(57)【要約】【課題】患者の眼の屈折誤差を検出して測定するためのデバイスと共に使用するためのモジュールを提供する。【解決手段】患者の眼の収差を測定するためにモバイルデバイス（５０４）と共に使用するためのモジュールは、近位端（５０２）及び遠位端（５０３）を有する光シャフト（５０１）と、光源（２１３、５０６）とを含む。光シャフトは、光を第１の光路に沿って光源から近位端まで誘導するように配置された第１の複数の光学構成要素と、光を第２の光路に沿って近位端からモバイルデバイスの光検出器まで誘導するように配置された第２の複数の光学構成要素とを含む。遠位端でのコネクタは、遠位端を光検出器に隣接して位置決めするための少なくとも１つのガイド構成要素を含む。遠位端が光検出器に隣接して位置決めされた時に、第１の複数の光学構成要素は、光を第１の光路に沿って誘導し、第２の複数の光学構成要素は、光を第２の光路に沿って誘導する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の眼の収差を測定するためにモバイルデバイスと共に使用するためのモジュールであって、
近位端及び遠位端を有し、光を第１の光路に沿って該遠位端から該近位端まで誘導するように配置された第１の複数の光学構成要素と、光を第２の光路に沿って該近位端から該遠位端まで誘導するように位置決めされた第２の複数の光学構成要素とを含む光シャフトであって、該第１及び第２の光路の少なくとも一部分が同延である前記光シャフトと、
光源と、
前記光シャフトの前記遠位端に位置付けられ、該光シャフトの該遠位端を前記モバイルデバイスの光検出器に隣接して位置決めするための少なくとも１つのガイド構成要素を含むコネクタであって、該光シャフトの該遠位端が該モバイルデバイスの該光検出器に隣接して位置決めされた時に、
前記第１の複数の光学構成要素が、光を前記光源から前記第１の光路に沿って前記光シャフトの前記近位端まで誘導するように構成され、かつ
前記第２の複数の光学構成要素が、光を前記第２の光路に沿って前記光シャフトの前記遠位端から前記モバイルデバイスの前記光検出器まで誘導するように構成される、
前記コネクタと、
を含むことを特徴とするモジュール。
【請求項２】
前記第２の複数の光学構成要素は、マイクロレンズアレイを含むことを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記光シャフトは、管状形状を有することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項４】
前記コネクタは、近位面及び遠位面を有するプレートを含み、
前記光シャフトは、前記プレートの前記近位面から近位に延びる連続的な延長であり、
前記光シャフトの前記遠位端は、前記プレートを通る開口部を定める、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項５】
前記少なくとも１つのガイド構成要素は、前記プレートの周囲に沿って配置されることを特徴とする請求項４に記載のモジュール。
【請求項６】
前記プレートの前記遠位面は、前記光シャフトの前記遠位端が前記モバイルデバイスの前記光検出器に隣接して位置決めされた時に該モバイルデバイスの面の少なくとも一部分に当接することを特徴とする請求項４に記載のモジュール。
【請求項７】
前記少なくとも１つのガイド構成要素は、前記モバイルデバイスを受け入れるためのスロットであることを特徴とする請求項６に記載のモジュール。
【請求項８】
前記少なくとも１つのガイド構成要素は、前記モバイルデバイスの一部分の上にスナップ留めされるように構成されることを特徴とする請求項６に記載のモジュール。
【請求項９】
前記少なくとも１つのガイド構成要素は、モジュールを前記モバイルデバイスに取外し可能に取り付けるように構成されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１０】
前記光源は、前記光シャフト内に収容されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１１】
前記光源は、レーザであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１２】
前記光源をモジュールに装着するための受け入れポートであって、前記光シャフトが、該光源が該受け入れポートにある時に、該光源からの光を誘導するように構成される前記受け入れポート、
を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１３】
バッテリを収容するためのバッテリポートであって、該バッテリが該バッテリポートにある時に該バッテリを前記光源に電気的に接続するように構成される前記バッテリポート、
を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１４】
モジュールの前記光源は、前記モバイルデバイスから受信した信号に応答して光を発生するように構成されることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１５】
患者の眼の収差を測定する方法であって、
モバイルデバイスに隣接してモジュールを該モジュールの光シャフトの遠位端が該モバイルデバイスの光検出器に隣接するように位置決めする段階と、
前記光シャフトの近位端が前記患者の眼に隣接するように前記モジュールを該患者の眼に隣接して位置決めする段階と、
光を前記モジュールの光源から前記光シャフトを通してかつ前記患者の眼に向けて誘導する段階と、
