KR20150043303A - 각막의 지형과 두께를 위해 측정하기 위한 장치 및 그에 사용되는 측정 방법 - Google Patents

Abstract

각막의 지형과 두께를 측정하는 장치 및 이를 위해 사용되는 측정 방법은 , 각각의 눈(2)에 대하여 하나의 카메라(6)와 하나의 확산 발광기(7)를 포함하여, 양눈(2)의 시선 방향(D)을 추적하는 시스템; 각막(4) 상에 광 빔을 출사하는, 각각의 눈(2)에 대한 발광기(8)와, 각막(4)에 의해 반사된 광을 수신하는 수신기 어셈블리(10)를 포함하여, 각막(4)을 검사하는 시스템; 양 눈(2) 앞에 시각적 자극을 디스플레이하는 시스템; 및 각각의 눈(2)의 각막의 지형과 두께를 판단하기 위하여, 상기 발광기들(7, 8)과 상기 시각적 자극을 디스플레이하는 시스템을 제어하며, 또한 각 카메라(6)와 수신기 어셈블리(10)로부터의 정보를 처리하는 컴퓨터(5)를 포함한다.

Description

각막의 지형과 두께를 위해 측정하기 위한 장치 및 그에 사용되는 측정 방법{A PIECE OF APPARATUS FOR MEASURING THE TOPOLOGY AND THICKNESS OF THE CORNEA AND A MEASURIG METHOD EMPLOYED TO THIS END}

본 발명은 각막의 지형(topology) 및 두께를 측정하는 장치와 방법을 제안하고, 눈의 광학 특성을 결정하는 데 사용되는 장치 및 방법에 관한 것이다.

시력은 우리가 수신하는 정보의 95%의 게이트웨이이며, 따라서, 공간 방향, 감정 소통, 특히 학습 (예를 들어, 형식적인 인식과 관련하여, 읽기 및 독해력 등) 을 위한 가장 중요한 경로이다. 이와 같이, 발생할 수 있는 기능적 문제를 감지하고 처리하기 위해 정기적으로 시력을 확인하는 것이 바람직하다.

각막은 눈의 전방에 위치한 투명 반구형 구조로 이루어져, 광을 통과하게 하면서, 조리개와 렌즈를 보호하는 역할을 한다. 각막의 굴절 특성은 인간의 눈의 초점을 맞추는 능력의 2/3를 결정한다. 따라서 각막의 광굴절력은 각막의 전방 표면의 굴절에서 비롯되어, 각막의 굴절력은 주로 각막의 지형에 의해 표시되는 각막의 표면의 형상에 대응한다.

각막의 지형 및 두께(각막의 외층과 내층 사이의 차이)를 측정하는 것은 백내장(cataracts), 각막 또는 개인화 굴절 수술 전에 각막의 상태를 평가하기 위해서, 또는 콘택트 렌즈를 연구하고 착용하기 위해서, 예컨대 난시(astigmatisms), 근시(myopia), 원시(hypermetropia) 같은 상태, 예를 들어, 원추 각막(keratoconus), 구상 각막 (keratoglobus) 및 알레르기성 결막염(allergic conjunctivitis), 각막 확장증(corneal ectasias)을 인식할 수 있다.

종래 각막 시험 장치는 본질적으로 각막의 상당한 변화를 검출하거나, 또는 눈 수술 전에 분석하는데 사용되는 높은 기술 성능 및 높은 해상도를 가진 비싼 경향이 있다. 게다가, 각막을 측정하기 위해, 이들 장치들은, 환자가 눈의 시선의 방향을 특정 지점에 고정 유지하도록 하는데, 이는 테스트를 수행할 수 있도록 하기 위해, 측정 시스템이 눈에 대하여 정확하게 정렬되고 초점을 맞추는 것이 필수적이며, 이는 잠재적으로 환자를 자극하고 지루하게 하는 것으로 판명되고, 깜박이거나 또는 표시된 지점에서 멀리 떨어져 바라보는 환자 때문에, 많은 경우에 테스트를 반복할 필요가 있게 된다. 따라서, 각막의 문제의 상당한 빈도에도 불구하고 , 인구의 대부분은 각막의 상태를 알지 못한다.

따라서, 각막의 지형과 두께를 측정하기 위한 낮은 가격의 장치는 사용자에게 보다 접근 가능하게 하고, 심지어는 환자 스스로 각막이 정상인지의 여부를 결정하기 위하여, 검사를 수행할 수 있도록 할 필요가 있다.

