(57)【要約】視力検査方法及び機器が開示され、本方法は、画像を生成すること、患者から遠隔の画像の波面を変調すること、患者の眼の近くか、その上か、又はその内部の平面に変調された波面を中継すること、患者又はオペレータの応答に基づいて、波面の変調を変更すること、波面変調の値をオペレータに伝達することを含む。機器は、画像を生成するための装置と、患者から物理的に遠隔の画像の波面を変調するための装置と、患者の眼の近くか、その上か、又は内部の平面に画像の変調された波面を光学的に中継するための装置と、患者又はオペレータの応答に基づいて、画像の波面の変調を変更するための装置と、連続的に変調された波面の値をオペレータに伝達するための装置とを含む。
2015505269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視力検査の方法であって、
ａ．患者が見ることができる静止又は動的（動画）画像を生成するステップと、
ｂ．画像の波面を変調するステップであって、前記波面を変調するための手段が、前記患者から物理的に遠隔である、前記変調するステップと、
ｃ．前記患者の眼の近くか、その上か、又はその内部の平面に前記画像の変調された波面を光学的に中継するステップと、
ｄ．患者の応答に基づいて、前記画像の前記波面の前記変調を変更するステップと
を含む方法。
【請求項２】
ａ．前記変調された波面の値をオペレータに伝達することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記波面の前記変調が連続的に調整可能である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
生成される画像が、
ａ．ＯＬＥＤ、ＬＥＤ及びＳＬＭ、又はＤＬＰを含む群から選択される装置によって生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記波面を変調するための前記手段が、球面及び円柱変化を前記波面に与える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記波面を変調するための前記手段が、球面収差、円柱収差及び高次収差を前記波面に与える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記波面を変調するための前記手段が、
ａ．アルバレスレンズと、
ｂ．アルバレスレンズ及び可変ミラーと、
ｃ．コンピュータによる制御と、
ｄ．ジャクソンクロスシリンダと、
ｅ．可変ミラーと、
ｆ．名目外の患者観察位置を補正するための手段と、
ｇ．１つ又は複数の別個のレンズと、
を含む群から選択される１つ又は複数の要素を用いる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
光学中継ステップが、凹面且つ球面であるフィールドミラーを用いる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
光学中継ステップが、凹面且つ環状であるフィールドミラーを用いる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
患者応答が、
ａ．触覚と、
ｂ．ジョイスティックと、
ｃ．ゲームコントローラと、
ｄ．手振りと、
ｅ．眼球運動と、
ｆ．音声認識手段と、
ｇ．オペレータ制御と、
を含む群から選択される装置を用いることによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記画像の前記波面の変調が、前記患者の眼の一方若しくは他方又は両方の位置に基づいて調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記画像の前記波面を変調するための前記手段が、前記患者とオペレータとの間に物理的に配置されない、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
視力検査装置であって、
ａ．患者が見ることができる静止又は動的（動画）画像を生成するための手段と、
ｂ．画像の波面を変調するための手段であって、前記波面を変調するための前記手段が、前記患者から物理的に遠隔である、前記画像の波面を変調するための手段と、
ｃ．前記患者の眼の近くか、その上か、又はその内部の平面に前記画像の変調された波面を光学的に中継するための手段と、
ｄ．前記患者の応答に基づいて、前記画像の前記波面の前記変調を変更するための手段と
を備える視力検査装置。
【請求項１４】
ａ．前記変調された波面の値をオペレータに伝達するための手段を更に含む、請求項１３に記載の視力検査装置。
【請求項１５】
前記波面の前記変調が、連続的に調整可能である、請求項１３に記載の視力検査装置。
【請求項１６】
