KR20220063409A - 렌즈 정점 반사를 억제한 주사 레이저 검안경 - Google Patents

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Abstract

광학계의 렌즈 정점에서 반사되는 반사광을 억제할 수 있는 주사 레이저 검안경이 개시된다. 상기 주사 레이저 검안경은 레이저광이 방출되는 레이저 광원(10); 레이저 광원(10)에서 방출된 레이저광을 반사하여 피검안(5)의 안저로 입사시키는 반사 미러(16a, 16b); 피검안(5)의 안저에서 반사된 반사광을 안저로 입사되는 레이저광으로부터 분리하는 빔스플리터(14); 상기 빔스플리터(14)에서 분리된 반사광의 경로상에 장착되고, 반사광의 진행 방향으로 볼록한 원뿔 형상의 표면을 가짐으로써, 원형상의 반사광을 링(ring) 형상의 반사광으로 굴절시키는 제1 액시콘 렌즈(30); 및 상기 제1 액시콘 렌즈(30)를 통과한 반사광을 검출하는 광검출부(20)를 포함한다.

Description

렌즈 정점 반사를 억제한 주사 레이저 검안경{Scanning laser ophthalmoscope suppressing lens vertex point reflection}
본 발명은 주사 레이저 검안경(Scanning laser ophthalmoscope: SLO)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 광학계의 렌즈 정점에서 반사되는 반사광을 억제할 수 있는 주사 레이저 검안경에 관한 것이다.
주사 레이저 검안경(Scanning laser ophthalmoscope: SLO)은 광원에서 방출된 레이저 광을 검사 대상, 예를 들면, 피검자의 안저(眼底)로 입사시키고, 안저에서 반사된 반사광을 검출하여 안저의 이미지를 얻는 검사 장치이다. 안저 검사는 안과뿐만 아니라, 내과에서도 고혈압, 당뇨병, 뇌신경 질환 등의 진단에 유용하게 사용되고 있다. 주사 레이저 검안경(SLO)을 사용하여 피검자의 망막을 이미징하여 다수의 파장에서 망막 이미지를 얻는 방법은 널리 공지되어 있다.
도 1은 통상적인 주사 레이저 검안경(SLO)의 전체 구성을 보여주는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 주사 레이저 검안경에 있어서, 레이저 광원(10)에서 레이저광이 방출되고, 방출된 레이저광은 빔스플리터(14, beam splitter)를 통과하여, 반사 미러(16a, 16b)에서 반사되어 피검안(5)의 안저로 입사된다. 이때 반사 미러(16a, 16b)는 갈바노미터에 의해 회전 구동되어, 레이저광의 반사 각도를 변경함으로써, 레이저광이 안저의 원하는 측정 위치로 조사되도록 한다. 피검안(5)의 안저에서 반사된 반사광은 입사광의 역방향으로 진행하여, 반사 미러(16a, 16b) 및 빔스플리터(14)에서 반사되고, 공초점 슬릿(18)을 통과한 다음, 광검출부(20)에서 검출된다. 상기 공초점 슬릿(18)은 피검안(5) 및 광학계의 불필요한 산란광을 배제하는 역할을 한다. 주사 레이저 검안경의 광학계에 있어서는, 레이저 광원(10)에서 방출된 레이저광 및 안저에서 반사된 레이저광을 안저 및 광검출부(20)로 각각 전달하기 위한 다수의 렌즈(12a, 12b, 12c)가 사용된다.
