KR20210003163A - 안구 생체 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20210003163A
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세예드 에산 바그헤피 게자에이
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오클랜드 유니서비시즈 리미티드
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Abstract

본 발명의 양태는 적어도 하나의 광원이 눈에 비추었을 때 눈의 이미지를 캡처하여 눈의 파라미터를 측정하고 캡처된 이미지를 분석하여 눈의 파라미터를 결정하는 것에 관한 것이다. 일 실시 예에서, 광 빔을 생성하도록 구성된 광원, 광 빔이 눈을 통과할 때 눈의 이미지를 캡처하도록 구성된 카메라, 및 캡처된 이미지에서 복수의 특징을 식별하고, 상기 복수의 특징은 눈의 한 부분에서 눈의 다른 부분으로 통과하는 광 빔을 나타내고; 및 식별된 복수의 특징으로부터 눈의 하나 이상의 파라미터를 결정한다. 상기 광 빔은 복수의 위치에서 눈에 입사되도록 조절될 수 있다. 다중 광 빔이 사용될 수 있다.

Description

안구 생체 측정 시스템 및 방법
본 발명은 일반적으로 안구 생체 측정 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 광원이 눈에 비춰질 때 눈의 이미지를 캡처함으로써 눈 파라미터(eye paramete)를 측정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
눈의 굴절 오류(Refractive error)는 눈이 망막에 이미지의 초점을 적절하게 맞출 수 없을 때 발생한다. 굴절 오류의 결과로 이미지가 흐려질 수 있다. 굴절 오류에는 근시 (근시), 원시 (원시), 난시 및 노안이 포함된다. 굴절 오류를 교정하지 않고 그대로 두면 사람의 시력이 계속 악화되어 결국 실명으로 이어질 수 있다.
추정에 따르면 수정되지 않은 굴절 오류는 전체 시력 장애의 약 절반과 실명의 주요 원인 중 하나이다. 근시는 전 세계적으로 15 억 명의 사람들에게 영향을 미치는 것으로 추정되며, 영국에서는 35 %에 불과한 반면, 젊은 성인 인구의 약 87 %에 영향을 미치는 것으로 추정되는 아시아 국가에서는 특별한 문제이다. 예측에 따르면 문제가 해결되지 않으면 근시 및 기타 굴절 오류의 영향을 받는 사람들의 수가 계속 증가할 것이다.
굴절 오류를 식별하고 그 진행을 모니터링하는 것은 진단, 예방 및 치료에 중요하다. 강력한 임상 시험은 조기에 발견되고 시기 적절한 제어 개입이 시작되면 시력 관련 많은 문제를 예방할 수 있음을 보여준다. 이상적으로는 지속적인 모니터링을 정기적으로(예를 들어 2-6개월마다) 수행해야 한다. 그러나 평가 시간 및/또는 비용으로 인해 정기적인 모니터링이 어려울 수 있다. 검안사 또는 안과 의사가 수행하는 기존의 'low-tech' 눈 검사 (예를 들어 여러 렌즈의 시행 착오 테스트 또는 보드의 글자 읽기 포함)는 최대 1시간이 소요될 수 있다. 간섭계(interferometry)를 기반으로 하는 광학 생체 측정 장비는 매우 빠르게 평가를 수행할 수 있지만 이러한 장비는 매우 비싸다. 또한 일부 기존 장치는 눈의 중앙 부분을 통과한 빛을 감지하는 방식으로만 작동한다. 이러한 장치는 눈의 중앙이 아닌 부분(예를 들어 일부 난시)의 결함을 감지하지 못할 수 있다.
높은 수준의 근시는 오랫동안 어린이의 포도종(staphyloma) 발병 및 비가역적 실명과 관련이 있다. 소아에서 포도종을 검출하기 위해서는 후방 눈의 3D 기하학에 대한 정확한 영상이 필요하며, 이를 위해 OCT (Optical Coherence Tomography)가 사용된다. OCT 장치는 비싸고 사회 경제적 배경이 낮은 아동의 포도종 검출률이 낮아지는 경우가 많다.
안구 생체 측정(Ocular biometry)은 다른 목적에도 유용하다. 예를 들어, 필요한 안구내 렌즈(intraocular len)(IOL) 파워를 결정하는데 도움이 되도록 백내장 수술 전에 눈을 측정한다.
<본 발명의 목적>
본 발명의 목적은 하나 이상의 눈 파라미터를 측정하는 개선된 안구 생체 측정(ocular biometry) 시스템 및/또는 방법을 제공하는 것이다. 대안적으로, 전술한 문제를 해결하기 위해 적어도 어떤 방식으로든 개선된 안구 생체 측정 시스템 및/또는 방법을 제공하는 것이 목적이다. 대안적으로, 본 발명의 목적은 적어도 대중에게 유용한 선택을 제공하는 것이다.
<본 발명의 요약>
본 발명의 양태는 눈의 파라미터를 측정하기 위한 안구 생체 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 양태는 적어도 하나의 광원이 눈에 비춰질 때 눈의 이미지를 캡처하고 상기 캡처된 이미지를 분석하여 눈의 파라미터를 결정함으로써 눈의 파라미터를 측정하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 다음을 포함하는 안구 생체 측정 시스템이 제공된다:
눈 입사를 위해 광 빔(light beam)을 생성하도록 구성된 광원(light source);
상기 광 빔이 눈을 통과할 때 눈의 이미지를 캡처하도록 구성된 제1 및 제2카메라; 및
다음을 수행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서:
상기 캡처된 이미지에서 복수의 특징을 식별하고, 상기 복수의 특징은 눈의 한 부분에서 눈의 다른 부분으로 통과하는 광 빔을 나타내고; 및
상기 식별된 복수의 특징으로부터 눈의 하나 이상의 파라미터를 결정한다.
바람직하게는 상기 광원은 비가시 광원을 포함한다. 보다 바람직하게는 비가시 광원은 적외선 광원을 포함한다. 본 발명의 실시 예에서, 광원은 레이저(laser)를 포함한다.
바람직하게는 하나 이상의 프로세서에 의해 결정된 파라미터는 다음으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 파라미터다: 축 길이; 전방 깊이; 후방 깊이; 렌즈 두께; 각막 반경/곡률; 전방 수정체 반경/곡률; 후방 수정체 반경/곡률; 및 망막 반경/곡률(axial length; anterior chamber depth; posterior chamber depth; lens thickness; corneal radius/curvature; anterior lens radius/curvature; posterior lens radius/curvature; and retinal radius/curvature).
일부 실시 예에서, 상기 캡처된 이미지에서 식별된 복수의 특징은 다음으로 구성된 그룹으로부터 선택된 눈의 하나 이상의 부분을 통과하는 광 빔을 나타낸다: 각막; 전방(수양액); 후방; 렌즈; 유리체; 및 망막(cornea; anterior chamber (aqueous humour); posterior chamber; lens; vitreous humour; and retina).
본 발명의 일부 실시 예에서, 상기 시스템은 복수의 입사 위치에서 눈에 입사되도록 광 빔을 조정하도록 구성된 빔 조정 메커니즘(beam adjustment mechanism)을 포함하고, 상기 캡처된 이미지는 복수의 이미지를 포함하고, 광 빔이 복수의 입사 위치 중 상이한 입사 위치에 있을 때, 복수의 이미지 각각은 눈을 통과하는 광 빔에 관한 것이고, 여기서 하나 이상의 프로세서는 복수의 이미지 각각으로부터 파라미터를 결정하도록 구성된다.
본 발명의 특정 실시 예에서, 상기 빔 조정 메커니즘은 반사기, 상기 광 빔은 눈에 들어가기 전에 반사기에 의해 반사된; 및 상기 반사기의 방향 및/또는 위치를 조정하도록 구성된 반사기 조정 메커니즘을 포함한다. 상기 반사기는 거울을 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 반사기는 프리즘을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 하나 이상의 프로세서는 캡처된 이미지에서 상대적으로 고강도 광의 영역을 식별함으로써 캡처된 이미지에서 복수의 특징을 식별하며, 상대적으로 고강도 광의 영역은 복수의 특징에 대응한다.
바람직하게는, 하나 이상의 프로세서는 캡처된 이미지의 특징 위치로부터 눈의 두 위치 사이의 광학 경로 길이(optical path length)를 결정하고, 광학 경로 길이로부터 눈의 두 위치 사이의 기하학적 경로 길이(geometric path length)를 계산한다. 기하학적 경로 길이는 파라미터 중 하나를 나타내거나 이와 동등할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예에서 광원은 광 빔을 생성하도록 구성된 하나 이상의 광원을 포함하고, 여기서 상기 광 빔은 눈 입사를 위한 첫 번째 광빔이고, 하나 이상의 광원은 눈 입사를 위한 제2광 빔을 생성하도록 추가로 구성되고, 제1 및 제2광 빔이 눈에 입사할 때 거리만큼 분리되고, 또한, 제1 및 제2카메라는 제1 및 제2광 빔이 눈을 통과할 때 눈의 이미지를 캡처하도록 구성된다.
본 발명의 일부 실시 예에서 하나 이상의 광원은 제1 및 제2광원을 포함한다. 대안적으로, 하나 이상의 광원은 단일 광원 및 단일 광원으로부터 제1 및 제2광 빔을 생성하기 위한 빔 스플리터(beam splitter)를 포함한다. 보다 바람직하게는 제1 및 제2광원은 제1 및 제2비가시 광원을 포함한다. 보다 바람직하게는 제1 및 제2비가시광 광원은 제1 및 제2적외선 광원, 예를 들어 레이저를 포함한다.
바람직하게는, 하나 이상의 광원은 제1 및 제2광 빔이 눈의 축에 대해 대칭적으로 눈에 입사하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 빔 조정 메커니즘은 복수의 입사 위치에서 눈에 입사되는 제1 및 제2광 빔을 조정하도록 구성되며, 여기서 상기 캡처된 이미지는 복수의 이미지를 포함하고, 복수의 이미지 각각은 제1 및/또는 제2광 빔이 복수의 입사 위치의 상이한 입사 위치에 있을 때 눈을 통과하는 제1 및/또는 제2광 빔의 것이고, 여기서 하나 이상의 프로세서는 복수의 이미지 각각으로부터 파라미터를 결정하도록 구성된다.
본 발명의 일부 실시 예에서, 빔 조정 메커니즘은 복수의 입사 위치에서 눈에 입사되는 제1광 빔을 조정하도록 구성된 제1빔 조정 메커니즘 및 복수의 입사 위치에서 눈에 입사되는 제2광 빔을 조정하도록 구성된 제2빔 조정 메커니즘을 포함한다.
