(57)【要約】  センサシステムは、遠近調節刺激を、周囲光レベルの変化及び瞳孔直径のタスク誘発変化から区別する少なくとも２つのセンサを含む。移植されると、第１センサが完全に瞳孔内に配置され、完全に収縮した場合でも瞳孔は第１センサを閉塞することがなく、当該センサは周囲光束レベルを精密に測定することができる。移植されると、第２センサが配置され、瞳孔は、瞳孔拡大及び収縮のとき当該第２センサの単数又は複数のアクティブ面積の一部を閉塞する。その結果、第２センサは、周囲光束及び瞳孔直径双方を測定する。プロセッサは、当該測定から瞳孔直径を推定し、並びに推定瞳孔直径及び測定周囲光レベルと所定値とを比較することによって瞳孔直径の変化が遠近調節刺激に反応しているのか又は他の因子に反応しているのかを決定する。センサシステムが光コンポーネントに信号を送信し、次に光コンポーネントは、遠近調節刺激の方向に近見視力のための焦点を合わせるべく屈折力を変えることによって反応し得る。
2013538623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の眼における遠近調節刺激の存否を検出するセンサシステムであって、
周囲光レベルを示す第１測定を与えるべく構成される第１センサと、
前記遠近調節刺激によるトリガを受ける生理学的変化に反応して変化する第２光レベルを示す第２測定を与えるべく構成される第２センサと
を含むセンサシステム。
【請求項２】
前記第１センサは環状センサを含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項３】
前記環状センサは、内径が約０．９ｍｍから１．２ｍｍであり、外径が約１．１ｍｍから１．３ｍｍである、請求項２に記載のセンサシステム。
【請求項４】
前記第２センサは、前記環状センサの直径に沿って配置されるアクティブ面積を含む、請求項２に記載のセンサシステム。
【請求項５】
前記アクティブ面積のエッジと前記環状センサの外径とが長さ約２５０から６００μｍのギャップを画定する、請求項４に記載のセンサシステム。
【請求項６】
前記アクティブ面積は、幅が約３０μｍから約３００μｍである、請求項４に記載のセンサシステム。
【請求項７】
前記第２センサは、前記環状センサの直径に沿って配置されるもう一つのアクティブ面積を含む、請求項４に記載のセンサシステム。
【請求項８】
前記第１及び第２センサの少なくとも一方が光起電力セルを含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項９】
前記生理学的変化は瞳孔直径の変化である、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項１０】
前記第１及び第２センサに動作可能に結合され、かつ、前記第１及び第２測定に基づいて前記遠近調節刺激の存否を決定するべく構成されるプロセッサをさらに含む、請求項１に記載のセンサシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサはさらに、
前記第１測定及び前記第２測定と、前記遠近調節刺激が存在する場合に前記第１測定の関数として前記第２測定を代表する所定値とを比較することによって、前記遠近調節刺激の存否を決定するべく構成される、請求項１０に記載のセンサシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサはさらに、前記所定値を代表する曲線に前記第１及び第２測定をフィッティングすることによって、前記第２測定と前記所定値とを比較するべく構成される、請求項１１に記載のセンサシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサに動作可能に結合され、かつ、前記所定値の代表を格納するべく構成されるメモリをさらに含む、請求項１１に記載のセンサシステム。
【請求項１４】
前記所定値は、年齢、心理学的ストレス、及び／又は生理学的健康の関数である、請求項１１に記載のセンサシステム。
【請求項１５】
前記プロセッサはさらに、（ｉ）前記第１測定の前記第２測定に対する比を計算することと、（ｉｉ）前記第１測定の前記第２測定に対する比に基づいて前記瞳孔直径を推定することとによって前記遠近調節刺激の存否を決定するべく構成される、請求項１０に記載のセンサシステム。
【請求項１６】
前記第２センサは第１アクティブ面積及び第２アクティブ面積を含み、前記プロセッサはさらに、前記第１及び第２アクティブ面積が生成する光電流の差異を計算することによって前記生理学的変化の存否を決定するべく構成される、請求項１０に記載のセンサシステム。
【請求項１７】
前記第１及び第２アクティブ面積は、前記第１及び第２センサの対向側部に配置される、請求項１６に記載のセンサシステム。
【請求項１８】
前記プロセッサはさらに、前記人の眼及び前記人の眼の環境の少なくとも一方の状態を決定するべく構成される、請求項１０に記載のセンサシステム。
【請求項１９】
前記第１及び第２センサに動作可能に結合され、かつ、所定インターバルにわたって取得された前記第１及び第２測定の代表を格納するべく構成されるメモリをさらに含む、請求項１０に記載のセンサシステム。
【請求項２０】
前記プロセッサはさらに、（ｉ）前記所定インターバルにわたって取得された前記第１及び第２測定の移動平均を計算することと、（ｉｉ）前記移動平均と前記遠近調節刺激の存否を代表する所定値とを比較することとを行うべく構成される、請求項１９に記載のセンサシステム。
【請求項２１】
前記所定インターバルは、約０．２５秒から約０．５０秒である、請求項１９に記載のセンサシステム。
【請求項２２】
前記メモリは不揮発性記憶媒体を含む、請求項１９に記載のセンサシステム。
【請求項２３】
前記メモリは、電気的に消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリを含む、請求項１９に記載のセンサシステム。
【請求項２４】
前記プロセッサに動作可能に結合され、かつ、前記プロセッサからの信号に反応して有効屈折力及び／又は焦点深度の変化を与えるべく構成される電気的活性要素をさらに含む、請求項１０に記載のセンサシステム。
【請求項２５】
前記プロセッサはさらに、前記第１及び第２測定の少なくとも一方が、前記周囲光レベルが約５ルクス未満の照度に対応することを示す場合、前記電気的活性セルを非アクティブモードにするべく構成される、請求項２４に記載のセンサシステム。
【請求項２６】
前記プロセッサはさらに、前記第１及び第２測定の少なくとも一方が、前記周囲光レベルが約５ルクス超過の照度に対応することを示す場合、前記電気的活性セルをアクティブモードにするべく構成される、請求項２４に記載のセンサシステム。
【請求項２７】
遠近調節刺激に関連づけられる人の眼の生理学的変化を、他の生理学的変化から区別する方法であって、
（ａ）周囲光レベルを検出することと、
（ｂ）前記人の眼における前記生理学的変化を検出することと、
（ｃ）前記周囲光レベル及び前記生理学的変化に基づいて前記遠近調節刺激の存否を決定することと
を含む方法。
【請求項２８】
前記生理学的変化は瞳孔直径の変化である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記遠近調節刺激の存在を決定することは、前記第２測定と、前記遠近調節刺激が存在する場合に前記第１測定の関数として前記第２測定の所定値とを比較すること請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記第２測定と、前記所定値とを比較することは、前記所定値を代表する曲線に前記第１及び第２測定をフィッティングすることを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記遠近調節刺激の存在を決定することは、
（ｉ）前記第１センサ出力の前記第２センサ出力に対する比を計算することと、
（ｉｉ）前記第１センサ出力の前記第２センサ出力に対する比に基づいて前記瞳孔直径を推定することと
を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記生理学的変化を検出することは、前記瞳孔の第１及び第２側部上の光を検出することを含み、