前記患者の眼から反射された光を前記光シャフトを通して前記モバイルデバイスの前記光検出器まで誘導する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記光シャフトの前記遠位端を前記モバイルデバイスの前記光検出器に隣接して位置決めする段階は、前記モジュールを該モバイルデバイスに取外し可能に装着する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記患者の眼から反射された前記光を前記光シャフトを通して前記モバイルデバイスの前記光検出器まで誘導する段階に応答して発生されたデータを処理する段階を更に含むことを特徴とする請求項１５又は請求項１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記データを処理する段階は、前記患者の網膜収差を測定する段階を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記データを処理する段階は、前記モバイルデバイス上に実装されたアプリケーションを使用して該データを処理する段階を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記データを別のデバイスに送信する段階を更に含み、
前記データを処理する段階は、前記別のデバイスを使用して前記データを処理する段階を含む、
ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２０１３年１２月３１日出願の米国仮特許出願第６１／９２２，３３７号の優先権の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明の開示の実施は、患者の眼の屈折誤差を検出して測定するための光学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
米国では、６歳未満の子供に対して日常的な視力検査は行われず、６歳未満の子供で視力検査を受けているのは僅か１４％である。これに加えて、世界中で５億人を超える人々が、屈折異常に起因する病気で苦しんでおり、これらの人々の９０％は発展途上国に存在する。そのような病状は、早期に識別されて矯正されない場合に、時間の経過と共に悪化する可能性が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，２６４，３２８号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｂａｕｍａｎ，Ｂ．Ｊ．，＆Ｅｉｓｅｎｂｉｅｓ，Ｓ．Ｋ．（２００６），“Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，”ｉｎ  Ｐｏｒｔｅｒ，Ｊ．，ｅｔ  ａｌ（Ｅｄ．），Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃｓ  ｆｏｒ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｐｒａｃｔｉｃｅｓ，Ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ，ｐｐ  １５５−１８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
いくつかのファクタが、早期の検出及び検出全般を阻んでいる。１つはコミュニケーションであり、これは、病気を体験していることを明確に伝えられない小さい子供の場合又は患者が医療提供者と実質的にコミュニケーションできない場合がある発展途上国におけるものに該当すると考えられる。別のファクタは費用であり、これは、屈折誤差を検出するための機器が高価である場合があり、かつ機器を操作し、結果を分析するためのよく訓練された人員が近くにいないか又は利用可能性が限られているので、特に発展途上国で制限される場合がある。
【０００７】
本発明の開示は、同様の参照番号が同様の要素を指す付属の図面の図において制限ではなく一例として示される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】眼、眼の網膜から反射した光により発生した波面、この光をモバイルデバイスカメラの光検出器上に集束させるレンズのアレイを図解する図である。
【図２】開示する波面収差測定器の設計を示す図である。
【図３】開示する波面収差測定器の代替設計を示す図である。
【図４】正常な眼と屈折誤差のある眼に対応するシャック−ハルトマンスポットの違い、及びデフォーカスと乱視を表す波面輪郭形状を図解する図である。
【図５】モジュール及び関連のモバイルデバイスの実施の解説図である。
【図６Ａ】実施による使用時の例示的モジュールの図である。
【図６Ｂ】実施による使用時の例示的モジュールの別の図である。
【図７】本明細書に開示する実施のいずれかを使用して患者の眼の収差を測定するための例示的処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本出願の主題は、患者の眼の屈折誤差を検出及び測定するために眼科医及び検眼士によって最も一般的に使用される診断機器に関する。より詳細には、本出願の主題は、スマートフォン等の携帯コンピュータデバイスに可逆的に装着することができ、それによって機能的な波面収差測定器を作るモジュールに関連する。本出願の主題は、患者の眼から反射される光を発生させるためにモジュール上にあるレーザ等の光源を利用する。これに加えて、開示するデバイスは、携帯コンピュータデバイスカメラを利用してこの反射光を捉えるが、この反射光は、その後、携帯コンピュータデバイス上のソフトウエアによって変換することができ、医療専門家などによる使用に対して提供される。
【００１０】