바람직하게는 안구 생체 측정 시스템은 제1 및 제2광 빔이 눈을 통과할 때 눈의 이미지를 캡처하도록 구성된 제3 및 제4카메라를 포함한다. 더 바람직하게는, 제1 및 제3카메라는 눈에 대해 대칭적으로 배치되고 눈의 제1부분 세트의 이미지를 캡처하도록 구성되고, 제2 및 제4카메라는 눈에 대해 대칭적으로 위치되고 눈의 제2부분 세트의 이미지를 캡처하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 다음을 포함하는 안구 생체 측정 시스템이 제공된다:
눈 입사를 위한 광 빔을 생성하도록 구성된 광원;
광 빔이 상기 눈을 통과할 때 상기 눈의 이미지를 캡처하도록 구성된 제1 및 제2카메라;및
다음을 수행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함하는 안구 생체 측정 시스템;
캡처된 이미지를 메모리에 저장하고, 상기 캡처된 이미지는 복수의 특징을 포함하고, 상기 복수의 특징은 상기 눈의 한 부분에서 눈의 다른 부분으로 통과하는 광 빔을 나타낸다.
바람직하게는, 하나 이상의 프로세서는 다음을 수행하도록 추가로 구성된다:
캡처된 이미지에서 복수의 특징을 식별하고; 및
상기 식별된 복수의 특징으로부터 상기 눈의 하나 이상의 파라미터를 결정한다.
일부 실시 예에서, 하나 이상의 프로세서는 메모리에 캡처된 이미지를 저장하도록 구성된 하나 이상의 제1프로세서 및 복수의 특징을 식별하고 하나 이상의 파라미터를 결정하도록 구성된 하나 이상의 제2프로세서를 포함한다. 하나 이상의 제2프로세서는 하나 이상의 제1프로세서로부터 떨어져 있을 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 눈의 파라미터를 측정하는 프로세서 구현 방법이 제공되며, 이 방법은 다음을 포함한다:
하나 이상의 광 빔이 눈을 통과할 때 눈의 복수의 이미지를 수신하는 단계;
상기 이미지에서 복수의 특징을 식별하는 단계, 상기 복수의 특징은 눈의 한 부분에서 눈의 다른 부분으로 통과하는 광 빔을 나타냄; 및
상기 식별된 복수의 특징으로부터 파라미터를 결정하는 단계.
바람직하게는, 상기 방법은 눈의 하나 이상의 파라미터를 결정하는 단계를 포함하고, 파라미터는 다음으로 구성된 그룹으로부터 선택된 파라미터 중 하나 이상이다: 축 길이; 전방 깊이; 후방 깊이; 렌즈 두께; 각막 반경/곡률; 전방 수정체 반경/곡률; 후방 수정체 반경/곡률; 및 망막 반경/곡률.
일부 실시 양태에서, 이미지에서 식별된 복수의 특징은 다음으로 이루어진 군으로부터 선택된 눈의 하나 이상의 부분으로부터 및 그 부분으로 통과하는 광 빔을 나타낸다: 각막; 전방(수용액); 후방 챔버; 렌즈; 유리체 유머; 및 망막.
바람직하게는, 방법은 캡처된 이미지에서 비교적 고강도 광의 영역을 식별함으로써 이미지에서 복수의 특징을 식별하는 단계를 포함하고, 비교적 고강도 광의 영역은 복수의 특징에 대응한다.
바람직하게는, 상기 방법은 이미지 내의 특징의 위치로부터 눈의 두 위치 사이의 광 경로 길이를 결정하는 단계, 광 경로 길이로부터 눈의 두 위치 사이의 기하학적 경로 길이를 계산하는 단계를 포함한다. 기하학적 경로 길이는 매개 변수 중 하나를 나타내거나 이와 동등할 수 있다.
바람직하게는, 방법은 다음을 포함한다:
복수의 입사 위치에서 눈에 입사되는 광 빔을 조정하기 위해 빔 조정 메커니즘을 제어하는 단계;
광 빔이 복수의 입사 위치의 상이한 입사 위치에 있을 때 눈을 통과하는 광 빔에 대한 복수의 이미지를 각각 수신하는 단계; 및
복수의 이미지 각각으로부터 파라미터를 결정하는 단계.
바람직하게는, 방법은 다음을 포함한다:
복수의 입사 위치에서 눈에 입사되는 제1광 빔을 조정하기 위해 제1광 빔 조정 메커니즘을 제어하는 단계; 및
상기 복수의 입사 위치에서 눈에 입사되는 제2광 빔을 조정하기 위해 제2광 빔 조정기구를 제어하는 단계.
바람직하게는, 상기 방법은 반사기의 방향 및/또는 위치를 조정하기 위해 반사기 조정 메커니즘을 제어하는 단계를 포함하고, 광 빔은 눈에 들어가기 전에 반사기에 의해 반사된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서로 하여금 눈의 파라미터를 측정하는 방법을 수행하게 하는 프로세서 실행 가능 명령이 저장된 프로세서 판독 가능 매체가 제공되며, 상기 방법은
하나 이상의 광선이 눈을 통과할 때 눈의 복수의 이미지를 수신하는 단계;
상기 이미지에서 복수의 특징을 식별하는 단계, 상기 복수의 특징은 눈의 한 부분에서 눈의 다른 부분으로 통과하는 광선을 나타냄; 및
상기 식별된 복수의 특징으로부터 매개 변수를 결정하는 단계.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 눈의 파라미터를 측정하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 다음을 포함한다:
하나 이상의 광선을 눈에 비추는 단계;
상기 광선이 눈을 통과할 때 눈의 복수의 이미지를 캡처하는 단계;
상기 캡처된 이미지에서 복수의 특징을 식별하는 단계, 복수의 특징은 눈의 한 부분에서 눈의 다른 부분으로 통과하는 광선을 나타냄; 및
상기 식별된 복수의 특징으로부터 매개 변수를 결정하는 단계.
본 발명의 모든 새로운 측면에서 고려되어야하는 본 발명의 추가 측면은 본 발명의 실제 적용의 적어도 하나의 예를 제공하는 다음 설명을 읽음으로써 당업자에게 명백해질 것이다.
본 발명의 하나 이상의 실시 예는 다음 도면을 참조하여 제한하려는 의도없이 단지 예로서 설명될 것이다;
도 1은 눈의 해부학적 용어를 나타내는 눈의 단면 개략도이다;
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안구 생체 측정 시스템의 측면 개략도이다;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 시스템(control system)의 측면도 개략도이다;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 눈의 파라미터를 측정하는 방법의 흐름도이다;
도 5는 도 2에 도시된 안구 생체 측정 시스템의 일부의 측면 개략도이다;
도 6은 도 2의 안구 생체 측정 시스템의 측면 개략도이다;
도 7A 및 7B는 도 2의 안구 생체 측정 시스템에서 카메라에 의해 캡처될 수 있는 이미지의 간략화된 스케치 예시이다;
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 안구 생체 측정 시스템의 평면 개략도이다; 및
도 9는 도 8의 안구 생체 측정 시스템의 측면도 개략도이다.
본 발명의 실시 예는 안구 생체 측정으로 지칭될 수 있는 눈의 파라미터를 측정하기 위한 안구 생체 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 맥락에서, "생체 측정(biometrics)"은 신체의 측정을 의미하는 것으로 이해된다. 일반적으로, 본 발명의 일부 실시 예는 적어도 하나의 광원이 눈에 비춰질 때 눈의 이미지를 캡처함으로써 눈의 파라미터를 측정하는 것을 포함한다. 상기 눈의 파라미터는 캡처된 이미지의 분석으로부터 결정된다.
도 1은 본 명세서에서 언급된 눈의 해부학적 용어를 나타내는 눈의 단면 개략도이다.
명세서의 맥락에서, "광(light)"은 전자기 스펙트럼(electromagnetic spectrum)의 가시 및 비가시 부분을 포함하는 전자기 복사(electromagnetic radiation)를 의미하는 것으로 이해될 것이다. 본 기술의 바람직한 형태는 "비-가시광", 즉 측정되는 눈으로 볼 수 없는 전자기 스펙트럼 부분을 사용한다. 가시 광 빔이 눈에 비치는 경우, 눈은 일반적으로 빛을 수용하기 위해 어떤 방식 으로든 조정된다(예를 들어, 렌즈의 모양 변경). 그래서 이것은 눈의 하나 이상의 파라미터의 측정을 변경시킬 수 있다.
안구 생체 측정 시스템(Ocular Biometry System)
눈의 파라미터를 측정하기 위한 안구 생체 측정 시스템이 도 2에 예시되어 있으며, 이는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안구 생체 측정 시스템(200)의 측면도 개략도이다.
안구 생체 측정 시스템(200)은 눈(201)에 입사, 즉 빛을 비추는 광 빔(light beam)(203)을 생성하도록 구성된 광원(202)을 포함한다. 도 2에 도시된 실시 예에서, 상기 광 빔(203)은 초기에 예를 들어 환자에 대해 상하 방향(superior or inferior direction)으로 눈의 광축에 수직인 경로를 가지며, 반사기(204)에 의해 눈에 들어가기 전에 반사된다. 반사기(204)는 눈(201)을 향해 광 빔(203)을 반사하도록 위치된 반사 프리즘 또는 거울의 형태를 취할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에서, 반사기(204)는 거울 및/또는 프리즘의 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 상기 광 빔(203)은 반사 후 광 빔의 광학 특성을 유지하는 것을 돕는 광학 장치를 통과할 수 있으며, 예를 들어 평행 거울이 제공될 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에서, 광원(202)은 눈의 광축을 따라 직접 광 빔(203)을 투사하도록 위치될 수 있다. 이(및 다른) 단락에서 설명된 대안적인 구성이 또한 본 명세서의 다른 곳에서 설명되고 예시된 본 발명의 실시 예에 적용될 수 있다는 것이 숙련된 기술자에 의해 인식될 것이다.
여기에 설명된 기술의 실시 예에서, 광원(202)은 비-가시광의 소스이고 광 빔(203)은 비-가시광의 빔이다. 예를 들어, 광원(202)은 적외선 레이저일 수 있다. 전술한 바와 같이, 시스템(200)에서 비-가시광을 사용하는 한 가지 이유는, 예를 들어 렌즈의 형태를 변경여 빛을 수용하도록 눈(201)이 조정되는 것을 피하는 것이다. 이는 눈의 하나 이상의 파라미터에 대한 측정이 변경될 수 있다.