이와 같은 종래의 주사 레이저 검안경에 있어서, 레이저광이 광학계의 렌즈(12a)를 통과할 때, 렌즈(12a)의 정점(vertex)에서 레이저광이 반사되어, 매우 강한 반사광이 생성된다. 렌즈(12a) 정점에서 반사되는 반사광은 강도가 매우 크므로, 상기 반사광이 광검출부(20)로 입사되면, 약한 강도를 가지는 안저 신호(이미지)의 분석이 불가능하게 된다. 따라서, 렌즈(12a) 정점에서 반사되는 반사광이 광검출부(20)로 입사되는 것을 방지할 필요가 있다. 이와 같은 렌즈(12a) 정점 반사를 제거하기 위하여, 상기 빔스플리터(14)로서 중앙부에 구멍(14a)이 형성된 홀 미러(hole mirror)를 사용하여, 렌즈(12a) 정점에서 반사되는 신호는 빔스플리터(14) 중앙부의 구멍(14a)을 통해 통과시켜 광검출부(20)로 진행하지 못하도록 하고, 렌즈(12a) 가장자리를 통과한 신호 만이 빔스플리터(14), 즉, 홀 미러 가장자리에서 반사되어 광검출부(20)로 진행하도록 하는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 홀 미러를 사용하여 렌즈 정점 반사광을 차단하면, 반사광의 차단 범위가 홀의 크기에 의존하므로, 반사광의 차단 범위에 따라, 홀 미러를 제작하여야 한다.
일본 특허공개 1999-197109호 (공개일: 1999년 7월 27일) 일본 특허공개 2016-123467호 (공개일: 2016년 7월 11일) 일본 특허공개 2019-118652호 (공개일: 2019년 7월 22일) 유럽 특허공개 3235421호 (공개일: 2017년 10월 25일)
본 발명의 목적은, 광학계의 렌즈 정점에서 반사되는 반사광을 억제할 수 있는 주사 레이저 검안경을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 홀 미러를 사용할 필요가 없을 뿐만 아니라, 반사광의 차단 범위를 조절할 수 있는 주사 레이저 검안경을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 레이저광이 방출되는 레이저 광원(10); 레이저 광원(10)에서 방출된 레이저광을 반사하여 피검안(5)의 안저로 입사시키는 반사 미러(16a, 16b); 피검안(5)의 안저에서 반사된 반사광을 안저로 입사되는 레이저광으로부터 분리하는 빔스플리터(14); 상기 빔스플리터(14)에서 분리된 반사광의 경로상에 장착되고, 반사광의 진행 방향으로 볼록한 원뿔 형상의 표면을 가짐으로써, 원형상의 반사광을 링(ring) 형상의 반사광으로 굴절시키는 제1 액시콘 렌즈(30); 및 상기 제1 액시콘 렌즈(30)를 통과한 반사광을 검출하는 광검출부(20)를 포함하는 주사 레이저 검안경을 제공한다.
본 발명에 따른 주사 레이저 검안경은 광학계의 렌즈 정점에서 반사되는 반사광을 억제할 수 있고, 홀 미러를 사용할 필요가 없을 뿐만 아니라, 반사광의 차단 범위를 조절할 수 있다.
도 1은 통상적인 주사 레이저 검안경의 전체 구성을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주사 레이저 검안경의 구조를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 주사 레이저 검안경의 광검출부에 사용될 수 있는 프리즘의 다른 예를 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부된 도면에서, 종래와 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 요소에는 동일한 도면 부호를 부여하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주사 레이저 검안경의 구조를 보여주는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주사 레이저 검안경은 레이저광이 방출되는 레이저 광원(10) 및 레이저 광원(10)에서 방출된 레이저광을 반사하여 피검안(5)의 안저로 입사시키는 반사 미러(16a, 16b)를 포함한다. 상기 반사 미러(16a, 16b)는 갈바노미터 등에 의해 회전 구동되어, 레이저광의 반사 각도를 변경함으로써, 레이저광이 피검안(5) 안저의 원하는 측정 위치로 조사되도록 하는 반사 각도 조절 미러일 수 있다. 피검안(5)의 안저에서 반사된 반사광은 입사광의 역방향으로 진행하여, 반사 미러(16a, 16b) 및 빔스플리터(14, beam splitter)에서 반사되고, 공초점 슬릿(18)을 통과한 다음, 광검출부(20)에서 검출된다. 상기 빔스플리터(14)는 안저로 입사되는 레이저광 및 안저에서 반사되는 레이저광을 분리하기 위한 것으로서, 이색 미러(dichroic mirror), 중앙부에 구멍(14a)이 형성된 홀(hole, perforated) 미러 등의 통상의 광분리 수단이 사용될 수 있다. 상기 공초점 슬릿(18)은 피검안(5) 및 광학계의 불필요한 산란광을 배제하는 역할을 하며, 필요에 따라 사용된다. 본 발명에 따른 주사 레이저 검안경의 광학계에 있어서는, 레이저 광원(10)에서 방출된 레이저광 및 안저에서 반사된 레이저광을 안저 및 광검출부(20)로 각각 전달하기 위한 다수의 렌즈(12a, 12b, 12c)가 사용된다.