生成された画像が、
ｆ．ＯＬＥＤ、ＬＥＤ及びＳＬＭ、又はＤＬＰを含む群から選択される装置によって生成される、請求項１３に記載の視力検査装置。
【請求項１７】
前記波面を変調するための前記手段が、球面及び円柱変化を前記波面に与える、請求項１３に記載の視力検査装置。
【請求項１８】
前記波面を変調するための前記手段が、球面収差、円柱収差及び高次収差を前記波面に与える、請求項１３に記載の視力検査装置。
【請求項１９】
前記波面を変調するための前記手段が、
ｇ．アルバレスレンズと、
ｈ．アルバレスレンズ及び可変ミラーと、
ｉ．コンピュータによる制御と、
ｊ．ジャクソンクロスシリンダと、
ｋ．可変ミラーと、
ｌ．名目外の患者観察位置を補正するための手段と、
ｍ．１つ又は複数の別個のレンズと、
を含む群から選択される１つ又は複数の要素を用いる、請求項１３に記載の視力検査装置。
【請求項２０】
光学中継ステップが、凹面及び球面であるフィールドミラーを用いる、請求項１３に記載の視力検査装置。
【請求項２１】
光学中継ステップが、凹面及び環状であるフィールドミラーを用いる、請求項１３に記載の視力検査装置。
【請求項２２】
患者応答が、
ｎ．触覚と、
ｏ．ジョイスティックと、
ｐ．ゲームコントローラと、
ｑ．手振りと、
ｒ．眼球運動と、
ｓ．音声認識手段と、
ｔ．オペレータ制御と、
を含む群から選択される装置を用いることによって行われる、請求項１３に記載の視力検査装置。
【請求項２３】
前記画像の前記波面の変調が、前記患者の眼の位置に基づいて調整される、請求項１３に記載の視力検査装置。
【請求項２４】
前記画像の前記波面を変調するための前記手段が、前記患者とオペレータとの間に物理的に配置されない、請求項１３に記載の視力検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主観的な両眼の患者対話型視力検査に関する。
【背景技術】
【０００２】
（特許文献１）に説明されているものなどのフォロプタ・レンズ・ダイヤルは、現在使用されている最も一般的な視力検査装置である。フォロプタは、０．２５Ｄ又は０．１２５Ｄの増分で変化する固定球面及び円柱パワーのレンズのダイヤルで構成される。視力検査中に、フォロプタは、患者の眼の前に配置され、選択されたレンズを通して患者が視力検査表上の文字を見ている間に、異なるレンズが、装置の観察開口部にダイヤルされる。各レンズ組み合わせで患者によって知覚された写像性における増加又は減少に基づいて、検眼士は、視覚を矯正する球面及び円柱レンズの最良の組み合わせを反復的に決定し、次にこれらの値を眼鏡処方として記録する。従来の眼鏡処方が、０．２５Ｄ又は０．１２５Ｄの分解能（１／４又は１／８ジオプトリ）の増分において、ジオプトリックパワー「Ｄ」（＋１ジオプトリの光学パワーを備えたレンズは、平行光を１メートルで合焦させる）で提供されることが、当業者に周知である。
【０００３】
当業者にとって、フォロプタは、その固定パワーレンズにおけるパワーの差、器具の遠近調節を引き起こす傾向、限られた視野、及び曖昧であると感じる患者もいる検査作業によって制限される測定分解能を含む周知の欠陥を有する。
【０００４】
（特許文献２）において、アルバレス（Ａｌｖａｒｅｚ）は、調整可能な光学パワーが可能である２素子レンズ系を説明している。アルバレスレンズは、ペアのレンズ素子で構成され、各レンズ素子は、３次多項式によって画定された表面形状を備えていた。アルバレスレンズペアの一素子が、その光学軸に垂直な方向に平行移動された場合に、レンズペアの光学パワーは、平行移動の量と共に変化した。
【０００５】
ハンフリー（Ｈｕｍｐｈｒｅｙ）に付与された（特許文献３）は、本明細書でハンフリー視力分析器（「ＨＶＡ」）と呼ばれる主観的な両眼の視力検査器具を説明した。固定パワーのレンズを使用するのではなく、ＨＶＡは、球面矯正を提供する可変パワーアルバレスレンズの単一ペアと、０°〜９０°及び４５°〜１３５°軸に沿って可変乱視矯正パワーを提供するために、器具の光学軸に沿って直列に配置されたアルバレスレンズの第２及び第３のペアと、をそれぞれ組み込んだ。固定軸及び可変パワーの２つのアルバレス円柱レンズの使用は、０．１２５Ｄ又は０．２５Ｄの増分において、所望の任意の軸における結果としての円柱パワーを生成するために利用された。ＨＶＡ屈折計における可変パワーアルバレスレンズの使用は、フォロプタ及び類似の先行技術装置における固定パワーのレンズに勝る発明的な特徴だった。
【０００６】