상기 안구 생체 측정 시스템(200)은 눈(201)에 입사하기 전에 광 빔(203)에 작용하는 다른 광학 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 광 빔(203)의 폭을 감소시키도록 구성된 광학 구성 요소, 예를 들어 광 빔(203)의 일부를 투과하도록 구성된 핀홀을 포함하는 불투명 부재(opaque member)가 제공될 수 있다.
광원(202), 반사기(reflector)(204) 및 시스템(200)에 제공된 임의의 다른 광학 부품은 하우징(205)에 수용될 수 있다. 눈(201)의 파라미터를 측정하기 위해, 환자는 하우징(205) 앞에 배치된다. 안구 생체 측정 시스템(200)은 환자가 안정적이고 편안하게 원하는 위치에 자신과 눈을 위치시킬 수 있도록 하나 이상의 눈 위치 결정 메커니즘, 예를 들어 턱 받침 및 이마 지지대를 포함할 수 있다.
상기 시스템은 시스템(200)을 사용하는 동안 환자가 볼 수 있는 사이트(sight)(206)를 더 포함할 수 있다. 상기 사이트(206)는 눈(201)이 먼 거리를 보는 것을 수용하도록 환자로부터 광학적으로 멀리 위치할 수 있다. 예를 들어, 사이트(206)를 기하학적으로(즉, 물리적으로) 환자로부터 멀리 배치할 수 없는 경우, 거울 시스템을 사용하여 시력(206)을 광학적으로 환자로부터 멀리 배치하지만 기하학적으로(즉, 물리적으로) 가깝게 배치할 수 있다. 다른 실시예에서 사이트(206)는 예를 들어 특정 조절 구성에서 눈으로 눈의 파라미터를 측정하는 것이 바람직한 경우 환자로부터 다른 거리, 즉 환자에게 광학적으로 더 가까이에 위치할 수 있다.
도 2에 도시된 안구 생체 측정 시스템(200)은 제1카메라(207a) 및 제2카메라(207b)를 더 포함한다. 상기 카메라(207)는 눈을 이미지화하기에 적합한 방식으로 배치되고 구성된다. 도 2의 실시 예에서, 제1카메라(207a)는 일반적으로 눈(201)의 전방 부분, 예를 들어 각막(cornea) 및 렌즈(lens)를 이미지화하도록 위치되고, 제2카메라(207b)는 적어도 눈(201)의 후방 부분, 예를 들어 각막, 렌즈 및 망막(retina)을 이미지화하도록 위치된다. 제1카메라(207a)는 눈(201)보다 아래에 위치된다. 제2카메라(207b)는 눈(201)보다 위에 위치하고 제1카메라(207a)보다 눈에서 멀리 떨어져 위치된다. 카메라는 다른 실시 예에서 다른 위치에 놓일 수 있다.
본 명세서에서 "카메라"라는 용어는 모든 이미지 캡처 장치 또는 시스템을 의미한다. 사용된 카메라(207)는 예를 들어 적외선과 같은 광원(202)에 대응하는 전자기 스펙트럼의 일부에서 이미지를 캡처하도록 구성된다는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 실시 예에서 사용되는 카메라는 스틸 프레임 또는 연속 촬영 카메라일 수 있다. 또한, 본 명세서가 이미지 캡처를 언급할 때, 이미지는 디지털 형태로 획득될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 즉, 이미지는 디지털 이미지 데이터로 표현될 수 있다. 본 명세서에서 "이미지"에 대한 언급은 이미지화된 것의 시각적 표현 또는 이미지를 나타내는 데이터, 또는 둘 다를 지칭하는 것으로 이해될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에서, 카메라(207)는 인간 눈의 전형적인 크기 및 눈으로부터 카메라의 거리에 기초하여 눈의 선명한 이미지를 얻기 위해 선택된 초점 거리를 갖는 스테레오 카메라(stereo camera)이다.
도 2의 실시 예에서 시스템(200)은 2개의 카메라(207)를 포함하지만, 다른 실시 예는 2개 이상의 카메라, 예를 들어 4개의 카메라를 사용할 수 있다. 더 많은 수의 카메라는 이미징 동안 눈의 작은 움직임을 수용하는 안구 생체 측정 시스템(200)의 능력을 향상시킬 수 있다. 환자가 특정 지점에 시선을 고정하더라도 제어할 수 없는 안구 움직임은 여전히 발생할 수 있다. 카메라 수가 적다는 것은 환자가 측정 오류를 피하기 위해 시력을 고정하고 눈을 가만히 유지해야 함을 의미한다. 모든 카메라의 이미지를 평균화할 수 있기 때문에 카메라 수가 많을수록 작은 눈의 움직임이 허용된다. 이 원리는 명시적으로 언급되지 않더라도 본 명세서에서 설명된 모든 실시 예에 적용되며, 본 발명의 실시 예는 임의의 수의 카메라를 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 2의 시스템(200)의 4개 카메라 배열의 일례에서, 2개의 카메라는 도 2에 도시된 바와 같이 제1카메라(207a)와 유사한 위치에 배치될 수 있으며, 각 카메라는 눈의 수직 대칭 평면의 양쪽에 위치하며, 2개의 카메라는 도 2에 도시된 바와 같이 제2카메라(207b)의 위치 근처에 유사하게 배치될 수 있다.
안구 생체 측정 시스템(200)은 카메라(207)의 위치 및/또는 방향을 조정하도록 구성된 하나 이상의 카메라 조정 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 카메라(207)는 눈(201)에 대해 이동 및 회전할 수 있는 카메라 마운트에 장착될 수 있다.
안구 생체 측정 시스템(200)은 또한 제어 시스템(208)을 포함한다. 제어 시스템(208)은 카메라(207), 광원(202), 반사기(204) 및 빔 조정 메커니즘(들)(도 2에 도시되지 않았지만 아래에서 설명됨)을 포함하는 시스템(200)의 다른 구성 요소와 통신하도록 구성된다. 제어 시스템(208)은 시스템(200)의 다른 구성 요소 및/또는 외부 시스템으로부터 데이터를 수신하고 데이터를 전송할 수 있으며, 이러한 구성 요소의 동작, 예를 들어 구성 요소의 위치/방향 및/또는 활성화/비활성화를 제어할 수 있다.
제어 시스템(208)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 시스템(208)의 개략도인도 3에 더 상세히 도시된다. 제어 시스템(208)은 안구 생체 측정 시스템(200)의 작동과 관련된 데이터의 수집 및 처리를 관리하는 로컬 하드웨어 플랫폼(local hardware platform)(302)을 포함한다. 상기 하드웨어 플랫폼(302)은 프로세서(304), 메모리(306) 및 그러한 컴퓨팅 장치에 일반적으로 존재하는 다른 구성 요소를 갖는다. 예시된 예시적인 실시 예에서, 메모리(306)는 프로세서(304)에 의해 액세스 가능한 정보, 프로세서(304)에 의해 실행될 수 있는 명령어(308) 및 프로세서(304)에 의해 검색, 조작 또는 저장될 수 있는 데이터(310)를 포함하는 정보를 저장한다. 메모리(306)는 컴퓨터 판독 가능 매체, 또는 전자 장치의 도움으로 판독될 수 있는 데이터를 저장하는 다른 매체를 포함하여 프로세서(304)에 의해 액세스 가능한 방식으로 정보를 저장할 수 있는 당업계에 알려진 임의의 적절한 수단일 수 있다.
상기 프로세서(304)는 당업자에게 알려진 임의의 적절한 장치일 수 있다. 프로세서(304) 및 메모리(306)가 단일 유닛 내에 있는 것으로 도시되어 있지만, 이것은 제한하려는 의도가 아니며, 여기에 설명된 각각의 기능이 다중 프로세서 및 메모리에 의해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그것은 서로 또는 안구 생체 측정 시스템(200)으로부터 멀리 떨어져 있지 않을 수 있다. 명령어(instructions)(308)는 프로세서(304)에 의한 실행에 적합한 임의의 명령어 세트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 명령어(308)는 컴퓨터 판독 가능 매체에 컴퓨터 코드로서 저장될 수 있다. 상기 명령어는 적절한 컴퓨터 언어 또는 형식으로 저장될 수 있다. 데이터(310)는 명령(310)에 따라 프로세서(304)에 의해 검색, 저장 또는 수정될 수 있다. 상기 데이터(310)는 또한 임의의 적절한 컴퓨터 판독 가능 포맷으로 포맷될 수 있다. 다시 말하지만, 데이터가 단일 위치에 포함된 것으로 설명되어 있지만 이는 제한하려는 의도가 아니라는 점을 이해해야 한다. 데이터는 여러 메모리 또는 위치에 저장될 수 있다. 데이터(310)는 또한 시스템(300)의 양상들에 대한 제어 루틴들의 레코드(312)를 포함할 수 있다.
하드웨어 플랫폼(302)은 데이터의 처리 결과를 디스플레이하기 위해 디스플레이 장치(314)와 통신할 수 있다. 하드웨어 플랫폼(302)은 네트워크(316)를 통해 사용자 장치 (예를 들어, 태블릿 컴퓨터 (318a), 개인용 컴퓨터 (318b) 또는 스마트 폰 (318c)), 또는 로컬 하드웨어 플랫폼(302)에 의해 수집된 데이터의 저장 및 처리를 위한 관련 메모리(322)를 갖는 하나 이상의 서버 장치(320)를 통해 통신할 수 있다. 서버(320) 및 메모리(322)는 당업계에 알려진 임의의 적절한 형태, 예를 들어 "클라우드 기반" 분산 서버 아키텍처를 취할 수 있음을 이해해야 한다. 네트워크(316)는 인터넷, 인트라넷, 가상 사설망, 광역 네트워크, 로컬 네트워크, 유선이든 무선이든, 또는 이들의 조합이든 하나 이상의 회사에 독점적인 통신 프로토콜을 사용하는 사설 네트워크를 포함하는 다양한 구성 및 프로토콜을 포함할 수 있다.
선형/축방향 측정(Linear/Axial Measurements)
눈의 파라미터를 측정하는 방법은 먼저 본 발명의 일 실시 예에 따른 눈의 파라미터를 측정하는 방법(700)의 흐름도인 도 4를 참조하여 설명될 것이다. 이 방법의 첫 번째 부분을 사용하여 측정된 눈 (201)의 파라미터는 선형 또는 1차원, 즉 단일 선 또는 축을 따라, 예를 들어 눈의 광학 축을 따라 눈 내의 거리 측정이다. 후속하여 방법(400)이 어떻게 확장되어 다중 라인/축을 따라 눈의 파라미터를 측정할 수 있는지 설명될 것이다.
