WO2019194570A1 - 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라 - Google Patents

근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라 Download PDF

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fundus
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    • A61B3/1241—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for looking at the eye fundus, e.g. ophthalmoscopes specially adapted for observation of ocular blood flow, e.g. by fluorescein angiography

Definitions

  • the present invention relates to a fundus camera, which is a type of diagnostic equipment for ophthalmologic examination, and more specifically, to a non-dongdong fundus using a narrowband illumination source that emits near-infrared wavelengths, and then to a non-dongdong fundus using visible light illumination.
  • the present invention relates to a fundus camera that can easily record the light reflected by the image pickup device.
  • a conventional Shandong fundus camera uses a Shandong agent to light a light source in the visible light band after Shandong (mydriasis, expanding the pupil) to the fundus to record light reflected from the fundus to a film camera or an image pickup device.
  • Shandong mydriasis, expanding the pupil
  • conventional non-visible color fundus cameras use near-infrared illumination in a non-vibrating state to focus after contrasting the eye fundus, and to adjust for matching between the fundus and image pickup device, and then use a xenon flash tube or other visible light source. Acquisition of fundus photograph to implement the non-dongdong function.
  • near-infrared illumination was placed around the objective lens, and the near-infrared illumination was adjusted before focusing and viewing angle by light reflected from the sclera or the retina after passing through the cornea. That is, a non-axis illumination method in which near-infrared illumination does not coincide with the axis of the imaging device is adopted.
  • the bottom layer of the retina has a cell layer called Retinal Pigment Epithelium and is rich in melanin.
  • Melanin has the property of absorbing the visible wavelength band of blue light to red light. This property helps the retina to react sensitively to the visible light band, but for the same reason, it is impossible to examine the choroid structure or the vascular layer below the retina with the visible light in detail.
  • the cells are mainly located so that blood flow is not supplied, and oxygen is transferred from the choroid capillaries below the retina to maintain cellular activity. Therefore, if a problem occurs in the choroid capillaries or choroids, oxygen transfer to the retina becomes difficult, and the retinal-retinal pigment epithelium-choroidal capillaries enter the hypoxic state and secrete inflammatory substances such as neovascular factors and cytokines. This occurs and the vision is impaired by bleeding and exudate of the macula.
  • Retinal diseases due to choroidal lesions vary.
  • Macular degeneration the second cause of blindness in Korean adult retinal patients, is a disease in which the retina is damaged by neovascularization in the choroid, and many myopic choroidal neovascularizations in Asians also heal after mechanical rupture of the choroid into the kidney of the eye. In the process, neovascularization occurs, which causes bleeding in the subretinal layer, which causes a sharp decrease in central vision.
  • choroidal damage and choroidal neovascularization due to facial or eye shocks due to laser or trauma are also choroidal lesions.
  • choroiditis caused by inflammation of the choroid, bogok-koyanagi-harada disease, sympathetic endophthalmitis, ophthalmic syphilis caused by infection of the white spot syndrome or choroid are also major ophthalmic diseases that affect the choroid.
  • choroidal lesions were distinguished by indocyanine green angiography, but they are expensive and require the injection of contrast agents intravenously. Recently, choroidal lesions are identified through light coherence tomography, but this also has the disadvantage that the equipment is very expensive and only a narrow range of lesions can be identified.
  • the present invention is to place a near infrared light source and a visible light source on the same illumination axis, 1) to obtain a clear near-infrared fundus photograph, 2) using a small number of near-infrared light source
  • the aim is to provide a non-dongdong fundus camera that can capture color fundus images that match the viewing angle and focal point of the fundus image imaged by near-infrared light by reducing the energy of the light source delivered to the eye and price.
  • an object of the present invention is to provide a non-dongdong fundus camera that is provided so that the visible light source and the near-infrared light source can be replaced, which can use the near-infrared light source and the visible light source of various wavelengths.
  • Another object of the present invention is to provide a fundus camera capable of removing various types of internal reflection and obtaining a clear fundus photograph.
  • the coaxial scattered multispectral fundus camera using a near infrared light source and a visible light source is:
  • An illumination unit 10 emitting light
  • An illumination lens 30 irradiating the light drawn from the diffusion lens 20 at a predetermined exit angle
  • a polarization beam splitter 50 for transmitting P-polarized light and reflecting S-polarized light from the light drawn from the mirror 40;
  • the lighting unit 10 is:
  • a near infrared illumination source 11 capable of emitting near infrared rays
  • Visible light illumination source 12 capable of emitting visible light
  • Non-polarization beam characterized in that it comprises a non-polarization beam splitter 13 so that the near infrared ray emitted from the near infrared illumination source 11 and the visible light emitted from the visible ray illumination source 12 are coaxially emitted. It may be characterized by including a splitter (13).
  • the non-polarization beam splitter 13 uses a non-polarization beam splitter having, for example, a 5: 5 pass and a reflection ratio, 50% of the near infrared rays emitted from the near infrared illumination source 11 are transmitted to the illumination axis. The remaining 50% is reflected and absorbed at the interface of the beam splitter and 50% of the visible light emitted from the visible light source 12 is reflected and transmitted to the illumination axis, and the remaining 50% is passed through at the interface of the beam splitter. Can be absorbed.
  • the near-infrared illumination source 11 is a light emitting diode emitting near-infrared rays having a central wavelength within the range of 700 to 1000nm or It may be a narrowband single wavelength laser.
  • the visible light source 12 is a narrow-band visible light emitting a narrow band of visible light within the range of 400nm to 700nm It may be a light source or a narrow band single wavelength laser or a visible light emitting diode having a continuous spectrum of 400 nm to 700 nm.
  • the near infrared illumination source 11 is composed of a plurality of near infrared illumination sources 11 each having a different band.
  • Each of the plurality of near infrared illumination sources 11 is detachable to the fundus camera so that any one of the plurality of near infrared illumination sources 11 may be replaced with another one of the plurality of near infrared illumination sources 11. Can be.
  • the visible light source 12 includes a plurality of visible light sources 12 each having a different band, each of the plurality of visible light sources 12 is detachable from the fundus camera Any one of the plurality of visible light sources 12 may be replaced with another of the plurality of visible light sources 12.
  • the near-infrared light source 11 includes a housing that can be built-in and a removable light source case (90), further comprising the illumination source case (90) having an opening on one surface of the housing such that light from the near infrared illumination source (11) can be emitted to the illumination axis from the opening; Any one of the near-infrared illumination sources 11 may be built-in and the illumination source case mounted on the fundus camera may be replaced with an illumination source case in which the other one of the plurality of near-infrared illumination sources 11 is embedded.
  • the visible light source 12 includes a housing that can be built-in and a removable light source to the fundus camera
  • the case 90 further includes the illumination source case 90 having an opening on one surface of the housing such that light from the visible light illumination source 12 can be emitted to the illumination axis from the opening.
  • Any one of a plurality of visible light sources 12 is embedded and the illumination source case mounted on the fundus camera may be replaced with an illumination source case in which the other one of the plurality of visible light sources 12 is embedded. have.
  • the first pass through the polarized light and provided between the illumination unit 10 and the polarizing beam splitter 50
  • the display device may further include at least one of a linear polarization filter 81 and a second linear polarization filter 82 provided between the polarization beam splitter 50 and the imaging device 100.
  • the first pass through the polarized light and provided between the illumination unit 10 and the polarizing beam splitter 50 Linear polarization filter 81;
  • the first linear polarization filter 81 and the second linear polarization filter 82 have the same polarity to transmit only P-polarized light having high purity.
  • photographing the fundus may include obtaining a visible fundus photograph (S5).
  • both the near-infrared light source 11 and the visible light source 12 are turned off so that the fundus camera enters a standby mode. It may further comprise the step of setting (S6).
  • the present invention is to coaxially locate not only visible light but also near infrared light, 1) to obtain a clear near-infrared fundus photograph, 2) a light source delivered to the price and eyeball using a single near infrared light source 3) It can reduce the phototoxicity by reducing the energy of 3), and can take color fundus pictures that match the viewing angle and focus of the fundus image imaged by near infrared rays.
  • the present invention can remove a variety of internal reflections and obtain a clear fundus photograph by using a combination of a polarizing beam splitter and two linear polarizing filters in a fundus camera using coaxial illumination.
  • the present invention is to provide each of the near-infrared light and the visible light in different different bands, and they can be easily replaced so that it is possible to obtain a fundus photograph of various wavelengths and to obtain a fundus photograph suitable for each lesion.
  • the present invention can be effectively used for ophthalmic care because it is possible to effectively photograph the fundus in a wide angle and scattering without expensive optical devices or expensive laser scanner-based lighting device.
  • a near-infrared illumination does not coincide with the axis of the image pickup device, but the present invention employs not only visible light but also near-infrared light coaxially, thereby obtaining 1) a clear near-infrared fundus photograph. 2) the use of a small number of near-infrared light sources to reduce phototoxicity by reducing the price and energy of the light source delivered to the eye; and 3) to capture color fundus images consistent with the viewing angle and focus of the near-infrared fundus image. There is a difference.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of a non-dynamic eye fundus camera including a near infrared light source 11, a visible light source 12, and a non-polarization beam splitter 13 according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing another embodiment of a modified part of the fundus camera of the present invention shown in FIG.
  • FIG. 3 is a view showing another embodiment of a modification of the fundus camera of the present invention shown in FIG.
  • FIG. 4 is a view showing the basic configuration of a conventional coaxial illumination fundus camera.
  • FIG. 5 is a view showing a basic configuration of another conventional coaxial illumination fundus camera.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the causes of various reflections occurring in the conventional coaxial illumination fundus camera of FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 7 is a fundus photograph photographed using a conventional coaxial illumination fundus camera.
  • FIG. 9 is a graph showing the absorption wavelengths of Oxygenated hemoglobin (red line) and Deoxygenated hemoglobin (blue line) of choroidal blood flow.
  • FIG. 10 is an embodiment of a fundus camera manufactured according to the present invention.
  • FIG 11 is a photograph of the choroidal fundus photograph of the fundus camera manufactured by the present invention using interchangeable illumination sources having a center emission wavelength of 740 nm (A), 850 nm (B), and 940 nm (C).
  • Figure 12 is a photograph (A) showing an embodiment of the replaceable illumination source case 90 manufactured by the present invention, the narrow-band light emitting diode illumination source (B) of 740nm (left) and 850nm (right) disposed on the heat sink. And a near-infrared illumination source C equipped with light emitting diodes having a center emission wavelength of 660 nm, 740 nm, 850 nm, and 940 nm from the left.
  • FIG. 13 is a diagram showing a masking structure 211 that blocks the central portion by using the central portion 21 instead.
  • FIG. 14 shows an embodiment of the near-infrared illumination source 11, the visible-light illumination source 12, and the non-polarization beam splitter 13 produced by the present invention.
  • FIG. 15 shows images A and B obtained by controlling the near-infrared light source 11 and the visible light source 12 as the photographing result of the non-sandong fundus camera manufactured by the present invention, and the visible light source 12 operated. It is an example of changes B, C, and D with time of the fundus photograph recorded on the image pickup device 100.
  • 16 is an example of a fundus photograph recorded on the black and white image pickup device of the images A and B obtained by controlling the near-infrared light source 11 and the visible light source 12 as a photographing result of the non-sandong fundus camera manufactured by the present invention.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating a method of acquiring a fundus photograph by using a non-shandong fundus camera according to the present invention, and shows a flowchart A of sequentially obtaining a near-infrared fundus photograph and a visible light fundus photograph in a standby mode, and the flowchart of FIG. Near-infrared fundus photographs and visible light fundus photographs (B) obtained at each stage.
  • 18 is an example in which the energy of an illumination source of a non-dongdong fundus camera A manufactured by the present invention and a non-dongdong fundus camera B of a commercially available product is measured on the retina.
  • a type of fundus camera which is a kind of diagnostic equipment for ophthalmologic examination, adds an illumination source that emits near infrared wavelengths to illuminate the fundus in a non-dong state and to perform near infrared fundus photography first, and then An explanation will be given of a non-dispersion fundus camera which records a visible fundus photograph sequentially by operating an illumination source, that is, a coaxial non-dispersion multispectral fundus camera using a near-infrared light source and a visible light source.
  • an illumination source that is, a coaxial non-dispersion multispectral fundus camera using a near-infrared light source and a visible light source.
  • Coaxial non-dispersion multispectral fundus camera using the near-infrared light source and the visible light source of the present invention (hereinafter referred to as 'non-dispersal fundus camera' or 'fundus camera'), as shown in FIG. 1, the illumination unit 10 and the diffusion lens 20, an illumination lens 30, a mirror 40, a polarization beam splitter 50, an objective lens 60, a near eye lens 70, and may further include a linear polarization filter 80. have.
  • the illumination unit 10 includes a near infrared illumination source 11, a visible light illumination source 12, and a non-polarization beam splitter 13.
  • the near infrared illumination source 11 may be, for example, an illumination source that emits near infrared rays having a center wavelength of 700 to 1000 nm.
  • the near infrared illumination source 11 may be, for example, a light emitting diode or a narrow band single wavelength laser having an emission center wavelength in the near infrared band.
  • the center wavelength of 740 nm, 760 nm, 800 nm, 810 nm, 850 nm or 940 nm, and the beam width is preferably 10 nm to 50 nm, for example.
