(57)【要約】視力検査システムは、画像波面変調装置、眼追跡システム、球状凹面ミラーを使用する合焦システム、患者ステーションを備える。各種実施形態では、画像波面変調装置と患者の眼は集束ミラーの光軸から外れている。波面変調装置の光学素子は、合焦システムによって導入される収差を自動的に矯正するように調節する。また、光学素子を使用して、患者検査ステーション内の患者の動きによって導入される倍率誤差を自動的に矯正するようにする。さらに、眼追跡システムを使用して、患者の眼の動きによって導入される誤差を判定する。最後に、波面変調装置を使用して、あたかも患者が各種注視角度間に特定の設計のメガネレンズを通じて視ているかのように画像を正確にエミュレートする画像を患者の網膜上に生成する。
2015509406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の視力システムであって、
ａ．少なくとも１つのプロセッサと、
ｂ．前記少なくとも１つのプロセッサに動作的に接続され、投射される画像の波面を変調するように構成される少なくとも１つの画像波面変調装置と、
ｃ．検診領域を備える患者検査領域であって、前記検診領域が、患者が前記患者検査領域に位置するときに患者の眼を配置すべき領域を備える、前記患者検査領域と、
ｄ．反射ミラー面に対して垂直な光軸を有する反射ミラーであって、前記光軸が前記少なくとも１つの波面変調装置と患者検診領域の中間に位置する、前記反射ミラーと、
を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサが前記少なくとも１つの波面変調装置を調節して、前記波面変調装置と前記患者検診領域の中間に位置する光軸から生じる光学収差および誤差を最小限に抑えるように構成される、システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの波面変調装置が、
ａ．連続度数可変レンズと、
ｂ．変形可能ミラーと、
ｃ．１つまたはそれ以上の個別のレンズと、
ｄ．位相板と、
ｅ．ａ．、ｂ．、ｃ．、またはｄのうち１つまたはそれ以上の組み合わせと、
から成る群から選択される調節可能な光学素子をさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光学収差および誤差が、
ａ．球面脱焦と、
ｂ．非点収差と、
ｃ．高位収差と、
から成る群から選択される１つまたはそれ以上の光学収差および誤差である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記患者検査領域が、前記少なくとも１つのプロセッサに動作的に接続され、患者の眼が前記検診領域に適切に配置されるように移動されるシートをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのプロセッサに動作的に接続される追跡システムをさらに備え、前記追跡システムが、検査対象の患者の眼が前記検診領域を動き回るときに患者の眼を追跡するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのプロセッサが、前記追跡システムから受信するデータに基づき前記少なくとも１つの波面変調装置を動的に調節して、前記反射ミラーと、検査対象の患者の眼が前記検診領域を動き回る際の等倍率のロスとから導入される前記光学収差および誤差を最小限に抑えるように構成される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
ａ．前記反射ミラーに接続され、
ｂ．前記少なくとも１つのプロセッサに動作的に接続される
可動据付台をさらに備え、
前記可動据付台が前記追跡システムによって得られる眼位置データに基づき反射ミラーを移動させる請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのプロセッサが、前記少なくとも１つの波面変調装置を通過する画像に関する少なくとも１つのメガネレンズ設計の矯正特徴をエミュレートするように前記少なくとも１つの波面変調装置を調節するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
視力測定システムであって、
ａ．少なくとも１つのプロセッサと、
ｂ．反射ミラー面に対して垂直な光軸を有する反射ミラーと、
ｃ．前記少なくとも１つのプロセッサに動作的に接続された調節可能な光学素子であって、該調節可能な光学素子を通って前記反射ミラーに投射される画像の波面を変調するように構成され、変調波面と前記反射ミラーとの間の入射光路が反射ミラーの光軸から外れている、前記光学素子、
ｄ．前記反射ミラーの光軸から外れている反射ミラーからの反射光路と、
を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサが、前記調節可能な光学素子を調節して、前記入射光路および反射光路の軸外角度により前記変調波面に導入される光学収差および誤差を最小限に抑えるように構成される、システム。
【請求項１０】
反射ミラーが球状凹面湾曲を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記誤差および収差が、
ａ．球面脱焦誤差と、
ｂ．円筒誤差と、
ｃ．高位収差と、
から選択される１つまたはそれ以上の誤差および収差である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記反射光路が、視力検査中に患者の眼を配置すべき検診領域にほぼ位置する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのプロセッサに動作的に接続され、患者の検査時に患者の眼を検出および追跡するように構成される追跡システムをさらに備える請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記調節可能な光学素子が、患者の検査時に前記検診領域での患者の眼の動きによって生じる１つまたはそれ以上の光学誤差および収差を動的に最小限に抑えるように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記反射ミラーに接続される可動据付台をさらに備え、前記可動据付台が前記少なくとも１つのプロセッサに動作的に接続され、前記追跡システムによって得られる眼追跡データに基づき前記反射ミラーを移動させるように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのプロセッサが、前記調節可能な光学素子を通過する画像に関する少なくとも２つのメガネレンズ設計の矯正特徴をエミュレートして、検査対象の患者が前記少なくとも２つのメガネレンズ設計を事前に視て比較することができるように前記調節可能な光学素子を調節するように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１７】