교정 및 설정(Calibration and Set Up)
단계 401에서 카메라(207)가 교정된다. 임의의 적절한 교정 기술이 사용될 수 있는데, 예를 들어 눈(201) 앞에 패턴이 인쇄된 내열 재료(heat resistant material)를 배치하고 카메라(207)로 내열 재료를 이미징한다. 여기에 예시 기술이 설명되어 있다: Gschwandtner M, Kwitt R, Uhl A, Pree W, Infrared camera calibration for dense depth map construction, Intelligent Vehicles Symposium (IV), 2011 IEEE 2011 Jun 5 (pp. 857-862).
단계 402에서 눈(201)의 중심이 위치된다. 눈(201)의 중심을 찾기 위한 임의의 적절한 기술이 사용될 수 있다. 본 발명의 특정 실시 예에서, 카메라(207) 중 하나는 눈(201)의 광축 상에(또는 가능한 한 가깝게) 눈(201) 바로 앞에 위치되고 홍채(iris)를 포함하는 눈의 이미지는 카메라로 캡처된다. 캡처된 이미지에서 홍채를 식별하기 위해 원 검출 방법(circle detection method)이 수행되고, 눈의 중심(201)(즉, 광축)에 대응하는 것으로 가정되는 원의 중심을 찾기 위해 원 중심 위치 방법(circle centre location method)이 수행된다.
도 2에 도시된 바와 같은 안구 생체 측정 시스템(200)이 사용되는 경우, 반사기(204)는 일방향 거울(one-way mirror)일 수 있고, 따라서 카메라(207)가 눈(201)의 광축 상에 위치되고 거울을 통해 눈(201)을 이미지화할 수 있다. 다른 실시 예에서, 카메라는 반사기가 시야에 있지 않도록 배치될 수 있으며, 예를 들어 카메라는 반사기의 측면에 약간, 또는 약간 위 또는 아래에 배치된다. 비교적 작은 거울은 그러한 실시 예에서 카메라가 가능한 한 눈의 광축에 가깝게 할 수 있게 할 것임을 알 것이다.
단계 403에서 상기 광원은 눈의 중심을 겨냥하여 상기 광 빔(403)이 눈(201)의 광축을 따라 가능한 가깝게 입사한다. 상기 안구 생체 측정 시스템(200)은 상기 눈(201) 상의 광 빔(203)의 입사를 조정하도록 구성된 빔 조정 메커니즘을 포함한다. 상기 빔 조정 메커니즘은 안구 생체 측정 시스템(200)의 구성 요소의 위치 및/또는 배향을 조정하기 위한 하나 이상의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 빔 조절기구는 하우징(205)을 이동시키기 위한 기구를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 눈(201)이 제자리(in position)에 있는 상태에서, 상기 하우징(205)은 반사기(204)가 일반적으로 눈 높이에 있도록 대략적으로 조정된다. 상기 광원(202)이 활성화되어 광 빔(203)이 눈(201)에 입사한다. 도시된 실시 예에서, 광 빔(203)은 눈에 들어가기 전에 반사기(204)에서 반사된다. 예를 들어 하우징(205)의 대략적인 조정 후에 미세 조정 단계로서 눈(201)의 중심에 입사되는 광 빔(203)을 조정하기 위해, 빔 조정 메커니즘은 광원(202) 및/또는 반사기(204)의 위치 및/또는 방향을 조정하기 위한 하나 이상의 메커니즘을 더 포함할 수 있다.
환자는 눈(201)이 원거리 시야를 수용하도록 이 과정 동안 사이트(206)을 보도록 요청받을 수 있다.
단계 404에서 카메라(207)는 눈(201)의 이미지를 캡처하도록 위치된다. 특정 실시 예에서, 도 2에 도시된 바와 같이 카메라(207a)는 일반적으로 눈(201)의 전방(anterio) 부분, 예를 들어 각막 및 렌즈를 이미지화하기 위해 눈(201)보다 낮게 위치되도록 카메라(207)가 이동되고, 카메라(207b)는 눈(201)의 여러 부분, 예를 들어 각막, 렐ㄴ즈 및 망막을 이미지화하기 위해 눈(201)보다 높게 위치된다. 다른 실시 예에서 카메라는 눈에 대해 다른 위치에 위치할 수 있다. 줌, 셔터 속도, 조리개 및 ISO와 같은 카메라 속성도 단계 404 동안 구성될 수 있다. 각 카메라의 시야에 대한 정보는 단계 404 동안 제어 시스템(208)에 제공될 수 있다.
위에서 설명한 교정 및 설정 단계는 모든 예시적인 방법에서 필요하지 않을 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 구체 예에 따른 방법은 상기 방법을 수행하도록 이미 구성된 안구 생체 측정 시스템을 사용하여 수행될 수 있다.
이미징(Imaging)
단계 405에서 광원(202)이 활성화되고 광 빔(203)이 도 2에 도시된 바와 같이 눈(201)으로 비춰진다. 광 빔(203)이 눈(201)을 비추는 동안, 카메라(207)는 눈(201)의 이미지(즉, 각 카메라의 시야 내에 있는 눈의 해당 부분)를 캡처한다.
일부 실시 예에서 캡처된 이미지는 카메라로부터 제어 시스템(208)으로 전송된다.무선 또는 유선 데이터 전송을 포함하는 임의의 적절한 전송 방법이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 보조 이미지 정보는 또한 캡처된 이미지의 전송과 동시에 또는 후속하여 카메라로부터 제어 시스템(208)으로 제공될 수 있다. 보조 이미지 정보는 캡처된 이미지와 관련된 추가 정보, 예를 들어 이미지를 촬영하는 카메라의 속성(예를 들어 제조업체, 모델, 셔터 속도, 초점 거리, 조리개 설정, ISO 등), 시스템에서 카메라의 위치 또는 캡처된 이미지를 분석하는 데 필요하거나 유용할 수있는 기타 정보일 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 제어 시스템(208)은 광원(202)(또는 이하에 설명되는 바와 같이 다중 광원을 갖는 실시 예에서 광원)의 활성화 시간을 제한한다. 환자에게 빛의 최대 노출 시간은 광원에서 생성되는 빛의 유형에 따라 다르며 활성화 시간은 환자가 안전한 양의 빛에 노출될 수 있도록 최대 노출 시간을 기준으로 제한된다.
이미지 분석(Image Analysis)
캡처된 이미지를 수신하면 제어 시스템(208)은 즉시 처리하거나 나중에 처리하기 위해 메모리(306)에 캡처된 이미지를 저장할 수 있다. 대안적으로, 제어 시스템(208)은 나중에 처리하기 위해 캡처된 이미지를 원격 메모리, 예를 들어 서버(320)를 통해 메모리(322)로 전송할 수 있다.
단계 406에서 캡처된 이미지는 하나 이상의 프로세서(304)에 의해 분석된다. 도 3에서 프로세서(304)는 로컬 하드웨어 플랫폼(302)의 일부를 형성하는 것으로 도시되어 있다. 다른 실시 예에서, 안구 생체 측정 시스템(200)으로부터 떨어진 하나 이상의 프로세서를 포함하는 다중 프로세서(304)가 제공 될 수 있다. 다른 실시 예에서 모든 프로세서는 안구 생체 측정 시스템(200)으로부터 멀리 떨어져 위치한다.
일부 실시 예에서 상기 프로세서(304)는 캡처된 이미지에 대해 하나 이상의 이미지 전처리 단계, 예를 들어 분석에 대한 작은 눈 움직임의 영향을 줄이기 위해 다수의 카메라로부터 이미지의 노이즈 감소 또는 평균화를 수행할 수 있다.
도 7A 및 7B는 도 2의 안구 생체 측정 시스템(200)에서 카메라(207a 및 207b)에 의해 캡처될 수 있는 이미지의 간략화된 스케치 예시이다. 이 실시 예에서, 이미지(700)(도 7A)는 시야에서(in its field of view) 각막과 렌즈와 함께 눈(201)보다 아래에 위치된 카메라(207a)에 의해 캡처되고, 이미지(750)(도 7B)는 시야에서 각막, 렌즈 및 망막과 함께 눈(201)보다 위에 위치된 카메라 (207b)에 의해 캡처된다. 이미지(700 및 750)에서 음영 처리된 영역은 저 강도 광 영역이고 음영 처리되지 않은 영역은 상대적으로 고강도 광 영역이다.
본 발명의 특정 실시 예에서, 프로세서(304)는 눈의 한 부분에서 눈의 다른 부분으로 통과하는 광 빔(203)을 나타내는 이미지 내의 특징을 식별하기 위해 이미지(700 및 750)를 분석하도록 구성된다. 현재 설명된 실시 예에서, 상기특징은 이미지(700 및 750)에서 비교적 고강도 광의 영역에 대응하고 프로세서(304)는 종래의 이미지 분석 기술을 사용하여 비교적 고강도 광의 영역을 식별한다.
광 빔(203)이 눈(201)을 통과할 때 그것은 각막, 전방(anterior chamber)(수양액), 렌즈, 유리 체액(vitreous humour)을 통과하고 망막에 입사한다. 이 경로를 따라 빔(203)은 도 2에서 A, B, C 및 D로 표시된 여러 위치에서 하나의 매체에서 다른 매체로 통과한다.
1. A(각막 표면) : 빔(203)이 공기로부터 각막으로 통과한다.
2. B(전방 렌즈 표면) : 빔(203)이 수양액(aqueous humour)으로부터 렌즈로 통과한다;
3. C(렌즈 후방 표면) : 빔(203)이 렌즈로부터 유리 체액으로 통과한다; 및
4. D(망막 표면) : 빔(203)이 망막에 입사한다.
이들 지점 각각에서 빔(203)은 굴절되고 부분적으로 반사된다. 이것은 빔(203)에서 빛의 일부의 산란을 야기하고, 이것은 카메라(207)에 의해 시야의 다른 부분에 비해 '후광(halo)' 또는 더 높은 강도의 빛의 영역으로 보여진다.
다른 실시 예에서 눈(201)의 다른 지점은 또한 예를 들어 후방(posterior chamber) 및 홍채와 같은 캡처된 이미지의 특징을 통해 식별될 수 있다.