本出願の主題の目的の１つは、スマートフォン等の携帯コンピュータデバイスに可逆的に結合した時に、機能的な波面収差測定器を作るモジュールを提供することである。更なる目的は、消費者が既に有すると考えられる携帯コンピュータデバイスを利用することにより、廉価な波面収差測定器を提供することである。別の目的は、光学専門家によって商標化することができ、患者の眼の屈折誤差の変化を記録する様々なデータ一式を光学専門家に提供するように使用するために患者に貸与される廉価な波面収差測定器モジュールを提供することである。更に別の目的は、廉価な波面収差測定器を提供することであるが、この波面収差測定器は、光学専門家によって商標化することができ、患者に貸与することにより、患者が光学専門家を訪れることなく、かつ任意的に、屈折測定を行い、診断又はスクリーニング目的で又は購入のための矯正レンズを生成又はそうでなければ準備するために、それらの測定値を光学専門家に送ることを可能にする。本明細書に開示する実施の性質は、波面収差測定器に関連のコストを低減し、波面収差測定器を家庭用か、又は発展途上国等の医療インフラストラクチャーが限られるエリアで実行可能なデバイスにする。
【００１１】
これらの目的は、スマートフォン、携帯情報端末、ラップトップ、又はパームトップコンピュータ等のモバイルコンピュータデバイス（「モバイルデバイス」）に可逆的に装着することができる波面収差測定器モジュール（「モジュール」）によって達成することができる。スマートフォンとは、コンピュータ、照明された画面、及びカメラを他の特徴と共に有する携帯電話である。カメラを有する他のモバイルデバイスも、本出願の主題に従って使用することができる。例えば、開示する実施に従って使用することができるモバイルデバイスは、カメラ付き電話（又はスマートフォン）でもよいが、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、特定のオーディオ又はビデオプレーヤ、及び電子書籍リーダーなど、光検出器（例えば、カメラ）、及び中央処理ユニット又はカメラが捉えた情報を中央処理ユニットを有した他のデバイスに伝達するための送受信機のいずれかを有する全ての他のデバイスを使用することもできる。光源からの光を患者の眼に誘導するビーム経路を提供し、かつ患者の眼から反射される光源からの光が、マイクロレンズのアレイを通って光検出器上に進むビーム経路を提供するために、モジュールは、位置決めをするか又はモジュールをモバイルデバイスに装着するためのガイドを含むことができる。
【００１２】
本出願の主題は、波面収差測定器のある一定の構成要素を接合されて機能ユニットを形成する２つの構成要素に分離する。１つの構成要素であるモジュールは、光を集束させて患者の眼に誘導するシステム、及び患者の眼から反射された光をレンズのアレイを通して最後には光検出器まで誘導するモバイルデバイスの一部を含むシステムを含む。この分離は、波面収差測定器のコスト及び複雑さをモジュール部分とモバイルデバイス部分、すなわち、上述した消費者が既に有するか入手可能であろうモバイルデバイス部分とに分割するという本出願の主題の主要な利点を可能にする。
【００１３】
使用時に、モジュールは、モバイルデバイスに可逆的に装着することができ、モジュールの光源からの光ビームがモジュールにより患者の眼に集束されるような位置に固定することができる。位置につくと、モジュールの光源が作動し、この光を装着者の網膜に跳ね返らせ、最終的にモバイルデバイスカメラにより検出される前にマイクロレンズアレイを通過させる。カメラにより収集されたデータは、その後、当業技術で公知のアルゴリズムを通して、モバイルデバイスのマイクロコンピュータにより処理することができ、又はデータは、モバイルデバイスにより、処理のために異なるコンピュータに送信することができる。データは、エンドユーザに未処理の状態で、又は眼鏡の処方又はスネレン式の分数視力等の処理後のフォーマットで提示することができる。モバイルデバイス上のソフトウエアも、エンドユーザに示されている情報を制限し、未処理又は処理後のデータのいずれかを診断のために及び／又は矯正レンズの加工のために光学専門家に送ることができる。
【００１４】
本発明の開示のある一定の実施は、患者の眼の収差を測定するためにモバイルデバイスと共に使用するためのモジュールに向けられる。１つの態様において、モジュールは、近位端及び遠位端を有する光シャフトを含む。光シャフトは、光を第１の光路に沿って遠位端から近位端へと誘導するように位置決めされた第１の複数の光学構成要素、及び光を第２の光路に沿って近位端から遠位端へと誘導するように位置決めされた第２の複数の光学構成要素を含むことができる。一部の実施において、少なくとも第１及び第２の光路の一部は、同延である。モジュールは、これに加えて、光源及びコネクタを含むことができる。コネクタは、光シャフトの遠位端に位置することができる。コネクタは、光シャフトの遠位端をモバイルデバイスの光検出器に隣接して配置するための少なくとも１つのガイド構成要素を含むことができる。一部の実施において、光シャフトの遠位端がモバイルデバイスの光検出器に隣接して位置決めされる時に、第１の複数の光学構成要素は、光源からの光を第１の光路に沿って光シャフトの近位端まで誘導するように構成され、第２の複数の光学構成要素は、光を第２の光路に沿って光シャフトの遠位端からモバイルデバイスの光検出器まで誘導するように構成される。
【００１５】
一部の実施において、第２の複数の光学構成要素は、マイクロレンズアレイを含む。
【００１６】
一部の実施において、光シャフトは、管状形状を有する。
【００１７】
一部の実施において、コネクタは、近位面及び遠位面を有するプレートを含み、光シャフトは、プレートの近位面から近位に延びる連続的な延長である。光シャフトの遠位端は、プレートを通る開口部を定める。
【００１８】
一部の実施において、少なくとも１つのガイド構成要素は、プレートの周囲に沿って配置される。
【００１９】
一部の実施において、光シャフトの遠位端がモバイルデバイスの光検出器に隣接して位置する時に、プレートの遠位面は、少なくともモバイルデバイス面の一部に当接する。
【００２０】
一部の実施において、少なくとも１つのガイド構成要素は、モバイルデバイスを受け入れるためのスロットである。
【００２１】
一部の実施において、少なくとも１つのガイド構成要素は、モバイルデバイスの一部分の上にスナップ留めされるように構成される。
【００２２】