본 발명에 따라서, 종래의 해법에 의한 자극이나 불편함을 회피할 수 있도록, 환자의 시선이 전환되는 영역에 상관없이, 각막의 지형과 두께를 측정할 수 있는 장치 및 방법이 제안된다.

각막의 지형 및 두께를 측정하기 위한 장치는 환자의 눈의 시선 방향을 추적하기 위한 시스템, 각막을 검사하기 위한 시스템, 환자의 눈 앞에서 시각적 자극을 디스플레이하는 시스템, 및 상기 시스템들에 기능적으로 연결되어 각각의 눈의 각막의 지형 및 두께를 결정하는 컴퓨터로 구성된다. 환자가 자신의 시선의 방향이 고정되는 영역에 관계없이, 상기 검사 시스템이 각막에 대한 데이터를 수집할 수 있는 방식으로, 상기 추적 시스템은 환자가 어느 방향으로 가리키는지를 알 수 있도록 한다.

환자의 눈 앞에서 시각적 자극을 디스플레이하는 시스템은 다수의 화면에 의해 형성될 수 있으며, 화면상에 시력 검사표의 글자(optotypes) 또는 시각적 자극이 표시되고, 상기 검사 시스템이 큰 영역의 각막으로 제공될 수 있어, 그로부터 정보를 얻는 방식으로, 각막의 상이한 영역을 노출시키기 위하여, 환자의 시선의 방향을 자극하고 안내할 수 있도록 한다. 또한, 시각적 자극을 디스플레이하는 시스템의 가능성은 환자의 눈의 시야의 내부 주변부 부근의 전략적인 부분에 위치하는 4 개의 LED의 형태로 제시되어 있어, 그 결과 이들 LED로부터의 선택적 발광을 통하여 환자의 시선의 방향을 자극하고 안내할 수 있다.

환자의 눈의 시선의 방향을 추적하기 위한 시스템은 각 눈을 위한 각막을 조명하기 위해 확산 광을 출사하는 발광기(에미터)와, 출사된 확산 광의 반사는 관찰되는 각 눈에 연결된 카메라에 의해 형성된다. 검사 시스템은 마찬가지로 각막에 광빔을 출사하는 각 눈을 위한 발광기, 및 각막에서 반사된 광을 수신하는 수신기 어셈블리로 이루어진다. 이와 같이, 컴퓨터는 발광기들을 제어하고, 각 눈의 지형 및 각막 두께를 결정하기 위해 각각의 카메라 및 수신기 어셈블리로부터의 정보를 처리한다.

각막에 의해 반사된 광을 수신하는 수신기 어셈블리는 양쪽 눈에 공통된 단일 수신 소자, 및 단일 수신 소자를 향해 각각의 눈의 각막에서 반사된 광을 안내하는 데 사용되는 지향 거울들의 집합에 의해 형성된다. 또한, 각막에서 반사된 광을 수신하는 수신기 어셈블리는 두 개의 수신 소자에 의해 형성될 수 있는데, 그 중 하나는 한 눈에 연결되고, 이 경우 각각의 수신 소자는 광학적으로 각 눈의 시선의 방향으로 정렬된다. 또한, 수신기 어셈블리와 눈들 사이에 배치되는 렌즈 세트의 가능성은 제공되고 있다.

각막에서 반사된 광을 수신하는 수신기 어셈블리는 CCD 또는 CMOS 형의 전기광학 카메라에 의해 형성될 수도 있거나, CCD 또는 CMOS 형 센서 어레이에 의해 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 검사 시스템의 발광기는 상기 각막 상에 출사된 광빔 중의 빔들이 떨어지는 점들의 상이한 기하학적 패턴이 방사될 수 있는 방식으로(예, 직선, 원주 등), 상이한 방향으로 각막 상으로 광 빔을 출사할 수 있도록 변위되고 지향될 수 있다.

눈의 시선 방향을 추적하기 위한 시스템 및 검사 시스템은 동일한 소자로 구성될 수 있어서, 이 각막에 생성된 광의 반사를 위해 하나의 단일 수신기가 될 수 있고, 카메라는 수신기 어셈블리로서 기능하거나, 또는 그 반대도 가능하며, 각막에 광을 출사하는 발광기로서, 필요시 단지 확산 광, 가시 광선, 적외선 광, 또는 다른 광을 출사한다.