이미지 700 및 750에서 A, B, C 및 D로 표시된 고강도 빛의 영역은 도 2에 표시된 눈(201) 내의 위치 A, B, C 및 D에 해당하며 그것은 광 빔이 산란되는 눈(201) 내의 위치로서 위에서 설명된다. 프로세서(304)는 이미지(700 및 750) 내의 위치 및 각각의 카메라(207a 및 207b)의 시야에 기초하여 눈(201) 내의 어느 위치에 대응하는 이미지 내의 고강도 광 영역을 식별하도록 구성된다.
카메라가 레이저에 비해 코(nose)에서 더 멀리 떨어져있는 경우(즉, 카메라가 관자놀이께에(temporal) 있음), 카메라에 가장 가까운 더 높은 광도 영역(temporal)은 후방 눈(즉, 망막)에 해당한다. 카메라가 레이저에 비해 코에 더 가까우면 (즉, 카메라가 코(nasal)에 있음) 카메라에 가장 가까운 지점(nasal)이 앞쪽 눈(즉, 각막)에 해당한다.
이미지(700)에서 가장 먼 시간 고강도 영역(furthest temporal high intensity region)(즉, 코에서 멀어짐)은 각막 표면 반사 지점 A에 해당한다. 후속 고강도 영역(subsequent high intensity region)은 각막 반사점 A에 해당하는 영역에서 떨어진 이미지에서 직선으로 배열되며, 빔(203)이 눈(201)을 통과할 때 반사점의 순서, 즉 A, B, C, D의 순서로 발생한다. 이미지(700 및 750) 각각에 나타나는 이러한 반사점의 수는 각각의 이미지를 캡처하는 카메라(207)의 시야에 따라 달라진다.
따라서, 이미지(700)(하위 카메라(207a)에 의해 캡처 됨)에서 코에서 더 멀리 떨어진 고강도 영역(이미지 700의 가장 왼쪽 영역)은 프로세서(304)에 의해 각막 표면 반사점(corneal surface reflection point) A에 대응하는 것으로 식별되고, 반면에 영역 B와 C는 각각 전방 렌티큘러 표면 반사점(anterior lenticular surface reflection point) B와 후방 렌티큘러 표면 반사점(posterior lenticular surface reflection point) C에 해당하는 것으로 인식된다. 빔(203)이 입사되는 망막의 일부는 카메라(207a)의 시야에 있지 않기 때문에 이미지(700)에서 망막 표면 반사점 D에 해당하는 고강도 광 영역이 없다.
이미지(700)는 또 다른 고강도 광 영역(R)을 포함한다. 눈 내의 작은 반사는 카메라(207)에 의해 캡처된 이미지에서 다른 고강도 영역으로 이어질 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이러한 영역은 이미지(700)의 영역 R의 경우와 같이, 이미지의 다른 고강도 영역과 동일한 직선 상에 있지 않으면 눈 내의 중요한 반사점에 대응하지 않는 것으로 프로세서(304)에 의해 식별될 수 있다. 따라서 일부 실시 예에서, 프로세서(304)는 이미지의 다른 영역과 직선이 아닌 고강도 영역을 무시하도록 구성된다.
이미지(750)(상위 카메라 207b에 의해 캡처 됨)에서 코에서 가장 먼 고강도 영역(이미지(750)의 가장 왼쪽 영역)은 프로세서(304)에 의해 각막 표면 반사점 A에 해당하는 것으로 인식된다. 반면 영역 B와 D는 각각 전방 렌티큘러 표면 반사점 B와 망막 반사점(retinal reflection point) D에 해당하는 것으로 인식된다. 후방 렌티큘러 표면 반사점(C)은 도 2의 실시 예에서 카메라(207b)의 위치에서 카메라에 의해 캡처된 이미지에 나타나지 않거나 지점 B의 광에 의해 가려진다는 것이 밝혀졌다. 본 발명의 바람직한 실시 예에서 눈(201)의 적어도 2개의 반사 위치가 두 카메라(207)의 이미지에서 캡처된다. 두 반사 위치의 위치는 두 카메라의 이미지에서 식별되고 공간적으로 상관될 수 있다. 이미지에서 캡처된 다른 모든 반사 위치의 위치가 상관된 반사 위치(correlated reflection location)에 대한 위치로부터 결정될 수 있다.
이미지(700 및 750)에서 고강도 광 영역 A, B, C 및 D의 위치는 기존의 이미지 특징 인식 기술을 사용하여 분석된다. 예를 들어, 이미지 700 및 750을 생성하는 본 발명의 실시 예에서, 고강도 영역은 일반적으로 원형이며 원 감지 기술(circle detection techniques)은 이미지 내 각 원의 중심 위치를 식별하는데 사용된다. 좌표는 프로세서(304)에 의해 각 영역에 할당된다.
단계 406에서, 이미지에서 특징을 식별할 때, 프로세서(304)는 이미지를 나타내는 이미지 데이터로부터 그러한 특징을 식별함으로써 동작할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일부 실시 예에서, 프로세서(304)가 특징을 식별할 수 있도록 이미지 데이터로부터 이미지의 시각적 표현을 먼저 구성하는 것은 필요하지 않을 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 프로세서(304)는 이미지 데이터로부터 이미지의 시각적 표현을 구성하고 시각적 표현으로부터 특징을 식별하도록 구성될 수 있다.
생체 측정 계산(Biometry Calculations)
단계 407에서 상기 프로세서(304)는 캡처된 이미지에서의 특징의 위치로부터 눈(201)의 둘 이상의 위치 사이에서 광 경로 길이(OPL, optical path length)를 결정한다. 이미지 700 및 750의 경우, 프로세서는 위치 A, B, C 및 D 중 임의의 2개 이상의 위치를 결정하고 눈(201)에서 이들 위치 사이의 명백한 거리(OPL)도 계산된다. 당업자는 종래 기술을 사용하여 이미지 및 교정 정보에서 영역 A, B, C 및/또는 D의 위치의 검출로부터 OPL을 결정하는 방법을 이해할 것이다. 일례에서, 이미지 임계화 기술이 사용될 수 있다.
임의의 두 지점 A, B, C 및 D 사이의 OPL은 반사점에서 반사되고 카메라(207)에 의해 포착된 광 빔(203)의 경로와 빛의 경로를 왜곡하는 눈의 서로 다른 매체의 굴절로 인해 동일한 지점 간의 기하학적 경로 길이(GPL, geometric path length)와 다를 수 있다. 단계 408에서 프로세서(304)는 대응하는 계산된 OPL(들)로부터 눈(201)의 둘 이상의 위치 사이의 GPL(들)을 계산한다.
캡처된 이미지로부터 결정된 OPL(들)로부터 하나 이상의 GPL을 계산하기 위한 두 가지 예시적인 방법이 여기서 설명된다. 본 발명의 다른 실시 예에서 다른 방법이 사용될 수 있다.
방법 1: 겉보기 깊이 계산(Apparent Depth Calculation)
일반적으로 말해서, 이 실시 예에서 프로세서(304)에 의해 수행되는 방법은 카메라(207)에 의해 보이는 광학 왜곡(optical distortion)을 보정하기 위해 눈 내의 두 개의 상이한 매체(media) 사이를 통과하는 광 빔이 각각의 경계에서 Snell의 법칙을 적용한다.
점 A가 각막 표면이기 때문에 상기 경계면은 공기/각막 경계면이며 점 A의 광학 및 기하학적 위치는 동일하다.
점 B (전방 렌티큘러 표면)의 기하학적 위치를 결정하기 위해 Snell의 법칙이 적용된다. 이것은 이제 도 2에 도시된 안구 생체 측정 시스템(200)의 일부의 개략적인 측면도인 도 5를 참조하여 설명될 것이다.
우수한 카메라 207b로 캡처한 빛에 대한 Snell의 법칙에 따르면:
n air . sin α A = n aqueous . sin α B '
여기서 n air 는 공기의 굴절률이고, n aqueous 는 수야액(aqueous humour)의 굴절률이고 α A 및 α B '은 각각 입사광 빔(203)과 각막 표면(점 A)에서 반사된 카메라(207b)에 의해 수신된 광 사이의 각도 및 입사광 빔(203)과 렌즈의 전방 표면(점 B), 즉 가상 점 B'에서 반사된 카메라(207b)에 의해 수신된 광 사이의 겉보기 각도이다.
도 5의 구성에 따른 작은 각도의 경우, sin α A
Figure pct00001
tan α A,
따라서: n aqueous . OPL AB1
Figure pct00002
AB 1
여기서 OPL AB1 은 상위 카메라(207b)에서 볼 때 A와 B 사이의 광학 경로 길이 (즉, AB', 도 5에 표시된 A와 B'사이의 거리)이고 AB 1은 A와 B 사이의 기하학적 경로 길이이다.
하부 카메라(207a)에 의해 포착된 광에 대해 유사한 계산이 이루어질 수 있다. 도면의 명확성을 위해 거리 및 각도는 도 5에 표시되지 않았지만 카메라(207b)가 다음을 제공하는 것에 해당하는 것으로 이해된다:
n aqueous . OPL AB2
Figure pct00003
AB 2
여기서 OPL AB2 는 하부 카메라(207a)에 의해 보이는 A와 B 사이의 광 경로 길이이고 AB 2는 A와 B 사이의 기하학적 경로 길이이다.
두 경우 모두 기하학적 경로 길이가 동일해야 한다: AB 1 = AB 2.
상위 카메라(207b)와 하위 카메라(207a)에 따른 광로 길이 간의 연결 비율
Figure pct00004
는 텐서 컨볼루션(tensor convolution)으로 기록될 수 있다:
Figure pct00005
효과적으로 왜곡되지 않은 반사점 B를 갖는 기하학적 경로 길이 BC 및 BD는 유사한 계산을 사용하여 계산될 수 있다.