前記遠近調節刺激の存在を決定することは、前記瞳孔の第１及び第２側部上で検出される光量の差異を計算することと含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３３】
所定インターバルにわたって取得された第１及び第２測定を取得することと、
前記所定インターバルにわたって取得された第１及び第２測定の移動平均を計算することと、
前記移動平均と前記遠近調節刺激の存否を代表する所定値とを比較することと
をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３４】
前記所定インターバルは約０．２５秒から約０．５０秒である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記所定値は、年齢、心理学的ストレス、及び／又は生理学的健康の関数である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記遠近調節刺激の存否に基づいて前記人の眼の有効屈折力及び／又は焦点深度を変えることをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３７】
前記有効屈折力及び／又は焦点深度を変えることは、電気的活性セルを作動させることを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記周囲光レベルが約５ルクス未満の照度に対応することを示す前記第１及び第２測定の少なくとも一方に反応して前記電気的活性セルを非アクティブモードにすることをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記周囲光レベルが約５ルクス超過の照度に対応することを示す前記第１及び第２測定の少なくとも一方に反応して前記電気的活性セルをアクティブモードにすることをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記人の眼及び前記人の眼の環境の少なくとも一方の状態を決定することをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項４１】
センサシステムであって、人の眼に移植される場合に、
（ａ）瞳孔から第１距離に位置決めされる第１光センサと、
（ｂ）前記瞳孔から第２距離に位置決めされる第２光センサと、
（ｃ）前記第１及び第２光センサからの出力に基づいて遠近調節刺激を検出するべく構成されるプロセッサと
を含むセンサシステム。
【請求項４２】
前記第１距離は約０．４５ｍｍから約０．６０ｍｍである、請求項４１に記載のセンサシステム。
【請求項４３】
前記第２距離は約０．８０ｍｍから約１．２５ｍｍである、請求項４１に記載のセンサシステム。
【請求項４４】
前記プロセッサはさらに、前記第１及び第２光センサからの出力比に基づいて前記遠近調節刺激を検出するべく構成される、請求項４１に記載のセンサシステム。
【請求項４５】
前記センサシステムは、個人の患者に対して較正される、請求項４１に記載のセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠近調節を検出する方法及び装置に関する。
【０００２】
関連特許出願の相互参照
本願は、その全体が参照としてここに組み入れられる２０１０年９月１３日出願の米国仮出願第６１／３８２，０４４号の利益を主張する。本願はまた、その全体が参照としてここに組み入れられる２０１０年９月１４日出願の米国仮出願第６１／３８２，５５９号の利益も主張する。
【背景技術】
【０００３】
遠近調節は、眼が１．８メートル（６フィート）未満の距離にある目標の像に焦点を合わせるプロセスである。我々は年を取るので、我々の遠近調節の振幅が低減し、近くの目標に焦点を合わせる能力を失う。近くの目標に焦点を合わせる能力の欠如は老眼と称される。
【０００４】
天然のレンズは、近見視力を向上させるべく人工のレンズによって置換及び／又は補助することができる。しかしながら、適切な遠近調節を与える人工のレンズを作ることには問題がある。読書用眼鏡及び二焦点眼鏡は不便である。遠近調節可能な眼内レンズを実現するための従来の試みもまた、不満足であることが証明されている。このような従来の試みは、遠近調節のための偽陽性又は偽陰性信号を与える不安定なトリガに依存している。すなわち、近見視力タスクが存在しないときに近見視力のために信号を送り、近見視力タスクが存在するときに近見視力のための信号を送らない。
【０００５】
遠近調節の必要性を満足に検出することが依然として必要とされている。より特定的に遠近調節刺激を検出することによって、人工光コンポーネントは、より正確に遠近調節を模擬することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／００３３８６３（Ａ１）号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１０／００５３５５６（Ａ１）号明細書
【特許文献３】米国特許第７，７４４，２１６（Ｂ１）号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００９／０１４８００５（Ａ１）号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の実施例は、人の眼における遠近調節刺激の存否を検出するセンサシステム及び対応する方法を含む。例示的センサシステムは、周囲光レベルを示す第１測定を与えるべく構成される第１センサと、遠近調節刺激によるトリガを受ける瞳孔直径変化のような生理学的変化に反応して変化する第２光レベルを示す第２測定を与えるべく構成される第２センサとを含む。第１及び第２測定は、例えばプロセッサによって、周囲光レベル及び生理学的変化に基づいて遠近調節刺激の存否を決定するべく使用される。
【０００８】
いくつかの実施例において、第１センサはリング形状である。すなわち、内径約０．９ｍｍから１．２ｍｍ及び外径約１．１ｍｍから１．３ｍｍを有し得る環状アクティブ面積を含む。第２センサは、当該環状センサの直径に沿って配置されるアクティブ面積と、このアクティブ面積のエッジとを含み、当該環状センサの外径はさらに、長さ約２５０から６００μｍのギャップを画定する。当該アクティブ面積は幅約３０μｍから約３００μｍであり得る。第１センサはまた、当該環状センサの直径に沿って配置されるもう一つのアクティブ面積も有し得る。第１及び第２センサの少なくとも一方は、光起電力セルを含むか又はこれにより形成される。
【０００９】
さらなる実施例は、第１及び第２センサに動作可能に結合され、並びに第１及び第２測定に基づいて遠近調節刺激の存否を決定するべく構成されるプロセッサを含む。例えば、プロセッサは、例えば曲線のフィッティング又はメモリに格納された値のルックアップによって、第１測定及び第２測定と、遠近調節刺激が存在する場合において第２測定を第１測定の関数として代表する所定値とを比較することにより遠近調節刺激の存否を決定するべく構成され得る。当該所定値は、患者に固有であって、患者の年齢、心理学的ストレス、及び／又は生理学的健康に基づいて選択することができる。プロセッサは、人の眼の状態及び／又は人の眼の環境を決定することができる。
【００１０】
代替的に、プロセッサは、（ｉ）第１測定の第２測定に対する比を計算することと、（ｉｉ）第１測定の第２測定に対する比に基づいて瞳孔直径を推定することとにより、遠近調節刺激の存否を決定することができる。第２センサが第１及び第２アクティブ面積（例えば第１センサの対向側部の一方）を含む実施例において、プロセッサは、第１及び第２アクティブ面積が生成する光電流の差異を計算することにより生理学的変化の存否を決定することができる。
【００１１】
なおもさらなる実施例において、センサシステムは、第１及び第２センサに動作可能に結合され、かつ、例えば約０．２５秒から約０．５０秒の所定インターバルにわたって取得された第１及び第２測定の代表を格納するべく構成されるメモリを含む。プロセッサは、（ｉ）所定インターバルにわたって取得された第１及び第２測定の移動平均を計算することと、（ｉｉ）移動平均と遠近調節刺激の存否を代表する所定値とを比較することとを行い得る。メモリは、電気的に消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）のような不揮発性記憶媒体であり得る。