眼検診検査システムにおいて導入される軸外誤差を矯正するための方法であって、
ａ．反射ミラー面に対して略垂直な光軸を有する反射ミラーに画像の変調波面を投射することであって、
ｉ．変調波面の入射光路が前記光軸から外れており、
ｉｉ．前記画像の波面が少なくとも１つの調節可能な光学素子によって変調され、
ｉｉｉ．前記少なくとも１つの調節可能な光学素子が少なくとも１つのプロセッサによって制御されている、前記画像の変調波面を投射すること、
ｂ．前記反射ミラーによって、反射光路に沿って患者の眼が視力検査処置中に配置される検診領域へ前記画像の変調された波面を反射させることであって、前記反射光路が光軸に対して軸から外れている、前記画像の変調された波面を反射させること、
ｃ．前記少なくとも１つのプロセッサによって、前記少なくとも１つの調節可能な光学素子を調節して、軸外入射光路および軸外反射光路により導入される１つまたはそれ以上の光学収差および誤差を最小限に抑えること、
を備える方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの調節可能な光学素子が複数の可動アルバレスレンズを備える、請求項１７に記載のコンピュータにより実施される方法。
【請求項１９】
ａ．追跡システムによって患者の眼の位置を追跡すること、
ｂ．前記少なくとも１つのプロセッサによって前記少なくとも１つの調節可能な光学素子を調節して、患者の眼が前記検診領域を動き回る結果として導入される１つまたはそれ以上の光学収差および誤差を最小限に抑えるステップと、
をさらに備える請求項１７に記載のコンピュータにより実施される方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの調節可能な光学素子を調節するステップが、前記検診領域での患者の眼の動きに応答して前記少なくとも１つの調節可能な光学素子を自動的に調節することをさらに備える、請求項１９に記載のコンピュータにより実施される方法。
【請求項２１】
ａ．追跡システムによって患者の眼の位置を追跡すること、
ｂ．前記反射光路と患者の眼との整合を維持するように前記追跡システムによって得られる追跡データに基づいて前記ミラーを移動させること、
をさらに備える請求項１７に記載のコンピュータにより実施される方法。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのプロセッサによって前記少なくとも１つの調節可能な光学素子を調節して、前記検診領域での患者の眼の動きによって導入される１つまたはそれ以上の光学収差および誤差を最小限に抑えることをさらに備える請求項２１に記載のコンピュータにより実施される方法。
【請求項２３】
ａ．前記少なくとも１つのプロセッサによって少なくとも１つのメガネレンズ設計を受信すること、
ｂ．受信した少なくとも１つのメガネレンズ設計に基づき前記少なくとも１つの調節可能な光学素子を調節して、前記少なくとも１つのメガネレンズ設計によって提供される矯正特徴をエミュレートすること、
をさらに備える請求項１７に記載のコンピュータにより実施される方法。
【請求項２４】
患者の視力を測定し、矯正レンズをエミュレートするシステムであって、
ａ．少なくとも１つのプロセッサと、
ｂ．前記少なくとも１つのプロセッサに動作的に接続され、投射される画像の波面を変調するように構成される少なくとも１つの波面変調装置と、
ｃ．検診領域を備える患者検査領域と、
ｄ．反射ミラー面に対して垂直な光軸を有するミラーであって、前記光軸が前記少なくとも１つの波面変調装置と患者検診領域との間に位置する、前記ミラーと、
を備え
前記少なくとも１つのプロセッサが、
ｉ．少なくとも１つのメガネレンズ設計を受信し、
ｉｉ．前記少なくとも１つの波面変調装置を調節して少なくとも１つの画像を変調することで、前記ミラーに反射して前記患者検査領域に入る前記少なくとも１つの画像が前記少なくとも１つのメガネレンズ設計の矯正特徴をエミュレートする
ように構成されるシステム。
【請求項２５】
前記少なくとも１つのプロセッサが、
ａ．複数のメガネレンズ設計を受信し、
ｂ．前記少なくとも１つの波面変調装置を調節して少なくとも１つの画像を変調することで、前記ミラーに反射して前記患者検査領域に入る画像が少なくとも２つのメガネレンズ設計の矯正特徴を並行してエミュレートし、検査対象の患者が前記少なくとも２つのメガネレンズ設計を略同時に事前に視て比較する
ようにさらに構成される、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
複数の波面変調装置と複数の画像をさらに備える請求項２５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して視力検査のシステムと方法に関し、特に患者の視力の収差を測定し、メガネレンズなどの矯正様式をエミュレートして、患者が多焦点メガネレンズまたは累進加入度レンズ（ＰＡＬ）などの複数のレンズ設計を分析できるシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホロプター技術を使用する現行の視力検査装置では、検査装置を患者と壁または画面に投射される画像との中間に配置しなければならない。ホロプターは煩雑であり、通常は試験結果に機械誤差を導入する。しかも、画像を患者に反射させる凹面ミラーを使用するシステムは、投射光路と反射光路が通常、反射ミラーの光軸から外れるために高位収差および低位収差をもたらすことが多い。
【０００３】