  • the present invention is not limited to the above, and various light emitting diodes having various center wavelengths may be used as the near-infrared illumination source 11 according to various environments and conditions in which the present invention is implemented.
  • the near-infrared illumination source 11 may be selected as the illumination source of various wavelengths to suit the purpose of inspection.
  • the oxidized hemoglobin and the deoxygenated hemoglobin of the choroid are different in wavelengths absorbed in the near infrared band.
  • the deoxidized hemoglobin in the choroid absorbs more infrared rays in the band below 800 nm than oxidized hemoglobin starting at 800 nm.
  • the choroidal artery and choroid artery artery are photographed brighter than the choroidal vein or vasculature with light having a central wavelength of 700 nm to 800 nm.
  • a near-infrared light source near 750 nm can be selected to confirm the structure or abnormality of the choroidal artery and the artery.
  • the absorption pattern is reversed with a light source of 800 nm or more so that the choroid vein or choroid lavage may be photographed brighter than the choroid artery or arteriole. Therefore, light having a band of 800 to 900nm can be usefully used to observe choroidal veins or vasculature.
  • the infrared light of 1200 nm or more rapidly decreases the photon efficiency, and the signal ratio is rapidly increased instead of the noise of the image. Therefore, it is not suitable for the purpose of this development to obtain information by imaging the fundus with a light source of 1000 nm or more.
  • the visible light source 12 may be, for example, a narrow band visible light source or a narrow band single wavelength laser that emits a narrow band of visible light within the range of 400 nm to 700 nm, or a visible light emitting diode having a continuous spectrum of 400 nm to 700 nm. .
  • the non-polarization beam splitter 13 also allows near-infrared light emitted from the near infrared illumination source 11 and visible light emitted from the visible light illumination source 12 to be transmitted to the same illumination axis, ie coaxially.
  • the near-infrared illumination source 11 based on the non-polarization beam splitter 13 is an illumination axis (that is, an axis extending to the diffuse lens 20, the illumination lens 30, and the mirror 40 to be described later).
  • the visible light source 12 is disposed on the illumination axis
  • the non-polarization beam splitter 13 reflects the near infrared light emitted from the near infrared light source 11 and the visible light source 12 The visible light emitted by the light is transmitted.
  • the polarizing beam splitter 13 transmits near infrared rays emitted from the near infrared illumination source 11 and reflects visible light emitted from the visible ray illumination source 12.
  • the non-polarization beam splitter 13 is an optical component corresponding to (B) of FIG. 8 and is not significantly affected by the polarization state, and is an optical device that passes half of the incident light and reflects the other half. May be adjusted in various ways such as 1: 9 and 2: 8 and 5: 5.
  • the energy of visible light and near-infrared radiation that is irradiated changes according to the pass and reflect ratios, and can be implemented using, for example, a non-polarization beam splitter having a 5: 5 pass and reflect ratio.
  • the higher the visible light pass rate has the advantage of obtaining a visible light fundus photograph with a shorter exposure, but the pass rate of near-infrared energy is reduced, requiring more exposure when acquiring near-infrared fundus photos.
  • the fundus camera of the present invention may be implemented using, for example, a non-polarization beam splitter having a 5: 5 pass and reflection ratio.
  • the fundus camera of the present invention can be implemented by using a non-polarization beam splitter having a near-infrared illumination and a visible light transmission ratio of 3: 7.
  • the near infrared illumination source 11 is disposed perpendicular to the illumination axis, and the visible light illumination
  • the non-polarization beam splitter 13 reflects 50% of the near infrared light emitted from the near infrared illumination source 11 and transmits it to the illumination axis, and the remaining 50% is passed through.
  • 50% of the visible light absorbed at the interface of the beam splitter and emitted from the visible light source 12 is passed through and transmitted to the illumination axis, and the remaining 50% is reflected and absorbed at the interface of the beam splitter.
  • the near infrared illumination source 11 is disposed on the illumination axis and visible light illumination
  • the non-polarization beam splitter 13 uses the non-polarization beam splitter having a 5: 5 pass and reflection ratio, for example, the near infrared illumination source 11 50% of the near-infrared light emitted from the light passes through the light axis, and the remaining 50% is reflected and absorbed at the boundary of the beam splitter, and 50% of the visible light emitted from the visible light source 12 is reflected and transmitted to the light axis. The remaining 50% can pass through and absorb at the interface of the beam splitter.
  • any type of non-polarization beam splitter such as a film-type non-polarization beam splitter, a glass material non-polarization beam splitter, a cubic non-polarization beam splitter can be used.
  • the same type of non-polarization beam splitter does not significantly affect the performance of the fundus camera.
  • the illumination unit 10 includes a near-infrared light source 11, a visible light source 12, and a non-polarization beam splitter 13, and emits near-infrared wavelengths.
  • a near-infrared light source 11 After adjusting the focus and viewing angle by first illuminating the non-vibrating fundus with a circle (11), turning on a button or a device for commanding the acquisition of a color fundus photograph, and performing visible light fundus photography in a non-vibrating state with the visible light source (12). It can then be implemented by recording it.
  • the near-infrared light emitted from the near-infrared light source 11 and the visible light emitted from the visible light source 12 are transmitted to the same illumination axis by the non-polarization beam splitter 13.
  • the diffusion lens 20 diffuses the light drawn from the illumination unit 10.
  • the diffuser lens 20 includes an imaging mask 21 so that light can be controlled by the central aperture 21.
  • the central aperture 21 is a device for reducing the light incident to the center of the coaxial to minimize corneal reflection.
  • the minimum size of the central aperture 21 varies depending on the focal length of the objective lens 60, but generally 2.0 to 5.0 mm is preferred, so that illumination is not incident around the vertex convex surface of the central cornea under the above conditions. It is a key device.
  • the central aperture 21 may be attached to the front or rear of the diffusion lens 20 in a sticker manner, and may be marked at the center of the diffusion lens 20 with an oil or water pen, as shown in FIG. 13, The masking structure 211 may block the central portion.
  • the masking structure 211 includes a central mask 212 and a spider 213 supporting it.
  • the spider unit 213 may be designed in various ways from one to four blades, and as the number of wings of the spider unit 213 increases, stability increases, but the amount of light decreases and diffraction occurs. .
  • the illumination lens 30 irradiates the light drawn from the diffusion lens 20 at a predetermined exit angle.
  • the light drawn from the diffusion lens 20 by the illumination lens 30 is drawn out more clearly and uniformly.
  • the mirror 40 reflects the light drawn from the illumination lens 30.
  • the mirror 40 is a structure necessary to position the illumination coaxially with the camera, and does not affect the optical performance of the fundus camera.
  • the mirror 40 is not necessary if the lighting is placed perpendicular to the camera.
  • at least one lighting unit 10 includes visible light and near infrared light
  • two beams having different properties may be incident to the polarizing beam splitter by using one beam splitter and two different lighting units 10 instead of the mirror 40. .
  • the direction of the light drawn from the illumination lens 30 is changed to lead to the polarization beam splitter 50 to be described below.
  • the polarization beam splitter 50 transmits P-polarized light and S-polarized light from the light drawn from the mirror 40.
  • all light sources are mixed with light sources corresponding to P polarization and light sources corresponding to S polarization, and the light sources correspond to the P polarization by the polarization beam splitter 50.
  • the light is passed through, and the light corresponding to the S-polarized light is reflected to the portion bent at 90 degrees of the optical axis.
  • FIG. 8B the same principle as that of the polarization beam splitter 50 is not applied to the non-polarization beam splitter.
  • the polarizing beam splitter 50 may be a very thin film material or a single square, rectangular or circular glass material, and a cubic polarizing beam splitter 50 combining two prisms may be used.
  • the cube polarizing beam splitter 50 combining the two prisms is advantageous in that a clear image is obtained because the light is refracted at the interface and is incident on the optical axis again.
  • the linear polarization filter 80 is provided in a linear manner, and filters the P polarization filter to pass only the P polarization before the light source reaches the polarization beam splitter 50. More specifically, the linear polarization filter 80 is preferably provided such that the P-polarized light passes through the polarizing beam splitter 50 only to be deflected toward the pure P-pole.
  • the linear polarization filter 80 is provided as a first linear polarization filter 81 and a second linear polarization filter 82, respectively.
  • the first linear polarization filter 81 is provided between the illumination unit 10 and the polarization beam splitter 50. As the first linear polarization filter 81 is closer to the illumination unit 10, the size of the first linear polarization filter 81 may be reduced, and the overall cost of the fundus camera manufactured by the present invention may be reduced.
  • the first linear polarization filter 81 may be provided between the illumination lens 30 and the mirror 40.
  • the first linear flat filter 81 is provided between the illumination lens 30 and the mirror 40, only the S-polarized light is installed to be incident on the mirror 40, so that the polarizing beam splitter 50 P-polarized light having a phase shifted by 90 degrees is incident by the mirror, and the P-polarized light is preferably provided to be most transmitted to the objective lens 60.
  • the first linear polarizing filter 81 is provided between the mirror 40 and the polarizing beam splitter 50 Fundamental cameras can also be implemented.
  • the first linear polarization filter 81 is provided between the mirror 40 and the polarization beam splitter 50, only the P-polarized light is installed to enter the polarization beam splitter 50, so that the P polarization is the objective. It is preferable that the lens 60 is provided to be most transmitted.
  • the position of the first linear polarization filter 81 in the fundus camera according to the present invention is not limited to the above-described examples, if the position between the illumination unit 10 and the polarizing beam splitter 50, the first linearly polarized light It is possible to change the position of the filter 81, that is, the first linear polarization filter 81 may be located between the non-polarization beam splitter 13 and the diffusion lens 20, or the diffusion lens 20 and the central aperture It may be located between the 21, may be located between the central aperture 21 and the illumination lens 30 to be described later, may be located between the illumination lens 30 and the mirror 40 to be described later, or Various modifications and changes are possible, such as being located between the 40 and the polarization beam splitter 50.
  • the second linear polarization filter 82 is provided between the polarization beam splitter 50 and the near eyepiece 70.
  • the second linear polarization filter 82 may reduce the size of the second linear polarization filter 82 as the distance from the polarization beam splitter 50 increases, but as the distance increases, the second linear polarization filter 82 may be manufactured according to the present invention. There is a disadvantage in that the optical path of the entire fundus camera is increased.
  • the position of the second linear polarization filter 82 in the fundus camera according to the present invention is not limited to the above-described example, and the second linear polarization filter 82 is the polarization beam splitter 50 and the imaging device 100.
  • the position of the second linearly polarized filter 82 can be changed if the position is between (i.e.), that is, the second linearly polarized filter 82 is the image pickup device 100 of the camera from directly behind the polarization beam splitter 50. It can be placed anywhere in front of you. For example, the lens may be disposed between the near eye lens 70 and the imaging device 100.
  • the method of minimizing the size of the linear polarization filter 80 is to attach as much as the size of the image pickup device 100 to the front surface of the image pickup device 100 included in the camera.
  • the linear polarizing filter 80 may use 1 inch in diameter
  • the imaging device 100 is 1/2 inch
  • the linear polarizing filter 80 may be 1 in diameter. You can use / 2inch.
  • the first linear polarization filter 81 is positioned in front of the polarization beam splitter 50 and then positioned to pass only light corresponding to the P polarization. In this case, the most amount of light is irradiated to the retina, and if only the light corresponding to the S polarization is positioned to pass, the light irradiated to the retina is blocked. Accordingly, the first linear polarization filter 81 serves to control the amount of light and irradiate only the pure P polarization to the fundus.
  • the phase is changed to 180 ° and the P polarized light is S-polarized.
  • the polarization is changed to S polarization.
  • the reflection of the light changed into the S-polarized light is reflected at 90 ° in the polarization beam splitter 50 and cannot enter the detector.
  • part of the light source irradiated with P-polarized light is reflected by S-polarized light and part is reflected by P-polarized light so that only the P-polarized light passes through the polarization beam splitter 50.
  • the P-polarized light that has passed through the polarization beam splitter 50 passes through the second linear polarized light filter 82, so that only the P-polarized retinal image of high purity is transmitted to a detector, and the noise due to various reflections can be blocked with a high removal rate. .
  • the first linear polarization filter 81 and the second linear polarization filter 82 have the same polarity and transmit only high-purity P-polarized light.
  • the definition of the high purity means that the removal rate of light orthogonal to the first linear polarization filter 81 and the second linear polarization filter 82 is less than about 0.1% ( ⁇ 1/1000) so that the reflection shading disappears from the fundus photograph. This is because most CCD or CMOS cameras have 12-bit ADC resolution and must have a rejection ratio of less than 1/1024 to reduce within 1-bit measurement errors for digital image processing. To this end, the angle misalignment between the two linear polarizing filters 80 and the polarizing beam splitter 50 should be checked to be within 2-6 rad (about 1.8 degrees) before product release.
  • the linear polarizing filter 80 may also be used with a very thin film material, square or rectangular glass material.
  • the film material has the advantage of being thin and inexpensive, while being easy to bend, it may change the optical properties of the entire fundus camera, and may be deformed or damaged by heat, but it is inexpensive.
  • the objective lens 60 enlarges the image formed inside the fundus after the light introduced from the polarization beam splitter 50 is introduced into the fundus.
