KR20130099113A - 검사 장치 - Google Patents

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KR20130099113A
KR20130099113A KR1020137010177A KR20137010177A KR20130099113A KR 20130099113 A KR20130099113 A KR 20130099113A KR 1020137010177 A KR1020137010177 A KR 1020137010177A KR 20137010177 A KR20137010177 A KR 20137010177A KR 20130099113 A KR20130099113 A KR 20130099113A
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옵토메드 오와이
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Abstract

조명부의 사출동으로부터의 빛은 객체에 빛이 향하게 하는 빔 스플리터로 향하게 한다. 만일, 상기 조명부의 사출동의 실제 이미지와 카메라부의 입사동의 실제 이미지가 각막으로부터 수정체의 뒷면까지 다양한 위치에 빛으로 만들 수 있는 경우, 망막에 조명이 비춰진다. 상기 객체는 상기 객체와 상기 카메라부 사이에 망막의 실제 중간 이미지를 형성한다. 상기 수정체의 입사동 및 상기 사출동의 이미지가 중복되지 않게 하기 위해 조명의 경로 및 상을 만드는 경로를 벗어나게(deviate) 하면서 상기 빔 스플리터는 상기 망막으로부터 상기 카메라부로 빛이 향하게 한다. 릴레이 렌즈 시스템은 이미지가 스크린에 나타나도록 전기적 형태로 변환하기 위해 망막으로부터 반사된 빛으로 검출 구성 요소 위에 상기 중간 이미지의 실제 이미지를 만든다.

Description

검사 장치{Examination instrument}
눈 검사 장치에 관련된 본 발명의 한정적이지 않은 실시예를 나타낸다.
안저 카메라(fundus camera)의 광학 설계는 몇 가지 도전적인 요구사항이 있다. 검출 시 이미지는 선명해야 하며, 노이즈(noise)를 극복할 수 있을 만큼 센 밝기의 조명이 있어야 한다. 시야는 망막의 넓은 부분을 캡쳐 할 수 있을 만큼 넓어야 한다. 이미지는 눈부심으로부터 자유로워야 한다. 특히 안저 카메라의 렌즈, 각막 및 눈의 수정체로부터의 반사는 이미지의 품질을 쉽게 망친다. 그러한 이미지화는 언딜리에이티드 퓨필(undilated pupils), 즉, 동공을 확대시키지 않는 방법(non-mydriatic)과 함께 수행되는 것도 바람직하다. 바람직하게는 장치는 휴대용 작업을 허용해야 한다. 마지막으로, 장치는 콤팩트(compact)해야 하며, 이미징(imaging) 하는 동안 눈으로 쉽게 정렬할 수 있어야 하며, 작업 거리(working distance)가 충분히 길어야 한다.
전부터 좋은 검안경을 구축하려는 시도가 있었다. 종래 기술에서는, 일반적으로 반사에 관련된 문제들은 조명 및 이미징에 일반적인 적절한 모양으로 형성된 렌즈와 블랙-도트 켤레 방법(black-dot conjugate method)을 함께 사용하여 해결했다. 그러나, 그들은 증가하는 수차로 인해 이미지 품질을 저해하거나, 사용 가능한 시야를 제한한다. 따라서 제대로 된 검안기에 대한 명백한 필요가 있다.
다음은 본 발명의 일부 측면의 기본적인 이해를 제공하기 위해 간단한 요약을 제공한다. 이 요약은 본 발명의 광범위한 개요가 아니다.
눈을 이미징하기 위한 장치와 관련된 본 발명의 측면은 다음을 포함한다: 조명부(illumination unit), 빔 스플리터(beam splitter), 객체(objective), 릴레이 렌즈 시스템(relay lens system) 및 카메라부(camera unit); 조명부는 옵티컬 라디에이션 소스(optical radiation source)를 포함하고, 상기 조명부는 소스의 옵티컬 라디에이션을 상기 조명부의 사출동(exit pupil) 으로부터 빔 스플리터를 향하도록 구성되며; 상기 빔 스플리터는 객체와 릴레이 렌즈 시스템의 개구(aperture) 사이에 위치하고 상기 옵티컬 라디에이션을 상기 객체를 향하게 구성되며; 조명부는 상기 옵티컬 라디에이션으로 눈의 망막을 조명하도록 구성되고, 상기 객체는 상기 망막으로부터 반사된 상기 옵티컬 라디에이션으로 상기 객체와 상기 카메라부 사이에 망막의 실제 중간 이미지를 형성하도록 구성되며, 거기에 조명부의 사출동의 실제 이미지와 카메라부의 입사동(entrance pupil)의 실제 이미지는 각막에서부터 눈의 수정체까지 범위의 위치에 형성가능하고; 상기 빔 스플리터는 상기 옵티컬 라디에이션을 각막에서부터 카메라부를 가리키도록 구성되며, 상기 빔 스플리터는 적어도 상기 수정체 안에서 사출동 및 입사동의 이미지들이 중복되는 것을 방지하기 위해 조명 라디에이션의 경로와 이미징 라디에이션의 경로를 미리 결정된 방식으로 벗어나도록(deviate) 구성되고, 상기 카메라부는 검출 구성 요소(detecting component)를 포함하는데, 상기 릴레이 렌즈 시스템은 옵티컬 이미지가 나타나도록 망막으로부터 반사된 상기 옵티컬 라디에이션으로 상기 검출 구성 요소에 상기 중간 이미지의 실제 이미지를 형성하도록 구성된다.
눈을 이미징하기 위한 방법과 관련된 본 발명의 일 측면은 다음과 같이 구성된다: 소스의 옵티컬 라디에이션을 조명부의 사출동으로부터 빔 스플리터로 향하게 하고; 상기 빔 스플리터에 의해, 상기 옵티컬 라디에이션을 조명 라디에이션의 경로를 따라 객체를 향하게 하고; 조명부의 사출동의 실제 이미지와 카메라부의 입사동의 실제 이미지는 각막으로부터 눈의 수정체의 뒷부분에 이르는 범위에 위치에 형성 가능하도록 상기 객체를 통해 상기 옵티컬 라디에이션으로 눈의 망막을 조명하고; 상기 객체를 통해 상기 객체와 이미징 라디에이션의 경로에 있는 상기 카메라부 사이에 상기 망막으로부터 반사된 상기 옵티컬 라디에이션으로 망막의 실제 중간 이미지를 형성하고; 빔 스플리터에 의해 상기 옵티컬 라디에이션을 상기 망막으로부터 상기 카메라부를 향하게 하고; 적어도 수정체의 표면에서 상기 사출동 및 상기 입사동의 이미지들이 중복되는 것을 방지하기 위해 상기 조명 라디에이션의 경로와 상기 이미징 라디에이션의 경로를 상기 객체와 상기 릴레이 렌즈 시스템의 개구 사이에 미리 결정된 방식으로 빔 스플리터에 의해 벗어나게(deviate) 하고; 그리고 릴레이 렌즈 시스템에 의해, 옵티컬 이미지가 나타나도록 상기 망막으로부터 반사된 상기 옵티컬 라디에이션으로 검출 구성 요소에 상기 중간 이미지의 실제 이미지를 형성한다.
본 발명의 추가적인 실시예들은 종속항에 개시되어 있다.
본 솔루션은 동공을 확대시키지 않는 방법(non-mydriatic)으로 눈을 이미징을 가능하게 하여 적절한 시야로 눈부심 없는 이미지의 결과를 이미징한다.
비록 본 발명의 다양한 측면, 실시예 및 특징들이 독립적으로 인용되었지만, 본 발명의 다양한 측면, 실시예 및 특징들의 결합은 가능하고 본 발명이 청구된 범위 내에 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 예시적인 실시예에 의해 발명이 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 눈 검사 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 눈 검사 장치의 다른 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 조명 라디에이션의 축 및 이미징 라디에이션의 축의 편차를 도시한 도면이다.
도 4는 걸스트랜드의 원칙(Gullstrand's principle)에 따른 눈의 옵티컬 라디에이션 경로를 도시한 도면이다.
도 5는 걸스트랜드의 원칙보다 쉬운 옵티컬 라디에이션의 경로의 요구를 도시한 도면이다.
도 6은 수정체에서만 분리된 조명 및 이미징 라디에이션의 경로로 눈의 동공을 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 10은 경로의 몇 가지 변형을 도시한 도면이다.