フォロプタ及び類似の先行技術方法において、矯正レンズは、物理的には患者の直前に配置される。ＨＶＡにおいて、レンズは、患者とオペレータの間に置かれたキャビネットに遠隔に配置され、アルバレスレンズの光学特性は、患者の約３メートル前に置かれた凹面フィールドミラーによって、患者の眼の近くの適切な平面に結像（又は光学的に中継）された。ハンフリーは、この配置を「ファントムレンズアーキテクチャ」と呼び、それは、患者の眼の近くにかさばる装置を配置することを排除した。ＨＶＡフィールドミラーにおける画像を見る場合に、それは、まるで眼に見えない「ファントム」矯正レンズが、患者の眼の前に配置されたかのように患者には見え、且つそれは、器具の遠近調節の誘導、フォロプタに固有の共通の誤差源、及び類似の先行技術装置のない自然な観察条件下で、視力検査が行われ得るようにした。
【０００７】
（特許文献３）が１９７５年に発行されたので、レンズ製造技術における改良は、今や０．０１Ｄ未満の分解能、即ち、フォロプタ、ＨＶＡ、及び他の先行技術視力検査方法によって提供された０．１２５Ｄ及び０．２５Ｄの分解能より約１０倍大きな分解能で、眼鏡レンズを製造できるようにする。今や類似の分解能は、コンタクトレンズ製造において、且つＬＡＳＩＫ及びＰＲＫ手術を用いたレーザ視力治療によって達成することができる。
【０００８】
収差計、波面センサ、及び空間分解屈折計がまた、球面収差、コマ及びトレフォイルなどの眼の高次収差を測定するために、最近利用可能になった。様々な光学補正の設計に収差測定を組み込むことは、０．１２５Ｄ又は０．２５Ｄに制限された分解能を有する球面及び円柱レンズの従来の眼科手段にのみ基づく補正よりも良い視力、向上された着用感、及び改善された被写界深度を患者に提供し得る。
【０００９】
（特許文献４）及び（特許文献５）は、神経−視覚波面誤差、即ち、従来の眼科処方又は視覚収差測定より正確であると発明者が主張する測定基準に基づいて視力を測定する新しい方法のために発行された。
【００１０】
ハンフリー視力分析器は、先行技術の両眼視力検査装置に勝る改善された特徴を有したが、ＨＶＡのジオプトリック分解能は、フォロプタの分解能にすぎなかった。何故なら、その装置の調整可能なレンズが、眼科処方をエミュレートするために用いられ、装置の最大測定分解能が、０．１２５Ｄだったからである。ＨＶＡは、高次収差又は神経−視覚波面誤差などの新しい視覚測定基準を取得する能力を有しなかった。言い換えれば、ＨＶＡは、０．１２５Ｄの最小増分において、固定の球面−円柱方式以外で画像の波面を変調することができなかった。
【００１１】
ＨＶＡにおいて、患者は、垂直方向において１０°オフセットされた角度でフィールドミラーにおける画像を見た。この軸外観察角度は、望ましくない非点収差及び高次収差の両方を引き起こした。引き起こされた非点収差を補償しようとして、ハンフリーは、球面ミラーの製造を教示し、次に、（特許文献６）に説明されている機械的クランプでミラーを環状形状に変形した。しかしながら、ひとたび医院に設置されると、ミラーが、要求された形状を経時的に維持するという保証はなかった。軸外観察による、且つミラー形状の歪みによることのうちの少なくとも一方によって引き起こされた高次収差は、ＨＶＡ装置において検出も補正もされなかった。これらの欠陥は、装置の光学性能及び精度並びにＨＶＡによってなされる屈折測定を制限し、それによって、その測定値を用いて処方された矯正アイウエアの性能を低下させた。
【００１２】
（特許文献３）の発明の別の限界は、所望の矯正パワーにＨＶＡを設定するために必要とされる複雑な方法だった。オペレータは、球面パワーを設定するために最初に１つの制御ホイールをダイヤルし、次に、所望の非点収差パワー及び軸を設定するために２つの異なるホイールをダイヤルすることを要求された。非点収差補正が、２つのアルバレス円柱レンズのパワーの合成ベクトル和だったので、そのそれぞれは、異なるダイヤルによって制御され、非点収差のパワー及び軸の設定は、オペレータにとって、特に、単一のノブが円柱パワーの軸を制御し、且つ第２のノブが円柱パワーを制御したフォロプタの使用で訓練されたオペレータにとって、困難で非直観的な作業だった。
【００１３】
ＨＶＡ光学系は、患者と検査員との間に置かれたかさばるデスクであって、検査室スペースのかなりの部分を占めるかさばるデスクに収容された。デスクは、患者への医師のアクセスを妨害し、眼の健康診断を行うために必要とされる器具である細隙灯顕微鏡及び倒像検眼鏡を医師が使用することを排除した。これは、ワークフローにおける遅延、及び不便を患者にもたらした。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第４，５２３，８２２号明細書
【特許文献２】米国特許第３，３０５，２９４号明細書
【特許文献３】米国特許第３，８７４，７７４号明細書
【特許文献４】米国特許第７，７０３，９１９Ｂ２号明細書
【特許文献５】米国特許第７，９２６，９４４Ｂ号明細書
【特許文献６】米国特許第４，０４３，６４４号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