마지막으로, 기하학적 경로 길이 AD 및 CD는 각 반사 지점(B, C 및 D)에서 위의 단계를 반복하고 위 방정식에서 이러한 지점을 대체하여 계산할 수 있다. 이러한 단계는 A, B, C 및 D 포인트를 한 번에 하나씩 왜곡하지 않고 각 단계에서 독립적으로 수행할 수 있다. 또는 모든 지점(A, B, C 및 D)에서 입사(SC1) 및 굴절(SC2) 각도의 행렬을 생성할 수 있으며 이러한 행렬의 컨볼루션에서 모든 OPL을 추정할 수 있다:
Figure pct00006
그 다음, GPL (점 A, B, C 및 D 사이의 물리적 거리)은 눈의 매체(즉, 수양액, 수정체 및 유리 체액)의 굴절률과 복잡한 모든 OPL의 합/적분에 의해 함께 결정될 수 있다::
Figure pct00007
여기서 GPL은 다음 형식의 행렬이다:
Figure pct00008
방법 2 : 교정 기능(Correlation Function)
대안적인 실시 예에서, 카메라(207)에 의해 캡처된 이미지로부터 결정된 점 A, B, C 및 D 사이의 광학 경로 길이를 비왜곡(undistort)하기 위해 2차 양식(secondary modality)이 사용된다. 이 실시 예에서, 방법(400)은 다수의 테스트 대상 눈에 대해 수행되고, 하나 이상의 지점 A, B, C 및 D 사이의 광 경로 길이는 캡처된 이미지로부터 결정된다. 예를 들어 자기 공명 영상(MRI), 초음파, 간섭계(예를 들어 Lenstar?? 또는 IOLMaster?? 장치 사용)를 포함하되 이에 국한되지 않는 대체 측정 기술을 사용하여 동일한 테스트 대상 눈에 대해 동일한 파라미터가 측정된다.
시험 대상 눈의 충분히 큰 샘플에 대해 측정이 이루어지면, 대안적인 눈 생체/파라미터 측정 방법에 의해 결정된 기하학적 경로 길이와 방법(700)에 의해 결정된 광 경로 길이 사이의 상관 함수가 결정될 수 있다. 이 상관 함수는 이어서 방법 400에 의해 결정된 광 경로 길이에 대응하는 눈의 두 위치 사이의 기하학적 경로 길이를 계산하는데 사용될 수 있다.
전술한 바와 같은 방법 1 또는 방법 2의 결과는 눈(201)의 위치 사이의 하나 이상의 기하학적 경로 길이이고, 기하학적 경로 길이는 눈/생체 측정의 파라미터다. 위치 A, B, C 및 D(도 2에 표시된대로) 사이의 거리가 결정되는 위의 설명된 예에서 이러한 파라미터는 다음과 같다:
AB: 전방 깊이(Anterior chamber depth);
BC: 렌즈 두께(Lens thickness);
CD: 후방 깊이(Posterior chamber depth); 및
AD: 축 길이(Axial length).
일단 계산되면, 결정된 파라미터는 메모리(306) 또는 메모리(322)에 저장되거나, 디스플레이 장치(314)를 통해 출력되거나, 예를 들어 네트워크(316)를 통해 다른 장치로 전달될 수 있다. 바람직한 실시 예에서 파라미터는 환자의 굴절 이상(refractive error)을 평가하기 위해 사용된다.
다중 광 빔 입사 위치(Multiple Light Beam Incidence Positions)
본 발명의 일부 실시 예에서, 눈의 추가 파라미터는 다수의 입사 위치에서 눈(201)에 광 빔(203)을 비추고 각 입사 위치에 대한 파라미터를 결정함으로써 결정될 수 있다. 이를 통해 눈의 여러 위치에서 눈의 파라미터를 결정할 수 있다. 일부 실시 예에서, 눈의 파라미터는 제1방향, 예를 들어 하부-상부(inferior-superior) 또는 측면 방향으로 눈의 축을 따라 다수의 위치에서 결정된다. 이러한 방식으로 축을 따라 눈 부분의 2차원 모델이 생성될 수 있다. 일부 실시 예에서 눈의 파라미터는 제2방향으로 눈의 제2축을 따라 추가로 결정된다. 이러한 방식으로 눈 부분의 3차원 모델이 복수의 광 빔 입사 위치를 사용하여 눈의 래스터 스캔(raster scan) 방식으로 생성될 수 있다.
복수의 광 빔 입사 위치를 달성하기 위해, 일부 실시 예에서 안구 생체 측정 시스템은 복수의 입사 위치에서 눈(201)에 입사되는 광 빔(203)을 조정하기 위한 빔 조정 메커니즘을 포함한다. 예시적인 빔 조정 메커니즘은 단계 403에서 눈(201)의 중심에서 광 빔(203)을 조준하는 것과 관련하여 위에서 설명되었다. 동일하거나 유사한 빔 조정 메커니즘을 사용하여 이미지 획득 프로세스 동안 여러 광 빔 입사 위치를 얻을 수 있다.
단계 409에서, 제어 시스템(208)은 복수의 입사 위치에서 눈에 입사되는 광 빔을 조정하기 위해 빔 조정 메커니즘을 제어한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안구 생체 측정 시스템(200)의 측면도 개략도 예시인 도 6에 도시된 실시 예에서, 빔 조정 메커니즘은 도 6에서 화살표(209)로 나타낸 바와 같이 반사기(204)의 방향을 조정하도록 구성된 반사기 조정 메커니즘을 포함한다. 도시된 실시 예에서, 반사기 조정기구는 수평 축을 중심으로 반사기(204)를 회전시켜 수직 평면에서 눈(201)상의 광 빔(203)의 입사를 조정한다. 다른 실시 예에서, 반사기 조정 메커니즘은 수평면에서 눈(201)상의 광 빔(203)의 입사를 조정하면서 수직 축을 중심으로 반사기(204)를 회전시킨다. 다른 실시 예에서, 반사기는 다른 방향으로 축을 중심으로 회전될 수 있거나, 반사기 조정 메커니즘은 예를 들어 수직 및 수평 축과 같은 복수의 축을 중심으로 반사기를 회전시키도록 구성될 수 있다. 다른 실시 예에서, 반사기 조정 메커니즘은 반사기(204)의 방향을 조정하는 것에 추가하여 또는 대신에 반사기(204)의 위치를 조정하도록 구성된다. 또 다른 실시 예에서, 빔 조정 메커니즘은 광원(202)의 위치 및/또는 방향을 조정하기 위한 메커니즘을 포함한다.
특정 실시 예에서, 시스템(200)은 눈(201)에 입사하는 모든 광 빔이 평행하게 이동하도록 구성된 렌즈 또는 다른 광학 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 빔은 모두 눈의 광축에 평행할 수 있다. 이것은 일 실시 예에서 반사기(204)로부터의 광 빔의 반사 지점이 렌즈의 초점인 반사기(204)와 눈(201) 사이에 렌즈를 위치시킴으로써 달성 될 수 있다. 다른 실시 예에서 두 개의 반사기가 사용될 수 있으며, 렌즈의 초점은 반사기 사이에 위치한다. 다른 실시 예에서, 입사광에 작용하는 광학 부품의 다른 무한초점 배열(afocal arrangement)이 제공 될 수 있다. 이러한 배열은 눈에 입사하는 광 빔의 광학적 특성이 광원에 의해 생성된 광 빔의 광학적 특성과 동일하다는 것을 보장하는 데 유리할 수 있습니다.
카메라(207)는 복수의 광 빔 입사 위치 각각에 대해 눈(201)을 통과하는 광 빔(203)의 이미지를 캡처한다.
일부 실시 예에서 제어 시스템(208)은 광원(202)의 활성화를 제어하여 광원은 반복적으로 켜지고 꺼지고, 제어 시스템(208)은 광원(202)이 꺼져있는 동안 광 빔(203)의 입사 위치를 결정하는 시스템의 구성 요소(예를 들어 반사기(204)의 방향)를 조정하기 위해 빔 조정 메커니즘을 더 제어한다. 예를 들어, 빔 조정 메커니즘이 반사기(204)를 적절하게 조정하면, 제어 시스템(208)은 광원(202)을 재활성화한다. 이 순서는 필요한 입사 위치 수에 대해 반복된다. 이러한 방식으로, 광원에 대한 눈(201)의 총 노출 시간이 감소되어 안전성이 향상될 수 있다.
대안적인 실시 예에서, 안구 생체 측정 시스템은 광원으로부터의 광 빔을 선택적으로 차단하도록 구성된 셔터를 포함한다. 제어 시스템(208)은 빔 조정 메커니즘이 필요에 따라 시스템의 구성 요소를 조정하면 광 빔에 눈을 노출하도록 셔터를 제어하도록 구성된다. 셔터는, 예를 들어 광원으로부터의 광 빔을 차단하는 제1위치와 광원으로부터의 광 빔을 차단하지 않는 제2위치 사이에서 선택적으로 이동함으로써 제어될 수 있다.
입사 위치의 수, 따라서 눈(201)을 통과하는 광 빔(203)의 캡처된 이미지 수 및 입사 위치 사이의 간격은 획득하고자하는 눈의 파라미터에 따라 선택될 수 있다. 일 실시 예에서, 광 빔(203)이 실질적으로 60°의 각도를 포함하는 망막의 섹터를 가로 질러 입사되도록 충분한 수의 입사 위치가 제공되며, 그러한 범위를 가로 지르는 파라미터가 일부 상황에서 특히 임상적으로 유용할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 이것은 황반과 맹점을 포함하여 망막의 일부에 대한 파라미터가 결정되도록 한다.
단계 410에서 기하학적 경로 길이/눈 파라미터는 각각의 광 빔 입사 위치에 대해 프로세서(304)에 의해 계산된다. 이 단계는 각각의 광 빔 입사 위치에 대해 카메라(207)에 의해 캡처된 각각의 이미지에 적용되는 단계 406, 407 및 408과 관련하여 위에서 설명된 것과 유사한 방법을 포함한다. 이 단계의 결과는 도 6의 라벨링을 참조하여 점 A 1??n , B 1??n , C 1??n 및 D 1??n 의 위치 또는 그 사이의 거리입니다. 여기서 n은 광 빔(203)의 입사 위치 수이다. 프로세서(304)는 이 정보를 사용하여 눈(201)의 부분들의 2차원 모델을 생성하거나, 입사 위치가 하나 이상의 평면에서 변한다면 3차원을 생성할 수 있다. 이러한 실시 예는 안구 내의 여러 위치에서 축 길이(axial length), 전방 깊이(anterior chamber depth), 후방 깊이(posterior chamber depth) 및 렌즈 두께와 같은 안구 파라미터의 결정을 가능하게 할 수 있으며, 따라서, 예를 들어 각막 반경/곡률, 전방 수정체(anterior lens) 반경/곡률, 후방 수정체(posterior lens) 반경/곡률 및 망막 반경/곡률과 같은 추가 파라미터를 결정할 수 있다. 렌즈 깊이가 다중 입사 위치에 대해 결정되는 실시 예에서, 렌즈의 2차원 또는 3차원 모델 및 눈의 광축으로부터 멀어지는 렌즈의 형태 변화가 프로세서(304)에 의해 생성될 수 있다. 이것은 난시 측정에 유용할 수 있다.