【００１２】
センサシステムのなおもさらなる実施例は、プロセッサに動作可能に結合され、かつ、当該プロセッサからの信号に反応して有効屈折力及び／又は焦点深度の変化を与えるべく構成される電気的活性要素を含む。プロセッサはまた、第１及び第２測定の少なくとも一方が、周囲光レベルが約５ルクス未満の照度に対応することを示す場合、電気的活性セルを非アクティブモードにし得る。加えて、プロセッサは、第１及び第２測定の少なくとも一方が、周囲光レベルが約５ルクス超過の照度に対応することを示す場合、電気的活性セルをアクティブモードにし得る。
【００１３】
本発明のさらに他の実施例は、第１光センサ、第２光センサ、及びプロセッサを含むセンサシステムを含む。センサシステムが人の眼に移植されると、第１及び第２光センサはそれぞれ、瞳孔から第１及び第２距離に位置決めされる。いくつかの例では、第１距離は約０．４５ｍｍから約０．６０ｍｍであり、第２距離は約０．８０ｍｍから約１．２５ｍｍである。プロセッサは、例えば第１及び第２光センサからの出力比に基づいて、遠近調節刺激を検出する。センサシステムは、個々の患者のために較正することができる。
【００１４】
上述の概要は、例示のみされ、なんら限定されることを意図しない。上述の例示的側面、実施例、及び特徴に加え、以下の図面及び詳細な説明を参照することによって、さらなる側面、実施例、及び特徴が明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本明細書の一部に組み入れられかつ当該一部をなす添付図面が、開示されるテクノロジの実施例を例示し、当該記載とともに、開示されるテクノロジの原理を説明する役割を果たす。
【００１６】
【図１】異なる年齢と眼から注視目標までの距離Ｄ０とに対する瞳孔直径対明るさのプロットである。
【図２】異なる年齢と周囲照明レベルとに対する、遠近調節に誘発される瞳孔直径の変化対異なる距離にある目標のプロットである。
【図３】図３Ａ及び３Ｂは、可変直径動的アパチャが吸収及び透過それぞれの状態における移植眼内光学器械（ＩＯＯ）の概略図である。
【図４】環状第１センサと、当該第１センサの両側に配置される一対の直線状アクティブ面積を有する第２センサとによって周囲光レベル及び生理学的反応双方を検出する本発明のマルチセンサシステムを有する動的ＩＯＯの概略図である。
【図５】瞳孔が、どのようにして、本発明の実施例に係る移植動的ＩＯＯの第１及び第２センサが検出する光量に影響を与えるのかを例示する概略図である。
【図６】第２センサのアクティブ面積の照明された部分が、どのようにして瞳孔直径の関数として変化するのかを例示する概略図である。
【図７】照明されたセンサ面積対明るさ比（左）と、第１センサのデジタル値（グレースケール）対明るさ（中）とが使用されて、どのようにして、遠近調節刺激に反応する第２センサのデジタル値（グレースケール）対明るさ（右）を決定できるのかを示す。
【図８】図８Ａ及び８Ｂは、図６に係る第２センサのアクティブ面積の幅、及び第２センサのアクティブ面積と環状第１センサとのギャップとを変化させることが、異なる範囲にある注視目標と関連づけられた遠近調節刺激に与える効果を例示する。
【図９】例示のマルチセンサシステムに対する照明面積（パーセントで測定）対オフセット距離の誤差をプロットする。
【図１０】瞳孔に対する垂直及び水平オフセットの値が異なるときの、例示のマルチセンサシステムにおける第２センサのグレーレベル（デジタル出力）対第１センサのグレーレベル（デジタル出力）をプロットする。
【図１１】図１１Ａから１１Ｆは、異なる数及び配列のアクティブ面積を有するマルチセンサシステムに対する照明面積（パーセントで測定）対オフセット距離の誤差を例示する。
【図１２】図１２Ａから１２Ｆは、非円形瞳孔とともに使用される異なる数及び配列のアクティブ面積を有するマルチセンサシステムに対する照明面積（パーセントで測定）対オフセット距離の誤差を例示する。
【図１３】図１３Ａから１３Ｄは、図４の第１及び第２センサからのデジタル出力Ｄ１及びＤ２によって遠近調節刺激を検出するルックアップテーブル（ＬＵＴ）の構築及び使用を例示する。
【図１４】図１３Ｃに示されるＬＵＴのエントリに対する第１及び第２センサからの測定比較に基づいて遠近調節刺激の存否を決定し、遠近調節刺激が存在する場合に動的アパチャを作動させるプロセッサを有するセンサシステムを例示する。
【図１５】図７における右側のグレースケールプロットへのバイリニアフィッティングを示すプロットである。
【図１６】図１５に示されるバイリニアフィットに対する第１及び第２センサからの測定のフィッティングに基づいて遠近調節刺激の存否を決定し、遠近調節刺激が存在する場合に動的アパチャを作動させるプロセッサを有するセンサシステムを例示する。
【図１７】図１６のシステムが実装するループを通る繰り返しを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
遠近調節刺激、認知タスク、及び周囲光に起因する瞳孔反応
本発明に係るセンサシステムは、周囲光レベルと、瞳孔直径変化のような、遠近調節刺激への反応において生じる生理学的変化との測定を行うべく構成される２以上のセンサを含む。瞳孔収縮及び周囲光双方を遠近調節トリガの基準として使用することにより、本センサシステムは、遠近調節の必要性を正確に検出する。例えば、瞳孔収縮は遠近調節に伴って生じるが、周囲光の増加に伴っても生じる。したがって、唯一の遠近調節トリガとして瞳孔収縮に依存することは、偽陽性遠近調節信号を生成し得る。周囲光基準を加えることにより、センサシステムは、瞳孔が拡大するが周囲光は高くない状況を検出することができるので、正確性が高まる。同様に、唯一の遠近調節トリガとして媒介周囲光に依存することも、例えば部屋を横切って目標を見る場合に、偽陽性遠近調節信号を生成し得る。
【００１８】
２つの基準、例えば瞳孔収縮及び周囲光、を組み入れることにより、例えば暗いレストランでメニューを読む場合のような非定型的視認タスクのもとでも正確性が高められる。例えば海岸で本を読む場合のような他の非定型的視認タスクは、角膜表面近くの周囲光の量を周囲光上限未満及び／又は媒介周囲光範囲内にまで低減するサングラスを使用するだけで遂行することができる。
【００１９】
健康的な人において、遠近調節は、遠近調節三要素、すなわち収束、瞳孔収縮、及び水晶体の倍率変化、として知られる複数の生理学的反応の組み合わせを誘発する。これらの生理学的反応のうち、収束は、マイクロ加速度計を使用してモニタすることができる一方、瞳孔サイズの変化は、眼内レンズ（ＩＯＬ）平面における照度を（例えば図４から６に示される第２センサ１２０を使用して）測定することでモニタすることができる。瞳孔直径の変化すなわち瞳孔反応は、４つのカテゴリ、すなわち（１）認知プロセス及び行動の活動により引き起こされる変化（タスク誘発変化）、（２）遠近調節刺激により引き起こされる変化、（３）ブリンキング（静止値に戻ることがフローとする瞬間的な収縮）により引き起こされる変化、及び（４）薬物適用により引き起こされる変化に分けることができる。タスク誘発変化と遠近調節刺激により引き起こされる変化とを区別することは、遠近調節欠如の適切な補償を可能とする。
【００２０】
タスク誘発瞳孔反応は、例えば以下を含むがこれらに限られない刺激に反応して生じる。すなわち、疲労、痛み（これは約０．２５から０．３７ｍｍの瞳孔直径変化をもたらす）、及び性的刺激のような認知刺激；悲しみ、非言語的コミュニケーションのような心理学的トリガ；並びに、認知タスク、短期記憶、言語処理のような精神活動等である。タスク誘発瞳孔反応は、当該タスク刺激から測定される時間上、当該タスク刺激の発生からのラグ及び瞳孔直径に依存する逆べき乗則を示す。これは例えば、その全体が参照としてここに組み入れられるE. Granholm, et al., “Pupillary responses index cognitive resouirce limitations,” Psycophysiology, 33, 457-461(1996)に示されている。