一部の実施において、少なくとも１つのガイド構成要素は、モジュールをモバイルデバイスに取外し可能に装着するように構成される。
【００２３】
一部の実施において、光源は、光シャフトに収容される。
【００２４】
一部の実施において、光源は、レーザである。
【００２５】
一部の実施において、モジュールは、光源をモジュールに装着するための受け入れポートを更に含み、光シャフトは、光源が受け入れポートにある時に光源から光を誘導するように構成される。
【００２６】
一部の実施において、モジュールは、バッテリを収容するバッテリポートを更に含む。バッテリポートは、バッテリがバッテリポートにある時にバッテリを光源に電気的に接続するように構成することができる。
【００２７】
一部の実施において、モジュールの光源は、モバイルデバイスから受信した信号に応答して光を発生させるように構成される。
【００２８】
別の態様において、患者の眼の収差を測定する方法は、モジュールの光シャフトの遠位端がモバイルデバイスの光検出器に隣接するように、モジュールをモバイルデバイスに隣接して位置決めする段階を含む。本方法は、患者の眼に光シャフトの近位端が隣接するようにモジュールを患者の眼に隣接して位置決めする段階を更に含む。本方法は、モジュールの光源からの光を光シャフトを通して患者の眼へと誘導する段階を更に含む。本方法は、患者の眼から反射される光を光シャフトを通してモバイルデバイスの光検出器まで誘導する段階を更に含む。
【００２９】
一部の実施において、光シャフトの遠位端をモバイルデバイスの光検出器に隣接して位置決めする段階は、モジュールをモバイルデバイスに取外し可能に装着する段階を含む。
【００３０】
一部の実施において、本方法は、患者の眼から発生する光を光シャフトを通してモバイルデバイスの光検出器まで誘導する段階に応答して発生するデータを処理する段階を更に含む。
【００３１】
一部の実施において、データを処理する段階は、患者の網膜の収差を測定する段階を含む。
【００３２】
一部の実施において、データを処理する段階は、モバイルデバイスに実装されたアプリケーションを使用してデータを処理する段階を含む。
【００３３】
一部の実施において、本方法は、別のデバイスにデータを送信する段階を更に含み、データを処理する段階は、別のデバイスを使用してデータを処理する段階を含む。
【００３４】
ここで参照する以下の説明及び図面は、本出願の主題の実施を示し、発明の範囲を制限しようとするものではない。開示する方法の他の実施が可能であることを当業者なら認識すると考えられる。このような全ての実施は、特許請求の範囲内で考慮しなければならない。各参照番号は、３桁から構成される。最初の桁は、その参照番号が最初に表示される図の数字に対応する。参照番号は、必ずしも図中に現れる順番では説明されない。
【００３５】
図１は、光の波面（１０３）で表される光が患者の眼（１０１）の網膜（１０２）で反射される実施の態様の概要を図解している。この光（１０３）は、マイクロレンズアレイ（１０４）により、光点のアレイに分離し、マイクロレンズアレイにより、２次元光検出器（１０５）に集束される。この解説図に表示するように、２次元光検出器は、スマートフォン等のモバイルデバイスカメラとすることができる。この実施でのモジュールとスマートフォンの組合せは、特許請求の範囲をスマートフォンの使用に限るものではなく、本出願に開示するどのようなデバイスもモジュールと共に使用することができるということは理解されるものとする。
【００３６】
図２及び図３は、モジュールの光学構成要素の概略図であり、発生から図１の光検出器（１０５）等の２次元光検出器（２２０）に受信されるまでの光の経路を表示している。
【００３７】
ある一定の実施において、レーザ等のモジュールの光源（２１３）は、短く点灯する。ある一定の実施において、光ビームの半径を縮小するために、光は開口絞り（２０９）を通過する。光路は、反射器（２１０、２０５）によって誘導され、図３に示すように、必要に応じて任意的にレンズ（３１４、３１６）を通過して集束することができる。ある一定の実施において、反射器（２０５、２１０）のうちの１又は２以上は省略することができ、光源（２１３）は、適切な区域に置いて光ビームを分光器（２０６）に向けて誘導することができる。
【００３８】
光源（２１３）は、十分に低電力であり、長期露出は患者の眼を傷つけないことになる。それによって測定の開始時に、使用者が光源（２１３）をオンにし、１又は２以上の測定が行われる間、そのままオンにしておくことができる。これに代えて、モジュールは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又は同等の信号等のモバイルデバイスから送信される信号に応答して、又はモバイルデバイスのフラッシュの点灯に起因して、電力を光源（２１３）に切り換えるスイッチを含むことができる。ある一定の実施において、測定が行われるまで、光源（２１３）からの光を遮断するためにシャッターが利用される。光源（２１３）への電力は、モジュールに可逆的に接続したバッテリから供給し、又はモバイルデバイスから取ることができる。
【００３９】
光源（２１３）からの光ビームは、最初に、反射器（２１０）を使用して、第１の光路に沿って光ビームを誘導し、その後、反射器（２０５）により、分光器（２０６）へ光ビームを誘導する段階によって患者の眼に誘導される。光学レンズ（３１４、３１６）、反射器（２０５、２１０）、開口絞り（２０９）、分光器（２０６）、及び光源（２１３）は、「光学構成要素」又は「第１の複数の光学構成要素」と総称され、光ビームが光源（２１３）から患者の網膜（２０１）へ進むための第１の光路（２１１）を定める。複数の光学構成要素は、追加のレンズ、分光器、反射器、及び絞りを必要に応じて含むことができるように、ここに示すものに限定されない。
【００４０】
分光器（２０６）の反射及び透過の割合は、十分な量の光が眼に届くことを可能にするように選択される。眼に届く光が十分であるかを決定するのに使用され、分光器の反射及び透過の割合を変えて光の量を変更する技術は、関連技術で公知である。