さらに、患者の視覚系の誤差を測定し、患者自身が患者の視力を最適化するメガネレンズ設計を分析または比較できるシステムは存在しない。たとえば、市場には何百もの異なるＰＡＬ設計が出ているが、従来技術のシステムは、患者に許容可能な視覚機能を提供する設計が仮にあったにせよ、それを判定する手段を医師にも患者にも提供していない。また、従来技術のシステムでは、患者が異なるＰＡＬレンズ設計の視覚作用を事前に視て、比較することができない。また、従来技術のシステムでは、患者が光互変性コーティング、偏光フィルタコーティング、または反射防止コーティングなどの各種レンズコーティングの効果を体験することができない。
【０００４】
本システムおよび方法は、従来技術のシステムおよび方法の上記およびその他の考慮事項を認識し、それに対処している。
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態では、本発明は、患者の視力を測定し、メガネレンズの矯正特性をエミュレートするシステムおよび方法に関する。該システムは、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのプロセッサに動作的に接続され、投射される画像の波面を変調するように構成される少なくとも１つの画像波面変調装置と、検診領域を備える患者検査領域であって、該検診領域が、患者が患者検査領域に位置するときに患者の眼を配置すべき領域を備える患者検査領域と、反射ミラー面に対して垂直な光軸を有する反射ミラーであって、光軸が少なくとも１つの波面変調装置と患者検診領域の中間に位置する反射ミラーと、を備える。各種実施形態では、プロセッサは少なくとも１つの波面変調装置を調節して、波面変調装置と患者検診領域の中間に位置する光軸から生じる光学収差および誤差を最小限に抑えるように構成される。各種実施形態では、少なくとも１つの波面変調装置は、プロセッサに動作的に接続され、プロセッサによって制御される１つまたはそれ以上の調節可能な光学素子とすることができる。
【０００６】
別の実施形態では、眼検診検査システムにおいて導入される軸外誤差の矯正方法は、反射ミラー面に対して略垂直な光軸を有する反射ミラーに画像の変調波面を投射するステップと、ミラーによって、反射光路に沿って視力検査処置中に患者の眼が位置する検診領域に画像の変調波面を反射させるステップと、少なくとも１つのプロセッサによって少なくとも１つの調節可能な光学素子を調節して、軸外入射光路および反射光路によりミラーから導入される１つまたはそれ以上の光学収差および誤差を最小限に抑えるステップと、を備える。各種実施形態では、変調波面の入射光路は光軸から外れており、反射光路は光軸から外れており、画像波面は少なくとも１つの調節可能な光学素子によって変調され、少なくとも１つの調節可能な光学素子は少なくとも１つのプロセッサによって制御される。
【０００７】
さらに別の実施形態では、患者の視力を測定し、矯正レンズをエミュレートするシステムは、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのプロセッサに動作的に接続され、投射される画像の波面を変調するように構成される少なくとも１つの波面変調装置と、検診領域を備える患者検査領域と、反射ミラー面に対して略垂直な光軸を有する反射ミラーと、を備える。各種実施形態では、光軸は少なくとも１つの波面変調装置と患者検診領域との間に位置する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つのメガネレンズ設計を受信し、少なくとも１つの波面変調装置を調節して少なくとも１つの画像を変調することで、ミラーで反射されて患者検査領域に入る少なくとも１つの画像が少なくとも１つのメガネレンズ設計の矯正特徴をエミュレートするように構成される。これらの実施形態のいくつかにおいて、少なくとも１つのプロセッサは、複数のメガネレンズ設計を受信し、少なくとも１つの波面変調装置を調節して少なくとも１つの画像を変調することで、ミラーに反射して患者検査領域に入る画像が少なくとも２つのメガネレンズ設計の矯正特徴を並行してエミュレートし、検査対象の患者が少なくとも２つのメガネレンズ設計を略同時に事前に視て比較することができるように構成される。いくつかの実施形態では、システムは複数の波面変調装置および複数の画像をさらに備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本システムの一実施形態に係る視力検査システムの側面図である。
【図２】図１の視力検査システムの患者椅子およびタワーの斜視図である。
【図３】図１の視力検査システムで使用される波面変調装置の上面図である。
【図４】図１の視力検査システムで使用される波面変調装置の詳細図である。
【図５】本システムの一実施形態に係る複数の波面変調装置を有する視力検査システムの側面図である。
【図６】システムコンピュータの入力および出力のブロック図である。
【図７】図１の視力検査システムで検査される患者の画像を示す図であり、患者の眼と注視方向は本システムの一実施形態に係る頭、眼、注視追跡システムによって特定される。
【図８】本システムの実施形態に係る近視野付属装置を示す図１の視力検査システムの斜視図である。
【図９】いかにして患者が図５の視力検査システムを用いて並行して同時に２つの異なるレンズ設計ＢおよびＣを通じて遠視野と近視野の両方を比較するかを示す図である。
【図１０】３つの異なるＰＡＬ設計を示す図である。
【図１１】垂直注視角度Θおよび水平注視角度Δに応じたレンズ度数を表す３つの異なるＰＡＬ設計Ａ、Ｂ、Ｃを示す図である。
【図１２】ＰＡＬ設計Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれに関する注視Ａ〜Ｏの１５の異なる位置における眼の入射瞳とレンズ表面の交点を示す図である。
【図１３】本システムの誤差修正モジュールによって実行される方法ステップのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本システムおよび方法の実施形態を以下詳細に説明し、その１つまたはそれ以上の例を添付図面に示す。各例は説明のために提示したもので本システムを限定するものではない。事実、当業者にとっては、発明の範囲および技術思想を逸脱せずに変更および変形を本システムおよび方法に加えることができるのは自明である。たとえば、一実施形態の一部として図示または記載される特徴を別の実施形態で使用してさらに別の実施形態を生み出すことができる。よって、本システムおよび方法は、添付の請求項およびその均等物の範囲に属するこのような変更および変形を対象として含む。
【００１０】
概要