【００２１】
対照的に、遠近調節刺激に対する瞳孔反応は、時間上のラグを示さず、特性が指数関数的である。これは例えば、S. Kasthurirangan and A. Glasser, “Age related changes in the characteristics of the near pupil response,” Vision Research, 46, 1393-2003 (2006)に示されている。研究により、遠近調節刺激と瞳孔サイズ変化との間には、指数関数則に従う密接な相関関係があることが示されている。瞳孔直径変化対遠近調節刺激の勾配（例えばｍｍ／ジオプター）により測定される瞳孔反応の大きさは、年齢とともに増加する。
【００２２】
瞳孔サイズはまた、図１に示されるように周囲照明レベルとともに変化する。図１は、距離Ｄ０にある目標に固定される眼に対する瞳孔直径対明るさのプロットである。明るさ／瞳孔直径のそれぞれは、目標までの特定範囲に対応する。当該範囲は、所定周囲光レベルに対する瞳孔直径に伴い増加する。これはまた、所定瞳孔直径に対する周囲光レベルに伴い増加する。点線は、長距離（例えば約９００ｍｍを超える距離）にある目標と近範囲（例えば約９００ｍｍ以下）にある目標との境界を示す。いくつかの場合、移植可能眼科デバイスは、例えば動的アパチャの直径を変えること及び／又は電気的活性要素を作動させることにより、長距離にある目標を見るための静的屈折力と、近範囲にある目標を見るための可変屈折力及び／又は焦点深度とを与える。最小明るさＢｍｉｎ（例えば約５ルクス）未満の光レベルでは、瞳孔直径は、周囲光レベルの関数として変化しない。これは、眼が光を検出できない（及び実際には閉じられ得る）からである。同様に、瞳孔直径は、最大明るさＢｍａｘ（例えば約２５，０００ルクス超過）を超える光レベルでは変化しない。
【００２３】
媒介周囲光、例えば屋内照明条件、のもとで読書することのような近見視力タスクを行う場合の遠近調節刺激を検出するには、周囲光レベルの精密な測定が特に有用である。屋内照明条件のばらつきは、屋外照明条件のばらつきよりもはるかに小さい。例えば、屋外の光量は、完全な日光から夜間の暗さまで７桁の大きさで変化し得る。対照的に、典型的に屋内の光量は、１／２桁の大きさという小さい変化である。
【００２４】
年齢を含む他の因子もまた、図２に示されるように瞳孔直径に影響を与える。図２は、周囲光レベル１０ルクス、１０００ルクス、及び２５，０００ルクスにおける２０歳、４０歳、及び７０歳の被験者に対する瞳孔直径対目標距離のプロットである。瞳孔サイズは、年齢に応じて、周囲照明の関数として３から４ｍｍだけ変化する。これはまた、周囲照明レベルに応じて、目標距離の関数として１から６ｍｍだけ変化する。図１はまた、瞳孔サイズの遠近調節反応が、周囲照明レベルが増加するにつれて減少することも示す。周囲照明レベルが上限を超えると、瞳孔による遠近調節反応に引き起こされる瞳孔拡大の程度が大きすぎて、高い信頼性レベルで遠近調節刺激の存否を決定することができない。
【００２５】
遠近調節刺激に関連づけられる瞳孔反応検出センサシステム
図３Ａ及び３Ｂは、老眼及び／又は他の眼科条件に起因する遠近調節反応（以下に定義される）の欠如又は劣化を補償するべく、人等の動物の眼に移植された移植可能眼科デバイス１００を示す。移植可能眼科デバイス１００は、眼の有効屈折力及び／又は焦点深度を増加させるべく閉（図３Ａ）及び開（図３Ｂ）する動的アパチャ１０２を含む。これは、その全体が参照としてここに組み入れられるＢｌｕｍらによる米国特許第７，９２６，９４０号明細書に記載されている。所定の実施例において、動的アパチャ１０２は、環状電気的活性要素を使用して実装される。環状電気的活性要素は、周囲光レベルと遠近調節刺激により引き起こされる瞳孔直径変化のような生理学的変化との双方を検出するマルチセンサシステム（図示せず）による測定に反応して入射光を反射及び／又は吸収する。
【００２６】
図４は、第１センサ１１０及び第２センサ１２０を有する移植可能眼科デバイス１００のアクティブ部分を示す。第１センサ１１０及び第２センサ１２０は、第１センサ１１０の直径１１２に沿って配置される左アクティブ面積１２２及び右アクティブ面積１２４を含む。第１センサ１１０は、内径約０．９から１．２ｍｍ、外径約１．１から１．３ｍｍ、及び充填比（露出されるセンサ面積に対するアクティブ面積の比）約１００％の環状アクティブ面積を有する。（ちなみに、健康な大人の瞳孔直径１０は、周囲光レベル、注視範囲等の因子に応じて約２．０から６．０ｍｍの範囲にある。）約２５０から６００μｍのギャップが、第１センサ１１０の外径と、左及び右アクティブ面積１２２、１２４の内側エッジとの間に延びる。これは、数ミリメートル長さ（例えば、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、又はこれらの任意の２つ値の間にある任意の長さ）までであり及び幅約３０から３００μｍであり得る。当業者であれば、他のセンサ形状及びサイズが本開示の範囲内にあることが容易にわかる。
【００２７】
移植可能眼科デバイス１００が適切に移植されると、第１センサ１１０は、瞳孔直径１０と同心かつこれの完全に内側に存在する。第２センサ１２０のアクティブ面積１２２、１２４は瞳孔の中心に関して対称である。第１センサ１１０は典型的に、第２センサ１２０よりも瞳孔中心近くに位置決めされるが、用語「第１」及び「第２」は、任意の具体的特徴又は配向を定義するよりもむしろ単なる命名慣例として使用される。例えば、第１センサ１１０は、瞳孔中心から距離約０．４５から０．５５ｍｍに移植され得る。第２センサ１２０は、瞳孔中心から距離約０．８０から１．２５ｍｍに移植され得る。
【００２８】
動作において、第１センサ１１０及び第２センサ１２０は、図５に示されるように入射光１２の明るさ又は照度を検出する。当業者にはわかるように、照度とは、単位面積当たりの全光束である（通常ルクス又はルーメン／ｍ２で表現される）。ルクス単位の照度は、眼の視感度機能を代表する波長依存変換因子が既知であれば、単位面積当たりの照射量又はパワー（通常Ｗ／ｍ２で表現される）に変換することができる。第１及び第２センサ１１０、１２０は、所定のアクティブ面積にわたる照射量（すなわちパワー）を検出して第１及び第２光電流Ｉ１、Ｉ２それぞれを生成する。第１及び第２光電流Ｉ１、Ｉ２の振幅は、入射光１２の照度に比例する。好ましい実施例において、第１及び第２センサ１１０、１２０は、同様の応答速度（量子効率）、感度、及びダイナミックレンジを有する。センサ１１０、１２０と電気的に連通されるプロセッサ１３０は、第１及び第２センサ１１０、１２０からの光電流を第１及び第２デジタル出力Ｄ１、Ｄ２に変換する。第１及び第２デジタル出力Ｄ１、Ｄ２は、動的アパチャ１０２のグレーレベル及び／又は直径に対応する。以下に詳しく説明されるように、プロセッサ１３０は、光電流によって代表される測定値をメモリ１５０に格納された測定値と比較することにより、第１及び第２デジタル出力Ｄ１、Ｄ２を決定することができる。プロセッサ１３０はまた、一以上の光電流値の指示をメモリ１５０に格納し、メモリ１５０に格納された当該値に基づいて光電流の移動平均を計算することができる。
【００２９】
図６は、瞳孔直径１０の変化がどのようにして、第１及び第２センサ１１０、１２０が生成する光電流の振幅に影響するのかを例示する。第１センサ１１０の外径は、最小瞳孔直径１０よりも小さいので、第１センサ１１０の全アクティブ面積は必ず照明される（まぶたが開いている前提で）。その結果、第１センサ１１０が放出する光電流Ｉ１の振幅は、周囲光レベルに伴い変化するが、瞳孔直径１０に伴っては変化しない。逆に、瞳孔が、周囲光レベル及び／又は遠近調節刺激の変化に反応して開閉するときに、アクティブ面積１２２、１２４を部分的に閉塞又は覆い隠すと、第２センサ１２０が放出する光電流Ｉ２の振幅は、周囲光レベル及び瞳孔直径１０双方に伴い変化する。
【００３０】