본 발명에 따른 주사 레이저 검안경은 렌즈(12a) 정점에서 반사되는 반사광이 광검출부(20)로 입사되는 것을 방지하기 위하여, 상기 빔스플리터(14)에서 분리되어 광검출부(20)로 진행하는 반사광의 경로상에 장착되고, 반사광의 진행 방향으로 볼록한(convex) 원뿔 형상의 표면을 가짐으로써, 원형상의 반사광을 링(ring) 형상의 반사광으로 굴절시키는 액시콘(axicon) 렌즈(30)를 가진다. 도 3은 본 발명에 따른 주사 레이저 검안경에 있어서, 액시콘 렌즈(30)가 원형상의 반사광을 링 형상의 반사광으로 굴절시키는 상태를 보여주는 도면이다. 도 3에서, 반사광(Rp, Rc)은 렌즈(12a) 정점에서 반사되는 반사광을 포함하는 내부 반사광(Rc)과 렌즈(12a) 정점에서 반사되는 반사광이 포함되지 않은 외부 반사광(Rp)으로 구분하여 도시되었다. 도 3에 도시된 바와 같이, 반사광의 진행 방향으로 볼록한 원뿔 형상의 표면을 가지는 액시콘 렌즈(30)는 그의 중심축(C)을 기준으로 원형상의 반사광(Rp, Rc)을 내부 방향, 즉, 중심축(C) 방향으로 굴절시켜, 서로 교차되도록 함으로써, 내부 반사광(Rc)이 외부에 위치하고, 외부 반사광(Rp)이 내부에 위치하여, 내부 및 외부의 위치가 역전된 링 형상의 반사광이 형성된다. 이와 같이 위치가 역전된 링 형상의 반사광 중 내부의 반사광(Rp)을, 필요에 따라 집속 렌즈(12c) 등을 이용하여 집속하고, 광검출부(20)로 검출하면, 렌즈(12a) 정점에서 반사되는 내부 반사광(Rc)이 광검출부(20)로 입사되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 주사 레이저 검안경에 사용될 수 있는 액시콘 렌즈의 다른 예를 보여주는 도면이다. 도 4에 도시된 액시콘 렌즈는 광검출부(20)로 진행하는 반사광의 경로상에 장착되고, 반사광의 진행 방향으로 볼록한 원뿔 형상의 표면을 가짐으로써, 원형상의 반사광을 링 형상의 반사광으로 굴절시키는 제1 액시콘 렌즈(30) 및 반사광의 진행 방향과 반대 방향으로 볼록한 원뿔 형상의 표면을 가지고, 제1 액시콘 렌즈(30)에서 굴절된 외부 반사광(Rp) 만을 굴절시키도록 제1 액시콘 렌즈(30)에서 굴절된 링 형상의 반사광의 경로 상에, 즉, 제1 액시콘 렌즈(30)와 대향되도록 위치하는 제2 액시콘 렌즈(32)를 포함한다. 이와 같이, 제1 액시콘 렌즈(30) 및 제2 액시콘 렌즈(32)를 서로 마주 보도록 위치시킴으로써, 렌즈(12a) 정점에서 반사되는 반사광이 포함된 내부의 반사광(Rc)을 제거하고, 렌즈(12a) 정점에서 반사되는 반사광이 포함되지 않은 외부 반사광(Rp) 만을 광검출부(20)으로 진행시킬 수 있다. 도 4에 도시된 예에서, 제2 액시콘 렌즈(32)의 위치 및/또는 크기를 조절하여, 내부 반사광(Rc)의 제거 정도를 조절할 수 있다. 