KR101218914B1 - 안굴절력 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 측정 결과를 정확하게 확보할 수 있는 안굴절력 측정장치가 제공된다. 피검자의 눈의 굴절력을 객관적으로 측정하는 안굴절력 측정장치는, 광원을 구비하며 피검자의 눈의 안저에 측정광을 투사하는 투사 광학계와, 2차원 수광 소자의 역할을 하는 촬상 소자를 구비하며 안저로부터 반사된 측정광을 수광하는 수광 광학계, 그리고 촬상 소자에 의해 촬상된 측정광에 의한 2차원 패턴 이미지에 기초하여 피검자의 눈의 굴절력을 구하는 연산부를 포함한다. 광원은 중심 파장의 범위가 약 850 ㎚ 내지 940 ㎚인 빛을 출사하는 초발광 다이오드 또는 레이저 다이오드이다.

Description

안굴절력 측정장치{DIOPTOMETER}

본 발명은 피검자의 눈의 굴절력을 객관적으로 측정하는 안굴절력 측정장치에 관한 것이다.

피검자의 안저(眼底)에 측정광을 투사하고, 안저로부터 반사된 측정광을 2차원 수광 소자에 의해 수광하며, 그 수광 결과(검출 결과)에 기초하여 피검자의 눈의 굴절력을 측정하는 장치가 알려져 있다. 이러한 장치에 있어서는, 적외선 발광 다이오드(LED)가 대개 측정광 투사용 광원으로서 사용된다.

한편, 광원과 수광 소자는 안저(예컨대, 정시안의 안저)와 공역인 위치에 배치된다. LED가 광원으로 이용되는 경우에는, LED가 광원으로서의 사이즈가 크고 측정광의 광선속의 직경이 크기 때문에, 휘도의 저하, 광 노이즈의 영향 등에 의해 측정 정확도가 나빠진다고 하는 문제가 있다.

한편, 측정광은 흡수되어 그 반사광이 감쇠되기 때문에, 수광 소자에 있어서 충분한 광량을 확보하기가 곤란하다. 특히, 적외선의 경우에, 수광 소자에 있어서 수광 감도가 현저히 낮기 때문에, 수광량 부족이 문제가 된다.

본 발명은, 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여, 측정 결과를 정확하게 확보할 수 있는 안굴절력 측정장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 다음과 같은 구성을 갖추는 것을 특징으로 한다.

피검자의 눈의 굴절력을 객관적으로 측정하는 안굴절력 측정장치는,

광원을 구비하며 피검자의 눈의 안저에 측정광을 투사하는 투사 광학계와,

2차원 수광 소자의 역할을 하는 촬상 소자를 구비하며 안저로부터 반사된 측정광을 수광하는 수광 광학계, 그리고

촬상 소자에 의해 촬상된 측정광에 의한 2차원 패턴 이미지에 기초하여 피검자의 눈의 굴절력을 구하는 연산부

를 포함하고, 광원은 중심 파장의 범위가 850 ㎚ 내지 940 ㎚인 빛을 출사하는 초발광 다이오드 또는 레이저 다이오드이다.

도 1은 본 실시예에 따른 안굴절력 측정장치의 광학계 및 제어계의 개략적인 구성도.

도 2는 링 렌즈의 개략적인 구성도.

도 3은 촬상 소자의 파장 감도 특성을 설명하기 위한 일례를 보여주는 도면.

도 4는 광 신호의 휘도 레벨 파형의 일부를 미리 정해진 경선 방향으로 보여주는 도면.

도 5는 광 신호의 휘도 레벨 파형의 최대값과 최소값 사이에 있는 중간 부근에 있어서의 파형의 미분 계수(f')에 기초하여 선정하는 방법을 설명하는 도면.

도 6은 가산 처리를 설명하는 도면.

도 7은 가산 처리의 제어를 설명하는 흐름도.

도 8은 광 신호의 휘도 레벨이 과도하게 포화된 것을 보여주는 도면.

도 9는 광 신호의 휘도 레벨 파형이 조금 포화된 것을 설명하는 도면.

도 10은 삭제 처리를 설명하는 도면.

이제 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 도 1은 본 실시예에 따른 안굴절력 측정장치의 광학계 및 제어계의 개략적인 구성도이다. 측정 광학계(10)는, 피검자의 눈(E)의 동공 중심을 통해 안저에 스폿형의 측정광을 투사하는 투사 광학계(10a)와, 그 반사광을 동공 주변부에서 링 형태로 수광하는 수광 광학계(1Ob)를 포함한다. 투사 광학계(1Oa)는 그 측정광축(L1) 상에, 광원(11), 릴레이 렌즈(12), 홀 미러(hall mirror)(13), 회전부(23)에 의해 광축(L1)을 중심으로 회전하는 프리즘(15) 및 측정용 대물 렌즈(14)가 마련되어 있다.