米国特許第３，８７４，７７４号明細書の装置に関するこれら及び他の限界を克服するために、視力検査用の新規な方法及び機器が本明細書で説明される。
画像を生成すること、患者から遠隔の画像の波面を変調すること、患者の眼の近くか、その上か、又はその内部の平面に変調された波面を中継すること、患者又はオペレータの応答に基づいて、波面の変調を変更すること、波面変調の値をオペレータに伝達すること、を備える視力検査の方法が開示される。
【００１６】
画像を生成する手段と、画像の波面を変調する手段であって、前記変調手段が、患者から物理的に遠隔の手段と、患者の眼の近くか、その上か、又は内部の平面に画像の変調された波面を光学的に中継する手段と、患者又はオペレータの応答に基づいて、画像の波面の変調を変更する手段と、連続的に変調された波面の値をオペレータに伝達する手段とを提供する視力検査機器が開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】患者が検査椅子に座っている機器の概略側面図である。
【図２】患者椅子及び後部タワーの斜視図である。
【図３】調整可能なレンズが除去された、右眼及び左眼用の波面発生器の部分上面図である。
【図４】調整可能なレンズが適所にある、右眼用の波面発生器の部分詳細図である。
【図５】図４に示されている調整可能なレンズ素子の同一性を列挙する表である。
【図６】システムコンピュータの入力及び出力のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
一般に、本機器は、８インチ（２０．３２ｃｍ）×１０（２５．４ｃｍ）インチの典型的な寸法を備えた、アイケア専門家の検査レーンに配置されるように意図されている。図１及び２に示されているように、機器は、タワー１、検査椅子２Ａ、反射フィールドミラー及び１つ又は複数の任意選択のカメラ４Ａを収容するビューポート３、およびオペレータ制御端末５からなる。機器で視力検査を受ける患者１Ａは、検査椅子席８に座り、ボックス９によって示された望ましい検査位置内に患者の眼が配置されるように調整される。画像が、光学トレー１０における波面発生器１０Ａ又は他の手段によって生成され、且つビューポート３のフィールドミラー４に向けられ、そこで画像は、望ましい検査位置９内に位置する患者の眼へ反射される。患者の背後で、リヤキャビネット１は、コンピュータ、電源、及び光学トレー１０に位置する波面発生器を制御する他の専用エレクトロニクスを収容する。光学トレーから投射された画像は、フィールドミラー４によって反射され、患者によって見られる。
【００１９】
図２は、垂直タワー１に隣接して前方に位置する、検査椅子２Ａの斜視図を示し、検査椅子２Ａは、椅子における患者の動作がタワーにおける光学コンポーネントから独立するように、優先してタワー１から機械的に分離される。検査椅子は、座席部８を有し、その位置は、システムコンピュータに応答するようにされ得る、椅子１１の基部に位置するモータ手段を介して調整可能である。背もたれは、手動によって、又はシステムコンピュータに応答するようにされた自動手段によって調整可能にされ得るヘッドレスト１２を有する。検査中に患者の頭を安定させる際の助けとなるように、任意選択の安全枕（図示せず）が、光学トレー１０の下側から配置されても良い。
【００２０】
検査椅子は、ひじ掛け１３を有し、ひじ掛け１３のそれぞれは、患者入力手段１５を支持するためのプラットホーム１４を有する。一つの好ましい実施形態において、入力手段は、検査中にシステムコンピュータに入力を供給するために患者が回転させるか、平行移動させるか、又は押し下げても良い回転式触覚ダイアルである。適切な触覚コントローラは、カリフォルニア州サンホセのイマージョン・テクノロジーズ（Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  ９５１３１）によって製造され、かかるコントローラは、検査中にシステムに直観的な入力を供給することに特に適している。マウス、ジョイスティック、回転つまみ、タッチセンシティブスクリーン、音声、及び他の制御手段などの多数の他の入力装置が周知であり、それらのどれが、本願の装置とともに使用するための代替実施形態として使用されても良い。
【００２１】
図３は、調整可能なレンズ及び付属レンズが除去された、右眼１８及び左眼１９用の波面発生器の上面図を示す。右眼用２０及び左眼用２１の表示手段が、画像を生成する。１つの適切な画像生成手段が、ワシントン州ベルヴューのエマジン・カンパニー（ＥＭａｇｉｎ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｂｅｌｌｅｖｕｅ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ）によって製造されたモデルＳＸＧＡ  ＯＬＥＤ−ＸＬＴＭである。ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＤＬＰ、ＣＲＴ及び他の手段を含む多数の他の画像生成手段及び様式が、当該技術分野において周知であり、それらのいずれか又は全てが、本願の装置とともに使用するための代替実施形態用に適している可能性がある。