【００４１】
分光器（２０６）の後、平行光は、患者の眼に誘導され、瞳孔（２０４）に入り、角膜（２０２）及び水晶体レンズ（２０３）によって網膜（２０１）に集束される。平行光は、網膜（２０１）で反射され、瞳孔（２０４）に存在する水晶体レンズ（２０３）及び角膜（２０２）を再度通過する。従って、網膜反射後の光は、光路（２１２）に沿って分光器（２０６）を通過し、図１のマイクロレンズアレイ（１０４）等のマイクロレンズアレイ（２１４）を通る。マイクロレンズアレイ（２１４）は、光を分割し、マイクロレンズアレイ（２１４）のフォーカス平面で個別に集束する点（「スポットアレイ」）の２次元アレイに変換する複数のレンズを含む。結果として生じるスポットアレイは、その後、レンズ（２０７）及びレンズ（２０８）を通過する。これらのレンズ（２０７，２０８）は、光検出器（２２０）上にスポットアレイの共役像平面を作る。ある一定の実施において、光検出器は、金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）と電荷結合デバイス（ＣＣＤ）のいずれかである。ある一定の実施において、レンズ（２０８）及び光検出器（２２０）は、モバイルデバイスの構成要素である。レンズ（２０８）は、関連のモバイルデバイスカメラレンズであってもよく、かつ一連のレンズを含むことができる。
【００４２】
レンズ（２０７、２０８）、マイクロレンズアレイ（２１４）、及び分光器（２０６）は、「光学構成要素」又は「第２の複数の光学構成要素」と総称され、光ビームが患者の網膜から光検出器（２２０）へ進むための第２の光路を定める。第１及び第２の光路の少なくとも一部分が同延(coextensive)であることを当業者なら理解すると考えられる。用語「同延」は、少なくとも２つの定められた体積が同じ空間を占めることを意味する。例えば、２つの通路は、通路がほぼ平行及び重複する場合に同延であると呼ばれる。
【００４３】
マイクロレンズ内のレンズの数が増加すると収差測定器の正確性は増すが、レンズの数を増すことは、デバイスのダイナミックレンジ（光学収差の振幅）を低減する場合がある。より低いダイナミックレンジは、大きい収差を測定することを妨げる場合がある。収差測定器のレンズの数は、各マイクロレンズのサイズ、及びマイクロレンズアレイに入る光ビームのサイズによって更に制限される。ある一定の実施において、マイクロレンズアレイ（２１４）に入る光ビームの直径は、患者の散大していない瞳孔（２０４）のサイズに対応して約２から５ミリメートルであり、マイクロレンズアレイ（２１４）は、Ｘ軸に５から２５のレンズ、及びＹ軸に５から２５のレンズを含むことができる。ある一定の実施において、マイクロレンズアレイ（２１４）は、Ｘ軸に５から２０のレンズ、及びＹ軸に５から２０のレンズを含むことができる。ある一定の実施において、Ｘ軸のレンズの数とＹ軸のレンズの数とは等しい。
【００４４】
モジュール内の光学構成要素の代替設計を図３に表示している。図３は、光学レンズ（３１４、３１６）を含む点で図２と異なっている。モジュールの実施の多くは、１つには製造コストを低減するために、かつ１つにはモジュールのサイズを最小限にするためにこれらの構成要素を含まない。
【００４５】
図２及び図３の光学設計は、マイクロレンズアレイ（２１４）を近視野伝播に使用されるレイリー範囲に距離を置く瞳孔から数十ミリメートル以内に位置付けており、それによってたとえマイクロレンズアレイが瞳孔の共役面になくても妥当な収差を測定することを提供する。このような設計は、Ｂａｕｍａｎ，Ｂ．Ｊ．，＆Ｅｉｓｅｎｂｉｅｓ，Ｓ．Ｋ．（２００６），“Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，”ｉｎ  Ｐｏｒｔｅｒ，Ｊ．，ｅｔ  ａｌ（Ｅｄ．），Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃｓ  ｆｏｒ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｐｒａｃｔｉｃｅｓ，Ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ，ｐｐ  １５５−１８７に説明されている。米国特許第６，２６４，３２８号明細書に説明するように、代替設計は、瞳孔（２０４）とマイクロレンズアレイ（２１４）の間に１対のレンズを追加するためのものである。１対のレンズは、マイクロレンズアレイ（２１４）に瞳孔の共役像平面を形成し、結果的に光検出器（２２０）による眼の光学収差の正確な測定をもたらす。
【００４６】
図４は、どのようにして患者の網膜から反射された光がモバイルデバイスカメラに捉えられ得るか、及びデータの変換によってもたらされる等高線図の例を示している。上述のように、網膜から反射された光は、本明細書に説明したマイクロレンズアレイのいずれか等のマイクロレンズアレイ（４１０）を通過すると、スポットアレイ（４０１、４０２）に変換される。眼に異常がない場合（例えば、左眼（４１１））、結果として生じるモバイルデバイスカメラによって捉えられるスポットアレイは、均一に分布した点で構成することができる。代わりに、眼に異常がある場合（例えば、右眼（４１２））、結果として生じる捉えられたスポットアレイは、点の分布が歪んでいる場合がある。
【００４７】
スポットアレイの画像は、モバイルデバイス自体のコンピュータ又はモバイルデバイスから画像を得ることが可能なコンピュータ（合わせて、「コンピュータ」とする）により、当業技術で公知のアルゴリズムを使用して数学的に変換することができる。そのような変換の１つは、眼の収差を表す等高線図（４０３）を作るためのものとすることができる。スポットアレイは、コンピュータにより、患者の矯正レンズ（４０４）を作るために使用することができる眼科処方に変換することができる。
【００４８】