本システムおよび方法は、概して検査対象の患者の眼の矯正画像を遠隔で作成し投射する視力検査システムに関する。一般的に、該システムは患者検査ユニットと、反射ミラーを含む遠隔位置の表示域とを備える。患者検査ユニットは検診椅子などの患者ステーションと、タワー内の患者検診椅子上方に配置される１つまたはそれ以上の画像波面変調装置とを有する。各画像波面変調装置は、１つまたはそれ以上の調節可能な光学素子を含み、好適な実施形態では、調節可能なレンズ素子を通じて画像が投射される際に画像の波面を変調する連続度数可変レンズ（ＣＶＰＬ）素子とすることができる。調節可能なＣＶＰＬレンズ素子は、画像波面に対して球面矯正を行うアルバレスレンズ対と非点収差矯正を行うハンフリーレンズ対（Ｊ９０°およびＪ４５°）とに基づく。この実施形態は高位線対称収差を矯正するその他のＣＶＰＬ素子も含むことができる。投射画像が波面変調装置を通過する際、画像波面は変調され、入射光路に沿って表示域に位置するミラーに向かって方向付けられる。好適な実施形態では、ミラーはミラー面に対して垂直な光軸と約２〜２．５メートルの曲率半径を有する球状凹面ミラーである。
【００１１】
好適な実施形態では、波面変調装置と表示域ミラー間の距離と表示域ミラーと患者検診椅子間の距離はそれぞれミラーの曲率半径に略等しいため、画像波面生成装置の矯正レンズと患者のメガネ面は、ミラーに対する波面変調装置アセンブリのほぼ中間点と光学的に共役である。しかも、こうした条件下で、メガネ面のエミュレートされた倍率と画像波面変調装置の矯正レンズの拡大倍率は１：１、すなわち等倍率である。この構造では、波面変調装置に含まれる光学素子は、あたかも光学素子が患者の眼の近傍に位置するように有効にエミュレートされる。このように、患者が検査処置中に眼の近傍に光学素子を配置する必要なく視力を検査することによって自然な視聴条件下での視力検査が可能になる。
【００１２】
波面変調装置と患者の眼とが表示域ミラーの光軸から外れるため、ミラーの配向によって生じる収差が患者の視る画像の変調波面に導入される。よって、この軸外構造でのミラーの使用によって導入される収差を最小限に抑えるため、システムは参照テーブル内の較正データを使用して画像波面変調装置の光学素子を調節し、これらの収差を矯正することができる。また、検診椅子に座る際に患者が頭を動かすと、患者の眼と表示域ミラー間の距離が変化して、ミラーに中継される矯正レンズの有効度数が変化する場合がある。上述の軸外ミラー収差を最小化する手段と同様、システムは患者の眼の位置を検出および追跡する患者注視追跡システムを採用することができる。システムコンピュータはこのデータを使用して、患者の眼と表示域ミラー間の距離のリアルタイムな変化を判定することができる。このデータを用いて、システムコンピュータが波面変調装置の光学素子を調節し、等倍率のロスに対応することができる。
【００１３】
最後に、表示域ミラーは、システムコンピュータによって制御される可動据付台を用いて据え付けることもできる。よって、追跡システムが視力検査システム内の患者の頭と眼の動きを検出すると、表示域ミラーは垂直軸および水平軸のうちの少なくとも一つを中心に回転して、患者の眼が検診領域で自然に動き回る場合も、患者の眼と反射光路とを整合させることができる。
【００１４】
例示のシステム設計
図１を参照すると、視力検査システム１０は、タワー１２、表示域１４、検診椅子１６、オペレータ制御端末１８を有する。タワー１２は１つまたはそれ以上の波面変調装置２１を収容する光学トレイ２０を有する。タワー１２は、システムコンピュータ１１２（図６）を収容する後部領域２２と、電源（図示せず）と、波面変調装置２１、検診椅子１６、表示域１４、制御端末１８に動作的に接続されそれらを制御するその他の特殊電子機器（図示せず）とを有する。ローカルネットワークにリンクする別個のコンピュータを使用して上記素子のいずれも制御することができる。
【００１５】
検診椅子
検診椅子１６はタワー１２に隣接し、タワー１２の前方に配置され、好ましくは椅子での患者の動きがタワー内の構成要素に伝達されないようにタワーから機械的に隔離される。検診椅子１６は座部２４を有し、座部の位置は検診椅子１６の基部２６に配置するモータ（図示せず）を通じて調節可能である。モータは、システムコンピュータからの出力に応じて調節することができる。背もたれ２８は、システムコンピュータに応答する手動または自動手段を通じて調節可能なヘッドレスト３０を有する。各種実施形態では、検診中に患者の頭を安定させるのを助ける任意の頭部拘束手段（図示せず）を光学トレイ２０の下に配置することができる。検診椅子１６は、患者３２を収容し、患者の眼を検診領域３４内に位置合わせするように構成される。
【００１６】
図２を参照すると、検診椅子１６はアームレスト３６も有し、各アームレストは患者入力手段４０を支持するプラットフォーム３８を有する。好適な実施形態では、入力手段４０は検診中に患者が回転させ、平行移動させ、あるいは押圧してシステムコンピュータに入力することができる回転触知コントローラである。適切な触知コントローラは、９５１３１カリフォルニア州サンノゼのイマージョン・テクノロジーズ（Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）によって製造されており、このようなコントローラは検診中のシステムへの直感的な入力に特に適する。マウス、ジョイスティック、回転つまみ、タッチ感知画面、音声コントローラなどの多数のその他の入力装置のいずれも別の実施形態で採用することができる。
【００１７】
波面変調装置
図３は、患者の右眼と左眼にそれぞれ対応する２つの具体的な画像波面変調装置４６および４８の上面図である。各画像波面変調装置４６および４８は、連続度数可変レンズ（ＣＶＰＬ）素子）であってもよい調節可能な光学素子および付属素子５０、５２（以下「調節可能な光学素子という」）を含む。画像生成プロジェクタ５４および５６（以下「画像プロジェクタ」）は、画像の波面を変調する各自の光学素子を通じて投射される画像を生成する。本発明の目的で、「画像」という用語は任意の色、コントラスト、形状、または構造の任意の静的または動的画像を意味すると解釈すべきである。各種実施形態では、画像プロジェクタ５４および５６は患者の生活様式に関連する実世界の風景画像を生成するように構成され、これらの画像は静的映像または自然動画とすることができる。適切な画像生成プロジェクタの１つがワシントン、ベルビューのイマジン・カンパニー（ＥＭａｇｉｎ  Ｃｏｍｐａｎｙ）社製モデルＳＸＧＡ  ＯＬＥＤ−ＸＬＴＭ（登録商標）である。ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＤＬＰ、ＣＲＴ、その他の光発生技術を含むその他の画像生成プロジェクタが多数既知であり、そのいずれも別の実施形態に適する場合がある。