도 11은 조명 및 이미징 라디에이션의 경로의 투영이 눈의 동공보다 큰 것을 도시한 도면이다.
도 12는 눈의 동공이 작은 예를 도시한 도면이다.
도 13과 도 14는 눈의 동공에 조명 라디에이션 및 이미징 라디에이션의 경로의 투영을 도시한 도면이다.
도 15는 광학 기능 부품을 갖춘 카메라부를 도시한 도면이다.
도 16은 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 모든 실시예를 보여줄 수는 없지만, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 게다가, 본 발명은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 여기에 명시된 실시예에 한정하여 해석되어서는 안 된다. 비록 여러 위치에서 "하나의" 또는 "어떤" 실시예라는 의미로 특정할 수 있으나, 이것이 반드시 각각의 참조가 같은 실시예를 의미하는 것은 아니거나, 특징은 오직 하나의 실시예에 적용한다. 다양한 실시예들의 하나의 특징은 다른 실시예들을 제공하기 위해 합쳐질 수 있다.
도 1을 참고하면, 눈을 검사하는 기계와 같은 장치의 구조의 실시예로, 다양하게 구현 가능한 몇 가지 구성 요소 및 기능적 요소만이 단순화된 구조를 도시한 도면이다. 눈을 이미징하기 위한 검사 장치는 조명부(illumination unit)(100), 빔 스플리터(beam splitter)(102), 객체(object)(104) 및 카메라부(camera unit)(106)를 포함할 수 있다. 조명부(100)는 렌즈 또는 렌즈들(108) 및 하나 이상의 소스 요소를 포함할 수 있는 옵티컬 라디에이션 소스(110)로 구성된다. 조명부는 다음 중 적어도 하나를 전송할 수 있다: 자외선(250nm ~ 400nm), 가시광선(400nm ~ 700nm), 적외선(700nm ~ 1400nm).
조명부(100)는 조명부의 사출동(exit pupil)(112)으로부터 빔 스플리터(102)로 소스(110)의 옵티컬 라디에이션(optical radiation)의 방향을 지시할 수 있다. 사출동(112)은 광학적 요소로 인해 개구(aperture) 다음에 형성된 조명부(100)에 있는 물리적 개구(physical aperture)의 이미지이다. 빔 스플리터(102)는 옵티컬 라디에이션을 조명 라디에이션의 경로(134) 안에서 객체(104)를 향하게 한다. 옵티컬 라디에이션의 경로는 옵티컬 라디에이션이 차지하는 부피로 정의될 수 있다. 경로의 크기와 모양은 렌즈 및 기타 광학적 요소들의 속성에 따라 달라진다. 눈 역시 경로에 영향을 줄 수 있다. 도 1을 참고하면, 빔 스플리터(102)는 옵티컬 라디에이션의 부분을 객체(104)를 향해 반사한다.
일반적으로, 빔 스플리터는 그것을 향해있는 옵티컬 라디에이션의 부분을 반사하고 옵티컬 라디에이션의 나머지 부분은 그것을 통과하도록 허용한다. 종종 빔 스플리터는 옵티컬 라디에이션의 빔을 분리되기 전의 원래 빔 세기의 수 퍼센트에서 거의 50%미만 범위를 가질 수 있는 동일한 세기를 가진 두 개의 빔으로 분할한다.
일실시예에서, 빔 스플리터(102)는 편광판(polarizer)을 포함할 수 있다. 편광판을 가진 빔 스플리터는, 예를 들어 편광 빔 스플리터(polarizing beam splitter)가 될 수 있다. 대신 또는 추가적으로, 조명 라디에이션(illumination radiation) 및 이미징 라디에이션(imaging radiation) 둘 다 편광하기 위한 하나 이상의 편광판이 있을 수 있다. 빔 스플리터(102)와 관련된 편광판은 옵티컬 라디에이션을 선형적으로 편광되게 할 수 있다.
객체(104)는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 검사 장치가 눈으로부터의 작업 거리로 이동하면 객체는 옵티컬 라디에이션으로 눈(122)의 망막(128)을 조명하기 위해서 각막(120)에서 눈의 수정체(124) 뒷부분(126)에 이르는 위치에 조명부(100)의 사출동(112)의 실제 이미지를 형성하도록 설계된 속성을 가질 수 있다. 마찬가지로, 검사 장치가 눈으로부터 작동 거리에 이동하면 객체(104)는 각막(120)에서부터 눈(122)의 수정체(124)의 뒷부분(126)에 위치한 카메라부(106)의 입사동(114)의 실제 이미지를 형성하도록 설계된 속성을 가질 수 있다. 옵티컬 라디에이션의 조명은 망막(128)으로 전파할 때 눈의 동공(127)을 지나갈 수 있다. 마찬가지로, 이미징 옵티컬 라디에이션은 검출을 향해 눈의 동공(127)을 통해 지나갈 수 있다.
객체도 또한 객체(104)와 카메라부(106) 사이에 망막으로부터 반사된 옵티컬 라디에이션인 이미징 라디에이션의 경로(132) 안에 망막의 실제 중간 이미지(130)를 형성하도록 설계된 속성을 가질 수 있다. 일실시예에 따르면, 실제 중간 이미지(130)는 객체(104)와 빔 스플리터(102) 사이에 있을 수 있다.
빔 스플리터(102)는 망막(128)에서 카메라부(106)로 옵티컬 라디에이션의 방향을 설정할 수 있다. 도 1을 참고하면, 빔 스플리터(102)는 검출을 향하여 옵티컬 라디에이션의 부분을 통과한다. 빔 스플리터(102)는 빔 스플리터(102)가 조명 라디에이션의 경로(134) 및 이미징 라디에이션의 경로(132)를 미리 결정된 방법으로 서로 벗어나도록(deviate) 설계 및/또는 위치될 수 있다. 이러한 이탈은 이미지 및/또는 적어도 수정체(124) 안에 있는 사출동(112) 및 입사동(114)의 라디에이션의 빔들의 중복을 방지할 수 있다.
빔 스플리터는 객체(104)와 릴레이 렌즈 시스템(138)의 개구(116) 사이에 존재할 수 있다. 빔 스플리터(102)는 릴레이 렌즈 시스템(138)의 입사동(114)과 객체(104) 사이에 위치할 수 있다. 입사동은 개구(116) 전에(객체 공간으로 투영된) 광학적 요소에 의해 형성된 릴레이 렌즈 시스템의 개구(116)의 이미지이다. 빔 스플리터(102)는 중간 이미지(130)와 릴레이 렌즈 시스템(138) 사이에 존재할 수 있다. 빔 스플리터(102)는 조명 옵티컬 라디에이션과 이미징 라디에이션 사이에 편차를 형성할 수 있다. 예를 들어, 릴레이 렌즈 시스템(138)의 사출동(114)과 중간 이미지(130) 사이의 시각적으로 중간의 위치는 빔 스플리터(102)에게는 가능할 수 있다. 중간 이미지(130)와 빔 스플리터(102) 사이의 약간의 거리는 예를 들어, 이미지에서 보일 수 있는 빔 스플리터(102)의 먼지를 피하는데 좋을 수 있다.
만일 빔 스플리터(102)가 편광판을 포함하는 경우, 빔 스플리터(102)로부터 객체(104)로 반사된 옵티컬 라디에이션은 편광된다. 편광 된 옵티컬 라디에이션은 눈(122)의 망막(128)으로 전파하고 망막(128)으로부터 반사된다. 망막의 표면이 광학적으로 거칠기 때문에, 편광 된 옵티컬 라디에이션은 적어도 부분적으로 편광이 소멸된다. 반사된 옵티컬 라디에이션이 편광 빔 스플리터(102)를 때리면, 옵티컬 라디에이션의 편광 된 부분은 검출되지 않고 빔 스플리터(102)로부터 조명부(100)를 향해 반사된다. 그러나, 반사된 옵티컬 라디에이션의 편광되지 않은 부분은 빔 스플리터(102)를 통해 검출로 전파한다.