각막의 지형과 두께를 측정하는 방법은 다음의 단계를 포함한다:

-디지털 분석 기술을 통해, 안구의 회전 중심과 눈의 동공의 중심을 결정하고, 예를 들면 동공의 중심에 안구의 회전 중심을 합류하는 라인으로서, 눈의 시선 방향을 얻기 위하여, 각막을 향해 확산 광을 전송하고 각막에서 반사된 광을 ㅋ캐캡쳐하는 단계.

-가상 극 좌표 시스템을 정의하고, 그 좌표의 원점이 동공의 중심과 일치하는 단계.

-각막을 향해 광빔을 전송하고 각막에 의해 반사된 광점(light points)과 휘점(bright spots)을 캡쳐하며, 캡쳐된 시간에 각 광점과 휘점을 연결하는 단계.

-상기 가상 극 좌표 시스템에서 상기 광점과 휘점에 대한 정보를 참조하고, 그 좌표 원점은 동공의 중심과 일치하며, 캡쳐되었을 때 시선의 방향에 의해 결정된 동공의 중심 위치를 고려하는 단계.

-광점과 휘점에 대한 충분한 양의 데이터를 얻을 때까지 눈의 시선 방향의 변화를 고려하여 이전의 단계를 반복하여, 공간 및 시간 시리즈에 기초하여 통계 연산 알고리즘에 의해, 각막의 지형 및 두께를 얻을 수 있는 단계.

이와 같이, 인간의 눈의 각막의 지형 및 두께를 결정하는 것과 관련하여, 건설적이고 및 기능적인 특성이 부여되었을 때, 바람직하게는 그 설계된 기능을 위해 사용될 수 있는 저비용 장치가 얻어지므로, 이에 따라, 환자에게 자극과 불편을 야기하지 않으면서, 각막의 지형 및 두께를 빠르고 간단하게 분석할 수 있도록 해준다.

도 1은 각막의 지형 및 두께를 측정하기 위한 본 발명의 장치를 형성하는 구성 요소의 개략도이다.
도 2는 각막의 지형 및 두께를 측정하기 위한 본 발명의 장치의 잠재적인 구성의 예시적인 예를 나타낸다.

각막의 지형 및 두께를 측정하기 위한 본 발명의 장치는 환자의 눈(2)의 시선 방향(D)을 추적하기 위한 시스템(1), 눈(2)의 각막(4)을 검사하기 위한 시스템(3), 눈(2) 앞에서 시각적 자극을 디스플레이하는 시스템(13), 및 상기 추적 시스템(1), 검사 시스템(3), 및 디스플레이 시스템(13)에 기능적으로 연결되는 컴퓨터(5)로 구성된다. 추적 시스템(1)은 항상 각각의 눈(2)의 위치를 획득하는 것을 가능하게 하는 한편, 검사 시스템(3)은 컴퓨터(5)가 환자가 자신의 시선의 방향이 고정되는 영역에 관계없이, 상기 추적 시스템(1)과 검사 시스템(3)의 모두에 의해 제공되는 정보에 따라 각막(4)의 지형 및 두께를 계산하도록 적절한 측정을 하도록 한다.

눈(2)의 시선의 방향을 추적하는 추적 시스템(1)은 각각의 눈에 대해 하나의 카메라(6) 및 하나의 확산 발광기(7)를 포함하여, 각각의 발광기(7)는 각각의 눈(2)에 광을 전송하고, 그 반사는 눈(2)의 시선 방향을 결정하기 위해, 대응하는 카메라(6)에 의해 캡쳐된다. 또한, 각막(4)을 검사하는 검사 시스템(3)은 각 눈(2)에 대하여, 각막(4)으로 광 빔을 출사하는 발광기(8)와, 각막(4)에 의해 반사된 광을 수신하는 수신기 어셈블리(10)를 포함한다.

시각적 자극을 디스플레이하기 위한 디스플레이 시스템(13)은 다수의 화면에 의해 형성될 수 있으며, 그 화면들은 환자의 눈 앞에 시력 검사표의 글자(optotypes) 또는 시각적 자극을 표시하고, 환자의 눈(2)의 시선의 방향을 자극하고 안내할 수 있도록 함으로써, 각막(4)의 상이한 영역을 노출시키므로, 검사 시스템(3)의 발광기(8)는 큰 면적의 각막으로 제공되어 광정보를 출사할 수 있어, 컴퓨터(5)가 더 효율적으로 각(4)막의 지형 및 두께를 측정할 수 있게 된다. 또한, 시각적 자극을 디스플레이하는 디스플레이 시스템(13)의 가능성은 눈의 시야의 내부 주변부 부근의 전략적인 부분에 위치하는 4 개의 LED의 형태로 형성되며, 그 결과 이들 LED로부터의 선택적 발광을 통하여 환자의 눈(2)의 시선의 방향(D)을 자극하고 안내할 수 있다.