본 실시예에 사용되는 광원(11)은, 적외역을 갖는 빛을 발하는 초발광 다이오드(SLD)를 이용한다. 중심 파장이 850 ㎚ 이상 940 ㎚ 이하인 SLD가 적합하게 사용될 수 있고, 중심 파장이 870 ㎚ 이상 900 ㎚ 이하인 SLD가 더 적합하게 사용될 수 있다. 중심 파장이 850 ㎚ 미만인 경우, 시각적 인식인 측정중에 행해질 수 있어, 측정중에 눈(E)에 대하여 운무를 걸기 어렵고, 측정 정확도에 악영향을 미치게 된다. 한편, 중심 파장이 940 ㎚ 이상인 경우, 수정체, 유리체 등에서의 흡수가 커져, 측정광의 안저로의 도달이나 안저로부터의 반사광이 감소하므로, 측정에 필요한 광량을 확보하기가 곤란해진다. 또한, 본 실시예는 SLD를 지향성이 강한 광원(11)으로서 사용한다. 그러나, 이는 한정적인 것은 아니며, 즉 레이저 다이오드(LD) 등이 사용될 수 있다.

광원(11)은 눈(E)의 안저와 공역인 관계로 되어 있고, 홀 미러(13)의 홀 영역은 동공과 공역인 관계로 되어 있다. 투사 광학계(1Oa) 및 수광 광학계(1Ob)의 공통 광로에 마련된 프리즘(15)은 눈(E)의 안저과 공역인 위치로부터 떨어진 위치에 배치되어 있다. 간섭성 광원을 사용함으로써 발생하는 스펙클 노이즈(speckle noise)를 억제하기 위해, 프리즘(15)은 통과하는 빛을 광축(L1)에 대하여 편심 회전시킨다. 안저로부터의 반사광이 투사 광학계(10a)와 공통의 것인 동일 프리즘(15)을 통과함으로써, 그 이후의 광학계에 있어서는 투사/반사(수광)광의 눈동자로의 편심이 없는 것처럼 된다. 또한, 프리즘(15) 대신에 평행 평면판이 광축(L1) 상에 비스듬히 배치될 수 있다. 측정용 대물 렌즈(14)와 눈(E) 사이에는, 빔 분할기(29)가 배치되어 있다.

수광 광학계(10b)는 투사 광학계(10a)와 공통으로 대물 렌즈(14), 프리즘(15) 및 홀 미러(13)를 사용하고, 홀 미러(13)의 반사방향의 광로에 배치된 릴레이 렌즈(16) 및 전반사 미러(17)와, 전반사 미러(17)의 반사방향의 광로에 배치된 수광 조리개(18)와, 콜리메이터 렌즈(collimator lens)(19)와, 눈(E)의 동공과 공역인 위치에 배치된 링 렌즈(20), 그리고 영역 CCD 등과 같이 2차 수광 소자의 역할을 하는 촬상 소자(22)를 포함한다. 조리개(18) 및 촬상 소자(22)는, 눈(E)의 안저와 공역인 관계로 되어있다. 촬상 소자(22)는 프레임 메모리(71)를 통해 연산부(70)에 접속되어 있다.

링 렌즈(20)는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 평판 상에 원통 렌즈를 링 형태로 형성하는 렌즈 영역(20a)과, 이 렌즈 영역(20a) 이외의 영역에 있어서 차광 목적의 코팅이 부착된 차광 영역(20b)을 구비하도록 구성되어 있다. 이러한 링 렌즈는 그 초점 위치에 배치된 촬상 소자(22) 상에 링 패턴의 이미지를 집중시킨다. 이 실시예에서는 촬상 소자(22)가 링 렌즈(20)를 통해 링 패턴의 이미지를 수광하도록 형성되어 있지만, 마이크로 렌즈가 매트릭스 형태로 구성된 하트만-샥(Hartman-Shack) 플레이트, 또는 6-구멍 조리개 및 편광 프리즘에 의해 촬상 소자(22)가 2차원 패턴 이미지를 수광하는 광학계가 수광 광학계로서 사용될 수 있다.