입사 위치의 수를 늘리면 눈의 계산된 파라미터의 정확도가 증가할 수 있지만 스캔 기간(측정 기간)과 계산 시간 및 복잡성이 길어질 수 있다.
다중 광원(Multiple Light Sources)
본 발명의 일부 실시 예에서 다수의 광원이 눈으로 비춰진다. 이러한 실시 예는 눈의 구조에 대한 더 많은 정보를 수집할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 안구 생체 측정 시스템(800)의 개략적인 평면도 및 측면도인 예시적인 실시 예가 도 8 및 도 9에 도시되어 있다. 안구 생체 측정 시스템(800)의 특징은 전술한 안구 생체 측정 시스템(200)의 특징과 유사하다. 전술한 바와 같은 시스템(200)의 구성 요소의 특징 또는 수정은 달리 구체적으로 언급되지 않는한 시스템(800)에도 적용될 수 있음을 이해해야 한다.
안구 생체 측정 시스템은 안구 생체 측정 시스템(800) 앞에 서 있을 때 눈(801)이 측정되는 환자의 관점에서 서로 옆으로 좌우에 배치된 두 개의 광원(802a 및 802b)을 포함한다. 광원(802a 및 802b)은 눈(801)에 각각 입사하는 광 빔(803a 및 803b)을 투사한다. 시스템(200)의 구성과 유사하게, 각각의 광 빔(803a 및 803b)은 처음에 상부 방향으로 투사되고 눈(801)에 들어가기 전에 반사기(804a 및 804b)에서 각각 반사된다(광원(802a 및 802b)은 예시를 위해 도 9에 도시된 바와 같이 반사기(804) 아래에 수직으로 위치함에도 불구하고도 8에 도시되어 있다). 다시, 다른 구성이 대안적인 실시 예에서 사용될 수 있다.
도 8 및 9의 실시 예에서, 2개의 광원(802a 및 802b)이 제공된다. 상기 광원(802)은 동일한 형태의 광, 예를 들어 가시 광 빔, 비가시 광 빔, 적외선을 생성할 수 있는 반면, 다른 실시 예에서 광원은 상이한 형태의 광을 생성한다.
대안적인 실시 예에서 단일 광원이 제공되고 안구 생체 측정 시스템은 단일 광원으로부터의 광 빔을 눈 입사를 위해 두 개의 광 빔으로 분할하는 빔 스플리터, 및 분할된 광 빔을 눈을 향해 평행하게 반사하는 반사기를 포함한다. 이것은 두 광원의 비용(expense)을 피한다.
눈(801)에 입사할 때 광 빔(803a 및 803b)은 거리만큼 이격된다. 도 8에 도시된 실시 예에서, 광 빔(803a 및 803b)은 환자에 대해 측 방향으로 이격되고 동일한 수평면에 있다. 본 발명의 다른 실시 예에서, 광 빔은 다른 방향으로, 예를 들어 동일한 수직 평면에서 다른 방향으로 이격되고 환자에 대해 상하 방향으로 이격된다. 본 발명의 특정 실시 예에서 광원 및/또는 반사기는 광 빔(803a 및 803b)이 눈의 축, 예를 들어 광축에 대해 대칭적으로 눈(801)에 입사되도록 구성된다.
광원(802), 반사기(804) 및 존재하는 경우 빔 스플리터는 하우징(805)에 수용될 수 있다.
안구 생체 측정 시스템(800)은 제1 및 제2광 빔(803)이 눈을 통과할 때 눈(801)의 이미지를 캡처하도록 구성된 복수의 카메라(807)를 더 포함한다. 적어도 2개의 카메라(807)가 제공된다. 두 개의 카메라(807)의 경우, 이들은 도 2에 도시된 실시 예와 관련하여 설명된 바와 같이 카메라(207)와 유사한 방식으로 위치된다.
도 8 및 도 9의 실시 예에서 4개의 카메라(807)가 제공된다. 전술한 바와 같이, 다른 실시 예에서 더 적거나 더 많은 카메라가 제공될 수 있다. 카메라 중 2개는 일반적으로 눈(801)의 전방 부분, 예를 들어 각막 및 렌즈를 이미지화하도록 배치되고, 카메라 중 2개는 눈(801)의 적어도 후방 부분, 예를 들어 각막, 렌즈 및 망막을 이미지화하도록 위치된다. 도시된 실시 예에서 카메라(807a 및 807b)는 눈에 대해 대칭적으로 위치된다. 예를 들어, 카메라(807a 및 807b)는 서로 동일한 수평면에서 눈(801)보다 아래에 위치하고 눈에 대해 측 방향 대칭으로 위치된다. 카메라(807a 및 807b)는 또한 눈에 대해 대칭적으로 위치되는 카메라(807c 및 807d)에 비해 상대적으로 눈에 근접해 있다. 도시된 예에서 카메라(807c 및 807d)는 서로 동일한 수직면에서 광학 축에 대해 대칭적으로 눈보다 낮고 높게 각각 위치된다.
안구 생체 측정 시스템(800)은 또한 시스템(200)과 관련하여 제어 시스템(208)에 대해 설명된 바와 같이 안구 생체 측정 시스템(800)에 대해 유사한 방식으로 작동하는 도 3을 참조하여 설명된 것과 유사한 제어 시스템을 포함할 수 있다.
눈(801)으로의 광 빔(803)의 투영, 카메라(807)를 사용하여 눈을 통과할 때 광 빔의 이미지 캡처 및 눈의 파라미터를 결정하기 위한 광학 경로 길이 및 기하학적 경로 길이의 계산은 상기 안구 생체 측정 시스템(200)과 관련하여 설명된 것과 유사한 방식으로 수행된다. 2개의 광 빔(803)이 눈에 입사하기 때문에, 반사점 A, B, C 및 D는 각 광 빔에 대해 결정되며, 도 8 및 9에서 A1, A2, B1, B2 등으로 표시된다. 광 빔이 눈에 실질적으로 대칭으로 투영되고 렌즈가 광 빔의 평면에서 실질적으로 대칭이라고 가정하면, 망막 반사점 D1 및 D2가 함께 배치되지만 기하학적 경로 길이를 결정하기 위해 계산에서 별도로 수학적으로 처리된다.
안구 생체 측정 시스템(800)으로부터 캡처된 이미지 데이터에 전술한 방법을 적용하여 결정된 눈의 파라미터는 광 빔(803)이 눈을 통과하는 위치에서의 눈의 파라미터다.
다중 광원 및 다중 광 빔 입사 위치(Multiple Light Sources and Multiple Light Beam Incidence Positions)
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 안구 생체 측정 시스템(900)의 측면도 개략도이다. 도 10의 안구 생체 측정 시스템(900)은 도 9에 도시된 시스템과 유사하지만 화살표(809)로 표시된 바와 같이 반사기(804)의 배향이 조정될 수 있다. 이 실시 예에서 시스템(900)은 광 빔(803)이 복수의 위치에서 눈(801)에 입사하도록 반사기(804a, 804)의 방향을 각각 복수의 위치로 조정하도록 구성된 제1 및 제2빔 조정 메커니즘을 포함한다. 제어 시스템은 원하는 범위의 광 빔 입사 위치를 달성하기 위해 반사기(804)의 방향을 조정하기 위해 빔 조정 메커니즘을 제어한다. 도시된 실시 예에서, 빔 조정 메커니즘은 수직 평면에서 광 빔(803)의 방향을 조정하기 위해 화살표(809)의 방향으로 수평 축 주위로 반사기(804)를 회전시키도록 구성된다. 다른 실시 예에서, 빔 조정 메커니즘은 예를 들어 수평면에서 다른 방향으로 광 빔(803)의 방향을 조정하기 위해 다른 방식으로 반사기(804)를 조정하도록 구성된다. 보다 일반적으로, 제1 및 제2빔 조정 메커니즘은 반사기(804)의 위치뿐만 아니라 그 방향 및/또는 광원(802)의 위치/방향을 조정하도록 구성될 수 있다.
특정 실시 예에서, 상기 시스템(800)은 눈(801)에 입사하는 동일한 광원(802)으로부터의 모든 광 빔이 평행하게 이동하도록 구성된 하나 이상의 렌즈 또는 다른 광학 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 빔은 모두 눈의 광축에 평행할 수 있다. 이것은 일 실시 예에서 렌즈의 초점인 반사기(804)로부터의 광 빔의 반사 지점과 함께 반사기(804)와 눈(801) 사이에 렌즈를 위치시킴으로써 달성될 수 있다. 다른 실시 예에서, 각 광 빔에 대해 2개의 반사기가 사용될 수 있으며, 렌즈의 초점은 반사기 사이에 위치한다. 다른 실시 예에서, 입사광에 작용하는 광학 부품의 다른 비초점 배열이 제공될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 이러한 배열은 눈에 입사하는 광 빔의 광학적 특성이 광원에 의해 생성된 광 빔의 광학적 특성과 동일함을 보장하는데 유리할 수 있다.
눈 파라미터는 앞에서 설명한 것과 유사한 방식으로 도 10에 표시된 시스템을 사용하여 다중 광 빔 입사 위치에 대해 결정된다. 예를 들어, 반사기(804)의 조정에 의해 달성된 복수의 입사 위치 각각에서 광 빔(803) 쌍 각각에 대해 반사점 A 1??n , B 1??n , C 1??n 및 D 1??n 의 좌표가 래스터 스캔 방식으로 결정된다. 이것은 눈의 3 차원 모델이 구성되고 적절한 디스플레이 장치에 표시될 수 있도록하는 좌표 점 및 눈 파라미터의 배열을 제공한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 눈의 3차원 모델을 나타내는 데이터는 데이터 저장 장치에 저장되거나 예를 들어 통신 네트워크를 통해 다른 장치로 전달된다. 눈의 3차원 모델은 근시 및 난시와 같은 굴절 오류와 같은 눈 상태를 평가하는 데 사용할 수 있다.
문맥 상 명백히 달리 요구하지 않는 한, 설명 및 청구 범위 전체에 걸쳐 "포함하는", "포함하는" 등의 단어는 단어는 배타적이거나 철저한 의미와는 반대로 포괄적인 의미, 즉 "포함하지만 이에 제한되지 않는" 의미로 해석되어야 한다.
위와 아래에 인용된 모든 출원, 특허 및 간행물의 전체 개시 내용은 본원에 참조로 포함된다.
본 명세서에서 선행 기술에 대한 언급은 선행 기술이 세계 어느 국가의 노력 분야에서 일반적인 일반 지식의 일부를 형성한다는 인정이나 제안의 형태가 아니며 그렇게 받아들여서는 안된다.