이와 같이, 상기 모든 사항에 비추어, 컴퓨터(5)는 발광기들(7, 8)과 시각 자극을 디스플레이하기 위한 디스플레이 시스템(13)을 제어하고, 각각의 눈(2)의 각막(4)의 지형 및 두께를 결정하기 위해 각각의 카메라(6)와 수신기 어셈블리(10)로부터의 모든 정보를 처리한다.

각막(4) 상으로 전송된 광 정보는 다른 형상을 채택할 수 있으므로, 각각의 눈(2)의 발광기(8)는 각막(4)에 일일이 다수의 병렬 또는 수렴하는 선 또는 점 클러스터를 그리는 광 빔(9)을 출사한다. 이와 같이, 하나 이상의 집광 점들을 구비한 다수의 선, 동공의 중앙 지점 또는 각막 포물면의 정점에 교차하는 다수의 선, 또는 복수의 평행선들이 각막(4)에 물리적으로 표시될 수 있다. 다수의 세트의 평행선들은 또한 디스플레이 될 수 있으며, 이때 모든 세트의 평행선들은 동일한 지점에서 예를 들어, 동공의 중심 또는 수렴 각막 포물면의 정점에서 수렴하며, 여기서 일부 세트의 평행선들은 단일 시점에서 수렴하는 반면 다른 세트의 평행선들은 하나 이상의 수렴 점에 수렴한다.

물리적으로 각막(4) 상에 출사된 점 클러스터로부터 얻어진 정보에 기초하여, 컴퓨터(5) 상에서의 수치 계산을 통해, 소정의 형상들, 예컨대 플라시도(Placido) 디스크와 같은 동심 디스크를 구비한 서로 다른 패턴들이 사실상 각막(4) 상에 디스플레이될 수 있다.

측정에 영향을 미치는 잠재적인 간섭을 방지하기 위해, 추적 시스템(1)의 확산 발광기(7)와 검사 시스템(3)의 발광기(8)는 서로 다른 광 주파수에서 출사하거나 또는 동일한 광 주파수에서 그러나 시간의 주기를 번갈아하며 출사한다.

각막(4)에 광 빔(9)을 출사하는 발광기(8)는 적외선 빛, 평행 광 또는 레이저 광을 출사할 수 있다. 가능한 구성에 의하면, 발광기는 얇은 광 빔을 출사하는 에미터이므로, 각막에 가까운 지점을 향해 전송된 빔의 횡단면의 최대 치수가 각막(4)의 성층 횡단면의 피크와 골짜기 간의 최소 높이보다 작다.

도 1에 도시된 도면에서, 각막의 반사광을 수신하는 수신기 어셈블리(10)가 두 개의 수신 소자에 의해 형성되고, 그 중 하나는 환자의 눈(2)의 하나에 연결되어 각각의 수신 소자가 분석될 각각의 눈(2)의 시선 방향(D)으로 광학적으로 정렬되도록 한다.

각막(4)에 의해 반사된 광을 수신하는 수신기 어셈블리(10)의 가능성은 양쪽 눈(2)에 공통인 단일 수신 소자에 의해 형성되어 제공되며, 이 경우 단일 수신 소자는 분석될 눈(2)의 시선 방향(D)과 정렬되지 않으며, 이는 단일 수신 소자를 각 눈(2)에 광학적으로 정렬하기 위하여, 한 세트의 지향 미러(2)를 사용하여 단일 수신 소자를 향하여 각 눈(2)의 각막(4)에 의해 반사된 광을 지향하는 데 사용되는 것을 의미한다. 도 2에 도시된 예시적인 실시예는 하나의 눈(2)이 명확성을 위해 표시되어있는 한 세트의 거울들(12)의 잠재적인 실시예를 나타낸다. 마찬가지로, 한 세트의 거울들(12)은 발광기(9)에 의해 각막(4)을 향해 전송된 광빔을 지향 시키도록 사용될 수 있다.

한 세트의 렌즈(11)의 가능성은 수신기 어셈블리(10) 및 눈(2) 사이에 배치되어 제공된다. 이와 같이, 이 하나의 수신 소자가 있는 경우, 하나 이상의 렌즈들이 사이에 배치되는 단일 수신 소자와 환자의 눈(2) 사이에 배치되고, 각각의 눈(2)에 하나의 수신 소자가 있는 경우에는, 하나 이상의 렌즈들이 각 수신 소자와 환자의 각각의 눈(2) 사이에 배치된다.