第１及び第２センサ１１０、１２０は、瞳孔中心から異なる距離に位置決めされるので、第１及び第２センサ１１０、１２０が生成する光電流Ｉ１、Ｉ２間の差分を瞳孔収縮の程度を決定するべく使用することができる。例えば、第１センサ１１０が、第２センサ１２０よりも瞳孔中心に近くに位置決めされると、第２センサ１２０は、収縮する虹彩によって、第１センサ１１０よりも大きな程度まで覆い隠される。瞳孔が拡大すると、センサ１１０、１２０双方が周囲光に露出される。瞳孔が部分的に覆い隠されると、第２センサ１２０が虹彩により覆い隠される一方、第１センサ１１０は露出したままである。瞳孔がさらに収縮すると、双方の光センサが虹彩により覆い隠されるが、第２センサ１２０は、第１センサ１１０よりも大きな程度覆い隠され得る。センサ１１０がさらに覆い隠されると、当該眼球位置において検出される光量が減少する。
【００３１】
詳しくは、第１センサ１１０からの光電流の振幅は、Ｉ１＝Ａ１・∫Ｒ１（λ）・Ｓ１（λ）ｄλのように表現することができる。ここで、Ａ１は、第１センサ１１０のアクティブ面積、Ｒ（λ）は第１センサ１１０のアクティブ面積上の照射量、Ｓ（λ）は、第１センサ１１０のスペクトル感度、及びλは波長である。第２センサ１２０からの光電流の振幅は、Ｉ２＝Ａ２（φ）・∫Ｒ２（ｌ）・Ｓ２（ｌ）ｄｌによって与えられる。ここで、φは瞳孔直径である。第１センサ１１０からの光電流は、Ｉ１∝Ａ１・Ｂとして近似できる。ここで、Ｂは明るさ（照度）である。第２センサ１２０からの光電流は同様にＩ２∝Ａ２（φ）・Ｂとして近似できる。
【００３２】
プロセッサ１３０が、周囲光レベルと、第１及び第２センサ１１０、１２０からの第１及び第２光電流Ｉ１、Ｉ２が代表する瞳孔直径との測定を使用して、遠近調節刺激の存否を決定する。例えば、プロセッサ１３０は、第１及び第２センサ１１０、１２０からの信号の比並びに測定された明るさ（第１センサ１１０からの信号によって代表される）から推定される瞳孔直径１０に基づいて、遠近調節刺激が存在することを決定することができる。これは、図７に示されている。プロセッサ１３０は、照明されるセンサ面積の比Ａ２／Ａ１を取得する。これは、光電流比に比例する。第２センサのアクティブ面積１２２及び１２４の異なる幅ｗ２に対し、図７の左にプロットされる曲線に沿って位置する比が、遠近調節刺激に関連づけられる。照明されるセンサ面積比に、第１センサのグレーレベルＤ１反応対明るさ（図７の中央にプロット）を乗算することにより、図７の右にプロットされるように、遠近調節刺激が存在する場合の、第２センサのグレーレベルＤ２反応対明るさ（下軸）及び第１センサのグレーレベルＤ１（上軸）が得られる。
【００３３】
プロセッサ１３０は、遠近調節刺激を検知すると、例えば図４に示される液晶セル１４０のような、上述の可変直径アパチャ１０２を与える電気的活性要素を作動させる。液晶セル１４０は、プロセッサ１３０からの指令に応答して連続又はほぼ連続する直径及び／又はレベル透過範囲を与えるべく画素化又はそうでなければセグメント化され得る。これは、その全体が参照としてここに組み入れられるＦｅｈｒらの国際特許出願第ＵＳ２０１１／０４０８９６号明細書に記載される特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であり得る。移植可能眼科デバイス１００はまた、再充電可能バッテリ等の電源も含み得る。当該電源は、プロセッサ１３０及び液晶セル１４０、並びに当該バッテリを遠隔的に再充電し及び／又はプロセッサ１３０と通信する誘導コイル等のアンテナに給電する。これは、その全体が参照としてここに組み入れられるＦｅｈｒらの国際特許出願第ＵＳ２０１１／０５０５３３号明細書に記載されている。
【００３４】
第１及び第２センサ１１０、１２０は、光起電力セル、光ダイオード、光センサ等の適切なデバイスとして実装することができる。当該デバイスは、可視光すなわち波長範囲約４００から７００ｎｍ内にある光によって照明されると、電圧、電流、抵抗、及び／又は測定可能量の変化をもたらす。当業者であればわかるように、光起電力セルは、ｐドープ半導体層に隣接するｎドープ半導体層により画定される接合を含む。適切な半導体材料は、ガリウムヒ素、シリコン、テルル化カドミウム、及び／又は銅インジウムガリウムセレン化物／硫化物を含むがこれらに限られない。ドーピングにより、入射光子の吸収により生成される電子正孔対を掃引するビルトイン電界がもたらされるので、当該接合間の電圧が、光子束の増加に伴い増加する。
【００３５】
移植可能眼科デバイス１００はまた、動的アパチャ１０２が与える有効屈折力及び／又は焦点深度に加えて静的屈折力も与える一以上のレンズ要素も含み得る。移植可能眼科デバイスが眼内レンズ（ＩＯＬ）の場合、ＩＯＬは、湾曲表面及び／又は段階的屈折率プロファイルが与える少なくとも一つの静的屈折力を有し得る。例えば、ＩＯＬは、球面光要素及び／又は非球面光要素を含み得る。これは、その全体が参照としてここに組み入れられるＢｌｕｍらによる国際特許出願第ＵＳ２０１１／０３８５９７号明細書に記載されている。代替的に、移植可能眼科デバイスは、眼内光学器械（ＩＯＯ）であり得る。これは、屈折力はほとんどないが、増加した焦点深度を与える動的アパチャを含む。動的アパチャを有するいくつかの例示デバイスにおいて、当該アパチャの開閉は、当該眼科レンズの固定すなわち静的な修正倍率間で連続焦点範囲を与える役割を果たす。
【００３６】
本発明に係るセンサシステムは、ＩＯＬ、ＩＯＯ、角膜インレイ、角膜オンレイ等の移植可能眼科デバイスに埋め込み又は貼り付けることができる。図１のデバイス１００のような移植可能眼科デバイスは、眼の前房又は後房において、嚢袋又は角膜実質の中に（角膜インレイと同様）若しくは角膜上皮層の中に（角膜オンレイと同様）又は眼の任意の解剖学的構造内に挿入又は移植され得る。移植されると、第１及び第２センサ１１０、１２０は、実質的に同じ前頭面上に位置決めされる。例えば、センサがＩＯＬと一体化される場合、当該センサは、ＩＯＬの平面上に位置決めされる。
【００３７】
上述のように、２以上のセンサアクティブ面積が、瞳孔中心（又は生体内瞳孔の中心と整合する生体外デバイスの中心点）から同じ直径に沿って（その結果、これらは瞳孔中心を通る一つのラインを形成する）又は異なる距離にある異なる半径に沿って移植又はそうでなければ位置決めされ得る。センサと中心との距離は「ｄ」で示される。第１センサは中心から第１距離ｄ１にある。第２センサは中心から第２距離ｄ２にある等である。一実施例において、各距離ｄは約０ｍｍから約７ｍｍである。一実施例において、各距離ｄは、約０．１ｍｍ、約０．２ｍｍ、約０．５ｍｍ、約１ｍｍ、約１．５ｍｍ、約２ｍｍ、約２．５ｍｍ、約３ｍｍ、約３．５ｍｍ、約４ｍｍ、約４．５ｍｍ、約５ｍｍ、約５．５ｍｍ、約６ｍｍ、約６．５ｍｍ、及び約７ｍｍから独立的に選択される。一実施例において、センサは、媒介周囲光のもとにある虹彩のエッジに対して位置決めされる。例えば、第１センサ１１０は、第１センサ１１０のアクティブ面積が露出されるように虹彩エッジよりも中心近くに配置することができる。第２センサ１２０は、第２センサ１２０が虹彩によって覆い隠されるように虹彩エッジよりも中心から遠くに位置決めすることができる。これは、以下に説明される。
【００３８】
センサシステムは、個々の患者のために較正することができる。瞳孔サイズ及び収縮反応は、個人間で異なり、同じ個人でも両眼間で異なり得る。センサシステムは、一以上のセンサの位置を変えること、遠近調節トリガ機能を修正すること、当該システムの感度（例えば瞳孔収縮下限及び／又は周囲光上限）を修正することの一以上によって較正することができる。
【００３９】
センサの幾何学的形状及び整合
図６を再び参照すると、第１及び第２センサ１１０、１２０が選択されて当該センサの全ダイナミックレンジが活用され、かつ、光軸に対し約±０．１ｍｍまでのオフセットに対するロバスト性が与えられる。好ましい実施例において、第１センサ１１０の幅ｗ１は、予測される最大明るさの最大光電流及び予測される最小明るさの最小光電流予測を与える。例えば、幅ｗ１は、最大及び最小光電流が、デジタル値（グレーレベル）Ｄ１１６，０００及び１６０それぞれに対応するように選択される。
【００４０】