편광 빔 스플리터에 추가로 또는 대신에, 조명 라디에이션을 위한 프리폴라라이져(prepolarizer)(140) 및 이미징 라디에이션을 위한 포스트폴라라이져(postpolarizer)(142)가 사용될 수 있다. 프리폴라라이져(140)는 빔 스플리터(102) 전에 조명 옵티컬 라디에이션(134)에 선형 편광을 수행할 수 있다. 포스트폴라라이져(142)는 역시 선형 편광판이 될 수 있고 프리폴라라이져(140)와 교차된 위치, 즉, 포스트폴라라이져(142)의 편광 축이 프리폴라라이져(140)의 편광 축에 비해 90° 돌려져 위치할 수 있다. 이러한 구성에서 프리폴라라이져(140)를 지나는 선형 편광판을 가진 어느 옵티컬 라디에이션도 포스트폴라라이져(142)를 지나지 않을 수 있다. 따라서, 예를 들면, 객체(104)로부터의 반사는 포스트폴라라이져(142)를 지나지 않을 수 있고, 따라서 검출 구성 요소(106)에 전파되지 않을 수 있다. 그러나 망막(128)으로부터 반사된 옵티컬 라디에이션의 편광되지 않은 부분은 검출 구성 요소(136)까지 포스트폴라라이져(142)를 통해 지날 수 있다.
카메라부(106)는 검출 구성 요소(136)를 포함하고, 릴레이 렌즈 시스템(138)을 포함할 수 있다. 릴레이 렌즈 시스템(138)도 카메라부(106)로부터 분리된 구성 요소가 될 수 있다. 카메라부(106)가 상용제품인 것처럼 카메라부(106)는 검출 구성 요소(136) 및 릴레이 렌즈 시스템(138)의 통합된 조합이 될 수 있다. 카메라부(106)는 또한 이미지 처리부(image processing unit)(148)와 공통 프레임(common frame)의 스크린(150)을 포함할 수 있다. 또한, 카메라부(106)는 검사 장치에 고유한 별도의 광학적 구성 요소로 설계되거나 만들어질 수 있다.
릴레이 렌즈 시스템(138)은 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 릴레이 렌즈 시스템(138)은 반사된 옵티컬 라디에이션으로 검출 구성 요소(136) 위에 중간 이미지(130)의 실제 이미지를 형성할 수 있다. 검출 구성 요소(136)는 메트릭스(matrix)의 형태로 있을 수 있는 복수개의 픽셀(pixel)을 포함할 수 있다. 검출 구성 요소(136)의 목적은 옵티컬 이미지를 전기적 형태로 변환하기 위한 것 일 수 있다. 그러나, 검출 구성 요소(136)는 또한 광전자 검출기(optoelectronic detector) 대신 사진 필름(photographic film)이 될 수 있다. 검출 구성 요소(136)는 CCD(Charged-Coupled Device) 셀(cell)이나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)셀일 수 있다. 카메라부(106)는 디지털 카메라처럼 기능할 수 있다. 전기적 형태의 이미지, 하나 이상의 스틸 이미지(still image)들 또는 비디오는 이미지 처리부(image processing unit)(148)에서 처리될 수 있고 사용자에게 검사 장치의 스크린(150)을 통해 제공될 수 있다. 이미지 처리부(148)는 프로세서(processor)와 메모리(memory)를 포함할 수 있다.
도 2는 눈 검사 장치의 다른 구성을 도시한 도면이다. 구성은 도 1과 유사하지만 카메라부(106) 및 조명부(100)의 자리가 바뀌었다. 만일 빔 스플리터(102)가 편광판을 포함하면, 빔 스플리터(102)를 통해 객체로 통과하는 옵티컬 라디에이션이 편광된다. 편광 된 옵티컬 라디에이션은 눈(122)의 망막(128)에 전달하고 망막(128)으로부터 반사된다. 반사된 옵티컬 라디에이션이 편광 빔 스플리터(102)를 때리면, 옵티컬 라디에이션의 편광 된 부분이 빔 스플리터(102)를 통해 조명부(100)를 향해 전달한다. 그러나, 반사된 옵티컬 라디에이션의 편광되지 않은 부분은 검출을 향해 빔 스플리터에서 반사된다.
도2를 참고하면, 일실시예에서, 편광 빔 스플리터는 비-편광 빔 스플리터(non-polarizing beam splitter), 편광판(144) 및 쿼터웨이브 플레이트(quarterwave plate)(146)로 대체될 수 있다. 편광판(144)은 빔 스플리터에서 반사한 후 조명 라디에이션(134)을 편광 할 수 있다. 쿼터웨이브 플레이트(146)는 선형적으로 편광 된 조명 라디에이션(134)을 원형으로 편광 된 라디에이션으로 변환할 수 있다. 옵티컬 라디에이션은 눈(122)에 들어가기 전에 객체(104)와 각막(120)을 때린다. 옵티컬 라디에이션의 편광을 검출 구성 요소(106)를 향해 전달하는 것은 두 번째 통과할 때 쿼터웨이브 플레이트(146)에서 원형으로 편광 된 것으로부터 선형적으로 편광 된 라디에이션으로 돌아올 수 있다. 그러나, 선형 편광은 조명 라디에이션에 대해서 90° 회전 된다. 그러면 이미징 라디에이션(132)은 다시 편광판을 때릴 수 있다. 편광을 유지하고 있는 옵티컬 라디에이션의 부분, 특히 반사는 쿼터웨이브 플레이트를 두 번째 통과한 이후에 옵티컬 라디에이션의 편광이 모두 90° 돌아갔기 때문에 편광판을 통과하지 않을 수 있다. 그러나, 적어도 망막(128)으로부터 반사된 옵티컬 라디에이션의 편광되지 않은 부분은 편광판(144)을 통과할 수 있다.
실시예에 조금 더 가까이 가보면, 조명의 광학적 경로 및 이미징 라디에이션은 거울이나 비-편광 빔 스플리터 대신 편광 빔 스플리터를 사용함으로써 분리된다. 편광 빔 스플리터는 릴레이 렌즈 시스템(138)의 입사동(114)에서 먼 조명 및 이미징 라디에이션의 경로를 분리하는데 사용할 수 있다. 편광판이 있는(또는 없는) 빔 스플리터는 검사 장치 안에 포함될 수 있다. 역시 다른 용도로 사용될 수 있는 카메라부(106)는 독립적인 장치가 될 수 있고 일반 렌즈나 렌즈들을 포함할 수 있다.
도 1을 참고하면, 조명 및 이미징 라디에이션은 적어도 객체(104)와 잠재적으로 객체와 편광판을 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있는 빔 스플리터 사이에 있는 다른 렌즈들도 공유한다. 공유된 객체(104)의 장점은 눈(122)과 검사 장치 사이의 작업 거리가 편안하게 길 수 있고, 휴대용 검사 장치를 작동하는 경우에도 도움이 될 수 있다.
편광 빔 스플리터의 사용은 반사의 방해 없이 공유된 렌즈들의 설계의 자유를 가능하게 한다. 편광 빔 스플리터로부터 반사된 선형적으로 편광 된 조명 라디에이션이 공유된 표면(예를 들어, 객체(104)의 전면 및 후면의 표면)으로부터 반사되면, 편광 상태를 유지하고 편광 빔 스플리터에 의해 조명부(100)를 향해 반사된다. 그러나, 조명 라디에이션이 망막(128)으로부터 산란되면, 실질적으로 편광이 소멸되고 따라서 망막(128)의 이미지는 편광 빔 스플리터를 통해 검출 구성 요소(136)로 전송된다. 자연스럽게, 공유된 렌즈들은 실질적으로 복굴절이 없어야 하거나, 복굴절은 위상차 판(retardation plate)과 같은 보상기를 사용하여 보상되어야 한다.
일실시예에서, 혼합된 눈부심 제거가 사용될 수 있는바 처음 공유된 표면으로부터의 눈부심은 편광에 기초하여 제거될 수 있고, 다음(즉, 눈에 더 가까이 있는)의 표면으로부터의 눈부심은 적어도 하나의 보상기를 사용한 편광에 기초하여 또는 기존의 방법, 예를 들어 적절하게 모양을 설계하거나 및/또는 블랙-도트 켤레 방법을 사용하여 제거될 수 있다.
도 3은 조명 라디에이션의 경로의 옵티컬 축(300)과 이미징 라디에이션의 경로의 옵티컬 축(302) 사이의 편차를 도시한 도면이다. 도 3은 도 1의 구성을 나타낸다. 그러나, 방향에 상응하는 편차도 도 2와 유사한 구성에 나타날 수 있다. 조명 라디에이션의 경로의 옵티컬 축(300)의 방향과 이미징 라디에이션의 경로의 옵티컬 축(302)의 방향 사이의 각 α는 미세한 각이 될 수 있다. 각 α는 예를 들어, 3° 에서 12°가 될 수 있다. 도 4 내지 도 6을 참고하면, 편차는 적어도 수정체(124) 안에 있는 사출동(112)과 입사동(114)의 이미지의 중복을 방지하기 위해 사용된다. 편차는 조정될 수 있다. 편차는 예를 들어, 빔 스플리터(102)를 돌리거나 조명 동공을 움직임으로써 바뀔 수 있다.