각막(4)에 의해 반사된 광을 수신하는 수신기 어셈블리(10)는 CCD 나 CMOS 형 전기 광학 카메라에 의해 형성될 수 있으며, 그 결과 수신기 어셈블리(10)는 2개의 CCD 또는 CMOS 형 전기 광학 카메라들로 구성될 수 있고, 여기서 각 카메라는 환자의 눈(2) 중 하나에 연결되거나, 또는 수신기 어셈블리(10)는 하나의 CCD 또는 CMOS 형 전기 광학 카메라로 구성될 수 있고, 여기서 상기 카메라는 각 환자의 눈(2) 모두에 연결된다. 또한, 수신기 어셈블리(10)가 CCD 또는 CMOS 형 센서 어레이들로 형성될 수 있도록 제공되며, 이 경우, 수신기 어셈블리(10)는 환자의 눈(2) 모두에 연결된 단일의 CCD 또는 CMOS 형 센서 어레이로 구성되거나, 또는 환자의 눈(2) 중 하나에 각각 연결된 2개의 CCD 또는 CMOS 형 센서 어레이들에 의해 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 각 센서 어레이는 평면 형상이며, 그 센서 어레이는 그가 연결되는 눈(2)의 시선 방향(D)에 대응하는 광학 축에 직각방향으로 위치한다. 다른 실시예에 따르면, 각 센서 어레이는 그가 연결되는 눈(2)의 시선 방향(D)에 대응하는 광학 축에 직각인 평면과, 눈(2) 주위에 배치되고 눈(2)으로부터 일정한 거리 이격된 원통면에 의해 형성되며, 그 원통면의 축은 눈(2)의 시선 방향(D)으로 정렬된다. 다른 실시예에서, 각 센서 어레이는 눈(2) 주위에 배치되고 눈(2)으로부터 일정한 거리 이격되어 배치됨에 따라서, 구형 또는 포물형 돔(dome)을 형성한다.

본 발명의 가능한 실시예는 검사 시스템(3)의 발광기(8)가 상이한 방향으로 각막(4) 상에 광 빔(9)을 출사하기 위하여, 변위 지향될 수 있도록 하고, 빔이 각막(4)에 떨어지는 점들의 기하학적 패턴을 그릴 수 있다 (예를 들면, 직선, 원주 등).

눈(2)의 시선 방향(D)을 추적하기 위한 시스템(1)과 검사 시스템(3)은 동일한 구성 요소로 구성될 수 있으므로, 각막(4) 상에 생성된 광 반사를 수신하는 하나의 요소, 수신기 어셈블리(10)로서 기능하는 카메라로 구성될 수 있거나, 반대로, 필요 시 확산 광, 가시 광선, 적외선 광, 또는 기타 광선을 출사하면서, 각막(4) 상으로 광을 출사하는 하나의 발광기 소자로 구성될 수 있다.

이와 같이, 전술한 모든 관점에서, 기능적으로 발광기(7,8) 및 상기 수신기 어셈블리(10)에 접속되는 컴퓨터(5)는 전송된 각각의 광 빔(9)의 방향을 제어할 수있고, 각각의 눈(2)의 순간 위치, 각막(4) 상의 각각의 광 빔(9)의 반사의 순간 위치 및/또는 반사된 광점의 형상을 캡쳐할 수 있으므로, 컴퓨터(5)는 수치 계산을 통해, 그리고 출사된 광 빔(9)과 캡쳐된 반사들의 입사 및 반사각들의 반복적인 분석에 기초하여, 각막의 외층과 내층 모두에 대한 각막(4)의 지형을 계산할 수 있을 뿐만 아니라 각막의 스팬(지간)의 길이와 폭을 따라 각막의 두께를 계산할 수 있다.

각막(4)의 지형뿐만 아니라, 각막(4)의 길이와 폭을 따라 각막의 두께를 결정하는데 사용되는 측정 방법은 다음 단계를 포함한다 (그 설명은 환자의 양안(2) 중 단지 하나에 기초하여 수행된다):

환자의 눈(2)의 시선 방향(D)은 우선 판정되는데, 따라서 안구의 회전 중심과 동공의 중심이 계산되고, 시선 방향(D)은 안구의 회전 중심 및 동공의 중심을 연결하는 라인이 된다.

