의 이미지가 함께 결상되어 나타난다. 검사자는, 상기 피검안(5)의 이미지에 대하여, 각막 관찰용 광이 소정의 형태(위치, 크기, 형성 각도 등)를 가지도록, 안저 카메라의 위치를 조정하여, 본 발명에 따른 안저 카메라와 피검안(5) 사이의 거리(사용 거리)를 조절하고, 안저 카메라의 중심을 피검안(5)의 동공 중심에 정렬시킨다. 예를 들면, 상기 각막 관찰용 광이 피검안(5)의 홍채 영역의 외곽에 위치하도록 함으로서, 안저 카메라의 중심을 피검안(5)의 동공 중심에 정렬시킬 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 망막 관찰 광학계(40)는 피검안(5)으로 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광을 조사하는 광원(42), 상기 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광의 초점이 맺히도록 조절하는 초점 조절용 렌즈(43), 피검안(5)에서 반사된 상기 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광을 분리하는 망막용 색선별 미러(44), 상기 망막용 색선별 미러(44)에서 분리된 망막 관찰용 광의 이미지를 검출하는 망막 관찰 카메라(46), 및 상기 망막용 색선별 미러(44)에서 분리된 망막 정렬용 광의 이미지를 검출하는 망막 정렬 카메라(48)을 포함한다. 또한, 상기 망막 관찰 광학계(40)는, 상기 망막 관찰용/정렬용 광의 이미지를 집속하는 대물 렌즈(24)를 상기 각막 관찰 광학계(20)와 공유할 수도 있으며, 필요에 따라, 상기 망막 관찰용 및/또는 정렬용 광을 추가로 집속 또는 전달하기 위한 릴레이 렌즈(50, 52), 상기 망막 관찰용 및/또는 정렬용 광의 경로를 변경하기 위한 반사 거울(54) 등을 더욱 구비할 수 있다.
상기 망막용 광원(42)에서 조사되는 망막 정렬용 광은 단파장의 근적외선 광인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 파장 780 내지 900 nm, 가장 바람직하게는 파장 800 내지 890 nm, 구체적으로는 파장 850 nm의 단파장 근적외선 광이다. 상기 망막 정렬용 광의 이미지는 망막 정렬 카메라(48)에 결상되고, 망막의 포커싱(focusing) 및 중심 정렬에 사용된다. 이와 같이 얻어진 망막 정렬용 광의 이미지(적외선 광의 망막 결상 흑백 이미지)를 도 5에 나타내었다. 한편, 상기 광원(42)에서 조사되는 망막 관찰용 광은 가시광선으로서, 망막의 가시광선 이미지가 상기 망막 관찰 카메라(46)에 결상된다. 따라서, 상기 망막용 색선별 미러(44)는 가시광선(망막 관찰용 광)과 근적외선(망막 정렬용 광)을 분리하는 가시광선 색선별 미러일 수 있다. 이와 같이, 상기 망막 정렬용 광의 이미지를 이용하여, 망막의 포커싱 및 중심 정렬을 완료한 후, 안저(망막)의 가시광선 이미지, 즉, 컬러 사진을 촬영하게 된다. 이와 같이 얻어진 망막 관찰용 광의 이미지(가시광선의 망막 결상 이미지, 망막 칼라 사진)를 도 6에 나타내었다.
통상적인 안저 카메라에 있어서는, 망막의 초점을 조절하는 단계, 즉, 망막 정렬 카메라(48)가 동작하는 동안에는, 피검안(5)의 각막 상태를 확인할 수 없다. 따라서, 망막의 초점을 조절하는 동안, 안저 카메라 또는 피검안(5)의 위치가 변동되면, 안저 카메라와 피검안(5) 사이의 거리 및/또는 중심 정렬에 오차가 발생하게 되지만, 이 단계에서는 동공 중심부 만을 관찰할 수 있고, 각막의 상태를 관찰할 수 없으므로, 상술한 사용 거리 및/또는 중심 정렬의 오류를 확인 또는 수정할 수 없다. 반면, 본 발명에 있어서는, 상기 각막용 색선별 미러(10), 즉, 적외선 색선별 미러를 사용하여, 각막과 망막의 이미지를 동시에 관찰할 수 있다. 따라서, 망막의 초점을 조절하는 동안에도, 각막의 상태를 동시에 관찰할 수 있으므로, 안저 카메라와 피검안(5) 사이의 거리 및 중심 정렬을 수행할 수 있다. 예를 들어, 안저 카메라에 XYZ 전동 스테이지(stage)를 장착하고, 검사자가 피검안(5)의 망막에 대한 초점 조절을 수행하는 동안, 자동으로 안저 카메라와 피검안(5) 사이의 거리 및 중심 정렬이 수행되도록 하면, 보다 편리하고 빠르게, 고품질의 안저 컬러사진을 획득할 수 있다.