빔 분할기(29)를 통해 광축(L1)과 동축으로 되는 광축(L2) 상에는, 대물 렌즈(36), 하프 미러(35), 다이크로익 미러(dichroic mirror)(34), 투사 렌즈(33), 고정 시표(32) 및 가시광원(31)이 순차적으로 배치된다. 고정 시표 광학계(30)는 가시광원(31)과 대물 렌즈(36) 사이에 있는 구성 요소에 의해 구성된다. 고정 시표(32)는 광축(L2) 상에서 이동함으로써 눈(E)에 대해 운무를 건다. 고정 시표(32)로부터의 빛이 투사 렌즈(33), 다이크로익 미러(34), 하프 미러(35) 및 대물 렌즈(36)를 지난 후, 빔 분할기(29)에 의해 눈(E)을 향해 반사될 수 있도록, 가시광원(31)은 고정 시표(32)를 조명한다. 다이크로익 미러(34)의 반사측에는, 적외광을 발하는 얼라인먼트용 광원(41)과 투사 렌즈(42)를 구비한 얼라인먼트 광학계(40)가 마련된다. 얼라인먼트용 광원(41)으로부터의 빛은, 투사 렌즈(42), 다이크로익 미러(34) 및 빔 분할기(29)를 통해 눈(E)의 각막 상에 얼라인먼트 마크를 투사한다.

촬영 렌즈(51)와, 전안부 관찰을 위한 CCD 등의 촬상 소자(52)가 하프 미러(35)의 반사측에 배치되어, 관찰 광학계(50)를 구성한다. 얼라인먼트 마크를 포함하는 전안부로부터의 반사광은, 빔 분할기(29)에 의해 반사되고, 대물 렌즈(36), 하프 미러(35) 및 촬영 렌즈(51)를 통과하며, 촬상 소자(52)에 수광된다. 촬상 소자(52)의 출력은 이미지 처리부(77)를 통해 모니터(7)에 접속되고, 이 모니터에는 관찰 이미지가 표시된다.

이제, 전술한 구성을 갖춘 장치의 작동을 설명한다. 측정시에, 검사자는 모니터(7)에 표시되는 전안부 이미지 및 얼라인먼트 마크를 바탕으로 조이스틱(도시 생략)을 조작함으로써 도 1에 도시된 눈(E)에 대하여 장치를 정렬한다. 고정 시표(32)를 응시하도록 눈(E)에 자극을 주고 장치를 눈(E)에 대하여 적절히 정렬시킨 이후에, 측정 개시 스위치(73)를 눌러 측정을 시작한다.

연산부(70)는 스위치(73)로부터의 측정 개시 신호에 기초하여 광원(11)을 점등시키고 회전부(23)에 의해 프리즘(15)을 고속 회전시킨다. 눈(E)에 대해 운무를 걸기 위해 예비 측정을 실행하고, 얻어진 굴절력에 따라 고정 시표(32)를 안저와 공역인 위치에 놓는다. 그 후, 운무가 적절량의 디옵터로 걸리도록 연산부(70)는 고정 시표(32)를 이동시킨다. 이에 따라, 눈(E)에 대해 운무를 건 상태로 본 측정이 실행될 수 있다.

또한, 운무를 걸었을 때 광원(11)으로부터의 측정광이 약간 보일 수 있다면, 측정광의 색상이 고정 시표와 동화되는 방식으로 색 배치가 결정될 수 있다. 예컨대, 고정 시표(32)는 적색계 색상으로 만들어질 수 있다.

광원(11)으로부터의 적외광은 릴레이 렌즈(12), 홀 미러(13)의 홀 영역, 프리즘(15), 측정용 대물 렌즈(14) 및 빔 분할기(29)를 지나서, 눈(E)의 안저에 점광원 이미지를 형성한다. 이 때, 광축(L1)을 중심으로 회전하는 프리즘(15)에 의해, 홀 미러(13)의 홀 영역 상에서 눈동자 투사 이미지(눈동자 상에서의 투사광)가 고속으로 편심 회전된다.