눈에 의한 반사를 제어하는 가능성을 지금부터 분석한다. 도 4는 걸스트랜드의 원칙에 따른 일실시예로써, 눈에 있는 광학적 경로를 도시한 도면이다. 안저 카메라에 관련된 공통의 문제는 눈의 전면 부분으로부터의 눈부심이다. 반사의 원인(sources of the reflections)은 각막(120) 및 수정체(124)의 양면이다. 걸스트랜드의 원칙에 따라, 그러한 반사는 그 표면에 있는 조명 및 이미징 라디에이션의 경로들(400, 402)을 서로 분리하여 피할 수 있다. 도 4를 참고하면, 조명 라디에이션의 경로(400) 및 이미징 라디에이션의 경로(402)는 각막(120)의 표면 및 수정체(124)의 전면 표면(125) 및 후면 표면(126)에서 중복되지 않는다. 경로들은 좁은 허리 전에 수렴하고 그 다음에 경로들은 발산한다. 각막(120)과 수정체(124)의 후면 표면(126) 사이의 좁은 허리는 조명부(100)의 사출동(124)의 초점(focal point)을 의미한다. 유사하게, 카메라부(106)의 입사동(114)의 이미지는 이미징 라디에이션의 경로의 허리에 있는 초점이다.
도 5 및 도 6은 걸스트랜드의 원칙의 자격 요건보다 더 쉬운 자격 요건의 일실시예를 도시한 도면이다. 도 5는 조명 및 이미징 라디에이션의 경로가 수정체(124)의 전면 표면(125)에서 후면 표면(126)의 범위에서 분리된 구성의 시야를 나타낸다. 일실시예에서, 편광 빔 스플리터와 같은 적어도 하나의 편광판이 사용되고, 각막(120)으로부터의 반사가 매우 크게 감쇠되거나 제거되어 망막의 검사나 측정을 방해하지 않는다. 각막(120)으로부터의 반사는 신경 쓸 필요가 없기 때문에, 실질적으로 더 큰 검사 장치의 시야를 가능하게 하는 조명 라디에이션 및 이미징 라디에이션의 경로들(400, 402)은 수정체(124)의 표면에서만 분리될 수 있다. 조명부(100)의 사출동(112)의 실제 이미지 및 카메라부(106)의 입사동(114)의 실제 이미지는 같은 장소 또는 조명 라디에이션의 경로(134) 또는 이미징 라디에이션의 경로(132)의 옵티컬 축에 평행한 선의 다른 장소에 있도록 설계될 수 있다.
도 6은 조명 및 이미징 라디에이션의 경로(400, 402)가 수정체 안에서만 분리된 눈의 동공을 도시한 도면이다. 일반적으로, 하나 이상의 조명 라디에이션의 경로가 눈을 향하게 될 수 있다. 마찬가지로, 하나 이상의 이미징 라디에이션의 경로는 눈으로부터 검출 구성 요소(136)로 이어질 수 있다. 큰 원(600)은 동공의 (실제로 눈 안에 있는) 초점 평면(focal plane)으로의 투영을 나타낸다. 위쪽의 원(602)은 이미징 라디에이션 경로(402)의 초점 평면으로의 투영을 나타낸다. 아래쪽의 원(604)은 조명 라디에이션 경로(400)의 초점 평면으로의 투영을 나타낸다. 두 경로들의 허리의 투영들은 지름이 약 1mm인 원형 디스크일 수 있고, 라디에이션의 경로들 사이에 약 1mm의 거리가 있을 수 있다. 위쪽의 점선으로 된 원(606)은 동공(600)에서의 이미징 라디에이션의 투영을 나타낸다. 아래쪽의 점선으로 된 원(608)은 동공(600)에서의 조명 라디에이션의 투영을 나타낸다. 옵티컬 라디에이션의 두 경로들은 지름이 약 4mm인 눈의 동공 안에 들어간다.
가시광선과 근적외선(Near Infra Red) 파장을 사용하기에 수 mm 이하의 크기는 옵티컬 라디에이션의 경로들에게 적합할 수 있다. 근적외선 파장은 대광 반사(pupillary light reflex)를 발생하지 않고 따라서 검사 장치는 더 큰 동공 크기를 작동하도록 설계 될 수 있다.
조명 및 이미징 라디에이션의 경로들(400,402)의 투영은 다양한 크기와 모양이 될 수 있다. 그들은 경로들(400,402)의 분리 및 비-비네팅 동작(non-vignetting behavior)을 제공하는 전체 또는 잘려진 원 또는 타원, 사각형 또는 어떤 모양이 될 수 있다. 경로들 간의 거리, 원하는 시야 크기 및 원하는 눈의 최소 동공 크기는 적은 양의 옵티컬 라디에이션이 힘이 허용 범위 아래 있는 한 용인된다고 하더라도 실질적으로 옵티컬 라디에이션을 갖지 않는다. 라디에이션의 경로들의 최소 거리는 0.3mm에서 1.5mm 또는 최대 3mm가 될 수 있다. 도 4 내지 6을 참고하면, 조명 및 이미징 라디에이션의 경로들의 투영들은 거의 같은 크기지만, 자연적으로 그들의 크기는 밝기 및 옵티컬 라디에이션의 소스의 광학 전송 손실(optics transmission losses)에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 필요한 이미지 밝기는 눈 안과 위의 경로들의 작은 투영 영역을 달성하기 위한 목적일 때 석회 인자(liming factor)가 될 수 있다.
도 7 내지 도 10은 경로에서 약간의 모양 및 크기 변화를 나타낸다. 예를 들어, 도 7을 참고하면, 투영은 사각형 모양을 갖고 있다.
도 8을 참고하면, 예를 들어, 조명 라디에이션의 투영은 작은 원이고 이미징 라디에이션의 투영은 큰 원이다.
도 9를 참고하면, 예를 들어, 조명 라디에이션의 투영은 작은 원이고 이미징 라디에이션의 투영은 약간 직사각형이 될 수 있는 잘려진 원이다.
도 10을 참고하면, 예를 들어, 조명 및 이미징 라디에이션 둘 다 약간 직사각형이 될 수 있는 잘려진 원이다.
눈과 검사 장치의 정렬이 작업 거리(working distance) 및 횡변위(lateral displacement)의 변화에 더 관대할수록 정렬은 더 쉬워질 수 있다는 것을 알만한 가치가 있을 수 있다. 무산동 이미징(non-mydriatic imaging)이 가능하여 필요한 동공의 최소 직경이 또한 작아진다.
도 11은 눈(600)의 동공보다 큰 경로(400,402)의 투영(604,602)을 나타낸다. 조명 라디에이션 및 이미징 라디에이션 둘 다를 위한 초점 평면 경로의 수정체 투영의 중간에 있을 때 비네팅을 피하기 위해 동공을 통과할 수 있을 만큼 충분히 작을 수 있다(비록 약간의 비네팅이 허용되지만, 그리고 사실상 이미징 및 조명 라디에이션의 경로의 비네팅이 반대에기 때문에 균등한 조명의 이미지를 얻기 위해 서로를 완전히 또는 부분적으로 보완할 수 있다). 따라서 조명부(100)의 사출동(112)과 카메라부(106)의 입사동(112)의 이미지는 필요 이상으로 크지 않을 수 있다. 그러나, 검사 장치가 최고 밝기 모드(심지어 확대된 동공에 사용되는)에 최적화될 때, 조명 라디에이션 및 이미징 라디에이션 둘 다를 위한 초점 평면은 실질적으로 동공 위치에 놓일 수 있고(도 11의 경우를 참고), 그렇게 비네팅을 방지하여, 조명부(100)의 사출동(112) 및 카메라부(106)의 입사동(114)의 이미지의 크기는 동공보다 클 수 있다. 라디에이션의 비네팅되지 않은 빔은 눈의 동공의 크기에 관계없이 제공될 수 있다. 물론, 경로들(400, 402)사이의 거리는 눈의 동공보다 작은 조명 라디에이션 및 이미징 라디에이션을 투영을 가진 체제와 마찬가지로 똑같은 전체 시야를 달성하기 위해 더 길 필요가 있다.