【００２２】
２０及び２１によって生成された画像は、コリメートレンズ２２及び２３を通過する。次に、画像のコリメートされた光は、図４に詳細に示され、以下で説明される調整可能なアルバレスレンズ素子及び付属レンズ素子のスタックを横断し、そこで光は、右眼用のビーム反射ミラー２４及び２６によって、且つ左眼用の反射ミラー２５及び２７によって転向され、次に光は、フィールドミラー２９の方へ導かれる。レンズ２４、２５、２６及び２７の位置及び角度は、フィールドミラーにビームを導くために、且つ左及び右ビーム経路間の間隔を患者の瞳孔間距離２８の間隔に適合させるために、システムコンピュータに応答するようになっている。装置に関して適切で調整可能なレンズは、米国特許第３，３０５，２９４号明細書にアルバレス（Ａｌｖａｒｅｚ）によって説明されているレンズである。これらのレンズは、ペアのレンズ素子で構成され、各レンズ素子は、３次多項式によって表現可能な表面形状を有し、各素子は、その相手素子のミラー画像である。レンズ素子が、素子の光学軸に垂直な方向において、互いに対して移動させられるので、レンズ素子を通過する画像に与えられる光学パワーは、移動距離に応じて変化する。レンズは、周囲フレームに取り付けられ、レンズは、レンズの移動がシステムコンピュータに応答して行なわれるように、運動手段２８によって移動される。画像の波面は、画像が各レンズ素子を通過する際に変化する。波面発生器の最後の光学素子に画像が存在するときに付与される合計の変化が、本明細書において画像の波面の変調として称される。そのような変調は、当業者に既知の他の適切な光学手段により生じさせることができる。
【００２３】
アルバレスレンズ素子の形状を画定する式の係数は、例えば、ゼマックス（ＺｅＭａｘ）（レイディアント  ゼマックスＬＬＣ、米国ワシントン州ベルヴュー、１１２ｔｈアヴェニュー  ＮＥ、スイート２０２、３００１（Ｒａｄｉａｎｔ  ＺＥＭＡＸ  ＬＬＣ，３００１  １１２ｔｈ  Ａｖｅｎｕｅ  ＮＥ，Ｓｕｉｔｅ  ２０２，Ｂｅｌｌｅｖｕｅ，ＷＡ  ９８００４−８０１７  ＵＳＡ））などの適切な光学設計ソフトウェアを用いることによって、それらのレンズ素子の光学性能を改善するように、最適化され得る。レンズ素子の性能を改善するための調整可能なレンズの変更は、本開示の範囲内で完全に想定される。
【００２４】
当該技術分野において周知である他のタイプの調整可能なレンズ及びミラーが、画像の波面を変調するために波面発生器において使用され得、他のタイプの調整可能なレンズ及びミラーは、本発明の範囲内であると考えられる。ニュージャージ州バリントン、イーストグロスターパイク１０１のエドマンズ・オプティックス（Ｅｄｍｕｎｄｓ  Ｏｐｔｉｃｓ，１０１，Ｅａｓｔ  Ｇｌｏｕｃｅｓｔｅｒ  Ｐｉｋｅ，Ｂａｒｒｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ  ０８００７−１３８０）によって製造されるものなど、コンピュータに応答するようにされ得る可変ミラーが周知である。一つの代替実施形態として、上記の調整可能なアルバレスレンズは、固定レンズによって、１つ又は複数の可変ミラーによって、又は固定レンズ、可変ミラー及びアルバレスレンズの任意の組み合わせによって、取り替えられても良い。別の実施形態は、ラック又は他の機構に配置された１つ又は複数の別個のレンズが、画像の波面を変調するために置換され得る。
【００２５】
図４は、調整可能なアルバレスレンズペアと、表示手段２０によって生成される画像の波面を修正するために使用される付属レンズペア２９〜４５を示す、右眼用の波面発生器のより詳細な図を示す。一実施形態におけるこれらのレンズの同一性は、図５に列挙される。
【００２６】
一つの好ましい実施形態では、アルバレスレンズ素子の線形分離と、画像の球面変調との間の関係は、２．１ｍｍ＝１Ｄであるべきであるということが分かっている。アルバレスレンズ素子の線形分離と、画像の円柱変調との間の関係は、１．８ｍｍ＝１Ｄであるべきであるということが分かっている。
【００２７】
適切な磁気または光学位置エンコーダ（レニショー（Ｒｅｎｉｓｈａｗ）のエンコーダリードヘッド  Ｔ１００１１５Ａ及びエンコーダスケール  Ａ−９４２０−０００６Ｍ等）をレンズ素子２９〜４５の底部に配置して、レンズ素子の位置を判定する際に用いる信号をシステムコンピュータに送信してもよい。そのような手段は、較正あるいは、連続動作の目的のために用いられ得る。
【００２８】