안저에 투사된 점광원 이미지는 반사/산란된 후, 빔 분할기(29)를 통과하여 측정용 대물 렌즈(14)에 의해 집광되고, 고속 회전하는 프리즘(15), 홀 미러(13), 릴레이 렌즈(16) 및 전반사 미러(17)를 통해 조리개(18)의 위치에 다시 집광되며, 콜리메이터 렌즈(19)와 링 렌즈(20)에 의해 촬상 소자(22)에 링 형태로 결상된다. 촬상 소자(22)로부터의 출력신호는 프레임 메모리(71)에 이미지 데이터로서 기억된다. 눈(E)이 정시인 경우, 안저에서의 반사광은 링 렌즈(20)에 평행광으로서 입사하므로, 촬상 소자(22) 상에는 링 렌즈(20)와 동일한 사이즈의 링 패턴 이미지가 결상된다. 한편, 눈(E)이 구면 굴절 성분에 있어서 비정상인 경우, 촬상 소자(22) 상의 링 패턴 이미지는 구면 굴절의 오차량에 비례하는 크기의 직경을 갖는다(근시안의 경우에는 더 작지만, 원시안의 경우에는 더 크다). 난시 굴절 오차가 있는 경우, 촬상 소자(22) 상에는 난시 굴절 오차에 따라 링 패턴 이미지가 타원형으로 형성된다. 따라서, 연산부(70)는 프레임 메모리(71)에 기억된 이미지 데이터에 따라 링 패턴 이미지의 경선 방향 위치를 검출함으로써, 경선 방향의 굴절 오차를 구할 수 있다. 이 굴절 오차에 미리 정해진 처리를 실시함으로써, S(구면 도수), C(난시 도수), A(난시축 각도)에 대한 굴절치를 구할 수 있다. 또한, 링 패턴 이미지의 위치는 링 패턴 이미지의 에지 중심 위치, 휘도 레벨의 무게 중심 위치, 또는 광량 레벨의 피크 위치 등으로부터 검출될 수 있다. 한편, 광원(11), 수광 조리개(18), 콜리메이터 렌즈(19), 링 렌즈(20) 및 촬상 소자(22)는 일체적으로 이동 가능하게 구성될 수 있고, 광원(11) 및 촬상 소자(22)가 안저와 공역으로 되기까지 이동하는 양과 링 패턴 이미지의 형상에 기초하여 굴절치를 얻을 수 있다.

한편, 프리즘(15)을 이용하지 않고 SLD와 같이 휘도와 간섭성이 높은 광원을 이용하는 경우, 촬상 소자(22)에 수광되는 링 패턴 이미지에는 눈 내부에서의 산란으로 인하여 스펙클 노이즈가 발생하고, 링 패턴 이미지의 광량 분포가 고르지 못하다. 그러나, 본 실시예는 눈(E)의 안저에 투사되는 점광(점광원 이미지)를 [프리즘(15)의 고속 회전에 의해] 편심 회전시키는 구성을 갖기 때문에, 간섭성 광원(SLD)을 이용한 경우에 야기되는 스펙클 노이즈가 촬상 소자(22)의 촬상 동안에 중화되어, 스펙클 노이즈의 영향을 배제시킬 수 있게 된다.

또한, SLD는 LED(발광다이오드)에 비해 광원 사이즈가 작고 지향성이 크기 때문에, 보다 작은 직경의 측정광을 구현할 수 있다. 이에 따라, 눈(E)의 안저에 작은 스폿 이미지가 투사되는 동시에, 눈 내부의 여러 지점에서 산란이 줄어들기 때문에, 그 반사광을 수광하는 촬상 소자(22)는 노이즈가 적고 뚜렷하며 링 폭이 가는 링 패턴 이미지를 촬상할 수 있게 된다. 안저에 투사되는 스폿 이미지는, SLD의 경우에 직경이 대략 10 ㎛ 이상인 것에 비하여, LED의 경우에 직경이 대략 50 ㎛ 이상이다. 측정용 광원으로서 LED를 이용한 경우에, 링 폭이 두꺼운 링 패턴 이미지는 그 주변에 다량의 플레어 성분(flare component)이 촬상된다. 즉, LED를 측정용 광원으로서 이용한 장치에 비하여, 본 실시예의 장치는 노이즈가 적고 뚜렷한 링 패턴 이미지에 기초하여 굴절력을 구할 수 있으므로, 측정 오차가 적은 정확한 측정 결과를 얻는 것이 가능해진다.

또한, SLD 또는 LD 등과 같이 사이즈는 작지만 지향성이 큰 광원을 측정용 광원(11)으로서 사용하는 경우, 중심 파장이 대략 830 ㎚이면, 측정광은 쉽게 보여질 것이다. 이 때문에, 보다 긴 파장의 빛을 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 보다 긴 파장으로 시프트함에 따라, 촬상 소자(22)에 있어서 파장 감도가 낮아진다. 따라서, 측정 정확도를 더 향상시키기 위해, 측정용 광원(11)의 파장 영역과 촬상 소자(22)의 파장 감도 특성을 고려하여 촬상 소자(22)의 촬상 게인을 설정할 필요가 있다.