본 발명은 또한 개별적으로 또는 집합적으로, 상기 부분, 요소 또는 특징 중 둘 이상의 임의의 또는 모든 조합으로 출원 명세서에 언급되거나 표시된 부분, 요소 및 특징으로 구성된다고 광범위하게 말할 수 있다.
전술한 설명에서 정수 또는 그 등가물이 공지된 구성 요소를 언급한 경우, 이러한 정수는 개별적으로 설명된 것처럼 여기에 통합된다.
본 명세서에 설명된 현재 바람직한 실시 예에 대한 다양한 변경 및 수정이 당업자에게 명백할 것이라는 점에 유의해야한다. 이러한 변경 및 수정은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 수반되는 이점을 감소시키지 않고 이루어질 수 있다. 따라서 이러한 변경 및 수정이 본 발명에 포함되도록 의도된다.

Claims (30)

  1. 눈 입사를 위한 광 빔을 생성하도록 구성된 광원;
    광 빔이 상기 눈을 통과할 때 상기 눈의 이미지를 캡처하도록 구성된 제1 및 제2카메라;및
    다음을 수행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함하는 안구 생체 측정 시스템;
    캡처된 이미지에서 복수의 특징을 식별하고, 상기 복수의 특징은 눈의 한 부분에서 눈의 다른 부분으로 통과하는 광 빔을 나타내고; 및
    식별된 복수의 특징으로부터 눈의 하나 이상의 파라미터를 결정함.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 프로세서에 의해 결정되는 파라미터는 다음으로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 파라미터인 안구 생체 측정 시스템;
    축 길이; 전방 깊이; 후방 깊이; 렌즈 두께; 각막 반경/곡률; 전방 수정체 반경/곡률; 후방 수정체 반경/곡률; 및 망막 반경/곡률.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캡처된 이미지에서 식별된 복수의 특징은 다음으로 구성된 그룹에서 선택된 눈의 하나 이상의 부분을 통과하는 광 빔을 나타내는 안구 생체 측정 시스템;
    각막; 전방(수양액); 후방; 렌즈; 유리체; 및 망막.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 프로세서는 캡처된 이미지에서 상대적으로 고강도 광의 영역을 식별함으로써 캡처된 이미지에서 복수의 특징을 식별하며, 상대적으로 고강도 광의 영역은 복수의 특징에 대응하는 안구 생체 측정 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 프로세서는 캡처된 이미지의 특징 위치로부터 눈의 두 위치 사이의 광학 경로 길이를 결정하고, 상기 광학 경로 길이로부터 상기 눈의 두 위치 사이의 기하학적 경로 길이를 계산하는 안구 생체 측정 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 복수의 입사 위치에서 눈에 입사되도록 광 빔을 조정하도록 구성된 빔 조정 메커니즘을 포함하고,
    상기 캡처된 이미지는 복수의 이미지를 포함하고, 광 빔이 복수의 입사 위치 중 상이한 입사 위치에 있을 때, 복수의 이미지 각각은 눈을 통과하는 광 빔에 관한 것이고,
    여기서 하나 이상의 프로세서는 복수의 이미지 각각으로부터 파라미터를 결정하도록 구성되는 안구 생체 측정 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 빔 조정 메커니즘는
    반사기, 상기 광 빔은 눈에 들어가기 전에 반사기에 의해 반사된; 및 상기 반사기의 방향 및/또는 위치를 조정하도록 구성된 반사기 조정 메커니즘을 포함하는 안구 생체 측정 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    광원은 광 빔을 생성하도록 구성된 하나 이상의 광원을 포함하고,
    여기서 상기 광 빔은 눈 입사를 위한 첫 번째 광빔이고,
    하나 이상의 광원은 눈 입사를 위한 제2광 빔을 생성하도록 추가로 구성되고,
    제1 및 제2광 빔이 눈에 입사할 때 거리에 의하여 분리되고,
    또한, 제1 및 제2카메라는 제1 및 제2광 빔이 눈을 통과할 때 눈의 이미지를 캡처하도록 구성되는 안구 생체 측정 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광원은 제1 및 제2광원을 포함하는 안구 생체 측정 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광원은 단일 광원 및 단일 광원으로부터 제1 및 제2광 빔을 생성하기 위한 빔 스플리터를 포함하는 안구 생체 측정 시스템.
  11. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광원은 제1 및 제2광 빔이 눈의 축에 대해 대칭적으로 눈에 입사하도록 구성되는 안구 생체 측정 시스템.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    제4항에 따라, 상기 빔 조정 메커니즘은 복수의 입사 위치에서 눈에 입사되는 제1 및 제2광 빔을 조정하도록 구성되며,
    제1 및 제2광 빔이 복수의 입사 위치의 상이한 입사 위치에 있을 때 복수의 이미지 각각은 눈을 통과하는 제1 및/또는 제2광 빔의 것인 안구 생체 측정 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 빔 조정 메커니즘은 복수의 입사 위치에서 눈에 입사되는 제1광 빔을 조정하도록 구성된 제1빔 조정 메커니즘 및 복수의 입사 위치에서 눈에 입사되는 제2광 빔을 조정하도록 구성된 제2빔 조정 메커니즘을 포함하는 안구 생체 측정 시스템.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안구 생체 측정 시스템은 제1 및 제2광 빔이 눈을 통과할 때 눈의 이미지를 캡처하도록 구성된 제3 및 제4카메라를 포함하는 안구 생체 측정 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    제1 및 제3카메라는 눈에 대해 대칭적으로 배치되고 눈의 제1부분 세트의 이미지를 캡처하도록 구성되고,
    제2 및 제4카메라는 눈에 대해 대칭적으로 위치되고 눈의 제2부분 세트의 이미지를 캡처하도록 구성되는 안구 생체 측정 시스템.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은 비-가시광원을 포함하는 안구 생체 측정 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 비-가시광원은 적외선 광원을 포함하는 안구 생체 측정 시스템.
  18. 제16항 또는 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은 레이저를 포함하는 안구 생체 측정 시스템.
  19. 눈 입사를 위한 광 빔을 생성하도록 구성된 광원;
    광 빔이 상기 눈을 통과할 때 상기 눈의 이미지를 캡처하도록 구성된 제1 및 제2카메라;및
    다음을 수행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함하는 안구 생체 측정 시스템;
    캡처된 이미지를 메모리에 저장하고, 상기 캡처된 이미지는 복수의 특징을 포함하고, 상기 복수의 특징은 상기 눈의 한 부분에서 눈의 다른 부분으로 통과하는 광 빔을 나타냄.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 하나 이상의 프로세서는
    캡처된 이미지에서 복수의 특징을 식별하고; 및
    상기 식별된 복수의 특징으로부터 상기 눈의 하나 이상의 파라미터를 결정하도록 추가로 구성된 안구 생체 측정 시스템.
  21. 눈의 파라미터를 측정하는 프로세서-구현 방법으로,
    하나 이상의 광 빔이 눈을 통과할 때 눈의 복수의 이미지를 수신하는 단계;
    상기 이미지에서 복수의 특징을 식별하는 단계, 상기 복수의 특징은 눈의 한 부분에서 눈의 다른 부분으로 통과하는 광 빔을 나타냄; 및
    상기 식별된 복수의 특징으로부터 파라미터를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 방법은 상기 눈의 하나 이상의 파라미터를 결정하는 것을 포함하고,
    상기 파라미터는 다음으로 구성된 그룹에서 선택된 파라미터 중 하나 이상인 프로세서-구현 방법;
    축 길이; 전방 깊이; 후방 깊이; 렌즈 두께; 각막 반경/곡률; 전방 수정체 반경/곡률; 후방 수정체 반경/곡률; 및 망막 반경/곡률.
  23. 제21항 또는 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미지에서 식별된 복수의 특징은 다음으로 구성된 그룹에서 선택된 눈의 하나 이상의 부분으로부터 및 그 부분으로 통과하는 광 빔을 나타내는 프로세서-구현 방법;
    각막; 전방(수용액); 후방 챔버; 렌즈; 유리체 유머; 및 망막.
  24. 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 캡처된 이미지에서 비교적 고강도 광의 영역을 식별함으로써 상기 이미지에서 복수의 특징을 식별하는 단계를 포함하고, 상대적으로 고강도 광의 영역은 복수의 특징에 대응하는 프로세서-구현 방법.
  25. 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 이미지의 특징 위치로부터 눈의 두 위치 사이의 광학 경로 길이를 결정하는 단계, 및 상기 광학 경로 길이로부터 눈의 두 위치 사이의 기하학적 경로 길이를 계산하는 단계를 포함하는 프로세서-구현 방법.
  26. 제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 복수의 입사 위치에서 눈에 입사되는 광 빔을 조정하기 위해 빔 조정 메커니즘을 제어하는 단계;
    광 빔이 복수의 입사 위치의 상이한 입사 위치에 있을 때 눈을 통과하는 광 빔에 대한 복수의 이미지를 각각 수신하는 단계; 및
    복수의 이미지 각각으로부터 파라미터를 결정하는 단계를 포함하는 프로세서-구현 방법.
  27. 제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 복수의 입사 위치에서 눈에 입사되는 제1광 빔을 조정하기 위해 제1광 빔 조정 메커니즘을 제어하는 단계; 및
    상기 복수의 입사 위치에서 눈에 입사되는 제2광 빔을 조정하기 위해 제2광 빔 조정기구를 제어하는 단계를 포함하는 프로세서-구현 방법.
  28. 제21항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 반사기의 방향 및/또는 위치를 조정하기 위해 반사기 조정 메커니즘을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 광 빔은 눈에 들어가기 전에 반사기에 의해 반사되는 프로세서-구현 방법.
  29. 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금 제21항 내지 제28항 중 어느 한 항에 따른 눈의 파라미터를 측정하는 프로세서 구현 방법을 수행하게하는 프로세서 실행 가능 명령어를 저장한 프로세서 판독 가능 매체.
  30. 눈의 파라미터를 측정하는 방법으로,
    하나 이상의 광 빔을 눈에 비추는 단계;
    상기 광 빔이 눈을 통과할 때 눈의 복수의 이미지를 캡처하는 단계;
    상기 캡처된 이미지에서 복수의 특징을 식별하는 단계, 복수의 특징은 눈의 한 부분에서 눈의 다른 부분으로 통과하는 광 빔을 나타냄; 및
    상기 식별된 복수의 특징으로부터 파라미터를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
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