시선 방향(D)은 추적 시스템(1)을 이용하여 결정되는데, 눈(2)의 각막(4)의 표면은 확산 발광기(7)를 통해 조명된다. 카메라(6)는 순차적으로, 동공의 겉보기 형상, 안구의 겉보기 형상 (회전 타원체에 대응), 및/또는 각막의 겉보기 형상 (포물면에 대응)을 얻기 위하여, 자동 형상 인식 소프트웨어에 의해, 각막(4)과 컴퓨터(5)에 의해 반사된 광(4)을 캡쳐한다. 이 정보가 눈(2)로부터 획득되면, 안구의 회전 중심과 동공의 중심이 계산되고, 이 정보에 기초하여 눈(2)의 시선 방향(D)을 계산한다.

시선 방향(D)은 확산 조명 장치에 의해 생성된 각막 반사 위치의 변화에 대한 인식이나 동공의 외관상의 형상 변화에 기초하여 "눈 추적" 기술로 알려진 기술에 의해 결정된다. 이와 같이, 본 발명의 범위에 속하지 않으면 상세한 설명은 생략한다.

다음으로 가상 극 좌표 시스템이 정의되어, 그 가상 극 좌표 원점은 이전 단계에서 계산된 동공의 중심과 일치한다. 이를 위해, 검사 시스템(3)에 의해 캡쳐된 각막(4) 표면의 화상이 가상 극 좌표계에서 표현되어, 그 결과 환자가 시선을 고정하는 면적과는 무관하게 각막(4)의 지형 및 두께를 측정할 수 있으며, 이는 캡쳐 된 이미지가 표시되는 기준 시스템은 고정된 좌표 원점을 가지는 것이 아니라 환자의 시선 방향(D)에 따라, 다소 상대적이기 때문이다.

셋째, 광빔(9)이 검사 시스템(3)의 발광기(8)로부터 각막(4)을 향해 전송되어, 그 결과 각막의 표면에 그 외측 또는 내측 층에 반사된 광점 및 휘점이 검사 시스템(3)의 수신기 어셈블리(10)에 의해 포획된다.

각 광점과 휘점은 캡쳐된 시간에 링크되어, 그 결과 각막의 지형이 재구성될 때, 촬영 당시 동공 중심의 위치가 그 순간 눈(2)의 시선 방향(D)에 의하여 결정된다.

추적 시스템 (1)의 확산 발광기(7) 및 검사 시스템(3)의 발광기(8)는 발광이 서로 다른 광 주파수에서 발생하는 경우 동시에 발광할 수 있으며, 이 경우 카메라(6) 및 상기 수신기 어셈블리(10)가 적절히 필요한 광 주파수들을 구별하도록 구성된다. 동일한 광 주파수에서 발광하는 모든 발광기(7, 8)의 경우, 확산 발광기(7)로부터 확산 광 출사(방출)은 중단되고, 광빔(9)은 검사 시스템(3)의 발광기(8)로부터 각막을 향해 전송된다.

제4 단계에서, 검사 시스템(3)의 수신기 어셈블리(10)에 의해 캡쳐된 광점과 휘점에서 얻은 정보는 앞서 정의한 극 좌표 시스템에서 참조되고, 이로써 정보는 환자의 시선 방향(D)에 따라 각막(4) 상에 얻어진다. 즉, 정보는 환자의 눈(2)의 동공의 중심에 대해서 참조된다.

제5 단계에서, 환자의 눈의 시선 방향(D)으로 변화(2)에 따라 충분히 점들이 획득되는 시점까지 (예를 들어, 각막의 mm² 당 포착(캡쳐) 점)에 따라 이전 단계들이 반복된다. 눈의 움직임과 환자의 시선 방향(D)의 후속 변경은 각막(4)의 다른 영역을 노출시키도록 하며 그 반사들이 캡쳐된다.

이와 같이, 환자가 자신의 시선을 변경할 때마다, 가상 극좌표 시스템은 동공의 중심의 새 위치로 재-참조되고 정보는 한번 다시 검사 시스템(3)에 의해 각막(4)에서 캡쳐되며, 이 반복적인 공정이 광점과 휘점 상에 충분한 데이터가 얻어질 때까지 반복되고, 이로써 각막(4)의 지형 및 두께를 얻을 수 있게 된다.