이제, 본 실시예의 촬상 소자에 있어서 촬상 게인을 설정하는 것에 관해서 설명한다.

예컨대, 도 3에 도시된 특성을 갖는 촬상 소자를 이용한 경우, 875 ㎚의 빛에 있어서의 감도는 830 ㎚의 빛에 비하여 약 40% 저하한다. 즉, 875 ㎚의 SLD를 측정용 광원(11)으로서 이용하는 경우, 촬상 소자(22)에서 검출되는 광 신호의 휘도 레벨이 40% 저하된다. 그 결과, 링 패턴 이미지가 전체적으로 어두워진다. 감도의 저하량만큼 촬상 소자(22)의 촬상 게인을 간단히 증가시키는 것을 고려할 수 있다(예컨대, 광량 레벨이 40% 저하한 경우, 촬상 게인을 약 1.7배 증대시킬 수 있 다). 그러나, 단순히 광의 부족량에 상응하게 촬상 게인을 증대시켜 눈을 측정한 경우에는, 필요한 광량을 얻을 수 있지만, 광 노이즈(눈의 수정체, 유리체 등에서의 산란광이나 반사광)의 검출이 증대되는 것으로 확인되었다. 보다 구체적으로, 링 패턴 이미지의 외측 영역보다도 내측 영역에서 노이즈 성분이 증가하는 경향이 있다. 이러한 노이즈 성분의 영향에 의해, 얻어지는 굴절치가 본래의 값으로부터 마이너스(근시 방향)를 향해 시프트하게 된다.

도 4의 (a)는, 다량의 노이즈 성분을 포함하는 링 패턴 이미지에 있어서, 소정 경선 방향의 광 신호의 휘도 레벨 파형의 일부분을 보여준다(X축에는 위치가 나타내고, Y축에는 휘도 레벨을 나타낸다). 이 경우, 파형은 좌우 비대칭이고 적당히 경사져 있다(에지는 완만한 기울기로 형성되어 있다). 이러한 파형에 기초하여 링 패턴 이미지의 위치를 검출하면, 노이즈의 영향을 받아 측정 오차가 쉽게 일어난다. 예컨대, 얻어진 파형을 역치(S)에서 절단하고 이 절단 위치에서 파형의 중간점을 이미지 위치로서 취하여 검출하는 경우, 파형이 좌우 비대칭이면, 역치(S)의 설정 레벨(S1, S2)에 따라 이미지 검출 위치(A1, A2)가 변동된다. 한편, 파형의 기울기가 줄어들고 역치(S)에서 휘도 레벨의 폭이 증가하는 것도, 측정 오차를 늘리는 인자를 구성한다.

따라서, 필요한 수광 신호의 강도를 확보하는 동시에, 촬상 소자에 수광되는 2차원 패턴 이미지에 포함된 노이즈 성분의 수광 신호를 억제하기 위해서, 측정용 광원의 파장 영역과 촬상 소자(22)의 파장 감도 특성에 기초하여, 촬상 소자(22)의 촬상 게인을 조정(설정)한다. 예컨대, 링 패턴 이미지의 위치를 검출할 때, 광 신호의 휘도 레벨의 파형이 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 거의 좌우 대칭으로 되어 있는가에 따라, 촬상 소자(22)의 촬상 게인을 조정한다. 이 경우, 촬상 소자(22)의 촬상 게인을 변화시켜 가면서, 광 신호의 휘도 레벨 파형이 그 피크를 경계로 하여 좌우 대칭으로 되는 범위를 설정할 수 있다. 파형에 대하여 다른 2개의 역치(S1, S2)를 설정하여, 이렇게 설정된 역치(S1, S2)에 의해 얻어지는 파형의 중간점의 이미지 위치인 위치(A1, A2) 사이의 편차(Δd)가 미리 정해진 허용 범위 내에 들어가는가에 따라, 파형의 좌우 대칭성을 결정하는 방법을 고려할 수 있다. 이와 같이 미리 정해진 기준을 충족시키는 파형를 확보하는 방식으로 촬상 게인을 조정함으로써, 광 노이즈의 영향을 거의 받지 않는 광 신호의 휘도 레벨 파형으로부터 이미지 위치를 검출하여, 측정 정확도를 더 향상시킨다. 또한, 본 실시예와 같이 촬상 소자(22)에 수광되는 2차원 패턴 이미지가 링 패턴 이미지인 경우에, 촬상 소자의 촬상 게인의 설정은, 2차원 패턴 이미지의 내측 영역에서 발생하는 노이즈 성분을 억제하는 방식으로 조정될 수 있다.