【００１８】
プロジェクタ５４および５６によって生成される画像は各自の平行レンズ５８および６０を通過して分岐光ビームを平行光ビームに変換する。平行光ビームは各自の調節可能な光学素子５０および５２（図４に詳しく示す）を通過して投射画像の波面を変調する。その後、変調画像波面用の光路６１および６３は、ビーム調整ミラー６２および６４によって一方の眼に、ビーム調整ミラー６６および６８によって他方の眼に再度方向付けられる。変調波面を有する画像が波面変調装置４６および４８を出ると、光路６１および６３は視野ミラー４２（図１）に向けて方向付けられる。光路６１および６３を視野ミラー４２に適切に方向付け、光路６１と６３間の間隔７０を患者の瞳孔間距離に合致するように調節するため、レンズ６２、６４、６６、６８の位置と角度を調節することができる。各種実施形態では、レンズ５８、６０、６２、６４、６６、６８は、追跡システム１１２（図６）によって得られるデータに応じてアクチュエータに接続され、患者検査のための所望の経路に沿って光路６１および６３を方向付ける手助けをすることができる。他の実施形態では、後述するような等倍率のロスによる誤差を最小化するため、波面変調装置４６および４８またはその中の各種光学素子を可動とすることで、調節可能な光学素子５０および５２の位置を視野ミラー４２から所望距離に保持することができる。
【００１９】
波面変調装置４６および４８にとって適切な連続度数可変レンズ（ＣＶＰＬ）素子５０および５２はアルバレスレンズを含むが、それに限定されない。概して、各ＣＶＰＬ対は２つのレンズ素子を備え、各レンズ素子の表面は三次多項式によって記載することができ、各レンズ素子は相手のレンズ素子のミラー画像である。レンズ素子が素子の光軸に垂直な方向に相互に対して平行移動すると、レンズ対を通過する画像に与えられる屈折力はレンズの平行移動量に応じて変化する。別の言い方をすると、アルバレスレンズ素子は、画像の波面を変調する。よって、各種実施形態では、ＣＶＰＬ対の各レンズは、システムコンピュータ１１０（図６）によって制御されるアクチュエータ（図示せず）に動作的に連結される可動フレーム（図示せず）に据え付けられる。使用可能なアクチュエータの例は、限定はしないが、ステッパモータによって駆動されるウオームスクリュー、圧電アクチュエータ、その他のアクチュエータである。本システムに適したステッパモータシステムの１つが、カリフォルニア州リバーモア９４５５１のアルクス・テクノロジーズ（Ａｒｃｕｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）社製Ａｒｃｕｓ  ＮＥＭＡ  ＤＭＸ−Ｋ−ＤＲＶ−１１−２−１モータである。ＣＶＰＬ素子を最適化するため、ＣＶＰＬ素子の形状を定義する式の係数が、光学性能を向上させ、レンズ対自体の不所望の収差を最小限に抑えるように最適化される結果、レンズ対は直列アレイに並べられる。このような最適化は、ＺｅＭａｘ（米国９８００４−８０１７ワシントン、スイート２０２、３００１、１１２アベニューのＲａｄｉａｎｔ  ＺＥＭＡＸ  ＬＬＣ）などの適切な光学設計ソフトウェアを使用して実行することができる。
【００２０】
図４は、画像生成プロジェクタ５４によって作成される画像の波面変調に使用される調節可能な光学素子５０を示す画像波面変調装置４６の詳細図である。説明上、図４に示す実施形態は連続度数可変レンズ−アルバレスレンズを使用する。具体的には、第１のレンズ対７２および７４は球面度数を矯正する素子−アルバレスレンズとすることができる。第２のレンズ対７６および７８は０°〜９０°のジャクソンクロスシリンダ素子−ハンフリーレンズとすることができる。第３のレンズ対８０および８２は４５°〜１３５°のジャクソンクロスシリンダ素子−ハンフリーレンズとすることができる。クロスシリンダ素子は円柱度数を矯正する素子とすることができる。第４のレンズ対８４および８６は球状収差用にすることができる。最後に、第５のレンズ対８８および９０はコマの収差用にすることができる。残りのレンズ９２〜１０４は偏光レンズやレンズコーティング（たとえば、光互変性コーティング、防眩コーティングなど）を有する各種その他のレンズなどの付属レンズとすることができる。各レンズ対は、画像が波面変調装置４６を通って投射される際に画像の波面を変更する。特定のコーティングを有する各付属レンズは、コーティングの特性に応じてさらに画像を変更する。調節可能な光学素子７２〜９０は、−２０Ｄ〜＋２０Ｄの屈折誤差の全範囲の矯正と最大８Ｄまたはそれ以上の非点収差矯正を提供するように選択することができる。その結果、球面度数と円柱度数の矯正を提供する調節可能な光学素子５０に加えて、調節可能な光学素子は、本機器の適用に適する範囲の高位収差の矯正も行うことができる。
【００２１】
調節可能な光学素子５０に付属レンズを含むことに加えて、ＰＭＭＡディスクまたはその他の適切な光学材料の表面を所望の形状に切削加工することによって作成される位相板なども付属スロット９２〜１０４に挿入することができる。これらの位相板を使用して、対象のメガネレンズ設計をエミュレートするのに必要であろう画像の波面にさらなる変調を加えることができる。さらに、調節可能な光学素子５０はコンタクトレンズ、眼内レンズの光学的特徴だけでなくレーシックやＰＲＫなどの屈折手術プロファイルをエミュレートするのに使用されて、患者自身が自らに提示される様々な視力矯正オプションの効果を評価することができる。
【００２２】
本開示を参照し、その他の種類の調節可能な光学素子およびミラーが波面変調装置４６および４８で使用できると理解すべきである。たとえば、波面変調装置４６および４８は、固定レンズ素子と調節可能なレンズ素子とを使用して球面誤差および非点収差誤差を変調し、変形可能ミラー素子を使用して画像の波面に高位収差を与えることができる。このようなコンピュータに応答可能な変形可能ミラーは、０８００７−１３８０ニュージャージー州バーリントン、イーストグロセスターパイク１０１のエドモンズ・オプティクス（Ｅｄｍｕｎｄｓ  Ｏｐｔｉｃｓ）社で販売されている。さらに別の実施形態では、上述の調節可能なＣＶＰＬは、固定レンズによって、１つまたはそれ以上の変形可能ミラーによって、あるいは固定レンズ、変形可能ミラー、ＣＶＰＬ素子の任意の組み合わせによって置き換えることができる。各種実施形態では、調節可能なＣＶＰＬ素子を球面誤差の低位収差および非点収差の矯正に使用し、変形可能ミラーを高位収差の矯正に使用することによって、調節可能なミラーの動的範囲を高位矯正のみに利用することができる。