一般に、図５に列挙される光学素子が、−２０Ｄ〜＋２０Ｄの球面円柱屈折誤差の補正の全領域を提供するために、画像の波面を変調するように選択され得る。装置は、０．００５Ｄ〜２０Ｄの増分の範囲においてオペレータが所望するどの増分においても連続的に調整可能な波面変調を提供することができる。可変分解能の連続的に調整可能な波面変調は、従来技術ＨＶＡ，ホロプターおよび他の従来技術に対する大きな改良点である。その理由は、高分解能の段階（例えば、０．０１Ｄ）を選択して、非常に微細な波面変調を提供して、最適な視力を達成し、０．１２５Ｄ及び０．２５Ｄの分解能に制限された従来の眼科の眼鏡処方よりもはるかに高分解能で矯正眼鏡の仕様を作成することができるからである。この発明の特徴を提供することにより、本願の装置は、新たな世代の眼鏡レンズ製造をもたらす分解能の矯正眼鏡の仕様を提供することができる。そのような可変分解能は、低視力の患者を検査するときなどのある状況において、患者の視力検査を急いで行なうために、オペレータが装置を低分解能（例えば、１．０Ｄ）に設定するときに有用である。
【００２９】
画像の波面の球面及び円柱成分を変調することに加えて、波面発生器は、波面を変調して、高次収差の補正を達成することができる。例えば、レンズ素子３１及び３２の動きを指向付けすることにより球面収差、およびレンズ素子３３及び３４の動きを指向付けすることによりコマ収差の補正を達成することができる。一つの別の実施形態では、波面発生器が固定及び調整可能なレンズ素子を用いて、球面誤差および非点収差誤差を変調し、可変ミラー素子を用いて、画像の波面の高次収差を変調するようにしてもよい。
【００３０】
図１は、フィールドミラー４を収容するビューポート３の側面図を示す。好ましい一実施形態において、フィールドミラーは、形状が円形であり、それは、約２．５Ｍの曲率半径及び１０インチ（２５．４ｃｍ）〜２４インチ（６０．９６ｃｍ）の直径を備えた球面の凹曲率を有する。かかるミラーは、望遠鏡用途において周知であり、適切なミラーが、ジョージア州ニューナンのスター・インスツルメンツ（Ｓｔａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｎｅｗｎａｎ，ＧＡ  ３０２６３−７４２４）から入手され得る。アリゾナ州のコンポジット・ミラーズ・アプリケーションズ（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｍｉｒｒｏｒｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ａｒｉｚｏｎａ）から入手可能なＣＦＲＰ（炭素繊維強化重合体）の球面矩形ミラーなど、球面ミラー用の代替実施形態が周知である。
【００３１】
フィールドミラー用の代替実施形態は、非球面ミラー、トロイダルミラー、形状が非円形のミラー、及びプラノミラーの使用を含む。
好ましい一実施形態において、ミラーの曲率半径は、ミラーに対する患者の眼（名目上の検査位置９における）の眼鏡平面と、波面発生器の中心からフィールドミラーまでとの間の近似距離に対応する。凹面の球面ミラーの焦点距離の２倍の距離に（又は曲率半径に）配置された実際の物体が、１の倍率又は単一倍率で、物体の実際の倒立実像を生成することが、当業者に周知である。この構成において、物体及び画像は、共役平面を占めると言われ、それは、当業者に周知の、レンズ及びミラーの特性である。言い換えれば、物体及びその画像が共役平面を占める場合に、物体平面における物体の光学特性は、まるで物理的物体自体が、画像平面に位置しているかのように、画像によって画像平面に正確に再現されると言うことができる。物体が、共役画像平面に光学的に中継されたとも言うことができる。
【００３２】
米国特許第３，８７４，７７４号明細書の発明的な特徴は、凹面鏡の光学中継特性が、物理的物体と同様に補正光学レンズにも適用可能だという認識だった。具体的には、ハンフリーは、凹面フィールドミラーの曲率半径と等しい距離に位置する調整可能なアルバレスレンズの補正パワーが、共役画像平面における凹面鏡から等距離の位置に有効に中継されるであろうということを認識した。患者の眼鏡平面が、フィールドミラーの曲率中心に位置し、且つ矯正調整可能レンズが、同じ距離だけ離れて（ミラーに対してわずかに異なる角度においてではあるが）いる場合に、矯正調整可能レンズの特性は、患者の眼鏡平面に光学的に中継されるであろう。
【００３３】
「単一倍率」の条件で、又はその近くで機器を動作させること（即ち、矯正レンズ及び患者の眼鏡レンズが、曲率半径と等しい、凹面の球面フィールドミラーからの距離に位置する場合に）が好ましい一実施形態であることが、当業者にはまた明らかであろう。しかしながら、非単一倍率で結像されるアルバレスレンズからもたらされる有効レンズパワーの変化が、次の式によって補償され得ることが周知である。
【００３４】
Ｐｏ＝Ｐｃ（Ｍ）２