한편, 노이즈 성분을 포함하는 파형 신호가 적당한 파형 기울기를 제공하기 때문에, 촬상 게인의 조정에 있어서 광 신호의 휘도 레벨 파형의 기울기를 고려할 수 있다. 파형의 기울기를 구하는 방법으로서는, 도 5에 도시된 바와 같이 파형의 피크와 최소치 사이의 중간 부근에서 파형의 미분 계수(f')에 기초하여 선정하는 방법이 고려될 수 있다. 이러한 경우의 미분 계수가 2 이상이 되도록 조정되는 경우, 가파른 에지의 파형(노이즈 성분이 억제된 파형)이 얻어지고, 측정 정확도가 더 향상된다. 또한, 측정광의 파장으로 인하여 수정체, 유리체 등에서 반사 특성 이 다르기 때문에 광 노이즈의 검출이 증대될 가능성이 있지만, 이러한 경우에 전술한 바와 같은 촬상 게인의 조정은 측정 정확도를 향상시키는 면에서 유효하다.

또한, 전술한 바와 같이 이미지 위치는 피크로부터 검출될 수 있지만, 피크값으로부터 미리 정해진 휘도 레벨을 감산하여 얻은 역치(S)에 있어서의 파형의 중간점을 이미지 위치로서 검출함으로써, 안정된 측정 결과를 쉽게 얻을 수 있다. 역치(S)를 설정하는 경우에, 역치가 피크에 지나치게 가까우면 편차가 커진다. 역치(S)가 지나치게 낮으면, 광 노이즈의 영향을 받아 편차가 커질 수 있다. 이러한 경우를 회피하는 위치를 취하는 것이 바람직하다.

또한, 중심 파장 850 ㎚ 내지 940 ㎚의 SLD는, 간섭성이 낮은 광을 이용하여 피검자 눈의 특성을 취득하도록 되어 있는 안과 장치, 예컨대 광 간섭 단층 촬영 기술을 이용하는 광 간섭 단층 촬영 시스템(OCT)에 대한 광원으로서 적용될 수 있다. 종래에는, 눈의 특성을 취득하는 동안에 광원으로부터의 빛이 불편하게 보인다고 하는 문제가 있다(예컨대, OCT의 경우에는, SLD 광원으로부터 출사된 빛이 상하ㆍ좌우 방향으로 주사되는 구성을 갖기 때문에, 피검자는 번거롭게 빛의 주사를 보게 된다). 이러한 문제에 대비하여, 중심 파장 850 ㎚ 내지 940 ㎚의 SLD를 이용하면, 피검자는 광원으로부터의 빛에 대해 의식하지 않을 수 있게 되어, 피검자의 부담이 덜어지고, 그 결과 눈의 특성이 정확하게 확보된다. OCT가 중심 파장 850 ㎚ 내지 940 ㎚의 SLD를 이용하는 경우, 중심 파장이 830 ㎚ 부근인 SLD를 이용한 경우에 비하여, 해상도가 낮아지는 것으로 고려된다. 이러한 경우에는, 해상도의 저하를 보완하기 위해, 넓은 반치폭을 갖는 SLD를 이용하면 충분하다.

이제, 본 발명에 따른 안굴절력 측정장치를 이용하는 제2 실시예를 설명한다. 광학계 및 제어계는 도 1에 도시된 것과 동일하므로, 설명을 생략한다는 것을 유의해야 한다. 이 실시예는 복수 회의 촬상에 의해 얻어진 이미지 데이터끼리를 가산 처리하여 눈(E)의 굴절력을 구하는 방법을 설명한다. 이 실시예에 있어서, 가산 처리의 횟수는 1～2회로 한다는 점을 유의하라. 이 경우에, 촬상 소자(22)로 링 패턴 이미지를 연속 촬상하여, 가산 처리를 위한 복수 개의 이미지 데이터를 프레임 메모리(71)에 기억시킨다. 여기서, 촬상 소자(22)는 미리 정해진 촬상 시간을 갖고, 예컨대 1회 촬상 시간은 1/30초이다. 소정 간격(본 실시예에서는 1/30초 간격)으로 촬상을 행하여, 얻어진 이미지 데이터는 프레임 메모리(71)에 순차 출력된다. 본 실시예에서는, 이와 같이 하여 촬상된 링 패턴 이미지를, 설명을 위해 촬영 순서대로 제1 이미지, 제2 이미지 및 제3 이미지로 나타낸다. 또한, 이미지 데이터는, 촬상 소자(22)에서 촬상된 각 화소마다의 휘도 레벨을 0～255로 나타낸 데이터로서 프레임 메모리(71)에 기억된다.