上述のように、第２センサ１２０の照明面積は、瞳孔直径φ、ギャップｇ、当該照明面積の長さＬ、及び第１センサの内径φ１、すなわちＡ２＝２・ｗ２・Ｌ＝ｗ２・［φ−φ１−ｗ１−２・ｇ］に依存する。最大明るさＢｍａｘに対する瞳孔直径は、注視目標の距離によってわずかに変化する。すなわち、注視距離Ｄ０＝０．９０ｍに対し、最大明るさＢｍａｘにおいて瞳孔直径は約２．９ｍｍである一方、同じ明るさにおいて注視距離Ｄ０＝５．００ｍに対しては、瞳孔直径は約３．５ｍｍとなり得る。幅ｗ２ｍａｘをＡ１／（２・ＬＢｍａｘ０）にほぼ等しくなるように選択することで、第２センサ１２０が生成する最大及び最小光電流が、第１センサ１１０が生成する最大及び最小光電流とほぼ等しくなるように設定される。幅ｗ２＜ｗ２ｍａｘとなる第２センサ１２０は、所定注視距離に対する最大明るさしきい値における直径よりもわずかに大きな瞳孔直径を測定することができる。小さな幅ｗ２を選択することは、低ダイナミックレンジ、虹彩との交差面積減少に起因する瞳孔直径推定の低ロバスト性、大きな瞳孔直径の測定を可能とする高照度における測定の高ロバスト性、及びセンサシステムを通過する低透過損失を意味する。
【００４１】
図８Ａ及び８Ｂは、第１及び第２センサ１１０、１２０間のギャップｇもまたセンサシステムの性能に影響を与えることを示す。図８Ａは、注視距離８００ｍｍ、９００ｍｍ、及び１ｍに対する、ギャップ１００ミクロン、第１センサ幅ｗ１５０ミクロン、及び第２センサ幅ｗ２１２０ミクロンのグレーレベルＤ２対グレーレベルＤ１のプロットである。図８Ｂは、注視距離８００ｍｍ、９００ｍｍ、及び１ｍに対する、ギャップ５００ミクロン、第１センサ幅ｗ１５０ミクロン、及び第２センサ幅ｗ２２５０ミクロンのグレーレベルＤ２対グレーレベルＤ１のプロットである。一緒に見ると、図８Ａ及び８Ｂは、所定の注視距離範囲に対し、ギャップが小さいほどグレースケールＤ２の値のばらつきが小さくなることを示す。
【００４２】
ギャップ距離が小さいことは、第２センサ１２０に対する光電流（及びデジタル値）のオフセットが大きく、異なる注視距離にある目標に対する光電流（及びデジタル値）のばらつきが小さいことを意味する。大きなギャップｇを選択することは、同等のダイナミックレンジに対する大きな幅ｗ２を犠牲にして、大きな明るさ範囲における視覚範囲の区別を目的としたＤ２の値の公差を大きくすることを意味する。加えて、ギャップｇが小さくなると、開始光電流がノイズレベルよりも小さくなり得る。
【００４３】
瞳孔に対するセンサ１１０、１２０の整合不良も、センサシステムの性能に影響を与える。異なる水平（ｘ）及び垂直（ｙ）オフセットに対する照明面積の誤差をプロットする図９に示されるように、最大水平オフセットに起因する誤差は、最大垂直オフセットに起因する誤差に漸近的に近づく。ギャップの幾何学的形状は、最大水平オフセットに起因する誤差のｙ切片を決定する。オフセット誤差はまた、図１０に示されるように、第２センサグレースケールＤ２の第１センサグレースケールＤ１によるスケーリングにリップル及びバイアスを導入する。
【００４４】
図１１Ａから１１Ｆは、瞳孔直径２．７０ｍｍ及び５．６５ｍｍに対するセンサアクティブ面積の代替配列の、第２センサ１２０の照明アクティブ面積対オフセットにおけるシミュレーションされたパーセント誤差を示す。図１１Ａにおいて、第２センサ１２０は、第１センサ１１０の半径に沿って配置された幅ｗ２＝３００μｍの、一つのみのアクティブ面積を含む。図１１Ｂ及び１１Ｃはそれぞれ、２つのアクティブ面積（それぞれ幅ｗ２＝１５０μｍ及び幅ｗ２＝８０μｍ）を有する第２センサ並びに充填比１００％及び５０％の第１センサの誤差を示す。図１１Ｄ、１１Ｅ、及び１１Ｆはそれぞれ、４つのアクティブ面積（ｗ２＝８０μｍ）、６つの面積（ｗ２＝５０μｍ）、及び１０の面積（ｗ２＝３０μｍ）に対するプロットを示す。図１１Ｂから１１Ｆに示される対称的なアクティブ面積配列は、オフセット誤差についてロバストな性能を有する。他方、図１１Ａに示される非対称的なアクティブ面積配列は、オフセット誤差に対しては比較的許容性がない。面積誤差は、小さい瞳孔直径（低光）に対してであって、瞳孔直径が最大測定可能瞳孔直径よりも大きい場合に大きくなる。加えて、当該面積誤差は対称的でない。
【００４５】
図１２Ａから１２Ｆは、図１１Ａから１１Ｆに例示されるものと同じセンサ配列に対する非円形瞳孔のオフセット結果に対する、第２センサ１２０の照明アクティブ面積のシミュレーションされた誤差を示す。瞳孔は、直径２．７０ｍｍ及び５．６５ｍｍに開いた円形虹彩に対し、単位長さ当たり２０振動の周波数及び振幅０．１ｍｍを有する正弦波を重畳することによってシミュレーションされた。シミュレーションが示すのは、非円形瞳孔の小さな瞳孔直径（低光レベル）に対しては面積誤差が大きいことと、第２センサ１２０に対し一つの水平アクティブ面積を配列することは水平オフセットに対してロバストとならないことと、他のすべてのセンサアーキテクチャも極めて類似した結果を示すということである。アクティブ面積の数を増加させることにより（例えば図１２Ｆに示されるように１０以上まで）、パーセント誤差が低減する。
【００４６】
マルチセンサシステムによる遠近調節刺激検出
好ましい実施例において、プロセッサ１３０（図４）は、メモリ１５０に格納されたデータ及び／命令に基づき第１及び第２センサ１１０、１２０からの測定に反応して動的アパチャ１０２（図１）を作動させ、近見視力を（中間及び遠方視力に妥協することなく）向上させる。センサ１１０、１２０が、周囲光レベルが最小しきい値（例えば約４０ルクス）未満に下がったことを示すと、プロセッサ１３０  は（少なくとも部分的に）アパチャ１０２を開いて低光状態における光低減を最小化する。プロセッサ１３０はまた、周囲光が許容範囲内にあり、かつ、注視目標が中又は長距離（例えば約９００ｍｍ超過）にある場合、（少なくとも部分的に）動的アパチャ１０２を開く。プロセッサ１３０は、注視目標が約９００ｍｍよりも近く及び／又は周囲光レベルが上限（例えば約４０００ルクス）を超える場合、（少なくとも部分的に）動的アパチャ１０２を閉じる。
【００４７】
図１３Ａから１３Ｄは、メモリ１５０に格納されて遠近調節刺激の存否を決定するべく使用されるルックアップテーブル（ＬＵＴ）の構築を例示する。当該決定は、第１及び第２センサ１１０及び１２０それぞれからのデジタル出力Ｄ１及びＤ２に基づく。図１３Ａ及び１３Ｂは、距離０．８０ｍ、０．９０ｍ、及び１．００ｍにある目標に関連づけられる瞳孔直径の変化に反応する第２デジタル出力Ｄ２対第１デジタル出力Ｄ１のプロットである。当該曲線はバイリニアである。すなわち、第２デジタル出力Ｄ２は、第１デジタル出力Ｄ１に対し、原点からほぼＤ１＝２０４８までのセグメントにわたって高速（例えば約２の勾配）であり、その後の勾配はほぼ１で変化する。図１３Ａにおいて、当該セグメントは一つの曲線にフィッティングされる。他方、図１３Ｂにおいて、当該セグメントは、距離約０．２ｍだけ分離した目標を代表する２曲線間でサンプリングされる。
【００４８】
図１３Ｃは、遠近調節刺激が存在する場合のデジタル出力の進展を、バイリニア包絡線（点線）をサンプリングすることにより得られた階段サンプリング（実線）によって例示する。バイリニア包絡線は、図１３Ａにプロットされる曲線の一つへのフィッティング及び／又は図１３Ｂに示される２曲線が境界となるフィッティングを代表する。当該階段サンプリングの第１及び第２バイリニア領域はそれぞれ、Ｎ０及びＮ１ステップに分割され、それぞれ勾配α０及びα１を有する。当該階段の各角は、座標（Ｄ１ｉ，Ｄ２ｉ）にある一対の測定を代表する。ここで、ｉは、測定が行われた順序を代表するインデクスである。この例において、Ｄ１０はｔ＝０における第１センサ１１０のデジタル出力を代表し、Ｄ１１はｔ＝１における第１センサ１１０のデジタル出力を代表する等である。当該測定は、距離ΔＤｘｉ＝Ｄｘｉ−Ｄｘｉ−１（例えばΔＤ１１＝Ｄ１１−Ｄ１０）だけ離間している。
【００４９】
人が異なれば異なり得る図１３Ｃに代表されるデータは、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を、図１３Ｄに示されるもののように編集するべく使用することができる。ＬＵＴの各行は、一対のサンプリング座標（Ｄ１，Ｄ２）、並びに当該サンプリング座標近傍でのバイリニア曲線の局所的進行及び上昇（ΔＤ１，ΔＤ２）を含む。いくつかの例では、眼科医又は技師が患者の評価に基づき、（可能な限りコンピュータを使用して）ＬＵＴを構築する。
【００５０】