患者の眼から反射される光の主なソースは、網膜から反射された光であるが、副次的な反射光のソースは、患者の角膜又は水晶体レンズから反射されるものとすることができる。この角膜又は網膜の反射光（「ノイズ」）は、コンピュータによって処理される最中に取り去るか、そうでなければ、関連技術で公知の方法及び技術の使用を通して最小にすることができる。
【００４９】
図５は、モジュール及び関連のモバイルデバイスの実施の解説図である。ある一定の実施において、モジュールの光学構成要素は、ハウジング（すなわち、光シャフト）に収容することができる。ある一定の実施において、光シャフトは、図５で示された光シャフト（５０１）のような管状（すなわち、「光チューブ」）とすることができる。光シャフト（５０１）は、１つの端部（「患者側」又は「近位端」）（５０２）にアイカップ、及び他の端部（「デバイス側」又は「遠位端」）に少なくとも１つの開口部を含む。デバイス側は、コネクタによってモバイルデバイス（５０４）に当接し、可逆的に取り付けられる。ある一定の実施において、コネクタは、少なくとも１つのガイド構成要素（５０８）（例えば、位置ガイド）を有するバックプレート（５０７）を含む。例えば、ガイド構成要素（５０８）は、バックプレート（５０７）の周囲に沿って位置することができる。ある一定の実施において、少なくとも２又は３のガイド構成要素を含むことができる。使用時に、ガイド構成要素がモバイルデバイスに可逆的に取り付けられることにより、モバイルデバイスの光検出器又はカメラ（５０６）が光シャフト（５０１）内に含まれた光学構成要素と一列に並び、これも上述のように患者の網膜から反射される光を受信する。
【００５０】
ある一定の実施において、モジュールのレーザ光源も光シャフト（５０１）内に含まれるが、代替設計では、光シャフト（５０１）の外部にレーザを有することができる。例えば、レーザ光源は、光シャフト（５０１）に隣接することができ、付属の光学構成要素は、レーザ光源からの光を光シャフト（５０１）まで誘導することができる。これに加えて、光シャフト（５０１）は、使用者がアクセス可能なレーザの電源を収めることができるバッテリ区画を含むことができる。ある一定の実施において、モジュールの光源は、モバイルデバイスから電力を供給され、信号を受信（モバイルデバイスへの物理的直接通信又は無線受信機のいずれかによる）して光を提供することができる。ある一定の実施において、光源はモジュールの受け入れポートに取外し可能に取り付けられる。
【００５１】
ある一定の実施において、光シャフト（５０１）は、バックプレート（５０７）の近位面から近位に延びるバックプレート（５０７）の連続した延長とすることができる。光シャフト（５０１）のデバイス側（５０３）は、患者の眼から反射された光が通過するようにバックプレート（５０７）を通る開口部を定める。ある一定の実施において、光シャフト（５０１）の遠位端がモバイルデバイス（５０４）の光検出器に隣接して位置決めされた時に、バックプレート（５０７）の遠位面は、モバイルデバイス（５０４）の少なくとも一部と当接することができる。
【００５２】
ある一定の実施において、ガイド構成要素（５０８）は、バックプレート（５０７）をモバイルデバイスにスナップ留めすることを可能にすることができる。ある一定の実施において、バックプレート（５０７）がモバイルデバイス（５０４）上を摺動することができるように、バックプレート（５０７）は、対面する側に置かれた２つのガイド構成要素（５０８）を含むことができる。このような実施において、光シャフト（５０１）をモバイルデバイス（５０４）の光検出器（５０６）に隣接して位置決めするために、それ以上の摺動を防ぐ３つ目のガイド構成要素をバックプレート（５０７）の上端又は下端に位置付けることができる。ある一定の実施において、バックプレート（５０７）は、完全に省略することができる。例えば、光シャフト（５０１）の一部は、モバイルデバイス（５０４）に直接にスナップ留めすることができる。ある一定の実施において、ガイド構成要素（５０８）は、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、モバイルデバイス（５０４）の一部を受け止めるのに十分な幅のスロットとすることができる。ある一定の実施において、光シャフト（５０１）を位置決めするコネクタは、光シャフト（５０１）をモバイルデバイス（５０４）に接着する接着剤とすることができる。このような実施において、接着剤は、バックプレート（５０７）の遠位面に置くことができる。ある一定の実施において、コネクタは、光シャフト（５０１）の遠位端から延びてモバイルデバイス（５０４）と係合する、及び／又は取り囲むように構成された複数の部分を含むことができる。ある一定の実施において、コネクタは、どのようにして光シャフト（５０１）を光検出器（５０６）に位置決めするかを指す位置合わせマークを含むことができる。
【００５３】
光シャフト（５０１）の管状形状は説明例にすぎず、閉じたハウジング、部分的に閉じたハウジング（例えば、図６Ａに示すようなもの）、平板、又はそれらのあらゆる適切な組合せなどのモジュールに光学構成要素を位置決めするあらゆる構造も光シャフトとして考えられるということは理解されるものとする。
【００５４】
光シャフト（５０１）に収容される光学構成要素の正確な形態及びサイズは、当業技術で公知の方程式及び技術を使用して決定することができる。ある一定の実施において、光学構成要素及び光シャフト（５０１）のデバイス側の開口部の位置決めは、外向きの又は反射された光路がモバイルデバイスカメラレンズと位置合わせするように開口部がモバイルデバイスカメラレンズの位置と対応するように、製造中に位置が固定される。
【００５５】