우선, 연산부(70)는, 제1 이미지 및 제2 이미지의 데이터에 제1의 가산 처리를 행한다[도 6의 (a) 참조]. 또한, 연산부(70)는 제1의 가산 처리를 행한 이미지 데이터와, 제3 이미지 데이터에 대하여 제2의 가산처리를 행한다[도 6의 (b) 참조]. 본 실시예에서, 가산 처리를 행한 이미지 데이터에 기초하는 광 신호의 휘도 레벨이 검출 한계를 포화시키는가를 판정하고, 판정 결과에 따라 가산 처리의 횟수를 제어한다(도 7 참조). 즉, 제2의 가산 처리를 행한 이미지 데이터에 있어서 광 신호의 휘도 레벨의 피크가 완전히 포화되는 경우, 제1의 가산 처리를 행한 이미지 데이터에 기초하여 굴절력 연산 처리를 실시한다. 또한, 가산 처리는, 서로 다른 이미지 데이터끼리의 좌표 위치를 일치시켜 휘도 레벨을 합하는 처리를 지칭한다.

가산 처리 이후의 측정 이미지(링 패턴 이미지)를 바탕으로 굴절치를 연산하는 경우, 한 번의 촬영에 기초하여 측정 결과를 확보할 필요가 없다. 따라서, 한 번의 촬상으로 측정 이미지를 얻는 경우에 비해, 측정용 광원의 광량과 촬상 게인을 낮게 설정할 수 있다. 측정광의 양과 촬상 게인을 낮게 설정함으로써, 광 노이즈를 더 억제할 수 있다. 본 실시예는 촬상 소자(22)를 통해 취득한 복수 개의 이미지 데이터를 프레임 메모리(71)에 기억시킨 이후에 가산 처리를 행하도록 구성되어 있지만, 프레임 메모리(71)에 이미 기억된 이미지 데이터와 동일한 메모리 영역 상에, 이후에 취득한 이미지 데이터를 중첩함으로써, 가산 처리를 행할 수 있다.

한편, 광 신호의 휘도 레벨이 지나치게 포화되기 직전에 취득한 가산 처리된 이미지 데이터를 굴절력 연산에 사용하기 위한 이미지 데이터로서 사용하는 구성에서는, 링 패턴 이미지 자체와 노이즈 성분 사이의 대비가 더 두드러지게 되어, 측정 정확도가 향상된다. 복수 회의 가산 처리에 의해 광 신호의 휘도 레벨이 지나치게 포화되면, 얻어지는 이미지 위치는 노이즈 성분을 많이 포함한 형태로 검출되어, 측정 정확도에 악영향을 미친다는 것을 유의하라(도 8 참조). 다만, 광 신호의 휘도 레벨 파형이 약간 포화된 정도(피크에서는 포화되어 있지만 포화 영역의 양이 근소한 정도)이면, 노이즈 성분은 측정 정확도에 영향을 미치는 정도로 포함되기 어렵다. 약간 포화되어 있는가 혹은 지나치게 포화되어 있는가를 판정하기 위해, 광 신호의 휘도 레벨이 미리 정해진 경선 방향으로 포화되어 있는 영역(도 8 및 도 9에 있어서 폭 영역 W)에 대응하는 화소의 수가 미리 정해진 허용 범위(허용수)를 초과하는가에 대하여 판정할 수 있다는 것을 유의하라.

본 실시예에서 가산 처리는 1～2회 수행되었지만, 상기 구성은 3회 이상의 가산 처리를 행하는 경우에도 적용될 수 있다.

또한, 안저로부터의 반사광이 적은 피검자를 측정하는 경우에, 측정용 광원(11)은 증대된 광량을 출력하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우에, 제1 이미지 데이터의 광량 레벨의 분포의 피크에 따라 광량이 증대될 수 있다. 이로써, 안저로부터의 반사광이 적은 피검자에 대해서도 굴절도의 측정이 가능해진다.