【００２３】
表示域
再度図１を参照すると、表示域１４は反射視野ミラー４２と、１つまたはそれ以上の患者追跡カメラ４４とを収容する。各種実施形態では、追跡カメラ４４は、追跡カメラ４４から提供される情報を使用して患者の特徴（たとえば、瞳孔間距離、眼の位置、患者の位置など）を測定する頭、眼、注視追跡システム１１２（図６）に動作的に接続される。各種実施形態では、視野ミラー４２は球形であり、曲率半径約２．５Ｍ、径１０”〜２４”の球状凹面を有する。適切なミラーはジョージア州ニューナン３０２６３−７４２４のスター・インスツルメンツ（Ｓｔａｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）社から購入できる。他の実施形態では、該システムは非球面ミラー、環状ミラー、非円形ミラー、または平面ミラーの使用を含むことができる。
【００２４】
凹面球状視野ミラー４２を使用する実施形態では、（検診領域３４で）患者の眼に近接するメガネ面と視野ミラー４２間の距離、および調節可能な光学素子５０と５２の中心と視野ミラー４２との距離はそれぞれミラーの曲率半径にほぼ等しいはずである。この構造では、画像波面変調装置の矯正レンズとメガネ面は視野ミラーに対して光学的に共役である。しかも、これらの条件下で対象に対する画像の倍率は１：１すなわち等倍率である。波面変調装置４６および４８と検診領域３４は視野ミラーに対して略共役である光学面に位置するため、調節可能な光学素子５０および５２は検診領域３４に位置するメガネ面に光学的に中継され、波面変調装置で生み出すのと同じ有効度数をメガネ面で生成する。よって、視力検査システム１０に座る患者は、あたかも調節可能な光学素子５０および５２が患者の眼に近接して配置されるかのように画像を視ることになる。
【００２５】
コンピュータ特徴を備えた視力検査システム
図５は、片眼につき２つ、計４つの波面生成装置２０２および２０４が光学トレイ２０に収容される視力検査システム２００の別の実施形態の側面図である。よって、上側波面変調装置２０２と下側波面変調装置２０４からの画像の変調波面がビーム結合素子２０６によって結合された後、入射光路１２６に沿って波面変調装置を出て視野ミラー４２に向けて方向付けられる。図１を参照して説明したのと同様、変調画像波面は反射光路１２８に沿って視野ミラー４２で反射し、検診領域３４に入る。後述するように、片目につき複数の波面生成装置により、患者は可能な矯正を比較するだけでなく、複数のメガネレンズ設計によって生成される画像を並行して同時に、あるいはほぼ同時に視て比較し、最適な質であるか、あるいはさもなければ好ましいと思われる画像を選択することができる。
【００２６】
制御端末
再度図１を参照すると、オペレータ制御端末１８は、オペレータによって使用されて、システムコンピュータ１１０（図６）に制御入力を提供し、システムコンピュータからの表示を受信するタッチディスプレイ端末１０６を備える。該システムは、従来の入力装置１０８（たとえば、キーボード、マウス、または触覚ダイヤル）によってオペレータからの入力を受信し、検診中の視力検査システムを制御することもできる。タッチディスプレイ１０６および入力装置１０８は従来のケーブル、光ファイバ、または無線接続を介してシステムコンピュータ１１０（図６）に接続される。
【００２７】
図６は、各種サブシステムに動作的に接続されるシステムコンピュータ１１０を含む視力検査システム１０の概略図である。開示のため、システムコンピュータ１１０への言及は、動作的に接続され、上述の機能を実行するように構成される１つまたはそれ以上のシステムコンピュータを含むと理解すべきである。具体的には、システムコンピュータ５０は追跡カメラ４４から受信する情報を使用して３次元の頭、眼、および注視情報を判定する追跡システム１１２からの患者追跡情報を受信する。システムコンピュータ１１０はこの頭、眼、注視情報を使用して、検診領域３４内での患者の頭の動きによって導入される誤差を修正するように調節可能な光学素子５０および５２を調節する。
【００２８】
さらに、システムコンピュータ１１０は、タッチディスプレイ１０６とオペレータの入力装置１０８からの入力を受信するように構成される。これらの入力は検診椅子位置制御ユニット１１４により検診椅子１６の位置を制御して、患者の眼が検診領域３４に適切に位置決めされるように確保するために使用される。いくつかの実施形態では、オペレータ入力は、オペレータが視力検査システム１０の遠隔に位置するときにインターネット接続１１６などの遠隔制御入力を介して受信することができる。しかも、システムコンピュータ１１０は、患者入力手段４０から患者入力を受信するようにも構成される。このように、患者は検診中に各種入力を行って、システムコンピュータ１１０に調節可能な光学素子５０および５２を調節させることができる。このように、システムは、患者入力を使用して検診を簡易化するように構成される。
【００２９】
各種サブシステム（たとえば、患者とオペレータの制御装置および追跡システム）からの入力を受信することに加えて、システムコンピュータ１１０は画像プロジェクタ５４および５６を駆動するディスプレイドライバ１１８への出力も提供する。システムコンピュータ１１０は波面変調装置４６および４８の右経路および左経路のそれぞれに対して各自の調節可能な光学レンズ５０および５２を駆動するアクチュエータ（図示せず）を方向付けるレンズ運動制御システム１２０への出力も提供する。また、レンズ動作コントローラ１２０は付属レンズ９２〜１０４の位置も制御する。
【００３０】