  • the near eyepiece 70 reduces or enlarges the image of the fundus enlarged by the objective lens 60 so that the user checks the image of the fundus.
  • the imaging device 100 may be an imaging sensor such as a monochrome CCD, a color CCD, and a color CMOS having a quantum efficiency of 400 nm to 1000 nm.
  • the fundus camera of FIG. 1 may be partially modified to implement the fundus camera without the first linear polarization filter 81 and the second linear polarization filter 82.
  • the polarization beam splitter 50 may be implemented as a wire grid type beam splitter having a very high extinction ratio with respect to axes perpendicular to the polarization beam splitter. In this case, the reflection shaded by the orthogonal light disappears from the fundus photograph by the polarization beam splitter having a high removal rate even without the linear polarization filter.
  • the present invention is a kind of Bisandong fundus camera which is a kind of diagnostic equipment for ophthalmologic examination.
  • Conventional fundus camera is a device that illuminates the fundus by using a broadband light source in the visible light band and records the light reflected from the fundus to a film camera or an image pickup device, whereas the present invention adds a non-infrared light source that emits near infrared wavelengths.
  • It is a non-distance fundus camera device that records visible fundus photographs sequentially by illuminating the fundus in a state and performing near-infrared fundus photographing first, and then operating an illumination source in a visible band.
  • Figure 4 shows the basic configuration of a conventional coaxial illumination fundus camera.
  • the near-infrared illumination 16 is positioned around the objective lens 70, and the near-infrared illumination adjusts the focus and viewing angle with the light reflected from the retina after the sclera or cornea.
  • An unclear fundus photograph is obtained.
  • the non-ipsilateral near-infrared illumination 15, which is not located on the ipsilateral side, is reflected by the cornea and sclera, thereby degrading the quality of the near-infrared fundus photograph.
  • the polarizing beam splitter 50 is a device that allows the image of the illumination and the image of the contrasted fundus to exist on the same axis, but the conventional coaxial illumination fundus camera is a lot of light while passing through the polarization beam splitter 50 This disappears and optical noise from various reflections generated inside enters the detector without filtration.
  • FIG. 6 illustrates the causes and problems of various reflections that may occur in a conventional coaxial illumination fundus camera.
  • Arrow a is a reflection generated in the polarization beam splitter 50
  • arrow b is a reflection by the objective lens 60.
  • Arrow c is the reflection that occurs in the cornea.
  • Arrow d is the reflection that occurs in the lens.
  • Arrow e is the total reflection that occurs in the vitreous and retina.
  • the transmittance is 50% of the transmittance of the polarization beam splitter 50, there is a problem that only half of the light energy supplied from the polarization beam splitter 50 is transmitted to the fundus and only half of the light transmitted from the fundus is transmitted to the detector.
  • FIG. 7 illustrates a fundus photograph taken using a conventional coaxial illumination fundus camera, and the reality of reflection shown in FIG. 6 may be confirmed by a photograph.
  • arrow a is reflection generated in the polarization beam splitter 50
  • arrow b is reflection by the objective lens 60.
  • Arrow c is the reflection that occurs in the cornea.
  • Arrow d is the reflection that occurs in the lens.
  • Arrow e is the total reflection that occurs in the vitreous and retina.
  • the reflections represented by a to e are unpredictable when the position of the patient's eye or the angle of the optical system and the visual axis change, and thus cannot be removed by software, thereby reducing the diagnostic value of the equipment.
  • a coaxial non-diffusion multispectral fundus camera is implemented by using the near-infrared light source 11, the visible light source 12, and the non-polarization beam splitter 13 manufactured by the present invention.
  • 10 shows a near-infrared fundus photograph photographed using a near-infrared light source using the present invention.
  • the near-infrared and visible light fundus photograph of the required band by transferring the necessary light to the fundus for a desired purpose such as a method of exchanging or moving the near-infrared light source 11 and / or the visible light source 12.
  • a desired purpose such as a method of exchanging or moving the near-infrared light source 11 and / or the visible light source 12.
  • the illumination unit 10 may transmit light of a continuous broadband or a single narrow band to the illumination axis at the same time, then contrast the fundus, and separate only necessary information from the imaging axis by using a bandpass optical filter.
  • a bandpass filter having a center wavelength of about 850nm is used in front of the image pickup device to easily implement the near-infrared self-fluorescence fundus camera. Similarly, this can be applied to the visible light band.
  • the visible light autofluorescence fundus camera is used. Can be implemented.
  • the shadow of the blood vessels brightly illuminated at 740 nm is an image of the choroid fundus photograph containing oxygen-rich choroidal artery blood. This structure is inverted at 850 nm as shown in FIG. 11 (B) and observed dark.
  • the near infrared fundus photograph of FIG. 11 (C) detailed structures not observed at 740 nm and 850 nm are observed, which is a shadow of choroidal capillaries. Therefore, the coaxial non-dongdong multispectral fundus camera using the replaceable near infrared light source and the visible light source of the present invention can photograph the fundus by replacing the near infrared light source 11 and / or the visible light source 12 suitable for the purpose.
  • the near-infrared illumination source 11 and / or the visible-light illumination source 12 may be provided so that each can be exchanged in plurality.
  • the near-infrared illumination source 11 is composed of a plurality of near-infrared illumination sources 11 having different bands, and each of the plurality of near-infrared illumination sources 11 is detachable to the fundus camera and the plurality of near-infrared illumination sources. Any one of (11) may be replaced with another one of the plurality of near-infrared illumination sources 11.
  • the visible light source 12 includes a plurality of visible light sources 12 having different bands, each of the plurality of visible light sources 12 being removable from the fundus camera and the plurality of visible light sources 12. One of the three visible light sources 12 may be replaced with another of the plurality of visible light sources 12.
  • the fundus camera according to the present invention may further include an illumination source case 90, as shown in Figure 12 (A).
  • the illumination source case 90 may be manufactured in various forms to be connected to the illumination axis.
  • a housing in which the near-infrared light source 11 or the visible light source 12 is embedded may be included, and an opening may be provided on one surface of the housing. Light from the near infrared illumination source 11 or visible light illumination source 12 can be emitted from the opening to the illumination axis.
  • the shape of the illumination source case 90 is not limited to that shown in FIG. 12A, and is sufficient to be connected to the illumination axis, and may be modified and modified in various forms.
  • the near-infrared light source 11 and / or the visible light source 12 may be interchangeably mounted inside the illumination source case 90.
  • the near infrared illumination source 11 may be provided with a plurality of near infrared illumination sources 11 each having a different band (see FIG. 12 (B)).
  • the illumination source case 90 equipped with any one of the plurality of near infrared illumination sources 11 is mounted to the fundus camera, the illumination source case is removed and the illumination source equipped with the other one of the plurality of near infrared illumination sources 11 is mounted.
  • the case 90 may be replaced and mounted on the fundus camera.
  • the visible light source 12 may be provided with a plurality of visible light sources 12 each having a different band.
  • the illumination source case 90 equipped with any one of the plurality of visible light sources 12 is mounted to the fundus camera, it is removed and the other one of the plurality of visible light sources 12 is mounted.
  • the light source case 90 can be replaced and mounted on the fundus camera.
  • the illumination source case 90 including the near-infrared illumination source 11 or the visible light illumination source 12 may include the illumination unit 10 (eg, a non-polarization beam splitter). (13) can be manufactured by threaded coupling to the case).
  • the illumination source case 90 equipped with the near-infrared light source 11 or the visible light source 12 is male-type, so that the illumination source case 90 is provided with an illumination unit 10 (eg, a non-polarization beam splitter ( 13) to be fixed to the case) to be coupled to the part is made by the method of the female screw may be an example so that the illumination source case 90 is detachable to the lighting unit (10).
  • 12B is an example of a narrow band light emitting diode illumination source (left 740 nm, right 850 nm) as the near infrared illumination source 11, and the near infrared illumination source 11 is mounted to the illumination source case 90.
  • 12 (C) it is possible to manufacture a plurality of light source units.
  • 12 (C) is a photograph of a case where a near-infrared illumination source is manufactured by mounting a light emitting diode having a center emission wavelength of 660 nm, 740 nm, 850 nm, and 940 nm from the left side.
  • This principle is applied not only to the near-infrared light source 11 described above but also to the visible light source 12 to use a narrow band visible light having various wavelengths such as 480 nm, 500 nm, 530 nm, 580 nm, and 620 nm, or a continuous spectrum of 400 to 700 nm. Visible light with
  • FIG. 14 shows an embodiment of an illumination unit 10 manufactured by the present invention, that is, a near infrared illumination source 11, a visible light illumination source 12, and a non-polarization beam splitter 13.
  • a near infrared illumination source 11 and the visible ray illumination source 12 are embedded in the illumination source case 90 so that the non-polarization beam splitter 13 (that is, the non-polarization beam splitter) is provided. (13) is fixed to the case).
  • FIG. 15 shows images A and B obtained by controlling the near-infrared light source 11 and the visible light source 12 as the photographing result of the non-sandong fundus camera manufactured by the present invention, and the visible light source 12 operated. Examples of the changes B, C, and D with time of the fundus photograph recorded on the image pickup device.
  • 16 is an example of a fundus photograph recorded on the black and white image pickup device of the images A and B obtained by controlling the near-infrared light source 11 and the visible light source 12 as a photographing result of the non-sandong fundus camera manufactured by the present invention.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating a method of acquiring a fundus photograph by using a non-shandong fundus camera according to the present invention, and shows a flowchart A of sequentially obtaining a near-infrared fundus photograph and a visible light fundus photograph in a standby mode, and the flowchart of FIG. Near-infrared fundus photographs and visible light fundus photographs (B) obtained at each stage.
  • the step of setting the near-infrared light source 11 to on and the visible light source 12 to off S1 To perform.
  • a step (S2) of focusing and adjusting the viewing angle by contrasting the fundus with the near-infrared illumination source 11 is performed.
  • the fundus is photographed in a state where the fundus is contrasted with the near-infrared illumination source 11 to obtain a near-infrared fundus photograph (S3).
  • step S4 is performed in which the near-infrared illumination source 11 is turned off and the visible light illumination source 12 is turned on.
  • the fundus camera according to the present invention includes a near infrared light source 11, a visible light source 12, and a non-polarization beam splitter 13 as an illumination source 10, and a near infrared light source. (11) and visible light illumination source 12 are arranged coaxially due to the non-polarization beam splitter 13.
  • step S4 without performing the step of focusing and adjusting the angle of view by adjusting the fundus with the visible light source 12, following the step S4, the fundus is photographed in the state in which the fundus is contrasted with the visible light source 12 to the visible light
  • a step S5 of acquiring a fundus photograph may be performed.
  • the setting step S6 is performed.
  • the energy of an illumination source of a non-dongdong fundus camera manufactured by the present invention and a non-dongdong fundus camera of a commercially available product is measured on the retina.
  • the energy of the illumination source to be funded by the fundus shows a sharp peak
  • the present invention without the flash light is used for near-infrared and visible light.
  • the energy of the illumination source irradiated with the light does not differ. It was reduced by one-third through the incidence of light energy to be irradiated to the eye (339.9 ⁇ W / cm 2 compared to 104.2 ⁇ W / cm 2).
  • the conventional non-dongdong color fundus camera uses near-infrared illumination in non-dongdong state to focus and adjust the fundus after adjustment, to adjust the axis between the fundus and the image pickup device, and then use a xenon flash tube or other type. Fundus photographs were obtained using the visible light source of to implement the scattering function.
  • This conventional method is to place the near-infrared illumination around the objective lens, and the near-infrared illumination is to adjust the focus and the viewing angle before shooting with the light reflected from the sclera or after the corneal passage.
  • the present invention not only visible light but also near-infrared light are coaxially positioned, so that 1) a clear near-infrared fundus photograph is obtained, and 2) a small number of near-infrared light sources is used to provide a price and energy to the eye. 3) to reduce the phototoxicity, and 3) it is possible to take a color fundus photograph that matches the field of view and focus of the near-infrared fundus image.
  • the present invention can remove various types of internal reflection and obtain a clear fundus photograph by using a combination of a polarizing beam splitter and two linear polarizing filters in a fundus camera using coaxial illumination.
  • the present invention is capable of emitting light in a narrow spectral region and the visible light source and the near infrared light source can be easily replaced with each other to obtain a fundus photograph suitable for each lesion using a near infrared light source and a visible light source of various wavelengths. have.
  • the present invention can effectively photograph the fundus at a wide angle without the need for an expensive optical device or an expensive laser-based fundus photographing device can be usefully used for eye care and anesthesia fundus camera.