구체적으로, 제2 액시콘 렌즈(32)를 제1 액시콘 렌즈(30)로부터 이격시키거나, 제2 액시콘 렌즈(32)의 크기(직경)을 감소시키면, 내부 반사광(Rc)의 제거 정도를 증가시킬 수 있다. 반대로, 제2 액시콘 렌즈(32)를 제1 액시콘 렌즈(30)에 근접시키거나, 제2 액시콘 렌즈(32)의 크기(직경)을 증가시키면, 내부 반사광(Rc)의 제거 정도를 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 주사 레이저 검안경에 사용될 수 있는 액시콘 렌즈의 또 다른 예를 보여주는 도면이다. 도 5에 도시된 액시콘 렌즈는 상기 제1 액시콘 렌즈(30) 및 제2 액시콘 렌즈(32)의 후단에 반사광의 진행 경로상에 장착되고, 반사광의 진행 방향으로 볼록한 원뿔 형상의 표면을 가짐으로써, 링 형상의 반사광을 그의 중심축(C) 방향으로 굴절시켜 서로 교차시킴으로서, 링 형상 반사광의 내부 및 외부가 다시 역전된 반사광을 형성하는 제3 액시콘 렌즈(34a) 및 반사광의 진행 방향과 반대 방향으로 볼록한 원뿔 형상의 표면을 가지고, 제3 액시콘 렌즈(34a)에서 역전된 반사광을 다시 굴절시켜 원형상의 평행 반사광으로 변환하도록 제3 액시콘 렌즈(34a)에서 굴절된 링 형상의 반사광의 경로 상에, 즉, 제3 액시콘 렌즈(34a)와 대향되도록 위치하는 제4 액시콘 렌즈(34b)를 포함한다. 도 5에 도시된 액시콘 렌즈에 있어서는, 반사광이 제1 액시콘 렌즈(30) 및 제2 액시콘 렌즈(32)를 통과하면서, 렌즈(12a) 정점에서 반사되는 강한 반사광이 포함된 내부 반사광(Rc)이 제거되며, 제3 액시콘 렌즈(34a)를 통과하면서, 제1 액시콘 렌즈(30)에서 역전된 반사광의 위치가 다시 역전되고, 제4 액시콘 렌즈(34b)를 통과하면서, 링 형상의 반사광이 원형상의 반사광으로 변환된다. 따라서, 도 5에 도시된 실시예에서는, 제1 액시콘 렌즈(30)로 입사된 반사광(Rp, Rc)으로부터 렌즈(12a) 정점에서 반사되는 반사광이 포함된 내부 반사광(Rc)이 제거되며, 링 형상의 외부 반사광(Rp)이 원형상으로 집속된 반사광이 얻어진다.
이와 같이 본 발명에 따른 주사 레이저 검안경에 있어서는, 액시콘 렌즈를 사용하여, 렌즈 정점 반사에 의한 반사광 중앙의 강한 신호를 제거할 수 있다. 또한 액시콘 렌즈의 위치 및/또는 액시콘 렌즈 사이의 거리를 조절하여, 반사광의 제거량을 제어할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 홀 미러를 사용할 경우, 제거되는 반사광의 양이 홀의 크기에 따라 일정하지만, 본 발명의 경우, 액시콘 렌즈의 위치 및/또는 액시콘 렌즈 사이의 거리를 조절하여, 신호 개선 및 빔 크기의 조절이 가능하다.