도 12는 눈의 동공이 작은 예를 보여준다. 지름이 대략 2mm만큼 작을 수 있는 작은 동공으로 넓은 전체 시야(예를 들어, 20° 또는 30° 보다 넓은)를 달성하기 위해, 초점 평면(즉, 라디에이션의 경로의 허리)은 동공에 가까울 수 있다. 이것은 비네팅을 줄일 수 있다. 조명부(100)의 사출동(112) 및 카메라부(106)의 입사동(114)의 이미지는 눈의 동공에 들어갈 수 있게 작을 수 있거나, 그들이 더 클 수 있다. 일실시예에서, 초점 평면은 수정체(124) 내부에 눈의 동공으로부터 0.1mm 내지 0.5mm 떨어져 있을 수 있고, 비네팅은 조명 및 이미징 라디에이션의 경로에 있는 반대의 비네팅에 의해 보상될 수 있다. 이 체계는 지속적인 가시광선으로 예를 들어, 백색 광선으로 동공을 확장시키지 않고, 안저의 이미징을 가능하게 해준다. 이미징은 스틸 이미지 또는 비디오 형태로 일어날 수 있다.
도 13 및 도 14는 눈의 동공에 있는 조명 라디에이션 및 이미징 라디에이션의 경로의 투영을 나타낸다. 도 13을 참고하면, 투영은 예를 들며, 눈의 동공보다 큰 직사각형 모양을 가진다. 도 14를 참고하면, 예를 들어, 조명 라디에이션의 투영은 작은 원이고 이미징 라디에이션의 투영은 작은 사각형이다.
눈은 각막(120)과 수정체(124)사이에 실질적인 복굴절이 있다. 따라서, 수정체(124)로부터의 반사는 조명 라디에이션 및 이미징 라디에이션의 경로(400,402)가 수정체(124)에서 분리되지 않는다면, 보이게 될 것이다. 그러나, 일부 실시예에 있어서, 그러한 반사는 적어도 하나의 조절될 수 있는 위상차 판과 같은 편광 보상기를 사용하여 피해질 수 있다. 보상기는 각막 복굴절을 보상할 수 있고 따라서 경로(400,402)는 각막(120)에서 분리될 필요가 없다. 그 결과, 옵티컬 장치의 에탕듀(ㅹtendue)가 극대화 된다. 극대화된 에탕듀란 눈으로 향해진 광출력(optical power)이 충분히 높게 최적화될 수 있고 검사 장치의 수집 전력이 증가될 수 있는 것을 의미한다. 극대화된 에탕듀는 예를 들어, 증가된 밝기 및 넓어진 시야 등의 이점을 제공한다.
일실시예에서, 빛의 편광 상태는 편광 스크램블러(polarization scrambler) 또는 적절한(조정할 수 있는) 보상기를 사용하여, 빛이 눈(122)에 들어가기 전에 원하는 방식 및/또는 각도로 혼합 또는 변조될 수 있다. 조명 라디에이션 및 이미징 라디에이션의 경로는 각막(120)에서부터 수정체(124)의 후면 표면(126)까지 범위에서 분리될 수 있다. 그것은 망막의 편광 의존하는 속성이 이미지화되거나, 측정되거나, 제거되는 것이 가능하게 한다.
지금부터 조명부(100)를 자세히 살펴본다. 조명부(100)의 사출동은 조명 동공으로 정의될 수 있다. 즉, 빔 스플리터(102)로부터 처럼, 조명부(100)의 외부에서 볼 때 조명 라디에이션을 발생시킨 것처럼 보이는 실제 또는 가상의 동공이다. 조명부(100)의 사출동(112)은 다양한 형식과 크기를 가질 수 있다. 일실시예에서, 조명 동공은 원형이 될 수 있고, 뿐만 아니라, 타원형, 직사각형, 잘려진 원형 또는 잘려진 타원이 될 수 있다. 장치가 눈의 작은 동공을 위해 최적화될 때(특히 대각선으로 3mm 이하의 경우) 비록 밝기는 망막의 이미지에서 지점에 따라 다르겠지만 조명 동공은 비네트(vignette)되지 않을 수 있다.
조명부(100)의 사출동(112)으로부터의 조명 라디에이션의 경로는 발산하는 형태를 가질 수 있고, 조명 라디에이션은 중간 이미지 평면의 필요한 부분을 상당히 균등하게 조명한다. 필요한 부분은 망막의 전체 시야 영역의 결합 이미지와 동일하다. 필요한 영역 외부의 빛은 미광(stray light)을 방지하기 위해 차단될 수 있다. 차단은 예를 들어, 비네팅 배플(vignetting baffles)을 추가하거나 조명부(100)다음에 또는 조명 모듈 내부에 시야 조리개(field stop)을 설계 및 사용하여 가능한 한 빨리 실시될 수 있다(또한 조명 시야 조리개라고 불릴 수 있다).
지금부터 조명부(100)를 시험해 본다. 일실시예에서 하나 이상의 구성 요소가 활용되고, 각각의 구성 요소는 옵티컬 라디에이션의 미리 결정된 대역을 전송할 수 있다. 광학적 대역은 단일 파장에서부터 수백 nm 또는 심지어 수천 nm까지 다양할 수 있다. 일실시예에서, 옵티컬 라디에이션 소스(optical radiation source)(110)는 그의 광학적 대역이 제어될 수 있는 하나의 구성 요소가 될 수 있다. 대역폭과 평균 파장은 미리 결정된 방식으로 변경될 수 있다. 대역의 제어는 전기적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 평균 파장은 구성 요소 안에 옵티컬 라디에이션의 생성을 전기적으로 바꾸어 변경될 수 있다.
일실시예에서, 옵티컬 라디에이션 소스는 광대역 소스 요소(wideband source element)와 조정 필터(tunable filter)를 포함할 수 있다. 옵티컬 라디에이션 소스의 출력 대역은 필터를 기준으로 하여 선택될 수 있다. 필터는 복수의 필터 요소, 다른 대역을 통과하는 각각의 필터 요소 또는 파장의 다른 그룹을 가질 수 있다. 각각의 필터 요소 혼자 또는 수개의 필터 요소들을 함께 조명부(100)의 출력 파장을 선택하는데 사용될 수 있다. 조정 필터는 원하는 광학적 대역 또는 원하는 광학적 대역들을 지나도록 그의 광학적 특성을 변경하여 전기적으로 조정될 수 있다.
조명부(100)는 조명부(100)의 사출동(112)을 형성하는데 필요한 렌즈, 광파이프(lightpipes), 다이크로익(dichroics), 거울, 조리개(apertures) 등 그리고 중간 이미지(130)의 평면에 적절한 조명을 포함할 수 있다. 소스 요소는 예를 들어, LED(Light Emitting Diode), 유기 LED, 발광 플라즈마, 레이저, 백열 전구, 할로겐 전구(halogen bulb), 아크 램프(arc lamp)(예를 들어, 크세논 아크 램프), 형광 램프, 또는 적절한 파장을 방출하고 장치에 대한 적절한 특성을 가진 모든 램프가 될 수 있다.
일실시예에서, 조명부(100)는 예를 들어, 하나의 백색 LED 칩 및 근적외선(near-infrared) 파장에서 방출하는 하나의 LED 칩을 포함하고 다이크로익 거울(dichroic mirror)을 사용하여 라디에이션이 합쳐질 수 있다. 예를 들어, 백색 LED 칩은 400nm에서 700nm 대역의 가시 광선을 방출할 수 있고 근적외선 LED 칩은 700nm에서 1200nm 대역 또는 800nm에서 900nm의 더 좁은 대역의 빛을 방출할 수 있다. 근적외선 파장을 이용한 검사 장치는 이미지를 캡쳐하기 위해 스틸 이미지 또는 비디오를 캡쳐하기 위한 플래시 모드에서 사용되는 백색 광 뒤의 올바른 위치에 정렬될 수 있다. 근적외선 파장은 대광 반사를 발생하지 않고 따라서 결국, 광학적 설계의 타협의 균형을 맞추는 설비인 검사 장치는 더 큰 동공 크기와 함께 작동하도록 설계될 수 있다.