図１４は、システム４００がどのようにして、メモリ１５０（図３）に格納されたＬＵＴ４５０を使用することにより、遠近調節トリガの存否を決定して（例えば電気的活性アパチャによって与えられるように）動的アパチャ１０２を作動させるのかを例示する。第１及び第２センサ１１０、１２０は光電流Ｉ１、Ｉ２を生成する。光電流Ｉ１、Ｉ２は、デジタル出力Ｄ１、Ｄ２を０．２５から０．５０秒ごとにほぼ一回与えるべく、アナログデジタル変換器１１２、１２２によってデジタル化される。有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ１１４、１２４が当該デジタル出力の移動平均をとり、当該移動平均をデータレジストリ（図３に示されるメモリ１５０）に格納する。当該データレジストリはまた、直近５０から１００のデジタル値、移動平均、及び／又は推定瞳孔直径も格納する。
【００５１】
プロセッサ４３０は、後続ループを使用して当該移動平均をしきい値と比較する。下付き文字ｉ及びｒはそれぞれ、現行ループの繰り返し及び先行ループの繰り返しに関連づけられた値を示す。まず、プロセッサ５３０は、ステップ４３２において、ループインデクスｉ、繰り返し数Ｎｒ、及び値Ｄ１ｒからＤ１０を初期化する。これらは、アクティブモードの最小明るさ（例えば約５ルクス）を代表する。Ｄ１及びＤ２の初期値がバイリニア曲線の第１又は第２領域に存在するか否かに応じて、繰り返し数ＮｒがＮ０又はＮ１のいずれかとなる（図１３Ｃに示される）。
【００５２】
ひとたび初期化が完了すると、プロセッサ４３０はステップ４３４において、周囲光レベルを代表するＤ１を、最小周囲光レベルを代表するＤ１０と比較する。Ｄ１＜Ｄ１０の場合、プロセッサ４３０はステップ４３６において、動的アパチャ１０２を開く。そうでない場合、プロセッサ４３０はステップ４３８において、Ｄ２の先行値を代表するＤ２ｒを更新する。プロセッサ４３０はその後、ステップ４４０において、瞳孔直径を代表する現行のＤ２を先行値Ｄ２ｒと比較する。瞳孔直径が小さくなった場合、プロセッサ４３０はステップ４４２において、アパチャを閉じて有効屈折力及び／又は焦点深度を変更する。プロセッサ４３０は、ステップ４４４においてｉ及びＤ１ｒをインクリメントし、ステップ４４６においてＮｒに対するｉをチェックし、及び、当該ループを再び初期化するか又は最小しきい値に対する周囲光レベルをチェックしてそれに応じてアパチャを開閉する（ステップ４４８、４５０、及び４５２）。
【００５３】
図１６は、代替的なシステム６００を示す。システム６００は、勾配δＤｘｉの値と当該バイリニア曲線の異なる領域に対する勾配δΔＤｘｉの派生値とを使用してデジタル出力Ｄ１、Ｄ２を、図１５に示されるバイリニア曲線にフィッティングする。上述のように、システム６００はプロセッサ６３０を含む。プロセッサ６３０は、光レベル、並びにメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）６５０に格納された勾配値、派生値、及びベースライン値Ｄｘｉｂに対する所定しきい値に基づいてループを初期化する。ひとたびプロセッサ６３０が、上述のようにＤ１及びＤ２としきい値との比較を完了すると、プロセッサ６３０は、ステップ６４４においてループインデクスｉをインクリメントし、ステップ４４６において更新インデクスをループ終了条件と比較し、ステップ６４８において当該ループを出るか又は値Ｄ１ｒ及びＤ２ｒをインクリメントする。
【００５４】
プロセッサ６３０は当該ループを出ると、ステップ６６０において、バイリニア曲線における合計セグメント数Ｎ０＋Ｎ１に対するインデクスをチェックする。当該インデクスがＮ０＋Ｎ１未満の場合、プロセッサ６３０はステップ６６２においてループパラメータを更新して当該ループを再開する。そうでない場合、プロセッサ６３０は、最小しきい値に対する周囲光レベルをチェックし、それに応じてアパチャを開閉する（ステップ４４８、４５０、及び４５２）。
【００５５】
図１７は、図１６のプロセッサ６３０が実行するループを通じての特定の進展を例示する。センサは点（１）、（２）、（３）、及び（４）に対応する４つの連続測定を行い、プロセッサ６３０は、図１６のループを通じてのステップを行うことにより、これらの測定が、異なる注視距離にある目標の遠近調節反応に関連づけられたＤ２／Ｄ１曲線の一つ上の点に対応するか否かを決定する（例えば図１３Ａに示されている）。当該測定が一曲線にフィットする場合、プロセッサ６３０は、（１）遠近調節刺激が存在することと、（２）目標までの距離とを、可能な限り当該データがフィットする遠近調節反応曲線に基づいて決定する。プロセッサ６３０はその後、所望の遠近調節を与えるべく動的アパチャ１０２を適宜開閉する。
【００５６】
定義及びまとめ
ここに使用されるように、「周囲光」とは眼の外部光を意味する。いくつかの実施例において、周囲光は、詳しくは、例えば角膜表面近くの光のような、眼の外部ではあるが当該眼の近く又は隣接する光を言及する。周囲光は、光量（例えば強度、照射量、照度）のような変数、及び光源（自然光源、例えば太陽及び月、及び白熱光、蛍光、コンピュータモニタ等のような人工光源双方を含む）を特徴とし得る。
【００５７】
ここに使用されるように、「遠近調節反応」とは、近見視力を向上させる一以上の肉体的又は生理学的事象を称する。生体内で自然に生じる自然遠近調節反応は、毛様体筋収縮、毛様小帯動、レンズ形状変化、虹彩括約筋収縮、瞳孔収縮、及び収束を含むがこれらに限られない。遠近調節反応はまた、人工的遠近調節反応、すなわち人工光コンポーネントによる反応でもあり得る。人工的遠近調節反応は、位置変化、曲率変化、屈折率変化、又はアパチャサイズ変化を含むがこれらに限られない。
【００５８】
遠近調節反応（遠近調節ループとしても知られる）は、（１）毛様体筋収縮、（２）虹彩括約筋収縮（瞳孔収縮が焦点深度を増加させる）、及び（３）収束（内向きに見ること（looking inward）が、両眼総和を最大とし及び立体視を最善とするための目標平面における両眼融合を可能とする）という少なくとも３つの不随意的眼球反応を含む。毛様体筋収縮は、本質的に遠近調節すなわちレンズの屈折力変化に関連する。瞳孔収縮及び収束は、偽遠近調節に関連する。すなわち、これらは、レンズの屈折力には影響しないが、それにもかかわらず近目標に焦点を合わせることを向上させる。例えば、Bron AJ, Vrensen GFJM, Koretz J, Maraini G, Harding 11.2000. The Aging Lens. Ophthalmologica 214:86-104を参照のこと。
【００５９】
ここに使用されるように、「遠近調節インパルス」は、近目標に焦点を合わせる意図又は望みを称する。健康な非老眼の場合、遠近調節インパルスの後、迅速に遠近調節反応が続く。老眼の場合、遠近調節インパルスの後、次善の又は不在の遠近調節反応が続く。
【００６０】
ここに使用されるように、「遠近調節刺激」は、遠近調節インパルス又は遠近調節反応と相関する任意の検出可能事象又は状況の集合である。ここに記載されるデバイスにおいて、遠近調節刺激がセンサシステムによって検出されると、当該センサシステムは好ましくは、光コンポーネントに信号を送信する。次に当該光コンポーネントは、人工的遠近調節反応によって反応する。例示的な遠近調節刺激は、生理学的合図（瞳孔収縮等の自然遠近調節反応のような）及び環境的合図（周囲光条件のような）を含むがこれらに限られない。
【００６１】
概略がここに記載される様々な方法又はプロセスは、様々なオペレーティングシステム又はプラットフォームを用いる一以上のプロセッサ上で実行可能なソフトウェアとしてコーディングすることができる。加えて、このようなソフトウェアは、任意数の適切なプログラミング言語及び／又はプログラミング若しくはスクリプティングツールを使用して書くことができる。また、フレームワーク又は仮想機械上で実行される実行可能機械言語コード又は媒介コードとしてコンパイルすることもできる。
【００６２】