이상 첨부된 도면과 예시적인 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 도면에 도시된 내용 및 상술한 실시예들로 한정되지 않는다. 하기 청구항에서 이해를 돕기 위하여 도면 부호를 표기하였으나, 하기 청구항의 범위는 도면 부호 및 도면에 도시된 내용에 한정되지 않고, 예시적인 실시예의 변형들, 등가의 구성들 및 기능들을 모두 포괄하도록 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 레이저광이 방출되는 레이저 광원(10);
    레이저 광원(10)에서 방출된 레이저광을 반사하여 피검안(5)의 안저로 입사시키는 반사 미러(16a, 16b);
    피검안(5)의 안저에서 반사된 반사광을 안저로 입사되는 레이저광으로부터 분리하는 빔스플리터(14);
    상기 빔스플리터(14)에서 분리된 반사광의 경로상에 장착되고, 반사광의 진행 방향으로 볼록한 원뿔 형상의 표면을 가짐으로써, 원형상의 반사광을 링(ring) 형상의 반사광으로 굴절시키는 제1 액시콘 렌즈(30); 및
    상기 제1 액시콘 렌즈(30)를 통과한 반사광을 검출하는 광검출부(20)를 포함하는 주사 레이저 검안경.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사광은 렌즈(12a) 정점에서 반사되는 반사광을 포함하는 내부 반사광(Rc)과 렌즈(12a) 정점에서 반사되는 반사광이 포함되지 않은 외부 반사광(Rp)을 포함하며,
    상기 제1 액시콘 렌즈(30)는 그의 중심축(C)을 기준으로 원형상의 반사광(Rp, Rc)을 내부 방향으로 굴절시켜 서로 교차되도록 함으로써, 내부 반사광(Rc)이 외부에 위치하고, 외부 반사광(Rp)이 내부에 위치하여, 내부 및 외부의 위치가 역전된 링 형상의 반사광을 형성하는 것인, 주사 레이저 검안경.
  3. 제2항에 있어서, 상기 링 형상의 반사광 중 내부의 반사광(Rp)을 집속하여 광검출부(20)로 전달하는 집속 렌즈(12c)를 더욱 포함하는 것인, 주사 레이저 검안경.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반사광의 진행 방향과 반대 방향으로 볼록한 원뿔 형상의 표면을 가지고, 상기 제1 액시콘 렌즈(30)에서 굴절된 외부 반사광(Rp) 만을 굴절시키도록 제1 액시콘 렌즈(30)에서 굴절된 링 형상의 반사광의 경로 상에 위치하는 제2 액시콘 렌즈(32)를 더욱 포함하는, 주사 레이저 검안경.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 액시콘 렌즈(32)는 내부 반사광(Rc)의 제거 정도를 조절할 수 있도록 위치가 조절되는 것인, 주사 레이저 검안경.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제2 액시콘 렌즈(32)의 후단에 반사광의 진행 경로상에 장착되고, 반사광의 진행 방향으로 볼록한 원뿔 형상의 표면을 가지며, 링 형상의 반사광을 그의 중심축(C) 방향으로 굴절시켜 서로 교차시킴으로서, 링 형상 반사광의 내부 및 외부가 다시 역전된 반사광을 형성하는 제3 액시콘 렌즈(34a); 및 반사광의 진행 방향과 반대 방향으로 볼록한 원뿔 형상의 표면을 가지고, 제3 액시콘 렌즈(34a)에서 역전된 반사광을 다시 굴절시켜 원형상의 평행 반사광으로 변환하도록 제3 액시콘 렌즈(34a)에서 굴절된 링 형상의 반사광의 경로 상에 위치하는 제4 액시콘 렌즈(34b)를 더욱 포함하는, 주사 레이저 검안경.
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