使用時に、光シャフト（５０１）のデバイス側は、モバイルデバイスに可逆的に接続され、光シャフト（５０１）の患者側は、患者の眼窩の方向に固定することができる。モジュールの光源が起動すると、光源からの光は、開示するように患者の網膜へ進み、この光は、こちらも開示する方法でモバイルデバイスカメラへ反射される。光検出器又はカメラで捉えられたデータは、モバイルデバイスにより（例えば、モバイルデバイス上で実行されるアプリケーションにより）処理され、又は処理のために他のコンピュータへ送信される。本方法では、患者は、ソフトウエアの実施が許せば、自身の屈折又はスネレン式の分数視力をモニタすることができる。ソフトウエアの他の実施において、診断又はモニタするために医療提供者にデータを送信し、又は患者に矯正レンズを提供するために矯正レンズの提供者にデータを送信することができる。本出願に説明される波面収差測定器モジュールは、眼科又は検眼所へ行くことなく、患者が網膜収差を測定することを可能にし、それによって推奨される屈折測定がより遵守されることが見込まれる。
【００５６】
図７は、本明細書に開示する実施のいずれかを使用して患者の眼の収差を測定する例示的処理である。処理（７００）は、段階（７０２）から始まる。段階（７０４）では、モジュールの光シャフトの遠位端が、モバイルデバイスの光検出器に隣接して位置決めされる。光シャフトは、図５の光シャフト（５０１）又は図６Ａの光シャフト等の本明細書に開示するあらゆる実施にも対応することができる。モバイルデバイスは、図５のモバイルデバイス（５０４）等の本明細書に開示するあらゆるタイプとすることができる。ある一定の実施において、図５のバックプレート（５０７）及びガイド構成要素（５０８）等のコネクタを用いて光シャフトをモバイルデバイスに取外し可能に取り付けることにより、光シャフトは、モバイルデバイスの光検出器に隣接して位置決めすることができる。
【００５７】
段階（７０６）では、光シャフトの近位端は、患者の眼に隣接して位置決めされる。例えば、近位端は、患者の眼に当接させるか、又は患者に物理的に接触しないように離して位置決めすることができる。近位端は、端部（５０２）と同様でもよく、かつアイカップを有することができる。
【００５８】
段階（７０８）では、光は、モジュールの光源から光シャフトを通して患者の眼に向けて誘導される。これは、例えば、図２及び図３の光学レンズ（３１４、３１６）、開口絞り（２０９）、反射器（２０５、２１０）、及び分光器（２０６）等の第１の複数の光学構成要素を使用することによって達成することができる。
【００５９】
段階（７１０）では、患者の眼から反射された光が、光シャフトを通してモバイルデバイスの光検出器まで誘導される。これは、例えば、図３のレンズ（２０７、２０８，２１４，３１４，３１６）、ピンホール絞り（３１５）、及び分光器等の第２の光学構成要素を使用することによって達成することができる。
【００６０】
ある一定の実施において、患者の眼から反射された光が光検出器まで誘導されることに応答して発生するデータは、例えば、モバイルデバイス自体によって（モバイルデバイスの処理構成要素を使用して）、又は別のデバイスによって処理することができる。データ処理段階は、本明細書に説明した方法に従って患者の網膜収差を測定する段階を含むことができる。別のデバイスがデータを処理する実施において、モバイルデバイスは、別のデバイスにデータ（処理済み又は未処理のいずれか）を送信するように構成することができる。
【００６１】
「例」又は「例示的」という単語は、例、事例、又は例示として働くことを意味するように本明細書で使用されている。本明細書に「例」又は「例示的」として説明したあらゆる態様又は設計は、必ずしも他の態様又は設計よりも好ましい又は有利であるとして解釈されるものではない。むしろ、「例」又は「例示的」という単語の使用は、概念を具体的な形で提示しようとするものである。本出願に使用されるように、用語「又は」は、排他的な「又は」よりもむしろ網羅的な「又は」を意味しようとするものである。すなわち、別段の指定又は文脈から明らかでない限り、「Ｘは、Ａ又はＢを含む」は、いずれかの自然な網羅的置換を意味しようとするものである。すなわち、ＸがＡを含む、ＸがＢを含む、又はＸがＡとＢの両方を含む場合に、先の例のあらゆる条件下でも「Ｘは、Ａ又はＢを含む」は満たされる。これに加えて、本出願及び特許請求の範囲に使用される冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、別段の指定又は文脈から明らかに単数形と指示されない限り、「１又は２以上」を意味するように全体として解釈しなければならない。本明細書を通した「実施」又は「一実施」への参照は、実施に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が少なくとも１つの実施に含まれることを意味する。従って、本明細書を通した様々な場所での語句「実施」又は「一実施」の出現は、必ずしも同じ実施を参照するものとは限らない。
【００６２】
以上の説明は、限定的ではなく、例示的であるように意図していることは理解されるものとする。以上の説明を読み、理解することにより、他の多くの実施が当業者には明らかであろう。本発明の開示の範囲は、従って、添付の特許請求の範囲を参照し、そのような特許請求の範囲が権利を有する全範囲の均等物と共に決定されるべきである。
【符号の説明】
【００６３】
５０１  光シャフト
５０２  近位端
５０４  モバイルデバイス
５０７  バックプレート
５０８  ガイド構成要素
【図１】
2019111443.tif 000003
【図２】
2019111443.tif 000004
【図３】
2019111443.tif 000005
【図４】
2019111443.tif 000006
【図５】
2019111443.tif 000007
【図６Ａ】
2019111443.tif 000008
【図６Ｂ】
2019111443.tif 000009
【図７】
2019111443.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月22日(2019.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モバイルデバイスと共に使用されたとき、患者の眼の網膜収差を測定するための携帯可能な波面収差測定器を構成するモジュールであって、