  • the objective lens 60. The objective lens

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Abstract

본 발명은 안과 검진의 진단장비의 일종인 안저카메라에 관한 것으로서, 본 발명인 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라는: 광을 방출하는 조명부(10); 상기 조명부(10)에서 인입된 광을 확산하는 확산렌즈(20); 상기 확산렌즈(20)에서 인입된 광을 일정 출사각으로 조사하는 조명렌즈(30); 상기 조명렌즈(30)에서 인입된 광을 반사하는 미러(40); 상기 미러(40)에서 인입된 광에서 P편광은 투과하고 S편광은 반사시키는 편광빔스플리터(50); 상기 편광빔스플리터(50)에서 인입된 광으로 안저를 조영한 후, 되돌아오는 안저의 상을 확대하는 대물렌즈(60); 상기 대물렌즈(60)에 의해 확대된 안저의 상을 축소 혹은 확대하는 근거리접안렌즈(70); 및 상기 근거리접안렌즈(70)로부터의 안저의 상으로 안저사진을 획득하는 촬상소자(100)를 포함하고, 상기 조명부(10)는: 근적외선을 방출할 수 있는 근적외선 조명원(11); 가시광을 방출할 수 있는 가시광선 조명원(12); 및 상기 근적외선 조명원(11)에서 방출되는 근적외선과 상기 가시광선 조명원(12)에서 방출되는 가시광이 동축으로(coaxially) 방출되도록 하는 비편광빔스플리터(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비편광빔스플리터(13)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라
본 발명은 안과 검진의 진단장비의 일종인 안저카메라에 관한 것으로 보다 구체적으로, 근적외선 파장을 발산하는 협대역 조명원을 사용하여 비산동 상태의 안저를 조명한 후 가시광선 조명을 사용하여 비산동 상태의 안저에서 반사된 빛을 촬상소자로 기록하는 것을 용이하게 수행할 수 있는 안저카메라에 관한 것이다.
종래의 산동 안저 카메라는 산동제를 사용하여 산동(mydriasis, 동공을 확장) 후 가시광 대역의 조명원을 안저에 조명하여 안저에서 반사된 빛을 필름 카메라나 촬상소자로 기록한다. 한편, 종래의 비산동 칼라 안저카메라는 비산동 상태에서 근적외선 조명을 사용하여 안저를 조영 후 초점을 맞추고, 안저와 촬상소자 간의 축일치를 위해 조정을 한 후, 제논 플래쉬 튜브 혹은 다른 형태의 가시광원을 사용하여 안저사진을 획득하여 비산동 기능을 구현한다. 보다 구체적으로, 종래의 비산동 칼라 안저카메라에서는, 근적외선 조명을 대물렌즈 주변에 위치시키고, 근적외선 조명이 공막 혹은 각막통과 후 망막에서 반사되는 빛으로 촬영 전 초점 및 시야각 조정을 하였다. 즉, 근적외선 조명이 촬상소자의 축과 일치하지 않는 비축 조명 방식을 채용한다.
일반적으로 망막의 바닥층에는 망막색소상피(Retinal Pigment Epithelium)라는 세포층이 있으며 멜라닌이 풍부하다. 멜라닌은 청색광부터 적색광의 가시광 대역 파장을 흡수하는 성질을 가지고 있다. 이러한 성질은 망막이 가시광 대역에 민감하게 반응하는데 도움이 되지만, 같은 이유로 가시광 대역의 빛으로 망막 하부의 맥락막 구조물이나 혈관층을 자세하게 조사할 수 없는 단점이 있다.
망막 하층은 시세포가 주로 자리 잡고 있어 혈류가 공급되지 않으며, 망막 아래의 맥락막 모세혈관으로부터 산소를 전달받아 세포 활동을 유지한다. 따라서 맥락막 모세혈관이나 맥락막에 문제가 발생하면 망막으로의 산소 전달이 어렵게 되고, 망막-망막색소상피-맥락막모세혈관은 저산소상태에 진입하여 신생혈관인자와 싸이토카인과 같은 염증물질이 분비되고, 신생혈관이 발생하여 황반부의 출혈 및 삼출물에 의해 시력이 손상된다.
맥락막의 병변으로 인한 망막 질환은 다양하다. 현재 대한민국 성인 망막 환자의 두 번째 실명 원인인 황반변성은 맥락막에서 발생하는 신생혈관으로 인해 망막이 손상되는 질병이며, 동양인에 많은 근시성 맥락막 신생혈관 또한 안구의 신장으로 맥락막이 기계적으로 늘어나 파열된 후 치유과정에서 신생혈관이 발생하고 이로 인해 망막하층에 출혈이 발생하여 중심시력이 급격히 감소하는 질환이다.
또한, 레이저나 외상으로 인한 안면부 혹은 안구의 충격으로 인한 맥락막 손상 및 맥락막 신생혈관도 맥락막이 주된 병변이다. 또한, 맥락막의 염증으로 인해 발생하는 맥락막염이나 보고크-고야나기-하라다병, 교감 안내염, 흰점 증후군이나 맥락막의 감염으로 발생하는 안매독 역시 맥락막을 침범하는 주된 안과의 질환이다.
이러한 질병을 순수한 망막질환으로부터 감별하기 위해서 앞선 이유로 가시광 산동 칼라 안저 카메라로 진단하는 것은 한계가 있다. 그 동안 안과영역에서 인도사이아닌그린 혈관조영장치를 통해 맥락막 병변을 감별하였지만, 비용이 비싸며 조영제를 정맥에 주사해야 한다는 단점이 있다. 최근 빛간섭 단층활영 장치를 통하여 맥락막 병변을 확인하기도 하지만 이 역시 장비의 가격이 매우 비싸고 좁은 범위의 병변만 확인할 수 있는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 근적외선 광원과 가시광 광원을 동일한 조명 축 상에 배치함으로써, 1) 선명한 근적외선 안저사진을 획득하고, 2) 작은 개수의 근적외선 조명원을 사용하여 가격과 안구에 전달되는 광원의 에너지를 줄여 광독성을 줄이고, 3) 근적외선으로 조영된 안저영상의 시야각 및 초점과 일치하는 칼라 안저사진을 촬영할 수 있는 비산동 안저카메라를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 가시광 광원 및 근적외선 광원이 교체 가능하도록 마련되어 다양한 파장의 근적외선 광원과 가시광 광원을 사용할 수 있는 비산동 안저카메라를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 다양한 형태의 내부 반사를 제거하고 선명한 안저사진을 획득할 수 있는 안저카메라를 제공하는데 그 목적이 있다.
발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라는:
광을 방출하는 조명부(10);
상기 조명부(10)에서 인입된 광을 확산하는 확산렌즈(20);
상기 확산렌즈(20)에서 인입된 광을 일정 출사각으로 조사하는 조명렌즈(30);
상기 조명렌즈(30)에서 인입된 광을 반사하는 미러(40);
상기 미러(40)에서 인입된 광에서 P편광은 투과하고 S편광은 반사시키는 편광빔스플리터(50);
상기 편광빔스플리터(50)에서 인입된 광으로 안저를 조영한 후, 되돌아오는 안저의 상을 확대하는 대물렌즈(60);
상기 대물렌즈(60)에 의해 확대된 안저의 상을 축소 혹은 확대하는 근거리접안렌즈(70); 및
상기 근거리접안렌즈(70)로부터의 안저의 상으로 안저사진을 획득하는 촬상소자(100)를 포함하고,
상기 조명부(10)는:
근적외선을 방출할 수 있는 근적외선 조명원(11);
가시광을 방출할 수 있는 가시광선 조명원(12); 및
상기 근적외선 조명원(11)에서 방출되는 근적외선과 상기 가시광선 조명원(12)에서 방출되는 가시광이 동축으로(coaxially) 방출되도록 하는 비편광빔스플리터(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비편광빔스플리터(13)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라에 있어서,
(i) 상기 비편광빔스플리터(13)를 기준으로, 상기 근적외선 조명원(11)은 조명축과 수직으로 배치되고, 상기 가시광선 조명원(12)은 상기 조명축 상에 배치된 경우에는, 상기 비편광빔스플리터(13)는 예를 들어 5:5 통과 및 반사 비율을 가진 비편광빔스플리터를 사용하는 경우, 상기 근적외선 조명원(11)에서 방출되는 근적외선의 50%는 반사시켜 조명축에 전달하고, 나머지 50%는 통과되어 빔스플리터의 경계면에서 흡수되고 상기 가시광선 조명원(12)에서 방출되는 가시광선의 50%는 통과되어 조명축에 전달하고, 나머지 50%는 반사되어 빔스플리터의 경계면에서 흡수되고,
(ii) 상기 비편광빔스플리터(13)를 기준으로, 상기 근적외선 조명원(11)은 상기 조명축 상에 배치되고 가시광선 조명원(12)은 상기 조명축과 수직으로 배치된 경우에는, 상기 비편광빔스플리터(13)는 예를 들어 5:5 통과 및 반사 비율을 가진 비편광빔스플리터를 사용하는 경우, 상기 근적외선 조명원(11)에서 방출되는 근적외선의 50%는 통과시켜 조명축에 전달하고, 나머지 50%는 반사되어 빔스플리터의 경계면에서 흡수되고 상기 가시광선 조명원(12)에서 방출되는 가시광선의 50%는 반사되어 조명축에 전달하고, 나머지 50%는 통과되어 빔스플리터의 경계면에서 흡수시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라에 있어서, 상기 근적외선 조명원(11)은 700 내지 1000nm 범위 내에서 중심파장을 갖는 근적외선을 방출하는 발광다이오드 또는 협대역 단일 파장 레이저일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라에 있어서, 상기 가시광선 조명원(12)은 400nm 내지 700nm 범위 내에서 협대역의 가시광을 방출하는 협대역 가시광 광원 또는 협대역 단일 파장 레이저 또는 400nm 내지 700nm의 연속스펙트럼을 갖는 가시광 발광 다이오드일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라에 있어서, 상기 근적외선 조명원(11)은 각각이 상이한 대역을 갖는 복수 개의 근적외선 조명원들(11)로 이루어지고, 상기 복수 개의 근적외선 조명원들(11) 각각은 상기 안저카메라에 착탈 가능하여 상기 복수 개의 근적외선 조명원들(11) 중 어느 하나가 상기 복수 개의 근적외선 조명원들(11) 중 다른 하나로 교체될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라에 있어서,
상기 가시광선 조명원(12)은 각각이 상이한 대역을 갖는 복수 개의 가시광선 조명원들(12)를 포함하고, 상기 복수 개의 가시광선 조명원들(12) 각각은 상기 안저카메라에 착탈가능하여 상기 복수 개의 가시광선 조명원들(12) 중 어느 하나가 상기 복수 개의 가시광선 조명원들(12) 중 다른 하나로 교체될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라에 있어서, 상기 근적외선 조명원(11)이 내장될 수 있는 하우징을 포함하고 상기 안저카메라에 착탈가능한 조명원케이스(90)로서, 상기 하우징의 일면에 개구부를 두어 상기 개구부로부터 상기 근적외선 조명원(11)으로부터의 광이 조명축으로 방출될 수 있도록 된 상기 조명원케이스(90)를 더 포함하고, 상기 복수 개의 근적외선 조명원들(11) 중 어느 하나가 내장되고 상기 안저카메라에 장착된 조명원케이스는 상기 복수 개의 근적외선 조명원들(11) 중 다른 하나가 내장된 조명원케이스로 교체될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라에 있어서, 상기 가시광선 조명원(12)이 내장될 수 있는 하우징을 포함하고 상기 안저카메라에 착탈가능한 조명원케이스(90)로서, 상기 하우징의 일면에 개구부를 두어 상기 개구부로부터 상기 가시광선 조명원(12)으로부터의 광이 조명축으로 방출될 수 있도록 된 상기 조명원케이스(90)를 더 포함하고, 상기 복수 개의 가시광선 조명원들(12) 중 어느 하나가 내장되고 상기 안저카메라에 장착된 조명원케이스는 상기 복수 개의 가시광선 조명원들(12) 중 다른 하나가 내장된 조명원케이스로 교체될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라에 있어서, 상기 P편광만 통과하고 상기 조명부(10)와 상기 편광빔스플리터(50) 사이에 구비되는 제 1 선형편광필터(81) 및 상기 편광빔스플리터(50)와 상기 촬상소자(100) 사이에 구비되는 제2선형편광필터(82) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라에 있어서, 상기 P편광만 통과하고 상기 조명부(10)와 상기 편광빔스플리터(50) 사이에 구비되는 제 1 선형편광필터(81); 및
상기 편광빔스플리터(50)와 상기 촬상소자(100) 사이에 구비되는 제2선형편광필터(82)를 더 포함하고,
상기 제1선형편광필터(81)와 상기 제2선형편광필터(82)는 극성이 일치하여 고순도의 P 편광 빛만 투과시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 안저카메라로 안저사진을 획득하는 방법으로서:
상기 근적외선 조명원(11)을 온(on)으로 설정하고 상기 가시광선 조명원(12)을 오프(off)로 설정하는 단계(S1);
상기 근적외선 조명원(11)으로 안저를 조영하여 초점을 맞추고 시야각을 조절하는 단계(S2);
상기 근적외선 조명원(11)으로 안저를 조영한 상태에서 상기 안저를 촬영하여 근적외선 안저사진을 획득하는 단계(S3);
상기 근적외선 조명원(11)을 오프(off)로 설정하고 상기 가시광선 조명원(12)을 온(on)으로 설정하는 단계(S4);
상기 가시광선 조명원(12)으로 상기 안저를 조영한 상태에서 상기 안저를 촬영하여 가시광 안저사진을 획득하는 단계(S5)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 안저카메라로 안저사진을 획득하는 방법에 있어서, 상기 안저카메라가 대기모드로 진입하도록, 상기 근적외선 조명원(11) 및 가시광선 조명원(12) 모두를 오프(off)로 설정하는 단계(S6)를 더 포함할 수 있다.