ローカル入力の受信とローカル出力の送信に加えて、システムコンピュータ１１０は、ネットワーク接続１２４（たとえば、インターネット、広域ネットワーク、またはセルラーネットワーク）を介して中央リポジトリサーバ１２２に動作的に接続される。いくつかの実施形態では、複数の視力検査システム１０Ａおよび１０Ｂはネットワーク１２４を介して中央リポジトリサーバ１２２に動作的に接続される。サーバ１２２は大容量ハードドライブまたはその他の不揮発性記憶装置などの情報記憶装置を備えて、患者データを記憶し、レンズ製造施設に送信することができる。また、サーバ１２２は１つまたはそれ以上の視力検査システム１０、１０Ａ，１０Ｂからの問い合わせに応答し、視力検査システムによって得られるデータに関する統計的分析など、要求されるサービスを提供することができる。
【００３１】
例示のシステム動作
再度図１を参照すると、患者３２は光学トレイ２０の下方に位置する検診椅子１６に座る。オペレータはタッチディスプレイ１０６または入力手段１０８を使用してシート２４の位置を調節し、患者の眼を検診領域３４内へ移動させる。プロジェクタ５４および５６によって生成される画像は光学トレイ２０内の画像波面変調装置４６および４８を通過し、そこで画像波面が調節可能な光学素子５０および５２によって変調される。その後、画像は、入射光路１２６に沿って表示域１４に向けて方向付けられる。変調画像波面は、反射光路１２８に沿って視野ミラー４２で反射され、患者の眼が位置する検診領域３４に向かう。図１に示す構造では、入射光路１２６は視野ミラー４２の光軸１３０から角度α分オフセットされる。また、反射光路１２８も光軸１３０からほぼ同じ角度α’分オフセットされる。本開示を参照すれば、患者の頭が検診領域３４内で動くと角度α’がわずかに変化すると理解すべきである。さらに、患者の眼が波面変調装置４６および４８と同じ面にない場合、角度αおよびα’と垂直な第２の角度β（図示せず）も存在する。第２の角度βは、患者が検診椅子１６に座っている間に頭を光軸１３０に対して左右に動かすときに生じる。
【００３２】
非点収差、高位収差、その他の光学誤差は様々な方法で視力検査システム１０に導入される。たとえば、軸外角度α、α’、βは変調画像波面に非点収差と高位および低位収差をもたらす。各種実施形態では、これらの収差は、波面変調装置４６および４８内の適切な調節可能光学素子５０および５２を調節することによって完全に、または部分的に補償することができる。すなわち、１つまたはそれ以上のレンズ対７６〜９０を調節して、軸外入射光路および軸外反射光路によって導入される収差を除去するか、あるいは最小化することができる。また、α、α’、βは患者の眼の位置が検診領域３４で動き回ると変化するため、システムコンピュータ１１０（図６）は、追跡システム１１２によって提供される情報を使用して患者の頭の動きによって生じる収差を補償するように調節可能な光学素子５０および５２を動的に変更する。このような調節により、患者の眼が検診領域３４で動き回っても、屈折誤差と収差の測定、および矯正のエミュレーションが精度を維持することが確実となる。
【００３３】
上述したように、等倍率の条件またはそれに近い条件で視力検査システム１０を動作させることが好ましい。しかしながら、患者は検査中に自由に検診領域３４を動き回るため、等倍率は必ずしも常に可能ではない。すなわち、患者の眼が視野ミラー４２に対して近づいたり遠ざかったりすると、有効レンズ度数が変化することがある。視力検査システム１０は、以下の式により有効レンズ度数の変化を補償することができる。
【００３４】
Ｐｏ＝Ｐｃ（Ｍ）２
ただし、Ｐｏは患者のメガネ面でのレンズの有効度数であり、Ｐｃは矯正レンズの実際の度数であり、ＭはＤｉ／Ｄｏによる拡大倍率である。Ｄｏは矯正レンズと視野ミラー間の距離であり、Ｄｉは視野ミラーと患者の眼間の距離である。上記式は、較正テーブルに記憶され、システムコンピュータ１１０によって使用されて非等倍率の矯正のために調節可能な光学素子５０および５２の１つまたはそれ以上のレンズを調節する矯正変換を提供する。このような矯正は、追跡カメラ４４および追跡システム１１２によって提供される患者追跡情報データを使用することによって、オペレータの入力なしでシステムコンピュータ１１０により自動的に実行することができる。
【００３５】
図７を参照すると、追跡システム１１２は追跡カメラ４４を使用して患者の頭の画像を捕捉し、患者の右眼１３２と左眼１３４の位置を特定する。好適な実施形態では、追跡カメラ４４は赤外（ＩＲ）光に反応し、ＩＲ照明装置は患者の右眼と左眼（図示せず）に対して配置される。ＩＲ照明装置はＩＲ光を患者の眼に方向付けるように構成されるため、患者の角膜で反射したＩＲ光は、追跡カメラ４４によって検出することができる。よって、追跡システム１１２は、既知の形状および位置のＩＲ照明装置によって生成される画像の反射を利用して患者３２と視野ミラー４２間の距離を測定することができる。各種実施形態では、２つ以上の追跡カメラ４４を相互に間隔をおいて配置して、立体的測定能力を提供し距離測定を向上させることができる。患者の瞳孔のサイズおよび位置と角膜に反射するＩＲ画像のサイズおよび位置とを比較することによって、追跡システム１１２は角膜球体の中心と瞳孔の中心を取得し、これらの２つの空間内の点を結ぶベクトルを算出して、患者の正確な注視方向を把握することができる。別々の注視域で別個に算出される片眼毎の注視方向ベクトルの例が１３６Ｒ、１３６Ｌ、１３８Ｒ、１３８Ｌ、１４０Ｒ、１４０Ｌである。追跡システム１１２は各注視位置での軸外角度Θ（垂直）およびΔ（水平）を算出することができる。これらの角度は、患者の頭の位置と眼の位置の両方の関数である。
【００３６】
図８および９を参照すると、明瞭化のために波面変調装置を省略し、患者が近視野の画像を視ることができる近視野表示装置１４２を備えた視力検査システム１０が示されている。すなわち、反射光路１２８は、視野ミラーを水平軸および垂直軸を中心に回転させる可動据付台４３を用いて視野ミラー４２を移動させることによって偏向させることができる。よって、近視野装置１４２の使用時、視野ミラー４２は水平軸を中心に回転するため、反射光路１２８Ａは、近視野装置１４２の背後に偏向され、視表面１４４を介して反射変調画像波面を患者の眼へと再度方向付ける。すなわち、近視野装置１４２内のミラー（図示せず）は反射光路１２８Ａを再度患者の眼に方向付ける。近視野装置１４２内のミラー（図示せず）により、変調画像は、相互に拡散して、まるで近視野装置１４２の視表面１４４から出現したかのように検診椅子に座る患者に対して現れる。このように、近視野装置１４２は、患者が遠近両用またはＰＡＬレンズによって提供される視力矯正を体験できるように近視野画像をエミュレートする。
【００３７】