近位端及び遠位端を有し、光を第１の光路に沿って該遠位端から該近位端まで誘導するように配置された第１の複数の光学構成要素と、光を第２の光路に沿って該近位端から該遠位端まで誘導するように位置決めされた第２の複数の光学構成要素とを含む光シャフトであって、前記第２の複数の光学構成要素は、マイクロレンズアレイを含み、
レーザを有する光源と、
前記光シャフトの前記遠位端に位置付けられ、該光シャフトの該遠位端を前記モバイルデバイスの光検出器に隣接して位置決めするための少なくとも１つのガイド構成要素を含むコネクタであって、該光シャフトの該遠位端が該モバイルデバイスの該光検出器に隣接して位置決めされた時に、
前記第１の複数の光学構成要素が、光を前記光源から前記第１の光路に沿って前記光シャフトの前記近位端まで誘導するように構成され、かつ
前記第２の複数の光学構成要素が、光を前記第２の光路に沿って前記光シャフトの前記遠位端から前記モバイルデバイスの前記光検出器まで誘導するように構成される、
前記コネクタと、
を含み、
前記第２の複数の光学構成要素は、前記光が前記マイクロレンズアレイを通過することにより、前記光検出器上にスポットアレイを形成するように構成され、
前記マイクロレンズアレイは前記光シャフトの中の位置に配置され、前記光シャフトは、前記患者の眼から反射された光に対して、前記マイクロレンズアレイをレイリー範囲内に置いていることを特徴とするモジュール。
【請求項２】
前記光シャフトは、管状形状を有することを特徴とする請求項１記載のモジュール。
【請求項３】
前記コネクタは、近位面及び遠位面を有するプレートを含み、
前記光シャフトは、前記プレートの前記近位面から近位に延びる連続的な延長であり、
前記光シャフトの前記遠位端は、前記プレートを通る開口部を定める、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモジュール。
【請求項４】
前記少なくとも１つのガイド構成要素は、前記プレートの周囲に沿って配置されることを特徴とする請求項３に記載のモジュール。
【請求項５】
前記プレートの前記遠位面は、前記光シャフトの前記遠位端が前記モバイルデバイスの前記光検出器に隣接して位置決めされた時に該モバイルデバイスの面の少なくとも一部分に当接することを特徴とする請求項４に記載のモジュール。
【請求項６】
前記少なくとも１つのガイド構成要素は、前記モバイルデバイスを受け入れるためのスロットであることを特徴とする請求項５に記載のモジュール。
【請求項７】
前記少なくとも１つのガイド構成要素は、前記モバイルデバイスの一部分の上にスナップ留めされるように構成されることを特徴とする請求項６に記載のモジュール。
【請求項８】
前記少なくとも１つのガイド構成要素は、モジュールを前記モバイルデバイスに取外し可能に取り付けるように構成されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項９】
前記光源は、前記光シャフト内に収容されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１０】
前記光源をモジュールに装着するための受け入れポートであって、前記光シャフトが、該光源が該受け入れポートにある時に、該光源からの光を誘導するように構成される前記受け入れポート、
を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１１】
バッテリを収容するためのバッテリポートであって、該バッテリが該バッテリポートにある時に該バッテリを前記光源に電気的に接続するように構成される前記バッテリポート、
を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１２】
モジュールの前記光源は、前記モバイルデバイスから受信した信号に応答して光を発生するように構成されることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項１３】
患者の眼の網膜収差を測定する方法であって、
モバイルデバイスに隣接してモジュールを該モジュールの光シャフトの遠位端が該モバイルデバイスの光検出器に隣接するように位置決めする段階と、
前記光シャフトの近位端が前記患者の眼に隣接するように前記モジュールを該患者の眼に隣接して位置決めする段階と、
光を前記モジュールの光源から前記光シャフトを通してかつ前記患者の眼に向けて誘導する段階と、
前記患者の眼から反射された光を前記光シャフトを通して前記モバイルデバイスの前記光検出器まで誘導し、前記患者の眼から反射された光がマイクロレンズアレイを通過して、前記光検出器上にスポットアレイを構成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記光シャフトの前記遠位端を前記モバイルデバイスの前記光検出器に隣接して位置決めする段階は、前記モジュールを該モバイルデバイスに取外し可能に装着する段階を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記患者の眼から反射された前記光を前記光シャフトを通して前記モバイルデバイスの前記光検出器まで誘導する段階に応答して発生されたデータを処理する段階を更に含むことを特徴とする請求項１３又は請求項１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記データを処理する段階は、前記モバイルデバイス上に実装されたアプリケーションを使用して該データを処理する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記データを別のデバイスに送信する段階を更に含み、
前記データを処理する段階は、前記別のデバイスを使用して前記データを処理する段階を含む、
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。