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은 가시광선 조명뿐만 아니라 근적외선 조명도 동축에 위치시킴으로써, 1) 선명한 근적외선 안저사진을 획득하고, 2) 단일 근적외선 조명원을 사용하여 가격과 안구에 전달되는 광원의 에너지를 줄여 광독성을 줄이고, 3) 근적외선으로 조영된 안저영상의 시야각 및 초점과 일치하는 칼라 안저사진을 촬영할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 동축 조명을 사용하는 안저카메라에서 편광 빔 스플리터와 두 장의 선형 편광필터의 조합을 사용하여 다양한 형태의 내부 반사를 제거하고 선명한 안저사진을 획득할 수 있다.
또한, 본 발명은 각각의 근적외선 조명과 가시광선 조명을 상이한 다양한 대역으로 각각 마련하고 이들이 용이하게 교체 가능하도록 되어 다양한 파장의 안저사진을 획득하고 각 병변에 적합한 안저사진을 획득할 수 있다.
또한, 본 발명은 고가의 광학적 장치나 고가의 레이저 스캐너 기반 조명 장치 없이도 광각 및 비산동으로 안저를 효과적으로 촬영할 수 있어 안과 진료에 유용하게 이용될 수 있다.
또한, 동물의 안저사진촬영이나 혹은 협조가 어려운 소아에서 안저 촬영에도 유용하게 이용될 수 있다.
또한, 종래의 비산동 안저 카메라에서는 근적외선 조명이 촬상소자의 축과 일치하지 않는 비축 조명 방식을 채용하지만, 본 발명은 가시광선 조명뿐만 아니라 근적외선 조명도 동축에 위치시킴으로써, 1) 선명한 근적외선 안저사진을 획득하고, 2) 작은 개수의 근적외선 조명원을 사용하여 가격과 안구에 전달되는 광원의 에너지를 줄여 광독성을 줄이고, 3) 근적외선으로 조영된 안저영상의 시야각 및 초점과 일치하는 칼라 안저사진을 촬영할 수 있는 차별성이 있다.
도 1은 본 발명에 따른, 근적외선 조명원(11), 가시광선 조명원(12), 비편광빔스플리터(13)를 포함한 비산동 안저카메라의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타난 본 발명의 안저카메라를 일부 변형한 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 나타난 본 발명의 안저카메라를 일부 변형한 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 종래의 동축 조명(Coaxial illumonation) 안저카메라의 기본구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 또 다른 종래의 동축 조명(Coaxial illumonation) 안저카메라의 기본구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4와 도 5의 종래 동축 조명(Coaxial illumonation) 안저카메라에서 발생하는 다양한 반사의 원인을 나타낸 도면이다.
도 7는 종래의 동축 조명(Coaxial illumonation) 안저카메라를 이용하여 촬영한 안저사진이다.
도 8은 편광빔스플리터(50)의 원리(A)와 비편광빔스플리터(13)의 원리(B)를 나타낸 도면이다.
도 9은 맥락막 혈류의 Oxygenated hemoglobin(붉은선)과 Deoxygenated hemoglobin(파란선)의 흡수 파장을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명에 의해 제조된 안저카메라의 일실시예이다.
도 11은 본 발명에 의해 제조된 안저카메라를 중심 방출 파장이 740nm(A), 850nm(B) 및 940nm(C)인 교환 가능한 조명원을 이용하여 맥락막 안저사진을 촬영한 사진이다.
도 12는 본 발명에 의해 제조된 교환 가능한 조명원 케이스(90)의 일실시예를 나타낸 사진(A), 방열판 위에 배치된 740nm(좌)와 850nm(우)의 협대역 발광다이오드 조명원(B) 및 좌측부터 660nm, 740nm, 850nm 및 940nm의 중심 방출 파장을 가지는 발광다이오드가 장착된 근적외선 조명원(C)을 나타낸 사진이다.
도 13은 중앙부가리개(21) 대신 사용하여 중앙부를 차단하는 마스킹구조물(211)을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명에 의해 제조된 근적외선 조명원(11), 가시광선 조명원(12), 비편광빔스플리터(13)의 일실시예이다.
도 15는 본 발명에 의해 제조된 비산동 안저카메라의 촬영 결과물로 근적외선 조명원(11), 가시광선 조명원(12)을 제어하여 얻어지는 영상 A 및 B와, 가시광선 조명원(12)을 작동시킨 후 촬상소자(100)에 기록되는 안저사진의 시간에 따른 변화 B,C,D의 예이다.
도 16은 본 발명에 의해 제조된 비산동 안저카메라의 촬영 결과물로 근적외선 조명원(11), 가시광선 조명원(12)을 제어하여 얻어지는 영상 A 및 B의 흑백 촬상소자에 기록되는 안저사진의 예이다.
도 17은 본 발명에 따른 비산동 안저카메라로 안저사진을 획득하는 방법에 관한 작동 순서도로서, 대기모드에서 순차적으로 근적외선 안저사진 및 가시광 안저사진을 획득하는 순서도(A)를 나타내고, 순서도(A)의 각 단계에서 획득된 근적외선 안저사진 및 가시광 안저사진(B)이다.
도 18은 본 발명에 의해 제조된 비산동 안저카메라(A)와 시판되는 타사의 비산동 안저카메라(B)의 조명원의 에너지를 망막면에서 측정한 예이다.
이하, 본 발명에 따른, 안과 검진의 진단장비의 일종인 안저카메라의 한 종류로서, 근적외선 파장을 발산하는 조명원을 추가하여 비산동상태에서 안저를 조명하고 근적외선 안저촬영을 먼저 한 뒤, 가시광 대역의 조명원을 작동시켜 가시광 안저사진을 순차적으로 기록하는 비산동 안저카메라, 즉 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라를 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 일실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 일실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
본 발명인 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라(이하, ‘비산동 안저카메라’또는 ‘안저카메라’라 함)는, 도 1에 나타난 바와 같이, 조명부(10), 확산렌즈(20), 조명렌즈(30), 미러(40), 편광빔스플리터(50), 대물렌즈(60), 근거리접안렌즈(70)를 포함하고, 추가로 선형편광필터(80)를 포함할 수 있다.
먼저, 조명부(10)는 근적외선 조명원(11), 가시광선 조명원(12), 및 비편광빔스플리터(13)를 포함한다.
근적외선 조명원(11)은 예를 들면 700 내지 1000nm의 중심파장을 갖는 근적외선을 방출하는 조명원일 수 있다. 또한, 근적외선 조명원(11)은 예를 들면 근적외선 대역의 방출 중심파장을 가지는 발광다이오드 혹은 협대역 단일 파장 레이저일 수 있다.
본 발명에 따른 안저카메라에 사용될 수 있는 근적외선 발광 다이오드(11)의 경우 예를 들면 740nm, 760nm, 800nm, 810nm, 850nm 또는 940nm의 중심파장을 가지며 빔 폭은 예를 들면 10nm 내지 50nm인 것이 바람직하나, 본 발명은 상술한 것에 한정되지 않고, 본 발명이 구현되는 다양한 환경 및 조건에 따라 다양한 중심파장을 가지는 다양한 발광 다이오드가 근적외선 조명원(11)으로 사용될 수 있다.
다시 말하면, 근적외선 조명원(11)은 검사의 목적에 맞게 다양한 파장의 조명원이 선택될 수 있다. 우선, 도 9에 나타난 바와 같이 맥락막의 산화 헤모글로빈(oxygenated hemoglobin)과 탈산화 헤모글로빈(deoxygenated hemoglobin)은 근적외선 대역에서 흡수되는 파장이 다르다. 맥락막의 탈산화 헤모글로빈은 800nm를 기점으로 800nm 이하의 대역의 적외선을 산화 헤모글로빈보다 많이 흡수한다.
그에 따라, 700nm 내지 800nm의 중심파장을 갖는 광으로 맥락막 동맥 및 맥락막 세동맥이 맥락막 정맥이나 세정맥보다 더 밝게 촬영된다. 이러한 경우, 맥락막 동맥 및 세동맥의 구조나 이상을 확인하기 위해서는 750nm 부근의 근적외선 광원을 선택할 수 있다.
또한, 800nm 이상의 광원으로는 이러한 흡수 패턴이 역전되어 맥락막 정맥 혹은 맥락막 세정맥이 맥락막 동맥이나 세동맥보다 더 밝게 촬영된다. 따라서 800 내지 900nm의 대역을 갖는 광은 맥락막 정맥이나 세정맥을 관찰하는데에 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 900nm 이상의 광원으로는, 멜라닌에도 거의 흡수되지 않으므로 맥락막의 모든 구조물을 관찰할 수 있고, 특히 맥락막 모세혈관을 관찰하는데 적합할 수 있다.
한편, 1000nm 이상의 광은 근적외선(NIR) 대역을 벗어나서 단파장적외선(Short-Wave Infrared: SWIR) 영역에 해당하며, SWIR 영역에 민감한 CCD(Charge Coupled Device)는 InGaAs CCD로 현재 상용화된 CCD의 경우 최대 화소수도 1M 픽셀수준이며 가격이 매우 비싼 단점이 있고 SWIR 영역의 안저촬영이 임상적으로 어떠한 정보를 주는지 거의 알려져 있지 않다. 또한, 1000nm 근처 혹은 그 이상의 광은 유리체에 급격하게 흡수가 되기 시작하여 안저를 조영하기 위해서는 매우 강한 출력의 조명원이 필요하며 비용이 비싸진다. 특히, 유리체의 온도를 상승시키기 때문에 인체에 유용한지 여부의 검증도 필요하다. 또한, 종래의 모노크롬 CCD에서도 1200nm 이상의 적외선은 광자효율도 급격히 떨어져 영상의 노이즈 대신 신호 비율도 급격히 증가한다. 따라서 1000nm 이상의 광원으로 안저를 조영하여 정보를 얻는 것은 본 개발의 취지에는 적합하지 않다.
가시광선 조명원(12)은 예를 들면 400nm 내지 700nm 범위 내에서 협대역의 가시광을 방출하는 협대역 가시광 광원 또는 협대역 단일 파장 레이저, 또는 400nm 내지 700nm의 연속스펙트럼을 갖는 가시광 발광 다이오드일 수 있다.
또한 비편광빔스플리터(13)는, 근적외선 조명원(11)에서 방출되는 근적외선과 가시광선 조명원(12)에서 방출되는 가시광이 같은 조명축으로, 즉 동축으로(coaxially) 전달될 수 있도록 한다. 예를 들어, 비편광빔스플리터(13)를 기준으로 하여 근적외선 조명원(11)은 조명축(즉, 후술할 확산렌즈(20), 조명 렌즈(30), 미러(40)로 연장되는 축)과 수직으로 배치되고, 가시광선 조명원(12)은 상기 조명축상에 배치된 경우, 비편광빔스플리터(13)는 근적외선 조명원(11)에서 방출되는 근적외선은 반사시키고 가시광선 조명원(12)에서 방출되는 가시광은 투과시킨다. 반대의 경우로서, 비편광빔스플리터(13)를 기준으로 하여 근적외선 조명원(11)은 상기 조명축 상에 배치되고, 가시광선 조명원(12)은 상기 조명축과 수직으로 배치된 경우, 비편광빔스플리터(13)는 근적외선 조명원(11)에서 방출되는 근적외선은 투과시키고 가시광선 조명원(12)에서 방출되는 가시광은 반사시킨다.
비편광빔스플리터(13)는 도 8의 (B)에 해당하는 광학부품으로서 편광상태에 큰 영향을 받지 않으며, 입사된 빛의 반은 통과시키고 나머지 반은 반사시키는 광학장치로, 통과 및 반사 비율은 1:9 및 2:8 및 5:5 등과 같이 다양하게 조절될 수 있다. 통과 및 반사 비율에 따라 조사되는 가시광의 에너지와 근적외선의 에너지가 변경되며, 예를 들어 5:5 통과 및 반사 비율을 가진 비편광빔스플리터를 사용하여 구현할 수 있다. 가시광 통과비율이 높을수록 더 짧은 노출로 가시광 안저사진을 얻을 수 있는 장점이 있지만, 근적외선 에너지의 통과율이 감소하여 근적외선 안저사진을 획득 시 더 많은 노출을 필요로 한다. 따라서, 근적외선 조명과 가시광선의 발산 에너지가 동일하다면 예를 들어 5:5 통과 및 반사 비율을 가진 비편광빔스플리터를 사용하여 본 발명의 안저카메라를 구현할 수 있다. 반면 가시광 대역 광자효율이 낮은 저렴한 촬상소자의 경우 근적외선 조명과 가시광선의 투과 비율을 3:7로 가진 비편광빔스플리터를 사용하여 본 발명의 안저카메라를 구현할 수 있다.
예를 들어 5:5 통과 및 반사 비율을 가진 비편광빔스플리터를 사용하는 경우, 비편광빔스플리터(13)를 기준으로, 근적외선 조명원(11)은 조명축과 수직으로 배치되고, 가시광선 조명원(12)은 조명축 상에 배치된 경우에는, 비편광빔스플리터(13)는 근적외선 조명원(11)에서 방출되는 근적외선의 50%는 반사시켜 조명축에 전달하고, 나머지 50%는 통과되어 빔스플리터의 경계면에서 흡수되고 가시광선 조명원(12)에서 방출되는 가시광선의 50%는 통과되어 조명축에 전달하고, 나머지 50%는 반사되어 빔스플리터의 경계면에서 흡수시킬 수 있다.