도 7는 본 발명에 따른 안저 카메라를 이용하여 망막 칼라 사진을 촬영하는 과정을 보여주는 순서도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 안저 카메라를 이용하여 망막 이미지를 획득하기 위해서는, 먼저, 피검안(5)의 각막으로 각막 관찰용 광을 조사하고(S 10), 피검안(5)의 각막에서 반사된 상기 각막 관찰용 광의 이미지를 검출한다(S 12). 상기 각막 관찰용 광의 이미지와 피검안의 이미지로부터, 안저 카메라와 피검안(5) 사이의 거리(사용 거리)와 안저 카메라와 피검안(5)의 동공 정렬 여부를 확인하고(S 14), 상기 사용 거리와 동공 정렬이 맞지 않는 경우, 안저 카메라의 스테이지를 이동시켜(S 16), 안저 카메라의 사용 거리 조정 및 동공 정렬을 수행한다. 이와 같이, 사용 거리 조정 및 동공 정렬이 완료된 상태에서, 피검안(5)의 망막으로 망막 정렬용 광을 조사하고(S 20), 피검안(5)의 망막에서 반사된 망막 정렬용 광의 이미지를 검출한(S 22) 다음, 상기 망막 정렬용 광의 이미지로부터, 상기 망막 정렬용 광의 초점이 망막에 맞추어져 있는지를 확인하고(S 24), 상기 망막 정렬용 광의 초점이 망막에 맞지 않은 경우, 초점 조절용 렌즈(도시되지 않음)를 이동시켜(S 26), 망막 정렬용 광의 초점이 망막에 맺히도록 한다. 이와 같은 망막 초점 조정, 즉, 망막 정렬 과정(S 22, S 24, S 26)과 동시에, 각막 이미지를 이용한 상기 안저 카메라의 사용 거리 조정과 동공 정렬을 과정(S 12, S 14, S 16)을 추가로 함께 수행하여, 안저 카메라의 사용 거리 및 동공 정렬 상태를 유지함으로써, 안저 카메라의 위치 이동에 의한 오차를 방지할 수 있다. 이와 같이, 각막 및 망막 정렬이 완료되면, 필요에 따라, 상기 각막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광의 조사를 중지하고, 피검안(5)의 망막으로 망막 관찰용 광을 조사한(S 30) 다음, 망막 관찰용 광의 이미지(망막 칼라 사진)를 검출한다(S 32).
본 발명에 따른 안저 카메라에 있어서는, 피검안(5)의 각막에 각막 관찰용 광을 조사하고, 각막 관찰 화면의 소정 위치에 각막 관찰용 광의 이미지가 위치하도록 안저 카메라의 위치를 조정하면서, 피검안(5)의 망막에 초점을 맞추고, 망막 사진을 촬영한다. 이와 같이, 망막 초점 조절 시, 각막 관찰용 광학계(20)를 동시에 사용하면, 홍채, 각막, 공막 등의 이미지와 함께 결상된 각막 관찰용 광의 이미지를 이용하여, 보다 편리하고 정확하게 안저 카메라의 거리 조절 및 중심 정렬을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 안저 카메라에 있어서는, 전안부 전체의 이미지를 이용하여, 중심 정렬을 하므로, 피검안(5)의 동공 중심과 각막 정점이 상이한 경우에도, 안저 카메라의 중심에 각막 정렬용 광원의 중심을 일치시키는 경우 보다, 동공의 중심에 안저 카메라를 위치시키는 것이 보다 용이하고, 따라서 보다 깨끗한 안저 이미지를 얻을 수 있다. 또한, 피검안(5)의 동공경이 안저 카메라의 촬영 가능 최소 동공경과 유사한 크기인 경우에도, 위와 같은 이유로, 플레어(flare)가 적은 보다 깨끗한 안저 이미지를 얻을 수 있다.

Claims (4)

  1. 피검안으로 각막 관찰용 광을 조사하는 광원, 및 피검안에서 반사된 상기 각막 관찰용 광의 이미지를 검출하는 각막 관찰 카메라를 포함하는 각막 관찰 광학계;
    피검안으로 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광을 조사하는 광원, 상기 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광의 초점이 맺히도록 조절하는 초점 조절용 렌즈, 피검안에서 반사된 상기 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광을 분리하는 망막용 색선별 미러, 상기 망막용 색선별 미러에서 분리된 망막 관찰용 광의 이미지를 검출하는 망막 관찰 카메라, 및 상기 망막용 색선별 미러에서 분리된 망막 정렬용 광의 이미지를 검출하는 망막 정렬 카메라를 포함하는 망막 관찰 광학계; 및
    상기 피검안에서 반사되는 각막 관찰용 광 성분과 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광 성분을 분리하여, 상기 각막 관찰 광학계 및 망막 관찰 광학계로 각각 전달함으로써, 각막 및 망막의 이미지를 동시에 결상시키는 각막용 색선별 미러를 포함하는 안저 카메라.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각막 관찰 카메라로 입사되는 각막 관찰용 광으로부터 망막 관찰용 광 및 망막 정렬용 광 성분을 분리 및 제거하는 필터를 더욱 구비하는 안저 카메라.
  3. 제1항에 있어서, 상기 각막 관찰용 광은 파장 900 내지 1000 nm의 장파장 근적외선 광이고, 상기 피검안의 이미지에 대하여, 상기 각막 관찰용 광이 소정의 형태를 가지도록, 안저 카메라의 위치를 조정하여, 안저 카메라와 피검안 사이의 거리를 조절하고, 안저 카메라의 중심을 피검안의 동공 중심에 정렬시키는 것인, 안저 카메라.
  4. 제1항에 있어서, 상기 망막 정렬용 광은 파장 780 내지 900 nm의 단파장 근적외선 광이고, 망막의 포커싱 및 중심 정렬에 사용되며, 상기 망막 관찰용 광은 가시광선이고, 망막의 가시광선 이미지를 얻기 위하여 사용되는 것인, 안저 카메라.
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