일실시예에서, 눈은 근적외선 라디에이션에 의해서만 조명되고 광학적 검사 장치는 가시광선이 초점을 유지하는 방식처럼 근적외선 라디에이션으로 초점이 유지된다. 가시광선과는 약간 다르게 렌즈들은 근적외선 라디에이션을 굴절시키고 굴절의 차이와 그러한 포커싱이 사전에 알려져 있기 때문에 광학적 구성 요소들의 이러한 설정, 즉 포커싱이 가능하다. 가시 광선이 비춰질 때, 이미징 광학기기가 이미 초점을 맞춘 상태이기 때문에 초점을 맞추기 위한 행동을 취할 필요가 없다.
형광 앤지아그러피(angiography)와 같은, 많은 진단 목적을 위해, 미리 결정된 광학적 대역의 조명 및/또는 이미지에 유익할 수 있다. 적어도 하나의 원하는 파장 대역을 제공하기 위해 대역 통과 필터를 사용하여 필터링 될 수 있게 그와 다른 스펙트럼 분석을 목적으로 조명부(100)는 광대역 옵티컬 라디에이션을 전송하는 하나 이상의 소스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 형광 앤지아그러피에서, 적절한 조명은 465nm와 490nm 사이가 될 수 있다. 하나 이상의 적절한 파장 범위의 빛을 방출할 수 있는 하나 이상의 소스 요소를 사용하면 필터의 사용은 피해질 수 있다. 이러한 필터가 없는 실시예는 앤지아그러피를 위한 470nm의 중심 파장에서 방출하는 청색 LED이다. 일실시예에서, 파장 조정 필터가 사용될 수 있다.
검출 구성 요소(136)에 도달하기 전에 이미징 옵티컬 라디에이션(imaging optical radiation)을 필터링하는 것 역시 유용할 것이다. 필터링은 이미징 옵티컬 라디에이션을 적어도 하나의 원하는 대역으로 제한 할 수 있다. 적어도 하나의 대역의 대역폭은 예를 들어, 단일 파장으로부터 수백 nm까지 다양할 수 있다. 그러나, 광학적 대역 또는 대역들의 대역폭은 예에 국한되지 않는다.
필터는 또한 적외선 또는 자외선 범위에 있는 하나 이상의 광학적 대역들을 차단하기 위해 필요할 수 있다. 예를 들어, 자외선 라디에이션은 눈에 손상을 줄 수 있다. 별도의 필터들은 이미징 라디에이션의 경로 및 조명 라디에이션의 경로에서 조명의 대역과는 부분적으로 또는 전체적으로 다른 대역으로 적어도 하나의 이미지를 얻기 위해 사용될 수 있다.
일실시예에서, 조명부(100)는 비록 중요한 조명 또는 다른 조명 방식을 사용할 수 있지만 쾰러 조명(Kㆆhler illumination)의 가르침을 기초로 할 수 있다. LED 칩의 발광 영역은 조명부(100)(즉, 조명 동공)의 사출동(112)에 이미지가 만들어질 수 있다. 조명 시야 조리개(160)에 이미지가 만들어진 칩의 출력 각은 객체(104)에 의해 망막(128)에 이미지가 만들어질 수 있는 중간 이미지(130)의 평면에 이미지가 만들어질 수 있다. 공격적인 미광을 차단하기 위한 조명 시야 조리개를 갖는 장점 외에도, 이것은 망막(128)에 잘 정의된 조명 동공과 균일하고 비네팅 되지 않은 조명을 제공할 수 있다.
일실시예에서, 간단한 조명은 LED로부터 빛을 수집하고 조명부(100)의 사출동(112)으로 발광 영역의 상을 만드는 비구면(aspherical)의 콘덴서(condenser) 렌즈를 기초로 할 수 있고 동시에 중간 이미지(130)의 평면에 조명 시야 조리개(160)의 상을 만든다.
일실시예에서, 조명부(100)는 옵틱스(optics)를 수집하는 LED 또는 LED 칩 만을 포함 할 수 있다.
지금부터 객체(104)를 더 자세히 검사한다. 검사 장치는 객체(104)와 릴레이 렌즈 시스템(138)을 포함할 수 있다. 객체(104)는 객체(104)와 검출 구성 요소(136)사이에 망막(128)의 실제 중간 이미지를 형성할 수 있다. 릴레이 렌즈 시스템(138)은 검출 구성 요소(136) 위에 중간 이미지(130)의 상(image)을 형성할 수 있다. 중간 이미지(130)가 이미지(image)되는 두 번 이루어지는 이 이미징, 또는 이중 이미징(double imaging)은 이점을 가져올 수 있다: 예를 들어, 빔 스플리터(102)를 위한 공간이 있다. 또한, 빔 스플리터(102)는 객체(104) 외부 즉, 객체(104)와 눈(122) 사이에 삽입되어야 한다. 이것은 눈에 대한 짧은 작업 거리, 좁은 시야 및 이미지 밝기와 관련된 문제와 같은 심각한 단점을 일으킬 수 있다.
그렇지 않으면, 빔 스플리터(102)는 객체(104)에 삽입될 수 있는데, 이는 객체 디자인을 상당히 제한하고 검출 구성 요소(136)에 대한 크게 요구되는 사이즈와 같은 다른 단점을 일으킨다. 이중 이미징 구조의 다른 이점은 망막(128)으로부터 검출 구성 요소까지의 배율(magnification)은 검출 구성 요소(136)의 원하는 크기를 적절한 값으로 조정 및 설정하기 쉽다는 것이 될 수 있다. 배율은, 예를 들어, 광학적 요소를 조정함으로써 또는 중간 이미지(130)와 검출 구성 요소 사이의 거리를 최대한 조정함으로써 조정 가능할 수 있다. 즉, 시스템은 옵티컬 줌 기능(zoom-function)을 포함할 수 있다. 아직 이중적(twofold) 이미징 구조의 또 다른 장점으로 중간 이미지(130)가 선명하거나 선명하지 않을 수 있는데, 눈(122)과 객체(104)에 의해 발생된 수차(aberrations)는 객체(104)만에 의해 수정될 필요가 없다는 것이다. 객체(104)로 수차를 수정 할 가능성이 제한되기 때문에 수차의 약간은 릴레이 렌즈 시스템(138)에서 대신 수정될 수 있다. 따라서, 선명한 이미지와 넓은 시야를 얻는 것이 가능할 수 있다.
거기에 이중 이미징 구조의 또 다른 장점으로 릴레이 렌즈 시스템(138)과 검출 구성 요소(136)를 갖춘 카메라부(106)는 반복적으로 카메라부(106)에 붙일 수 있고 떨어뜨릴 수 있는 추가적인 광학 기능 부분(1500 내지 1504) 세트의 부분일 수 있다. 그러한 검사 장치는 도 15에 도시되어 있다. 카메라부(106) 혼자 몸의 바깥 부분 예를 들어, 피부의 검사와 같은 다양한 어플리케이션에 사용될 수 있다. 그 다음 하나의 광학 기능 부분(1500)은 빔 스플리터(102) 및 객체(104)를 포함할 수 있다. 세트에 있는 적어도 하나 이상의 광학 기능 부분(1502 또는 1504)은 눈(122)과 몸의 외부 표면에 있는 적어도 하나의 기관 모두와 다른 적어도 하나의 기관의 이미지를 캡쳐 할 수 있다.
하나 또는 두 개의 비구면의 표면을 가질 수 있는 가장 단순한 형태의 상기 객체(104)는 일중선(singlet)이 될 수 있다. 상기 객체(104)의 옵티컬 축과 이미징 라디에이션의 옵티컬 축 사이의 각도는 이에 제한하지 않고, 예를 들어, 0°와 9°사이가 될 수 있다.
객체(104)는 유리 또는 옵티컬 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 복굴절(birefringence)은 객체의 유리를 그라인딩(grinding) 한 뒤에 어닐링(annealing)함으로써 최소화 될 수 있다. 일실시예에서, 객체(104)는 색수차(chromatic aberrations)를 최소화하는데 사용될 수 있는 이중선(doublet)을 포함한다. 당연히, 구성 요소의 숫자는 하나 또는 둘에 한정되지 않고 다양한 디자인의 변화가 존재할 수 있다. 렌즈의 일부가 복굴절을 도입하는 경우, 복굴절을 보상하기 위한 적절한 보상기를 사용하는 것이 가능하다. 또 다른 가능성은 적절한 표면 모양의 객체를 사용하는 것이다. 또 다른 가능성은 블랙-도트 켤레 방법을 적용하는 것이다.