또한, 예를 들어 5:5 통과 및 반사 비율을 가진 비편광빔스플리터를 사용하는 경우, 비편광빔스플리터(13)를 기준으로, 근적외선 조명원(11)은 조명축 상에 배치되고 가시광선 조명원(12)은 조명축과 수직으로 배치된 경우에는, 비편광빔스플리터(13)는 예를 들어 5:5 통과 및 반사 비율을 가진 비편광빔스플리터를 사용하는 경우, 근적외선 조명원(11)에서 방출되는 근적외선의 50%는 통과시켜 조명축에 전달하고, 나머지 50%는 반사되어 빔스플리터의 경계면에서 흡수되고 가시광선 조명원(12)에서 방출되는 가시광선의 50%는 반사되어 조명축에 전달하고, 나머지 50%는 통과되어 빔스플리터의 경계면에서 흡수시킬 수 있다.
한편, 비편광빔스플리터(13)로는, 필름형태의 비편광빔스플리터, 글라스재질의 비편광빔스플리터, 큐빅(Cubic) 비편광빔스플리터등 어떠한 형태의 비편광빔스플리터도 사용이 가능하며, 위와 같은 비편광빔스플리터의 종류의 변경은 안저카메라의 성능에 큰 영향을 미치지 않는다.
정리하면, 본 발명에 따른 안저카메라에서는, 조명부(10)에서 근적외선 조명원(11), 가시광선 조명원(12), 및 비편광빔스플리터(13)를 포함하고, 근적외선 파장을 발산하는 근적외선 조명원(11)으로 비산동상태의 안저를 먼저 조명하여 초점과 시야각을 조정 후, 칼라안저사진 획득을 명령하는 버튼 혹은 장치를 ON하며 가시광선 조명원(12)으로 비산동 상태로 가시광 안저 촬영을 수행한 후 이를 기록하는 방식으로 구현될 수 있다. 이 때, 비편광빔스플리터(13)에 의하여 근적외선 조명원(11)에서 방출되는 근적외선과 가시광선 조명원(12)에서 방출되는 가시광이 같은 조명축으로(coaxially) 전달될 수 있도록 한다.
다음으로, 상기 확산렌즈(20)는 상기 조명부(10)에서 인입된 광을 확산한다. 상기 확산렌즈(20)는 중앙부가리개(21)(imaging mask)를 포함하고 있어 상기 중앙부가리개(21)에 의해 광을 조절할 수 있다.
상기 중앙부가리개(21)는 각막반사를 최소화하기 위해 동축의 중심으로 입사하는 상기 광을 줄이기 위한 장치이다. 상기 중앙부가리개(21)의 최소크기는 상기 대물렌즈(60)의 초점거리에 따라 달라지지만 일반적으로 2.0 내지 5.0mm 가 바람직하며, 상기 조건에서 각막 중앙부의 정점 볼록면 주변으로 조명이 입사되지 않도록 하는 핵심장치이다. 상기 중앙부가리개(21)는 스티커 방식으로 상기 확산렌즈(20)의 앞면 혹은 뒷면에 붙일 수 있으며, 유성 혹은 수성펜으로 상기 확산렌즈(20)의 중심부에 마킹할 수도 있고, 도 13에 도시한 것처럼, 마스킹구조물(211)로 중앙부를 차단할 수 있다.
상기 마스킹구조물(211)은 중앙마스크(212)와 이를 지지하는 스파이더부(213)로 구성된다. 상기 스파이더부(213)는 그 날이 1개~4개까지 다양하게 설계할 수 있으며 상기 스파이더부(213)의 날개 수가 많아질수록 안정성은 증가하지만, 광량이 감소하고 회절상이 발생하는 문제가 있다.
다음으로, 상기 조명렌즈(30)는 상기 확산렌즈(20)에서 인입된 광을 일정 출사각으로 조사한다. 상기 조명렌즈(30)에 의해 상기 확산렌즈(20)에서 인입된 광이 더욱 선명하고 일정하게 인출되도록 한다.
다음으로, 상기 미러(40)는 상기 조명렌즈(30)에서 인입된 광을 반사한다. 상기 미러(40)는 카메라와 동축에 조명을 위치하기 위해서 필요한 구조물로, 안저카메라의 광학적 성능에는 영향을 미치지 않는다.
카메라와 수직으로 조명을 배치하는 경우 상기 미러(40)는 필요하지 않다. 또한 조명부(10)가 가시광선 및 근적외선을 포함한 한 개 이상인 경우 상기 미러(40) 대신 한 개의 빔스플리터와 두 개의 다른 조명부(10)를 사용으로 성질이 다른 두 빛을 편광 빔스플리터로 입사시킬수 있다.
상기 조명렌즈(30)에서 인입된 광의 방향을 바꾸어 하기에 설명할 편광빔스플리터(50)로 인출한다.
다음으로, 상기 편광빔스플리터(50)는 상기 미러(40)에서 인입된 광에서 P편광은 투과하고 S편광은 반사한다.
보다 구체적으로, 도 8 (A)에 나타난 바와 같이, 모든 광원은 P편광에 해당하는 광원과 S편광에 해당하는 광원이 섞여 있으며, 상기 광원은 편광빔스플리터(50)에 의해 상기 P편광에 해당하는 광은 통과하고, 상기 S편광에 해당하는 광은 광축의 90도로 꺾인 부분으로 반사된다. 한편, 도 8 (B)에 나타난 바와 같이, 비편광 빔스플리터는 편광빔스플리터(50)와 같은 원리가 적용되지 않는다.
상기 편광빔스플리터(50)는 매우 얇은 필름 재질 혹은 단일 정사각형, 직사각형 혹은 원형의 유리 재질도 가능하며, 프리즘 두 개를 결합한 정육면체(Cubic) 편광빔스플리터(50)도 사용가능하다. 특히 상기 프리즘 두 개를 결합한 정육면체(Cubic) 편광빔스플리터(50)는 경계면에서 굴절되어 다시 광축으로 입사되는 광이 작아 깨끗한 상을 얻을 수 있는 것이 장점이다.
다음으로, 상기 선형편광필터(80)는 선형으로 구비되고, 편광빔스플리터(50)에 광원이 도달하기 전 상기 P편광만 통과하도록 필터한다. 보다 구체적으로, 상기 선형편광필터(80)는 편광빔스플리터(50)를 따라 상기 P편광이 가장 많이 통과하여 순수한 P극으로 편향된 광만 통과하도록 구비하는 것이 바람직하다.
상기 선형편광필터(80)는 제1선형편광필터(81)와 제2선형편광필터(82)로 각각 구비된다.
상기 제1선형편광필터(81)는 상기 조명부(10)와 상기 편광빔스플리터(50) 사이에 구비된다. 상기 제1선형편광필터(81)는 상기 조명부(10)와 가까울수록 상기 제1선형편광필터(81)의 크기를 줄일 수 있고, 본 발명에 의해 제조된 안저카메라의 전체 비용을 줄일 수 있다.
일 실시양태로서, 도 1에 나타난 바와 같이, 상기 제1선형편광필터(81)는 상기 조명렌즈(30)와 상기 미러(40) 사이에 구비될 수 있다. 상기 제1선형평광필터(81)가 상기 조명렌즈(30)와 상기 미러(40) 사이에 구비된 경우, S편광의 빛만 상기 미러(40)에 입사되도록 설치하여, 편광빔스플리터(50)에는 상기 미러에 의해 위상이 90도 바뀐 P편광의 빛이 입사되고, 상기 P편광의 빛이 대물렌즈(60)에 가장 많이 전달될 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 다른 실시양태로서, 도 2에 나타난 바와 같이 도 1의 안저카메라를 일부 변형하여, 상기 제1선형편광필터(81)는 상기 미러(40)와 상기 편광빔스플리터(50) 사이에 구비하여 안저카메라를 구현할 수도 있다. 상기 제1선형편광필터(81)가 상기 미러(40)와 상기 편광빔스플리터(50) 사이에 구비된 경우, P편광의 빛만 편광빔스플리터(50)에 입사되도록 설치하여, 상기 P편광이 대물렌즈(60)에 가장 많이 전달될 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 안저카메라에서 제1선형편광필터(81)의 위치는 상술한 예시들에 한정되지 않고, 상기 조명부(10)와 상기 편광빔스플리터(50) 사이의 위치라면 제1선형편광필터(81) 위치의 변경이 가능하다, 즉, 제1선형편광필터(81)는 비편광 빔스플리터(13)와 확산렌즈(20) 사이에 위치할 수 있거나, 확산렌즈(20)와 중앙부가리개(21) 사이에 위치할 수도 있거나, 중앙부가리개(21)와 후술할 조명렌즈(30) 사이에 위치할 수도 있거나, 조명렌즈(30)와 후술할 미러(40) 사이에 위치할 수도 있거나, 미러(40)와 편광빔스플리터(50) 사이에 위치할 수도 있는 등, 다양한 변형, 변경이 가능하다.
다음으로, 상기 제2선형편광필터(82)는 상기 편광빔스플리터(50)와 상기 근거리접안렌즈(70) 사이에 구비된다. 상기 제2선형편광필터(82)는 상기 편광빔스플리터(50)와의 거리가 멀수록 상기 제2선형편광필터(82)의 크기를 줄일 수 있으나, 상기 거리가 멀어질수록 본 발명에 의해 제조된 안저카메라 전체의 광경로가 증가하는 단점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 안저카메라에서 제2선형편광필터(82)의 위치는 상술한 예시에 한정되지 않고, 상기 제2선형편광필터(82)는 상기 편광빔스플리터(50)와 촬상소자(100) 사이의 위치라면 제2선형편광필터(82)의 위치의 변경이 가능하다, 즉, 상기 제2선형편광필터(82)는 상기 편광빔스플리터(50) 바로 뒷면부터 카메라의 촬상소자(100) 바로 앞면 어디든 배치할 수 있다. 예를 들어, 근거리접안렌즈(70)와 촬상소자(100) 사이에 배치될 수도 있다.
상기 선형편광필터(80)의 크기를 가장 줄일 수 있는 방법은 카메라에 포함되어 있는 상기 촬상소자(100) 바로 앞면에 상기 촬상소자(100)의 크기만큼 부착시키는 것이다. 일례로, 상기 촬상소자(100)가 1inch인 경우 상기 선형편광필터(80)는 지름 1inch를 사용할 수 있고, 상기 촬상소자(100)가 1/2inch인 경우 상기 선형편광필터(80)는 지름 1/2inch를 사용할 수 있다.
도 8 (A)에서 편광빔스플리터(50)의 원리에 나타난 바와 같이, 상기 제1선형편광필터(81)를 상기 편광빔스플리터(50) 앞에 위치한 뒤, 상기 P편광에 해당하는 빛만 통과하도록 위치시키면 가장 많은 광량이 망막으로 조사되고, 상기 S편광에 해당하는 빛만 통과하도록 위치시키면 망막으로 조사되는 광이 차단된다. 따라서 상기 제1선형편광필터(81)는 광량을 조절하는 장치인 동시에 순수한 상기 P편광만 안저에 조사되는 역할을 한다.
또한, 상기 편광빔스플리터(50)를 통과한 P편광이 상기 편광빔스플리터(50) 앞에 있는 광학적 매질에 의해 반사되어 돌아오는 경우, 광이 반사하면 위상이 180°로 바뀌면서 P편광이 S편광으로 바뀌는 원리에 의해, S편광으로 변하게 된다. 상기 S편광으로 변한 광의 반사는 상기 편광빔스플리터(50)에서 모두 90°로 반사되어 검출기로 들어올 수 없다. 마찬가지로 광학적 매질인 안저에서 다양한 경로로 난반사가 일어나면서 P편광으로 조사된 광원의 일부는 S편광으로 반사되고 일부는 P편광으로 반사되어 상기 P편광만 상기 편광빔스플리터(50)를 통과한다.
상기 편광빔스플리터(50)를 통과한 상기 P편광은 상기 제2선형편광필터(82)를 통과함으로써 고순도의 상기 P편광 망막 영상만 검출기에 전달되고 다양한 반사로 인한 노이즈를 높은 제거율로 차단할 수 있다.
다시 말해서, 제1선형편광필터(81)과 제2선형편광필터(82)는 극성이 일치하여 고순도의 P 편광 빛만 투과하는 것이 바람직하다. 상기 고순도의 정의는 제1선형편광필터(81)와 제2선형편광필터(82)와 직교하는 빛의 제거율은 약 0.1% 미만(< 1/1000)되어야 반사음영이 안저사진에서 사라지게 되며, 이는 대부분의 CCD 혹은 CMOS 카메라의 ADC 해상도가 12비트이고, 디지털 영상처리를 위해 1비트 측정오차내로 줄이기 위해서는 1/1024 이하의 제거율(rejection ratio)을 가져야만 하기 때문이다. 이를 위해서 제품 출시 전 상기 두 선형편광필터(80)와 상기 편광빔스플리터(50)간 각 틀어짐(angle misalignment)는 2-6 rad (약 1.8도) 이내가 되도록 확인해야 한다.