또한, 다수의 동적인 시력 검사표의 글자(optotypes) 또는 시각적 자극은 각막(4)으로부터 정보를 캡쳐하는 동안 디스플레이될 수 있으며, 이러한 시력 검사표의 글자(optotypes) 또는 시각적 자극은 스크린들 또는 시각적 자극(13)을 디스플레이하기 위한 시스템의 LED를 통하여 환자의 눈(2) 앞에 제시된다. 이와 같이, 적절한 위치에서 측정될 각막의 영역을 노출시키기 위하여, 환자의 눈(2)의 시선 방향(D)을 자극하고 안내할 수 있으며, 이로써 발광기(8)에 의해 발광된 광빔(9)은 원하는 각도로 각막 상에 떨어진다. 동적인 시력 검사표의 글자(optotypes)는 환자로부터 일정한 거리를 이동하면서 스크린(13) 상에 (즉, 일차 시선 위치에 직각인 평면 상에), 또는 이동 단 초점 또는 다 초점 렌즈와 협력하여 가변 거리 (즉, 가상적인 3 차원 환경에서의 다른 깊이에)에 디스플레이될 수 있다.

마지막으로, 각막(4)의 광점과 휘점에 대한 충분한 정보가 획득되었을 때, 각막(4)의 지형 맵은 상기 광점과 휘점의 정보를 처리하는 공간 및 시간 시리즈에 기초하여 다수의 통계 연산 알고리즘을 통해 얻어진다.

각막(4)의 지형 맵은 통상 구형 또는 포물면인 완벽한 기준도 상의 실제 반사 점의 위치와 에 이론적 반사 점 사이의 기하학적 차이에 기초하여, 종래의 공정 기술을 사용하여 재구성된다. 이와 같이, 광점과 휘점에서 얻은 실제 정보는 같은 방식으로, 완벽하게 구면인 반사 표면에서의 반사로부터 얻어지는 다수의 이론적 광점 및 휘점들과 비교되어, 이 비교 결과 각막(4)의 지형 조사를 구축하고, 적절하게 분석된 각막(4)의 이상을 검출할 수 있다.

Claims (23)