Ｐｏが、患者の眼鏡平面におけるレンズの有効パワーである場合に、Ｐｃは、波面発生器における矯正レンズのパワーであり、Ｍは、Ｄｏ／Ｄｉによって与えられる倍率であり、Ｄｏは、矯正レンズとフィールドミラーとの間の距離であり、Ｄｉは、フィールドミラーと患者の眼との間の距離である。この関係は、患者の眼が曲率半径にではなくフィールドミラーからの距離にある場合に、Ｐｏを調整するために用いられても良い。
【００３５】
図１に示されているように、デスク５Ａが、オペレータによって使用されるディスプレイ端末５を支持して、コンピュータに制御入力を供給するとともに、装置から表示を受信するために設けられる。オペレータ入力は、従来のキーボード、マウス、又は検査中にＩＯＬエミュレータを制御するための任意選択の触覚手段１５によって提供されても良い。これらの装置は、従来のケーブル、光ファイバ、又は無線手段を通してシステムコンピュータに接続される。音声及びジェスチャー入力等の他の入力手段が当業者に公知であり。これらの及び他の入力が本開示の範囲内であると見なされる。
【００３６】
図６は、機器における別個のサブシステムへのシステムコンピュータ５０の入力及び出力を示す。カメラ４６は、患者位置検出器４９に情報を供給し、患者位置検出器４９は、システムコンピュータ５０に入力を供給する。オペレータ入力４７及び患者入力４８は、システムコンピュータに供給される。
【００３７】
システムコンピュータ５０は、入力を受信し、データベース記憶システム５２に出力を供給するが、出力は、好ましい実施形態においてインターネット５１を通して送信されても良い。
【００３８】
システムコンピュータ５０は、デジタルディスプレイ５７及び５８を動作させるディスプレイドライバ５５に出力を供給し、デジタルディスプレイ５７及び５８は、好ましい実施形態において、上記の有機発光ダイオードであっても良い。システムコンピュータ５０は、波面発生器の右及び左チャネル用の調整可能なレンズをそれぞれ駆動するアクチュエータ５９及び６０を管理するレンズ動作制御システム５６に出力を供給する。
【００３９】
好ましい一実施形態において、患者の眼とビューポートミラーとの間の距離を決定するために、１つ又は複数のカメラ４Ａからの情報は、（スウェーデン、イェーテボリ（Ｇｏｔｈｅｎｂｕｒｇ，Ｓｗｅｄｅｎ）のスマートアイＡＢ（Ｓｍａｒｔ  Ｅｙｅ  ＡＢ）によって作成されたスマートアイ（ＳｍａｒｔＥｙｅ）、スウェーデン、ダンデリード（Ｄａｎｄｅｒｙｄ，ＳＷＥＤＥＮ）のトビーテクノロジーＡＢ（Ｔｏｂｉｉ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＡＢ）によって作成されたトビー（Ｔｏｂｂｉ）、又はアリゾナ州ツーソン（Ｔｕｃｓｏｎ，ＡＺ）のシーイングマシーンズインク（Ｓｅｅｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ  Ｉｎｃ）によるフェースＬＡＢ（ｆａｃｅＬＡＢ）））などの適切な視標追跡ソフトウェアに送信することができる。ひとたびこの距離が知られると、上記で挙げられた式は、患者の実際の位置におけるレンズの有効パワーを計算するために用いることができる。かかる特徴は、患者が画定された範囲９内を自由に動くことを可能にし、一方でシステムは、波面発生器におけるレンズの有効パワーに適用される補正を自動的に計算する。これは、先行技術に勝る１つの重要な発明的な特徴である。何故なら、患者が自然な観察条件下で検査し、且つ額当て又はヘッドレストによって拘束される必要なしに自由に動くことができるようにするからである。それはまた、適切な較正率が、患者の実際の位置に基づいて適用されることを保証することによって、測定の精度を改善する。
【００４０】
この式は、かかる非単一倍率において装置の動作を補正するために、較正表を介して、且つアルバレススタック２５Ａにおけるレンズを調整することのうちの少なくとも一方によって、補正変換を提供することができる。かかる補正は、オペレータによる入力なしに、システムコンピュータによって自動的に行われても良い。アルバレススタックにおける１つの位置だけが、曲率中心にあり得ること、及び補正率が、曲率中心に隣接して位置するスタックにおけるレンズに適用されなければならないことがまた周知である。機器の較正及び精度を更に向上させるために、空間分解屈折計又はハートマン−シャック（Ｈａｒｔｍａｎｎ−Ｓｃｈａｃｋ）装置などの波面センサが、検査中に患者の眼によって潜在的に占められ得る場所に配置されても良い。ボックス９における各場所に波面センサを配置することによって、且つ各場所において波面発生器の全領域の波面変調を生成するために波面発生器を設定することによって、各場所及び波面調整の程度に対して、較正及び補正値を提供することが可能である。
【００４１】