상기 선형편광필터(80) 또한 매우 얇은 필름 재질, 정사각형 혹은 직사각형 유리 재질 모두 사용이 가능하다. 상기 필름 재질은 두께가 얇고 비용이 저렴한 장점이 있는 반면 휘어지기 쉬워 전체 안저카메라의 광학적 성질을 변경시킬 수 있고, 열에 변형되거나 손상될 수 있는 단점이 있지만 가격이 저렴한 장점이 있다.
다음으로, 상기 대물렌즈(60)는 상기 편광빔스플리터(50)에서 인입된 광이 안저로 인입된 후 상기 안저의 내부가 맺힌 상을 확대한다. 다음으로, 상기 근거리접안렌즈(70)는 상기 대물렌즈(60)에 의해 확대된 안저의 상을 축소 혹은 확대하여 사용자가 상기 안저의 상을 확인한다.
다음으로, 촬상소자(100)는 400nm 내지 1000nm의 양자효율을 가진 모노크롬 CCD, 칼라 CCD, 칼라 CMOS와 같은 이미징센서일 수 있다.
한편, 또 다른 실시양태로서 도 3에 나타난 바와 같이 도 1의 안저카메라를 일부 변형하여, 상기 제1선형편광필터(81) 및 상기 제2선형편광필터(82) 없이 안저카메라를 구현할 수도 있다. 이 경우 편광빔스플리터(50)를 상기 편광빔스플리터의 서로 직교하는 축에 대한 제거율 (extinction ration)이 매우 높은 와이어 그리드 타입(Wire grid type)의 빔스플리터로 하여 구현이 가능하다. 이런 경우 선형 편광필터가 없어도 높은 제거율을 가진 편광 빔스플리터에 의해서 직교하는 빛에 의한 반사음영이 안저사진에서 사라지게 되기 때문이다.
본 발명은 안과 검진의 진단장비의 일종인 비산동 안저카메라의 한 종류이다. 기존의 안저카메라는 가시광 대역의 광대역 조명원을 사용하여 안저를 조명하고 안저에서 반사된 빛을 필름 카메라나 촬상소자로 기록하는 장치인 반면, 본원발명은 근적외선 파장을 발산하는 조명원을 추가하여 비산동상태에서 안저를 조명하고 근적외선 안저촬영을 먼저 한 뒤, 가시광 대역의 조명원을 작동시켜 가시광 안저사진을 순차적으로 기록하는 비산동 안저카메라 장치이다.
도 4는 종래의 동축 조명(coaxial illumination) 안저카메라의 기본 구성을 나타내었다. 도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 경우와 달리 조명원(15)으로서 예를 들어 하나의 가시광선만을 배치한다. 이 경우, 도 5에 나타난 바와 같이, 근적외선 조명(16)은 대물 렌즈(70) 주변에 위치시키고 근적외선 조명이 공막 혹은 각막통과 후 망막에서 반사되는 빛으로 초점 및 시야각 조정을 하기 때문에 본 발명에 비하여 선명하지 못한 안저사진을 획득하게 된다. 또한 동측에 위치하지 않은 비동측 근적외선 조명(15)가 각막 및 공막에 반사되어 근적외선 안저사진의 화질을 떨어뜨리는 문제가 있었다. 또한 이러한 비동측 조명이 좌안과 우안을 모두 촬영하려면 대물렌즈 주변에 두 개가 배치되어야 하며, 단일 근적외선으로 안저를 조명할 수 있는 본 발명과 다르게 두 개의 조명원을 사용함으로써 비용과 전력소모가 증가하는 문제가 있다. 한편, 상기 편광빔스플리터(50)는 안저를 조영하기 위한 조명과 조영된 안저의 상이 같은 축에 존재하도록 하는 장치이지만, 기존의 동축 조명 안저카메라는 상기 편광빔스플리터(50)를 통과하면서 많은 빛이 소실되고 내부에 발생한 다양한 반사로 인한 광잡음이 여과 없이 검출기로 들어온다.
도 6는 종래의 동축 조명(coaxial illumination) 안저카메라에서 발생할 수 있는 다양한 반사의 원인과 문제점을 나타내었다. 화살표 a는 상기 편광빔스플리터(50)에 발생하는 반사이고, 화살표 b는 상기 대물렌즈(60)에 의한 반사이다. 화살표 c는 각막에서 발생하는 반사이다. 화살표 d는 수정체에서 발생하는 반사이다. 화살표 e는 유리체 및 망막에서 일어나는 전반사이다. 상기 a ~ e의 반사로 인해 안저사진을 촬영하면 다양한 반사 패턴이 나타나, 의사가 환자의 안저를 확인하는데 많은 혼란을 가중한다. 뿐만 아니라 상기 편광빔스플리터(50)의 투과율 대비 전달율이 50%라면 상기 편광빔스플리터(50)에서 공급되는 광에너지의 반만 안저로 전달되고 상기 안저에서 전달되는 광의 반만 검출기로 전달되는 문제점이 있다.
도 7는 종래의 동축 조명(Coaxial illumonation) 안저카메라를 이용하여 촬영한 안저사진을 나타낸 것으로, 도 6에 나타낸 반사의 실체를 사진으로 확인할 수 있다. 도 6와 마찬가지로, 화살표 a는 상기 편광빔스플리터(50)에 발생하는 반사이고, 화살표 b는 상기 대물렌즈(60)에 의한 반사이다. 화살표 c는 각막에서 발생하는 반사이다. 화살표 d는 수정체에서 발생하는 반사이다. 화살표 e는 유리체 및 망막에서 일어나는 전반사이다. 상기 a ~ e로 나타낸 반사는 환자의 눈의 위치나 광학계와 시축의 각도가 변하면 그 패턴이 예측할 수 없게 바뀌므로, 소프트웨어로 제거할 수 없어 장비의 진단적 가치를 떨어뜨리는 문제점이 있다.
다시 본 발명에 관하여 설명하고자, 본 발명에 의해 제조된 근적외선 조명원(11), 가시광선 조명원(12), 및 비편광빔스플리터(13)를 사용하여 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라를 구현하여 도 10에 나타내었고, 본 발명을 이용하여 근적외선 조명원을 사용하여 촬영한 근적외선 안저사진을 도 11에 나타내었다.
본 발명에 따르면, 근적외선 조명원(11) 및/또는 가시광선 조명원(12)을 교환하는 방식 혹은 이동하는 방식 등을 원하는 목적에 맞게 필요한 조명을 안저로 전달하여 필요한 대역의 근적외선 및 가시광 안저사진을 얻을 수 있다. 또한, 조명부(10)에서 연속 광대역 혹은 단일 협대역의 광을 동시에 상기 조명축으로 전달한 후 안저를 조영하고, 이미징 축에서 밴드패스 광학 필터를 사용하여 필요한 정보만 분리해낼 수도 있다.
일실시예로, 740nm의 근적외선 조명원(11)으로 안저를 조영한 후 850nm 부근의 중심파장을 가진 밴드패스 필터를 촬상소자 앞에 사용하면 근적외선 자가 형광 안저카메라를 손쉽게 구현할 수 있다. 마찬가지로 이는 가시광 대역에도 적용할 수 있으며 가시광선 조명원(12)으로부터 400 내지 500nm의 청색광을 안저에 조사하고 500 내지 600nm 중심파장을 가진 밴드패스 광학 필터를 촬상소자 앞에 사용하면 가시광 자가형광 안저카메라를 구현할 수 있다.
본 장치를 통하여 중심파장이 각각 740nm, 850nm 및 940nm이며 반치전폭(full width at half maximum, FWHM)이 20nm인 조명원으로 각각을 교체해가며 안저를 촬영한 근적외선 협대역 안저 촬영 사진은 도 11와 같다.
도 11 (A)에서 740nm에서 밝게 조영되는 혈관의 음영은 산소가 풍부한 맥락막 동맥혈이 포함된 맥락막 안저사진의 영상이다. 이러한 구조는 도 11 (B)에 나타난 바와 같이 850nm에서 반전되어 어둡게 관찰된다. 또한, 도 11 (C)의 근적외선 안저사진에서는 740nm와 850nm에서 관찰되지 않은 세부 구조물들이 관찰되며 이는 맥락막 모세혈관의 음영이다. 따라서 본원발명인 교체 가능한 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라는 목적에 맞는 근적외선 조명원(11) 및/또는 가시광선 조명원(12)을 교체하여 안저를 촬영할 수 있다.
또한, 근적외선 조명원(11) 및/또는 가시광선 조명원(12)이 각각 복수 개로 교환 가능하도록 마련될 수도 있다. 상기 근적외선 조명원(11)은 상이한 대역을 갖는 복수 개의 근적외선 조명원들(11)로 이루어지고, 복수 개의 근적외선 조명원들(11) 각각은 상기 안저카메라에 착탈가능하고 상기 복수 개의 근적외선 조명원들(11) 중 어느 하나가 상기 복수 개의 근적외선 조명원들(11) 중 다른 하나로 교체될 수 있다. 마찬가지로, 상기 가시광선 조명원(12)은 상이한 대역을 갖는 복수 개의 가시광선 조명원들(12)를 포함하고, 복수 개의 가시광선 조명원들(12) 각각은 상기 안저카메라에 착탈가능하고 상기 복수 개의 가시광선 조명원들(12) 중 어느 하나가 상기 복수 개의 가시광선 조명원들(12) 중 다른 하나로 교체될 수 있다.
추가적으로, 본 발명에 따른 안저카메라는 도 12 (A)에 나타난 바와 같이, 조명원케이스(90)를 더 포함할 수 있다. 조명원케이스(90)는 조명축에 연결될 수 있도록 다양한 형태로 제작될 수 있다. 예를 들어 도 12 (A) 및 도 12 (C)에 나타난 바와 같이 근적외선 조명원(11) 또는 가시광선 조명원(12)이 내장될 수 있는 하우징을 포함하고, 하우징의 일면에 개구부를 두어 상기 개구부로부터 상기 근적외선 조명원(11) 또는 가시광선 조명원(12)의 광이 조명축으로 방출될 수 있도록 할 수 있다. 상기 조명원케이스(90)의 형상은 도 12 (A)에 나타낸 바에 한정되지 않고 조명축에 연결되면 충분하며 다양한 형태로 변형, 변경되어 구현될 수 있다. 도 12 (C)에 나타난 바와 같이 조명원케이스(90)의 내부에 근적외선 조명원(11) 및/또는 가시광선 조명원(12)이 교환 가능하도록 장착될 수 있다.
예를 들어, 근적외선 조명원(11)이 각각이 상이한 대역을 갖는 복수 개의 근적외선 조명원들(11)로 마련될 수 있다(도 12 (B) 참조). 복수 개의 근적외선 조명원들(11) 중 어느 하나가 장착된 조명원케이스(90)가 안저카메라에 장착된 경우, 이를 제거하고 상기 복수 개의 근적외선 조명원들(11) 중 다른 하나가 장착된 조명원케이스(90)로 교체하여 상기 안저카메라에 장착할 수 있다.
마찬가지로, 가시광선 조명원(12)이 각각이 상이한 대역을 갖는 복수 개의 가시광선 조명원들(12)로 마련될 수 있다. 복수 개의 가시광선 조명원들(12) 중 어느 하나가 장착된 조명원케이스(90)가 안저카메라에 장착된 경우, 이를 제거하고 상기 복수 개의 가시광선 조명원들(12) 중 다른 하나가 장착된 조명원케이스(90)로 교체하여 상기 안저카메라에 장착할 수 있다.
또한, 예를 들어 근적외선 조명원(11) 또는 가시광선 조명원(12)을 포함하는 조명원케이스(90)(도 10 (C) 참조)는 조명부(10)(예를 들면, 비편광빔스플리터(13)를 고정시키는 케이스)에 나사산 방식의 결합으로 제조될 수 있다. 근적외선 조명원(11) 또는 가시광선 조명원(12)이 장착된 조명원케이스(90)는 숫나사의 방식으로, 조명원케이스(90)가 조명부(10)(예를 들면, 비편광빔스플리터(13)를 고정시키는 케이스)에 결합되는 부위는 암나사의 방식으로 제작하여 조명원케이스(90)가 조명부(10)에 착탈이 가능하도록 하는 것이 일례가 될 수 있다.
도 12 (B)는 근적외선 조명원(11)으로서 협대역 발광 다이오드 조명원(좌 740nm, 우 850nm)의 일례로, 상기 근적외선 조명원(11)은 상기 조명원케이스(90)에 장착되며, 도 12 (C)에 나타난 바와 같이, 이를 통해 복수 개의 조명원 유닛들을 제조할 수 있다. 도 12 (C)는 좌측부터 660nm, 740nm, 850nm, 940nm의 중심방출 파장을 가지는 발광 다이오드를 장착하여 근적외선 조명원을 제조한 경우의 사진이다.
이러한 원리는 상기 설명한 근적외선 조명원(11)뿐만 아니라 가시광선 조명원(12)에서도 적용되어 480nm, 500nm, 530nm, 580nm, 620nm 등 다양한 파장을 가진 협대역 가시광선을 사용하거나 400 내지 700nm의 연속 스펙트럼을 가진 가시광선을 사용할 수 있다.
도 14는 본 발명에 의해 제조된 조명부(10), 즉, 근적외선 조명원(11), 가시광선 조명원(12), 비편광빔스플리터(13)의 일실시예이다. 이 경우, 도 12에서 상술한 바와 같이, 근적외선 조명원(11)과 가시광선 조명원(12) 각각이 조명원케이스(90)에 내장되어 비편광빔스플리터(13)(즉, 비편광빔스플리터(13)가 고정된 케이스)에 결합된 경우를 나타낸다.