1. 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치에 있어서,
   각각의 눈(2)에 대하여 하나의 카메라(6)와 하나의 확산 발광기(7)를 포함하여, 양 눈(2)의 시선 방향(D)을 추적하는 시스템(1);
   각막(4) 상에 광 빔을 출사하는, 각각의 눈(2)에 대한 발광기(8)와, 각막(4)에 의해 반사된 광을 수신하는 수신기 어셈블리(10)를 포함하여, 각막(4)을 검사하는 시스템(3);
   양 눈(2) 앞에 시각적 자극을 디스플레이하는 시스템(13); 및
   각각의 눈(2)의 각막의 지형과 두께를 판단하기 위하여, 상기 발광기들(7, 8)과 상기 시각적 자극을 디스플레이하는 시스템을 제어하며, 또한 각 카메라(6)와 수신기 어셈블리(10)로부터의 정보를 처리하는 컴퓨터(5)를 포함하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 시각적 자극을 디스플레이하는 시스템은 다수의 화면에 의해 형성되어 환자의 시선 방향(D)을 안내함을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 시각적 자극을 디스플레이하는 시스템은 양 눈(2)의 시야 내주부 주변의 전략적인 부분에 위치하는 4 개의 LED에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 각각의 눈(2)의 발광기(8)는 광빔(9)을 출사하여, 각막(4)에 다수의 평행선을 디스플레이함을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 각각의 눈(2)의 발광기(8)는 광빔(9)을 출사하여, 각막(4)에 다수의 수렴선(convergent lines)을 디스플레이함을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
6. 제1항에 있어서, 각각의 눈(2)의 발광기(8)는 광빔(9)을 출사하여, 각막(4)에 점 클러스터(point clusters)를 디스플레이함을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 발광기들(7, 8)은 서로 다른 광 주파수에서 출사하는 것을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 발광기들(7, 8)은 동일한 주파수에서, 그러나 교번하는 시간 주기로 발광하는 것을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
9. 제1항에 있어서, 한 세트의 렌즈들(11)이 수신기 어셈블리(10)와 양 눈(2) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
10. 제1항에 있어서, 각막(4)에 의해 반사된 광을 수신하는 상기 수신기 어셈블리(10)는 양 눈(2)에 공통적인 하나의 단일 수신소자에 의해 형성되고, 한 세트의 거울들(12)은 상기 단일 수신소자를 향하는 각각의 눈(2)의 각막에 의해 반사된 광을 향하도록 사용되는 것을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
11. 제1항에 있어서, 각막(4)에 의해 반사된 광을 수신하는 상기 수신기 어셈블리(10)는 2개의 수신소자로 형성되며, 각 수신소자는 한눈(2)에 결합하고, 각 수신 소자는 광학적으로 각각의 눈(2)의 시선 방향(D)으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
12. 제1항에 있어서, 각막(4)에 의해 반사된 광을 수신하는 상기 수신기 어셈블리(10)는 CCD 또는 CMOS 형 전기 광학 카메라에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
13. 제1항에 있어서, 각막(4)에 의해 반사된 광을 수신하는 상기 수신기 어셈블리(10)는 CCD 또는 CMOS 형 센서 어레이로 형성되는 것을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
14. 제13항에 있어서, 각 센서 어레이는 형상이 평탄하며, 상기 센서 어레이가 결합되는 눈(2)의 시선 방향(D)에 대응하는 광학 축에 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
15. 제13항에 있어서, 각 센서 어레이는 상기 센서 어레이가 결합되는 눈(2)의 시선 방향(D)에 대응하는 광학 축에 수직인 평탄면과, 눈(2) 주위와 눈(2)으로부터 소정 거리에 정렬된 원통면에 의해 형성되고, 상기 원통면의 축은 눈(2)의 시선 방향(D)으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
16. 제13항에 있어서, 각 센서 어레이는 눈(2) 주위와 눈(2)으로부터 소정 거리에 정렬되어 구면 혹은 포물선형의 돔을 형성하는 것을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
17. 제1항에 있어서, 상기 각막 검사 시스템(3)의 발광기(8)는 광빔(9)을 각막 상에 서로 다른 방향으로 출사할 수 있도록, 위치나 방향이 변화할 수 있음을 특징으로 하는 각막의 지형과 두께를 측정하는 장치.
18. 각막의 지형 및 두께를 측정하는 방법에 있어서,
    안구의 회전 중심과 눈의 동공의 중심을 디지털 분석기술을 통해 결정하기 위하여, 그리고 동공의 중심에 안구의 회전 중심을 잇는 라인으로서 눈(2)의 시선 방향(D)을 얻기 위하여, 각막(4)을 향해 확산 광을 전송하고 각막(4) 상에 반사된 광을 캡쳐하는 단계;
    가상 극 좌표 시스템을 정의하여, 상기 가상 극 좌표 시스템의 좌표의 원점을 동공의 중심과 일치시키는 단계;
    각막(4)을 향해 광빔(9)을 전송하고 각막(4)에 의해 반사된 광점과 휘점을 캡쳐하며, 상기 각막(4)이 캡쳐된 시간에 각각의 광점과 휘점을 연결하는 단계;
    가상 극좌표 시스템상에 광점과 휘점에 대한 정보를 참조하며 그 가상 극좌표 시스템의 좌표 원점을 동공의 중심과 일치시키는 단계;
    상기 광점과 휘점에 대한 충분한 데이터를 얻을 때까지 눈의 시선 방향(D)의 변화를 고려하여 위의 단계를 반복하는 단계; 및
    상기 광점과 휘점에 대한 정보를 처리하는 공간 및 시간 시리즈에 기초하여 다수의 통계 연산 알고리즘을 통해 각막 지형도를 얻는 단계를 포함하는 각막의 지형 및 두께를 측정하는 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 각막(4)을 향해 전송된 확산 광 및 광빔(9)은 서로 다른 광 주파수에서 동시에 출사되는 것을 특징으로 하는 각막의 지형 및 두께를 측정하는 방법.
20. 제18항에 있어서, 상기 각막(4)을 향해 전송된 확산 광 및 광빔(9)은 교번하는 시간 주기로 동일한 광주파수에서 출사됨을 특징으로 하는 각막의 지형 및 두께를 측정하는 방법.
21. 제18항에 있어서, 원하는 위치를 향해 눈(2)의 시선 방향(D)을 지시하기 위해 환자를 자극하는 동적 시력 검사표의 글자(optotypes)가 환자의 양 눈(2) 앞에 배치된, 다수의 화면에 디스플레이됨을 특징으로 하는 각막의 지형 및 두께를 측정하는 방법.
22. 제18항에 있어서, 환자의 양 눈(2) 앞에 배열된 다수의 LED를 이용하여, 환자를 자극하는 다수의 광들은 원하는 위치를 향해 양 눈(2)의 시선 방향(D)을 지시하기 위해서 출사됨을 특징으로 하는 각막의 지형 및 두께를 측정하는 방법.
23. 제18항에 있어서, 광빔(9)이 각막(4) 상으로 전송되고 상기 각막(4)의 외층과 내층에 의해 반사된 광점들이 캡쳐됨을 특징으로 하는 각막의 지형 및 두께를 측정하는 방법.
    
    

Images