この例において本発明に係る様々な概念は、一以上のプロセッサ上で実行されるとき、上述の本発明の様々な実施例を実装する方法を実行する一以上のプログラムでエンコードされるコンピュータ可読記憶媒体（又は複数のコンピュータ可読記憶媒体）（例えば、コンピュータメモリ、一以上のフロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（登録商標）、光ディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ等の半導体デバイス内の回路構成、又は他の非一時的媒体又は有形のコンピュータ記憶媒体）として具現化することができる。プログラム又はこれに格納されたプログラムを、本発明の様々な側面を実装するべく一以上の異なるプロセッサにロードすることができるように、コンピュータ可読媒体は可搬であり得る。
【００６３】
用語「プログラム」又は「ソフトウェア」は、一般的意味において、上述の実施例の様々な側面を実装するようにプロセッサをプログラムするべく使用し得る任意タイプのコンピュータコード又はコンピュータ実行可能命令のセットを称する。加えて、理解すべきことは、一側面によれば、実行時に本発明の方法を行う一以上のコンピュータプログラムは、一つのプロセッサ上に存在する必要はなく、本発明の様々な側面を実装するべくいくつかの異なるプロセッサ同士にモジュール態様で配布することもできる。
【００６４】
コンピュータ実行可能命令は、一以上のコンピュータ等のデバイスによって実行されるプログラムモジュールのような多くの形態であり得る。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行し又は特定の抽象データ型を実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含む。典型的に、プログラムモジュールの機能は、様々な実施例において必要に応じて組み合わせ又は配布することができる。
【００６５】
さらに、データ構造は、任意の適切な形態でコンピュータ可読媒体に格納することができる。説明の簡略化のため、データ構造は、当該データ構造内の場所を通じて関連するフィールドを有することが示され得る。このような関係は、フィールド間の関係を伝えるコンピュータ可読媒体における場所にフィールドの格納を割り当てることによっても同様に達成することができる。しかしながら、任意の適切なメカニズムを使用して、データ構造のフィールドにおける情報間の関係を確立することができる。これは、ポインタの使用を通じて、データ要素間の関係を確立するタグ等のメカニズムを含む。
【００６６】
ハイブリッドフロー／ブロック図がここに使用される。フロー図の使用は、行われる動作の順序に関して限定することを意図しない。ここに記載される主題は、異なる他のコンポーネント内に包含され又はこれに接続される様々なコンポーネントを例示する場合がある。理解すべきなのは、このような描かれたアーキテクチャは単なる例示であり、実際には、同じ機能を達成する他の多くのアーキテクチャを実装できるということである。概念的な意味では、同じ機能を達成するコンポーネントの任意の構成が有効に「関連づけられ」、所望の機能が達成される。したがって、特定の機能を達成するべくここに組み合わせられる任意の２つのコンポーネントは、アーキテクチャ又は媒介コンポーネントにかかわらず、互いに「関連づけられ」て所望の機能を達成するものとみなすことができる。同様に、このように関連づけられる任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を達成するべく互いに「動作可能に接続され」又は「動作可能に結合され」るものとみなすことができる。このように関連づけられる任意の２つのコンポーネントはまた、所望の機能を達成するべく互いに「動作可能に結合可能」とみなすことができる。動作可能に結合可能の具体例は、物理的につがいになることができる（mateable）及び／又は物理的に相互作用する複数のコンポーネント及び／又は無線的に相互作用可能な及び／又は無線的に相互作用する複数のコンポーネント及び／又は論理的に相互作用する及び／又は論理的に相互作用可能な複数のコンポーネントを含むがこれらに限られない。
【００６７】
ここでの実質的に任意の複数及び／又は単数の用語の使用に関し、当業者は、文脈及び／又は用途に適するように複数から単数に及び／又は単数から複数に変換することができる。ここでは、明確性を目的として、様々な単数／複数の置き換えを明示的に記載してもよい。
【００６８】
当業者が理解すべきことだが、一般に、ここに及び特に添付の特許請求の範囲（例えば添付の特許請求の範囲の本文）に使用される用語が一般に「オープンな」用語として意図されることを理解する（例えば「〜を含んでいる」は「〜を含んでいるがこれに限られない」と解釈すべきであり、「〜を有する」は「少なくとも〜を有する」と解釈すべきであり、「〜を含む」は「〜を含むがこれに限られない」と解釈すべきである等）。当業者がさらに理解すべきことだが、導入される請求項記載の具体的番号が意図されている場合、当該意図は明示的に当該請求項に記載され、当該記載が不在の場合は当該意図が存在しない。例えば、理解を助けるものとして、以下の添付された特許請求の範囲は、請求項記載を導入するべく「少なくとも一つ」及び「一以上」という導入フレーズの用法を包含し得る。
【００６９】
しかしながら、当該フレーズの使用は、たとえ同請求項が、「一以上」又は「少なくとも一つ」という導入フレーズ及び「一の」又は「一つの」のような不定冠詞（例えば、「一の」及び／又は「一つの」は典型的に「少なくとも一つの」又は「一以上の」を意味すると解釈すべきである）を含むとしても、不定冠詞「一の」又は「一つの」による請求項記載の導入が、当該導入された請求項記載を包含する任意の特定請求項を、当該記載を一つのみ包含する発明に限定するものと解釈してはならない。同じことは、請求項記載を導入するべく使用される定冠詞の使用にも当てはまる。加えて、たとえ、導入された請求項記載の具体的番号が明示的に記載されていても、当業者は、当該記載が典型的に、少なくとも当該記載の番号を意味すると解釈すべきである（例えば、単なる「２つの記載」との記載は、他の修飾語がなければ、少なくとも２つの記載又は２以上の記載を意味するのが典型的である）。
【００７０】
さらに、「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも一つ等」に類似する慣例が使用される場合、当該慣例は一般に、このような構成は、当業者が当該慣例を理解する意味に意図される（例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも一つを有するシステム」は、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、Ａ及びＢ一緒、Ａ及びＣ一緒、Ｂ及びＣ一緒、並びに／又はＡ、Ｂ、及びＣ一緒等を含むがこれらに限られない）。「Ａ、Ｂ、又はＣの少なくとも一つ等」に類似する慣例が使用される場合において、当該慣例は一般に、このような構成は、当業者が当該慣例を理解するという意味に意図される（例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも一つを有するシステム」は、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、Ａ及びＢ一緒、Ａ及びＣ一緒、Ｂ及びＣ一緒、並びに／又はＡ、Ｂ、及びＣ一緒等を含むがこれらに限られない）。
【００７１】
当業者がさらに理解することだが、二以上の代替的用語を表す実質的に任意の離接的接続語及び／又はフレーズは、当該記載、請求項、又は図面において、当該用語の一つ、当該用語のいずれか、又は双方の用語を含む可能性を検討すべきものと理解すべきである。例えば、「Ａ又はＢ」というフレーズは、「Ａ」、「Ｂ」、又は「Ａ及びＢ」の可能性を含むと理解される。
【００７２】
例示的な実施例の上記記載は、例示及び説明を目的として提示されてきた。これは、開示された正確な形態に関して包括的又は限定的であることを意図するわけではなく、上記教示に照らして修正例及び変形例が可能であって、開示の実施例の実施から得ることができる。意図されることだが、本発明の範囲はここに添付される特許請求の範囲及びその均等物によって画定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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