上記のように、本開示は、重量及び体積を減らし、且つ先行技術ＨＶＡ装置によって要求されるよりも検査レーンのフットプリントの一部を占める改善された構成を備えた遠隔波面発生器を備える屈折計に提供し、一方で患者及び診断装置への医師のスムーズなアクセスを可能にする。
【００４２】
本機器は、機械的に波形にされたフィールドミラーの使用を回避すること、及び非点収差の補正に備え、且つ先行技術ＨＶＡ装置において測定も補償もされなかったフィールドミラーを通して軸外観察により引き起こされた高次収差に備えることによって、ＨＶＡよりはるかに改善された光学性能を特徴とする。機器の光学性能は、患者の眼の位置、軸外でのフィールドミラーの使用、及び調整可能なレンズ素子の累積誤差によって引き起こされる周知の光学誤差に基づいて、波面発生器における調整可能なレンズ素子の自動調整による光学誤差の補正によって更に改善される。機器はまた、先行技術ＨＶＡにおいて使用されるレンズペアと比較して優れた画質を提供するように最適化された形状を備えた調整可能なアルバレスレンズを用いる。
【００４３】
機器は、様々な処方及び異なる矯正製品によって提供される視覚機能を比較するための非常に現実的な現実世界の場面の投射を含む、所望の任意の形状、色又はコントラストの画像を生成するための改善された手段を提供する。固定場面又は動いている場面の画像が、視力検査用に提供されて、先行技術の方法に勝って患者の検査経験を更に改善し得る。機器は、検査中に矯正レンズのパワーの非常に正確な判定のための改善されたデジタル手段と、器具を較正するための改善された手段と、を提供する。機器は、所望の任意の別個の範囲、例えば０．０１又は１．０Ｄのステップで屈折力を変更する手段をオペレータに提供する。オペレータはまた、オペレータの配慮なしにレンズが自動的に引き受ける補正を指定しても良い。機器は、オペレータ及び患者が使用するためのより直観的で、より正確で、より簡単な、オペレータ及び患者制御入力用の改善された手段を提供する。機器は、先行技術の視力検査装置の使用に比較して新規で魅力のある臨床経験を患者に提供しながら、より正確でより高い分解能測定に帰着する、より高速な自覚的屈折検査を可能にする。
【００４４】
その装置の波面発生器における矯正レンズは、コンピュータによって自動的に移動され、先行技術の機器で要求されるような手動操作及び高レベルの腕前の必要性をオペレータから取り除く。
【００４５】
検査員と患者との間にはない位置に配置された波面発生器を含む機器のユニークなアーキテクチャは、空間分解屈折計、検影器、シャック−ハートマン収差計、細隙灯生体顕微鏡、細隙灯カメラ、及び眼底カメラなどの装置への多くの光学付属品の追加を可能にする。機器へのこれらの付属品の追加は、ＨＶＡによって、又は他の先行技術の装置によって提供されない、アイケア専門家用の新規で有用な機能を提供することができる。
【００４６】
本機器の使用において、可変球面、非点収差、及び任意選択の高次光学パワー備えた光学素子で構成された波面発生器は、患者の眼から遠隔の位置に配置され、且つコンピュータに応答するようにされる。矯正光学系と患者の眼との間には、好ましくは、矯正光学系の実像を患者の眼又は眼鏡平面に合焦させる球面又は環状凹面フィールドミラーの形態をした、合焦又は光学中継光学系が配置される。プロジェクタ、優先的には装置のコンピュータの制御下にあるデジタルディスプレイが、波面発生器を介して、波面発生器と患者との間の共役画像位置に実像を投射する。視力検査及び屈折に関し、矯正光学系は、視力矯正の処方を決定するために、主観的な患者応答に基づいて変更される。
【００４７】
コンピュータの指示下で、矯正光学系は、軸外観察角度でフィールドミラーを使用することによって引き起こされる合焦誤差及び他の収差に対して、フィールドミラー自体の収差に対して、対象の位置に対して、且つ調整可能な矯正光学系の累積誤差に対して自動補正するようにされる。患者は、音声コマンド又はデジタル入力コントローラを通じて装置に入力を供給する。
【００４８】
この機器は、視覚障害を測定するために、且つ視力矯正ための処方を考え出す際に、先行技術のファントムレンズ屈折計及び他の先行技術の屈折計の欠陥を克服する新規の発明的な特徴を備えた遠隔波面発生器を備える屈折計を提供する。この機器は、先行技術の方法より優れた正確さ及び精度レベルで視力を測定するために、且つ誤りがちな先行技術の手段と比較して、優れた視力及び改善された着用感を提供する矯正用の設計を明示するために、アイケア専門家による使用のために設計される。
【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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【国際調査報告】
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