또한, 제2 실시형태의 변형례로서, 촬영에 의해 얻어진 복수의 이미지 데이터에 대하여 감산 처리를 함으로써, 미리 노이즈 성분을 제거한 복수의 이미지 데이터를 가산할 수 있다. 도 10의 (a)는, 제1 이미지 데이터의 광 신호의 휘도 레벨 파형을 보여준다. 여기서, 연산부(70)는, 이미지 데이터로부터 휘도 레벨이 낮은 성분(빗금친 부분)을 감산하는 처리를 행한다. 이로써, 링 패턴 이미지의 주변으로부터 노이즈 성분을 제거할 수 있다. 도 10의 (b)는 감산 처리를 행한 광 신호의 휘도 레벨의 파형을 보여준다. 마찬가지로, 미리 감산 처리한 제2 이미지 및 제3 이미지의 데이터를 가산 처리함으로써, 노이즈 성분이 제거된 상태에서 가산 처리를 실시할 수 있기 때문에, 측정 오차의 영향을 더 회피할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 가산처리를 이용한다. 별법으로서, 광 신호의 축적 시간이 가변적이고 장시간의 축적이 가능한 촬상 소자(22)를 이용하면, 촬상당 이미지의 축적 시간을 소정 시간(예컨대, 한번에 1OO ms)으로 설정하고, 광 노이즈를 야기하는 요인이 되는 광원의 광량과 촬상 소자(22)의 촬상 게인을 낮게 설정한 상태에서, 링 패턴 이미지를 촬상할 수 있다. 이러한 경우, 포화 직전의 측정 이미지을 얻기 위해, 연산부(70)는 링 패턴 이미지를 촬상했을 때 이미지 데이터의 미리 정해진 경선 방향의 광 신호의 휘도 레벨을 해석하여, 그 피크가 낮으면 축적 시간을 늘리면서 촬상을 반복하고, 미리 정해진 측정 이미지를 얻으면 이 미리 정해진 측정 이미지에 기초하여 굴절치를 구하도록 구성될 수 있다. 한편, 링 패턴 이미지가 지나치게 포화되면, 축적 시간을 점차 줄이면서 촬상을 반복하여, 미리 정해진 측정 이미지가 얻어질 때, 이 미리 정해진 측정 이미지에 기초하여 굴절치를 구할 수 있다.

Claims (7)

1. 피검자의 눈의 굴절력을 객관적으로 측정하는 안굴절력 측정장치로서,

   광원을 구비하며 피검자의 눈의 안저에 측정광을 투사하는 투사 광학계와,

   2차원 수광 소자의 역할을 하는 촬상 소자를 구비하며 안저로부터 반사된 측정광을 수광하는 수광 광학계와,

   고정 시표(fixed indicia)와 피검자의 눈 사이의 거리를 변화시켜 피검자의 눈에 대해 운무를 거는 운무 수단, 그리고

   촬상 소자에 의해 촬상된 측정광에 의한 2차원 패턴 이미지에 기초하여 피검자의 눈의 굴절력을 구하는 연산부

   를 포함하고, 광원은 중심 파장의 범위가 850 ㎚ 내지 940 ㎚인 빛을 출사하는 초발광 다이오드 또는 레이저 다이오드인 것인 안굴절력 측정장치.
2. 제1항에 있어서, 눈의 굴절력을 구하는 데에 필요한 광 신호를 2차원 패턴 이미지로부터 얻고, 노이즈 성분이 되는 광 신호가 2차원 패턴 이미지에 포함되는 것을 억제하기 위해, 촬상 소자의 촬상 게인은 빛의 파장 영역과 촬상 소자의 파장 감도 특성에 기초하여 설정되는 것인 안굴절력 측정장치.
3. 제2항에 있어서, 2차원 패턴 이미지는 링 패턴 이미지이고,

   촬상 소자의 촬상 게인은, 노이즈 성분이 되는 광 신호가 링 패턴 이미지의 내측 영역에 포함되는 것을 억제하도록 설정되는 것인 안굴절력 측정장치.
4. 제2항에 있어서, 촬상 소자의 촬상 게인은, 2차원 패턴 이미지로부터 얻어진 광 신호의 파형이 그 피크를 경계로 하여 좌우 대칭으로 되도록 설정되는 것인 안굴절력 측정장치.
5. 제1항에 있어서, 연산부는, 동일한 피검자의 눈에서 관측되는 복수 개의 2차원 패턴 이미지로부터 얻어진 광 신호에 대한 가산 처리의 결과에 기초하여, 피검자의 눈의 굴절력을 구하는 것인 안굴절력 측정장치.
6. 제5항에 있어서, 연산부는, 미리 정해진 신호 성분을 감산한 각각의 광 신호를 가산 처리하는 것인 안굴절력 측정장치.
7. 제5항에 있어서, 연산부는, 가산 처리된 광 신호의 레벨이 검출 한계를 포화시키는지 여부를 판정하는 것인 안굴절력 측정장치.

Images