객체(104)의 초점 길이는 예를 들어, 10mm에서 50mm로 다양할 수 있다. 전체 시야는 예를 들어, 20°에서 60°가 될 수 있다. 눈까지의 작업 거리는 예를 들어, 8mm에서 40mm가 될 수 있다. 망막(128)에서부터 중간 이미지(130)까지의 배율은 예를 들어, 1.2배에서 2.0배가 될 수 있다.
릴레이 렌즈 시스템은 검출 구성 요소(136)에 중간 이미지(130)의 이미지를 형성할 수 있다. 편광 효과가 있거나 없는 빔 스플리터(102)는 중간 이미지(130)와 릴레이 렌즈 시스템(138) 사이에 있을 수 있으나, 릴레이 렌즈 시스템(138) 안에 있을 수도 있다. 그러나, 빔 스플리터는 구경 조리개(aperture stop)가 카메라부(106)의 입사동(114)처럼 행동하는, 검출 구성요소(136)와 릴레이 렌즈 시스템(138)의 구경 조리개(aperture stop) 사이에 있을 수는 없다. 릴레이 렌즈 시스템(138) 및 객체(104)가 분리된 렌즈 시스템이 될 수 있는 것은 장점으로 간주될 수 있다. 즉, 검출 구성 요소(136) 및 릴레이 렌즈 시스템(138)은 같이 그 자체로 다목적 카메라부(106)를 형성할 수 있다.
구경 조리개의 크기 및 모양, 즉, 입사동(114)이 눈의 전면부에 그것의 원하는 이미지와 같은 크기로 나타내진 것이 제공된다. 일실시예에서, 릴레이 렌즈 시스템(138)은 원형 조리개를 갖춘 전통적인 카메라 렌즈 시스템이다. 일실시예에서, 릴레이 렌즈 시스템(138)의 초점 길이는 8mm 및 10mm 사이가 될 수 있다. 종종 12mm에서 35mm의 초점 길이가 만족스럽게 발견된다.
도 1을 참고하면, 일실시예에서, 검사 장치는 예를 들어, 필드(field)를 평평하게 하기 위해 또는 동공을 매칭(matching)시키기 위한 목적으로 필드 렌즈(field lens)(160)를 가질 수 있다. 필드 렌즈(160)는 중간 이미지(130)의 평면에 가까울 수 있다. 필드 렌즈(160)는 객체(104) 또는 릴레이 렌즈 시스템(138)의 일부가 될 수 있거나, 그것은 둘 다에게 부분적으로 공통(common)이 될 수도 있다.
일반적으로, 객체(104)의 초점 길이는 예를 들어, 23mm와 27mm 사이가 될 수 있다. 검사 장치의 작업 거리(즉, 각막에서부터 대물 렌즈(objective lens)의 가장 가까운 표면까지의 거리)는 예를 들어, 18mm와 26mm 사이가 될 수 있다. 조명 동공에서부터 중간 이미지(130)까지의 광학적 거리는 예를 들어, 90mm와 130mm 사이가 될 수 있다. 릴레이 렌즈의 입사동에서부터 중간 이미지까지의 광학적 거리는 조명 동공에서부터 중간 이미지까지의 광학적 거리와 10mm 내에서 동일하다. 릴레이 렌즈 시스템(138)의 초점 길이는 예를 들어, 15mm와 25mm 사이가 될 수 있다. 입사동(114)의 지름은 3mm와 6mm 사이가 될 수 있다. 중간 이미지(130)는 객체(104)로부터 대략 18mm에서 30mm 정도 떨어져 있을 수 있다. 45도의 전체 시야는 약 12mm에서 22mm의 중간 이미지 지름에 대응할 수 있다.
도 16은 일실시예에 따른 장치에 대한 흐름도를 도시한 도면이다. 단계(1600)에서, 소스(110)의 옵티컬 라디에이션은 조명부(100)의 사출동(112)으로부터 빔 스플리터(102)를 향하게 된다. 단계(1602)에서, 옵티컬 라디에이션은 빔 스플리터(102)에 의해 조명 라디에이션의 경로(134)를 따라 객체(104)를 향하게 된다. 단계(1604)에서, 눈(122)의 망막(128)은 조명부(100)의 사출동(112)의 실제 이미지와 카메라부(106)의 입사동(114)의 실제 이미지가 옵티컬 라디에이션으로 객체를 통해 각막(120)에서부터 눈(122)의 수정체(124)의 뒷부분 사이에 위치하도록 형성될 수 있도록 눈(122)의 망막(128)이 조명된다. 단계(1606)에서, 망막(128)의 실제 중간 이미지(130)는 망막으로부터 반사된 상기 옵티컬 라디에이션으로 상기 객체(104)를 통해 상기 객체(104)와 이미징 라디에이션의 경로(132)에 있는 상기 카메라부(106) 사이에 형성된다. 단계(1606)에서, 망막(128)으로부터의 옵티컬 라디에이션은 빔 스플리터(102)에 의해 카메라부(106)를 향하게 된다. 단계(1608)에서, 조명 라디에이션의 경로(134) 및 이미징 라디에이션의 경로(132)는 적어도 수정체(124)의 표면(125,126)에 있는 사출동(112) 및 입사동(114)의 이미지들이 중복되는 것을 방지하기 위해 빔 스플리터(102)에 의해 미리 결정된 방식으로 벗어나게(deviate) 된다. 단계(1610)에서, 중간 이미지(130)의 실제 이미지는 옵티컬 이미지를 스크린(150)위에 나타나는 전기적 형태로 바꾸기 위해 망막(128)으로부터 반사된 옵티컬 라디에이션으로 릴레이 렌즈 시스템(138)에 의해 검출 구성 요소(136)위에 형성된다.
이미지 프로세싱부(image processing unit)(148)는 프로세서, 제어기 또는 메모리 및 검사 장치의 다양한 인터페이스에 연결된 기타 같은 종류의 것이 포함될 수 있다. 일반적으로, 이미지 프로세싱부(148)는 중앙 처리부 또는 추가적인 운용 프로세서가 될 수 있다. 프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field-programmable gate array), 및/또는 적어도 하나의 실시예의 하나 이상의 기능을 실행하도록 프로그램 된 다른 하드웨어 구성요소를 포함할 수 있다.
상기 메모리는 휘발성 및/또는 비 휘발성 메모리를 포함할 수 있고, 일반적으로 컨텐츠(content), 데이터(data), 또는 기타 그러한 것들을 저장한다. 예를 들어, 메모리는 프로세서가 실시예에 따른 장치의 운용과 관련된 단계를 수행하도록 소프트웨어 어플리케이션 또는 운용 시스템, 정보, 데이터, 컨텐츠 또는 그러한 것들과 같은 컴퓨터 프로그램 코드를 저장할 수 있다. 메모리는 예를 들어, RAM(random access memory), 하드 드라이브 또는 다른 고정된 데이터 메모리 또는 저장부가 될 수 있다. 또한, 메모리, 또는 메모리의 부분은 장치에 분리 가능하게 연결된 착탈식 메모리가 될 수 있다.
데이터 저장 매체(data storage medium) 또는 메모리부는 기술 분야에 알려진 다양한 수단을 통해서 프로세서/컴퓨터에 통신 가능하게 연결될 수 있는 프로세서/컴퓨터 안에서 또는 프로세서/컴퓨터의 외부에서 시행될 수 있다.
이미지 프로세싱부(148)에 의해 형성된 이미지 데이터는 옵티컬 시스템(optical system)의 메모리(152)에 저장될 수 있다. 게다가 또는 대신, 이미지 데이터는 병원의 환자 데이터 시스템(patient data system)의 데이터 뱅크(data bank)(154)에 저장될 수 있다.
상기 검사 장치는 이동식 검안경(ophthalmoscope) 및/또는 이동식 안저 카메라(fundus camera)로 사용될 수 있다. 그 이유는 검사 장치는 눈을 검사하는 동안 손으로 들고 있을 만큼 콤팩트하고 가볍게 만들어졌기 때문이다.
당해 기술 분야에 숙련된 자가 기술 발전에 따라, 본 발명의 개념은 다양한 방법으로 구현되는 것은 자명한 일이다. 본 발명 및 그 실시예는 위에 기술된 예들에 한정되지는 않지만 청구항의 범위에 따라 달라질 수 있다.