도 15는 본 발명에 의해 제조된 비산동 안저카메라의 촬영 결과물로 근적외선 조명원(11), 가시광선 조명원(12)을 제어하여 얻어지는 영상 A 및 B와, 가시광선 조명원(12)을 작동시킨 후 촬상소자에 기록되는 안저사진의 시간에 따른 변화 B,C,D의 예이다.
도 16은 본 발명에 의해 제조된 비산동 안저카메라의 촬영 결과물로 근적외선 조명원(11), 가시광선 조명원(12)을 제어하여 얻어지는 영상 A 및 B의 흑백 촬상소자에 기록되는 안저사진의 예이다.
도 17은 본 발명에 따른 비산동 안저카메라로 안저사진을 획득하는 방법에 관한 작동 순서도로서, 대기모드에서 순차적으로 근적외선 안저사진 및 가시광 안저사진을 획득하는 순서도(A)를 나타내고, 순서도(A)의 각 단계에서 획득된 근적외선 안저사진 및 가시광 안저사진(B)이다.
본 발명에 따른 안저카메라로 안저사진을 획득하는 방법에서, 먼저 근적외선 조명원(11)을 온(on)으로 설정하고 가시광선 조명원(12)을 오프(off)로 설정하는 단계(S1)를 수행한다. 다음, 근적외선 조명원(11)으로 안저를 조영하여 초점을 맞추고 시야각을 조절하는 단계(S2)를 수행한다. 다음, 근적외선 조명원(11)으로 안저를 조영한 상태에서 안저를 촬영하여 근적외선 안저사진을 획득하는 단계(S3)를 수행한다.
이어서, 근적외선 조명원(11)을 오프(off)로 설정하고 가시광선 조명원(12)을 온(on)으로 설정하는 단계(S4)를 수행한다. 한편, 본 발명에 따른 안저카메라는 상술한 바와 같이 조명원(10)으로서, 근적외선 조명원(11), 가시광선 조명원(12), 및 비편광빔스플리터(13)를 포함하고, 근적외선 조명원(11) 및 가시광선 조명원(12)이 비편광빔스플리터(13)로 인하여 동축으로 배치된다. 따라서, 가시광선 조명원(12)으로 안저를 조영하여 초점을 맞추고 시야각을 조절하는 단계를 수행함이 없이, 단계 S4에 이어서, 가시광선 조명원(12)으로 안저를 조영한 상태에서 안저를 촬영하여 가시광 안저사진을 획득하는 단계(S5)를 수행할 수 있다. 다음, 안저카메라가 대기모드(즉, 근적외선 조명원(11) 및 가시광선 조명원(12) 둘 다 오프(off)인 상태)로 진입하도록, 가시광선 조명원(12)을 오프(off)로 설정하는 단계(S6)를 수행한다.
도 18은 본 발명에 의해 제조된 비산동 안저카메라와 시판되는 타사의 비산동 안저카메라의 조명원의 에너지를 망막면에서 측정한 예이다. 칼라 안저사진을 촬영하기 위해 강한 플래쉬 조명을 사용하는 타사의 안저카메라의 경우 안저로 조영되는 조명원의 에너지가 급격한 피크를 보이는 반면, 플래쉬 조명을 사용하지 않는 본 발명은 근적외선 조영 및 가시광 조영 시 눈으로 조사되는 조명원의 에너지가 차이가 나지 않는다. 이를 통해 눈으로 조사되는 광의 입사 에너지를 1/3로 줄일 수 있었다 (339.9 μW/cm2 대비 104.2 μW/cm2).
정리하면, 상술한 바와 같이, 종래의 비산동 칼라 안저카메라는 비산동 상태에서 근적외선 조명을 사용하여 안저를 조영 후 초점을 맞추고, 안저와 촬상소자 간의 축일치를 위해 조정을 한 후, 제논 플래쉬 튜브 혹은 다른 형태의 가시광원을 사용하여 안저사진을 획득하여 비산동 기능을 구현하였다. 이러한 종래의 방식은 근적외선 조명을 대물렌즈 주변에 위치시키고, 근적외선 조명이 공막 혹은 각막통과 후 망막에서 반사되는 빛으로 촬영 전 초점 및 시야각 조정을 하도록 하였다.
그러나, 본 발명에 의하면, 가시광선 조명뿐만 아니라 근적외선 조명도 동축에 위치시킴으로써, 1) 선명한 근적외선 안저사진을 획득하고, 2) 작은 개수의 근적외선 조명원을 사용하여 가격과 안구에 전달되는 광원의 에너지를 줄여 광독성을 줄이고, 3) 근적외선으로 조영된 안저영상의 시야각 및 초점과 일치하는 칼라 안저사진을 촬영할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 동축 조명을 사용하는 안저카메라에서 편광빔스플리터와 두 장의 선형 편광필터의 조합을 사용하여 다양한 형태의 내부 반사를 제거하고 선명한 안저사진을 획득할 수 있다.
또한, 본 발명은 좁은 스펙트럼 영역의 빛을 방출할 수 있고 가시광 광원 및 근적외선 광원이 각각이 용이하게 교체 가능하도록 마련되어 다양한 파장의 근적외선 광원과 가시광 광원을 사용하여 각 병변에 적합한 안저사진을 획득할 수 있다.
또한, 본 발명은 고가의 광학적 장치나 고가의 레이저기반 안저 촬영장치 없이도 광각으로 안저를 효과적으로 촬영할 수 있어 안과 진료 및 무산동 안저카메라에 유용하게 이용될 수 있다.
또한, 동물의 안저사진촬영이나 혹은 협조가 어려운 소아에서 안저 촬영시 유용하게 이용될 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
[부호의 설명]
10. 조명원
11. 근적외선 조명원
12. 가시광선
13. 비편광빔스플리터
16. 근적외선 조명
20. 확산렌즈
21. 중앙부가리개
211. 마스킹구조물
212. 중앙마스크
213. 스파이더부
30. 조명렌즈
40. 미러
50. 편광빔스플리터
60. 대물렌즈
70. 근거리접안렌즈
80. 선형편광필터
81. 제1선형편광필터
82. 제2선형편광필터
90. 조명원케이스
100. 촬상소자

Claims (12)

  1. 광을 방출하는 조명부(10);
    상기 조명부(10)에서 인입된 광을 확산하는 확산렌즈(20);
    상기 확산렌즈(20)에서 인입된 광을 일정 출사각으로 조사하는 조명렌즈(30);
    상기 조명렌즈(30)에서 인입된 광을 반사하는 미러(40);
    상기 미러(40)에서 인입된 광에서 P편광은 투과하고 S편광은 반사시키는 편광빔스플리터(50);
    상기 편광빔스플리터(50)에서 인입된 광으로 안저를 조영한 후, 되돌아오는 안저의 상을 확대하는 대물렌즈(60);
    상기 대물렌즈(60)에 의해 확대된 안저의 상을 축소 혹은 확대하는 근거리접안렌즈(70); 및
    상기 근거리접안렌즈(70)로부터의 안저의 상으로 안저사진을 획득하는 촬상소자(100)를 포함하고,
    상기 조명부(10)는:
    근적외선을 방출할 수 있는 근적외선 조명원(11);
    가시광을 방출할 수 있는 가시광선 조명원(12); 및
    상기 근적외선 조명원(11)에서 방출되는 근적외선과 상기 가시광선 조명원(12)에서 방출되는 가시광이 동축으로(coaxially) 방출되도록 하는 비편광빔스플리터(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라.
  2. 제1항에 있어서,
    (i) 상기 비편광빔스플리터(13)를 기준으로, 상기 근적외선 조명원(11)은 조명축과 수직으로 배치되고 상기 가시광선 조명원(12)은 상기 조명축 상에 배치된 경우에는, 상기 비편광빔스플리터(13)는 상기 근적외선 조명원(11)에서 방출되는 근적외선은 반사시키고 상기 가시광선 조명원(12)에서 방출되는 가시광은 투과시키고,
    (ii) 상기 비편광빔스플리터(13)를 기준으로, 상기 근적외선 조명원(11)은 상기 조명축 상에 배치되고 가시광선 조명원(12)은 상기 조명축과 수직으로 배치된 경우에는, 상기 비편광빔스플리터(13)는 상기 근적외선 조명원(11)에서 방출되는 근적외선은 투과시키고 상기 가시광선 조명원(12)에서 방출되는 가시광은 반사시키는, 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 근적외선 조명원(11)은 700 내지 1000nm인 범위 내에서 중심파장을 갖는 협대역의 근적외선을 방출하는 발광다이오드 또는 협대역 단일 파장 레이저인, 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가시광선 조명원(12)은 400nm 내지 700nm 범위 내에서 협대역의 가시광을 방출하는 협대역 가시광 광원 또는 협대역 단일 파장 레이저, 또는 400nm 내지 700nm의 연속스펙트럼을 갖는 가시광 발광 다이오드인, 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 근적외선 조명원(11)은 각각이 상이한 대역을 갖는 복수 개의 근적외선 조명원들(11)로 이루어지고, 상기 복수 개의 근적외선 조명원들(11) 각각은 상기 안저카메라에 착탈가능하여 상기 복수 개의 근적외선 조명원들(11) 중 어느 하나가 상기 복수 개의 근적외선 조명원들(11) 중 다른 하나로 교체될 수 있는, 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가시광선 조명원(12)은 각각이 상이한 대역을 갖는 복수 개의 가시광선 조명원들(12)를 포함하고, 상기 복수 개의 가시광선 조명원들(12) 각각은 상기 안저카메라에 착탈가능하여 상기 복수 개의 가시광선 조명원들(12) 중 어느 하나가 상기 복수 개의 가시광선 조명원들(12) 중 다른 하나로 교체될 수 있는, 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 근적외선 조명원(11)이 내장될 수 있는 하우징을 포함하고 상기 안저카메라에 착탈가능한 조명원케이스(90)로서, 상기 하우징의 일면에 개구부를 두어 상기 개구부로부터 상기 근적외선 조명원(11)으로부터의 광이 조명축으로 방출될 수 있도록 된 상기 조명원케이스(90)를 더 포함하고,
    상기 복수 개의 근적외선 조명원들(11) 중 어느 하나가 내장되고 상기 안저카메라에 장착된 조명원케이스(90)는 상기 복수 개의 근적외선 조명원들(11) 중 다른 하나가 내장된 조명원케이스(90)로 교체될 수 있는, 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 가시광선 조명원(12)이 내장될 수 있는 하우징을 포함하고 상기 안저카메라에 착탈가능한 조명원케이스(90)로서, 상기 하우징의 일면에 개구부를 두어 상기 개구부로부터 상기 가시광선 조명원(12)으로부터의 광이 조명축으로 방출될 수 있도록 된 상기 조명원케이스(90)를 더 포함하고,
    상기 복수 개의 가시광선 조명원들(12) 중 어느 하나가 내장되고 상기 안저카메라에 장착된 조명원케이스(90)는 상기 복수 개의 가시광선 조명원들(12) 중 다른 하나가 내장된 조명원케이스(90)로 교체될 수 있는, 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 P편광만 통과하고 상기 조명부(10)와 상기 편광빔스플리터(50) 사이에 구비되는 제 1 선형편광필터(81) 및 상기 편광빔스플리터(50)와 상기 촬상소자(100) 사이에 구비되는 제2선형편광필터(82) 중 적어도 하나를 더 포함하는, 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 P편광만 통과하고 상기 조명부(10)와 상기 편광빔스플리터(50) 사이에 구비되는 제 1 선형편광필터(81); 및
    상기 편광빔스플리터(50)와 상기 촬상소자(100) 사이에 구비되는 제2선형편광필터(82)를 더 포함하고,
    상기 제1선형편광필터(81)와 상기 제2선형편광필터(82)는 극성이 일치하여 고순도의 P 편광 빛만 투과시키는 것을 특징으로 하는, 근적외선 조명원과 가시광선 조명원을 사용한 동축 비산동 다중 스펙트럼 안저카메라
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 안저카메라로 안저사진을 획득하는 방법으로서:
    상기 근적외선 조명원(11)을 온(on)으로 설정하고 상기 가시광선 조명원(12)을 오프(off)로 설정하는 단계(S1);
    상기 근적외선 조명원(11)으로 안저를 조영하여 초점을 맞추고 시야각을 조절하는 단계(S2);
    상기 근적외선 조명원(11)으로 안저를 조영한 상태에서 상기 안저를 촬영하여 근적외선 안저사진을 획득하는 단계(S3);
    상기 근적외선 조명원(11)을 오프(off)로 설정하고 상기 가시광선 조명원(12)을 온(on)으로 설정하는 단계(S4);
    상기 가시광선 조명원(12)으로 상기 안저를 조영한 상태에서 상기 안저를 촬영하여 가시광 안저사진을 획득하는 단계(S5)를 포함하는 안저사진을 획득하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 안저카메라가 대기모드로 진입하도록 상기 근적외선 조명원(11) 및 상기 가시광선 조명원(12) 모두를 오프(off)로 설정하는 단계(S6)를 더 포함하는 안저사진을 획득하는 방법.
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