100: 조명부
102: 빔 스플리터
104: 객체
106: 카메라부
128: 망막

Claims (18)

  1. 눈을 이미징(imaging)하는 장치에 있어서,
    조명부(illumination unit), 빔 스플리터(beam splitter), 객체(objective), 릴레이 렌즈 시스템(a relay lens system) 및 카메라부(a camera unit)를 포함하고,
    상기 조명부는 옵티컬 라디에이션 소스(optical radiation source)를 포함하고, 상기 조명부는 상기 소스의 옵티컬 라디에이션이 상기 조명부의 사출동(exit pupil)으로부터 상기 빔 스플리터를 가리키도록 구성되며,
    상기 빔 스플리터는 상기 옵티컬 라디에이션이 상기 객체를 가리키도록 구성되며,
    상기 조명부는 상기 옵티컬 라디에이션으로 눈의 망막을 조명하도록 구성되며, 그리고 상기 객체는 상기 카메라부와 상기 객체 사이에 상기 망막으로부터 반사되는 상기 옵티컬 라디에이션으로 상기 망막의 실제 중간 이미지(real intermediate image)를 형성 하도록 구성되며, 거기에 상기 조명부의 상기 사출동의 실제 이미지와 상기 카메라부의 입사동(entrance pupil)의 실제 이미지는 각막에서 눈의 수정체 뒤쪽 면까지의 위치에 형성할 수 있고,
    상기 빔 스플리터는 상기 옵티컬 라디에이션을 상기 망막으로부터 상기 카메라부로 가리키도록 구성되고, 상기 빔 스플리터는 적어도 상기 수정체 안에서 상기 사출동과 상기 입사동의 이미지의 중복을 방지하기 위해 미리 결정된 방식으로 조명 라디에이션의 경로와 이미징 라디에이션의 경로를 벗어나도록(deviate) 구성되며;
    상기 카메라부는 검출 구성 요소를 포함하고, 상기 릴레이 렌즈 시스템은 상기 검출 구성 요소에 옵티컬 이미지(optical image)를 위해 상기 망막으로부터 반사된 상기 옵티컬 라디에이션으로 상기 중간 이미지의 실제 이미지를 형성하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 눈을 이미징하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감지 구성 요소는 옵티컬 이미지를 전기 형식(electric form)으로 변환 하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 눈을 이미징하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 적어도 하나의 편광판(polarizer)을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 눈을 이미징하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 객체는 상기 수정체 내부에 상기 조명부의 상기 사출동의 상기 실제 이미지를 형성하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 눈을 이미징하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 객체는 상기 수정체 안에 상기 카메라부의 상기 입사동의 상기 실제 이미지를 형성하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 눈을 이미징하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조명부의 상기 사출동의 상기 실제 이미지와 상기 카메라부의 상기 입사동의 상기 실제 이미지는 상기 이미징 라디에이션의 경로 또는 상기 조명 라디에이션의 경로의 옵티컬 축에 평행한 선과 다른 장소에 있는 것
    을 특징으로 하는 눈을 이미징하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    조명부는 적외선 라디에이션으로 망막을 지속적으로 조명하도록 구성되고, 조명부는 망막의 적어도 하나의 스틸 이미지(still image)를 캡쳐하기 위해 가시광선이 번쩍이도록 구성되는 것
    을 특징으로 하는 눈을 이미징하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 상기 객체와 상기 릴레이 렌즈 시스템의 상기 개구 사이에 위치하는 것
    을 특징으로 하는 눈을 이미징하는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 카메라부와 복수의 광학 기능 부품(optical functional parts)으로 구성된 세트에 있어서,
    반복하여 상기 카메라부에 부착 및 카메라부로부터 탈착 가능한 상기 광학 기능 부품;
    몸의 외부 표면에 있는 적어도 하나의 기관의 이미지를 단독으로 캡쳐 하도록 구성된 상기 카메라부;
    상기 빔 스플리터 및 눈을 이미징하기 위한 상기 객체를 포함하는 상기 광학 기능 부품 중 하나; 및
    상기 눈 및 상기 몸의 외부 표면에 있는 적어도 하나의 기관과 다른 적어도 하나의 기관의 이미지를 캡쳐하기 위해 구성된 상기 카메라부와 적어도 하나의 그 이상의 광학 기능 부품으로 된 세트
    를 포함하는 눈을 이미징하는 장치.
  10. 눈을 이미징하는 방법에 있어서,
    소스의 옵티컬 라디에이션을 조명부의 사출동으로부터 빔 스플리터를 향하게 하는 단계;
    상기 빔 스플리터에 의해 상기 옵티컬 라디에이션을 조명 라디에이션의 경로를 따라 객체를 향하게 하는 단계;
    조명부의 사출동의 실제 이미지 및 카메라부의 입사동의 실제 이미지가 각막에서부터 상기 눈의 수정체의 뒷부분의 범위에 위치하게 형성할 수 있도록 상기 객체를 통해 상기 옵티컬 라디에이션으로 상기 눈의 망막을 조명하는 단계;
    상기 객체를 통해 상기 망막의 실제 중간 이미지가 상기 망막으로부터 반사된 상기 옵티컬 라디에이션으로 상기 객체와 상기 카메라부 사이에 이미징 라디에이션의 경로에 형성되는 단계;
    상기 빔 스플리터에 의해, 상기 옵티컬 라디에이션을 상기 망막으로부터 상기 카메라부에 향하게 하는 단계;
    적어도 수정체의 표면에서 상기 사출동 및 상기 입사동의 이미지들이 중복되는 것을 방지하기 위해 조명 라디에이션의 경로 및 이미징 라디에이션의 경로를 미리 결정된 방식으로 상기 빔 스플리터에 의해 벗어나게(deviating) 하는 단계; 및
    옵티컬 이미지가 나타나도록 상기 릴레이 렌즈 시스템에 의해 검출 구성 요소에 망막으로부터 반사된 상기 옵티컬 라디에이션으로 상기 중간 이미지의 실제 이미지를 형성하는 단계
    를 포함하는 눈을 이미징하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 검출 구성 요소에 의해 상기 옵티컬 이미지를 전기적 형태로 변형하는 단계
    를 더 포함하는 눈을 이미징하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    편광 빔 스플리터(polarization beam splitter)에 의해 상기 옵티컬 라디에이션을 향하게 하는 단계
    를 더 포함하는 눈을 이미징하는 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 객체에 의해 상기 수정체 안에 상기 조명부의 상기 사출동의 상기 실제 이미지를 형성하는 단계
    를 더 포함하는 눈을 이미징하는 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 객체에 의해 실질적으로 상기 수정체 안에 상기 카메라부의 상기 입사동의 상기 실제 이미지를 형성하는 단계
    를 더 포함하는 눈을 이미징하는 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 조명부의 상기 사출동의 상기 실제 이미지 및 상기 카메라부의 상기 입사동의 상기 실제 이미지를 상기 이미징 라디에이션의 경로 또는 상기 조명 라디에이션의 경로의 옵티컬 축(optical axis)과 평행한 선 위에 다른 장소에 형성하는 단계
    를 더 포함하는 눈을 이미징하는 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 망막을 적외선 라디에이션으로 지속적으로 조명하는 단계; 및
    상기 망막의 적어도 하나의 스틸 이미지를 캡쳐하기 위해 가시광선을 번쩍이는 단계
    를 더 포함하는 눈을 이미징하는 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 객체와 상기 릴레이 렌즈 시스템의 상기 개구 사이에 존재하는 상기 빔 스플리터는 상기 릴레이 렌즈 시스템과 다른 장소에 조명 옵티컬 라디에이션과 이미징 라디에이션 사이의 분리를 형성하는 것
    을 특징으로 하는 눈을 이미징하는 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 카메라부 및 복수의 광학 기능 부품들을 포함하는 세트는,
    반복적으로 카메라부에 부착 가능하고 카메라부로부터 탈착 가능한 상기 광학 기능 부품들;
    몸의 외부 표면에 있는 적어도 하나의 기관의 이미지를 단독으로 캡쳐 하도록 구성된 상기 카메라부;
    상기 빔 스플리터 및 눈을 이미징하기 위한 상기 객체를 포함하는 상기 광학 기능 부품 중 하나; 및
    상기 눈 및 상기 몸의 외부 표면에 있는 적어도 하나의 기관과 다른 적어도 하나의 기관의 이미지를 캡쳐하기 위해 구성된 상기 카메라부와 적어도 하나의 그 이상의 광학 기능 부품으로 된 세트;
    를 더 포함하는 눈을 이미징하는 방법.
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