図９は、視野ミラー４２と近視野装置１４２の視表面１４４の患者の右眼の視野を示す。片眼につき２つ以上の波面生成装置を有する実施形態（図５）の場合、患者はメガネレンズ設計ＢおよびＣによって生成される画像、すなわち、近視野装置１４２を通じた短距離では画像Ｂｎ１４６およびＣｎ１４８を、視野ミラー４２を通じた遠距離では画像Ｂｄ１５０およびＣｄ１５２を並行して同時に事前に視て比較することができる。よって、患者は、近視野と遠視野の両方に提供されるレンズ設計を同時に評価することができる。
【００３８】
図１０は、３つの異なる多焦点レンズ設計Ａ、Ｂ、Ｃの平面図である。線Φは類似の屈折力の領域を接続する。典型的な累進レンズはコリドーＣｏとして既知なレンズの中央路を下って加入度数が高まっていき、レンズの下側隅に近いほど非点収差のレベルが高い。明瞭化のため度数の表示は図１０では省略する。上述したように、追跡システム１１２は患者の注視位置毎に角度Θ（水平）とΔ（垂直）を算出するのに使用することができる。注視角度Θ（水平）およびΔ（水平）は患者の頭と眼の両方の位置の関数である。このように、図１１の各ＰＡＬレンズ設計では、注視角度ΘおよびΔに応じた角度（０，０）として指定された無限大を視たときの基本注視ベクトルと共に、患者の注視角度に交差するメガネレンズの表面部分が示されている。角度の代わりに、メガネレンズの位置もレンズの光学中心からの距離ミリメートル（ｍｍ）で示すことができる。約１４ｍｍの頂点距離の場合、２０度の注視角度はメガネレンズ上の横断距離約１ｍｍに相当する。
【００３９】
視力検査システム１０は、レンズ設計に基づき画像波面を変調することによって累進レンズをシミュレートするように構成することができる。たとえば、累進レンズ設計が記載するように、各注視角度対ΘおよびΔでの眼の入射瞳が境界を示すレンズ領域におけるｓｐｈ、ｃｙｌ、ＨＯＡの固有値をシステムコンピュータ１１０にロードすることができる。レンズ設計は、レンズ製造業者から提供されるか、適切なレンズマッパーによって測定されるか、あるいは視力検査システム１０の付属装置として設けられる空間分解屈折計によって測定される。次に、レンズ情報は、患者にとってのレンズ設計の特性を注視角度に応じてシミュレートするために画像波面を変調するのに使用することができる。
【００４０】
各種実施形態では、患者の注視角度が変化すると、システムコンピュータ１１０は追跡システム１１２から受信した情報を使用してたとえば１０〜３０Ｈｚのレートで注視角度対を算出し、追跡情報を使用してレンズ動作コントローラ１２０を駆動し、あたかも患者が累進レンズを着用して測定された注視角度でレンズを通じて眺めているかように、ＰＡＬ設計の度数を正確に再現すべく、各自の波面変調装置４６および４８の調節可能な光学素子５０および５２を調節する。レンズ設計Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれに関して、異なる注視角度によって境界が示されるレンズ表面の領域の例が、文字Ａ〜Ｍによって境界が示される異なるレンズ位置と共に図１１に示される。追跡システム１１２とレンズ動作コントローラ１２０は高速で動作するため、視力検査システム１０は、患者の注視角度が自然な頭と眼の動きに伴い変化する際に、現実的な累進レンズ設計のシミュレーションを患者に提供する。
【００４１】
図１２に示すように、メガネレンズ設計に加えて、頂点距離Ｖやフレームラップ角度ＦＷなどの選択されたフレームＦ’からの患者の装着情報をシステムコンピュータ１１０にロードすることによって、視力検査システム１０は患者が視るメガネレンズシミュレーションの精度をさらに向上させることができる。すなわち、ＶとＦＷの値は、入射瞳によって境界が示されるレンズの表面点毎の有効屈折力および収差に影響を及ぼす。
【００４２】
例示の誤差修正モジュール動作
図１３は、（１）視野ミラー４２の光軸１３０から外れる入射光路１２６と反射光路１２８、および検査中の患者の動きから生じる有効度数の変化、によって導入される高位収差および低位収差の例示の矯正方法を示す。本開示を参照することによって、誤差修正モジュール３００が本システムによって実行される方法ステップの例示の実施形態を説明しており、その他の例示の実施形態がステップの追加、あるいは図３に記載の１つまたはそれ以上の方法ステップの省略によって実現されることを理解すべきである。
【００４３】
ステップ３０２で、画像プロジェクタ５４、５６（図３）は、ミラー面に対して垂直な光軸１３０を有するミラー４２（図１）に向けて変調画像波面を方向付ける対応の波面変調装置４６、４８を通って画像を投射する。変調画像波面の入射光路１２６は視野ミラーの光軸１３０から外れている。波面変調装置は、システムコンピュータ１１０（図７）によって制御される１つまたはそれ以上の調節可能な光学素子５０、５２（図３）を有する。
【００４４】
ステップ３０４で、画像の変調波面は、光軸１３０に対して外れた反射光路１２８に沿ってミラー４２に反射する。各種実施形態では、ミラー４２は、入射光路と反射光路がミラーの光軸を外れたときに様々な高位収差および低位収差を画像の変調波面に与える凹面球状ミラーとすることができる。よって、ステップ３０６で、システムコンピュータ１１０は波面変調装置４６、４８の光学素子５０、５２を調節してミラーによって導入される収差を最小限に抑えることができる。調節係数は視力検査システム１０の較正中に決定され、較正参照テーブルに記憶させることができる。
【００４５】
各種実施形態では、ステップ３０８で、システムは追跡システム１１２を使用して患者の頭、眼、注視の位置を追跡するように構成される。患者の頭、眼、注視の位置を使用して、波面変調装置４６、４８、ミラー４２、反射光路１２８に対する患者の眼の位置を判定することができる。各種実施形態では、ステップ３１０で、システムコンピュータ１１０は、追跡システム１１２によって算出されたデータを使用して、患者の眼が光学素子５０、５２との共役面から外に出ることで調節可能なレンズと患者のメガネ面の位置間の等倍率のロスが生じる結果として導入される収差および誤差（たとえば、有効レンズ度数の変化）を最小化するように光学素子５０、５２を調整すべく構成される。再度、システムコンピュータ１１０は参照テーブルに記憶される較正データを使用して、視力検査装置内の患者の動きに対応するように光学素子５０、５２を最適に調節する。
【００４６】
各種実施形態では、視野ミラー４２とシステムコンピュータ１１０に接続される可動ミラー据付台４３とを使用して、患者が検診領域３４を動き回るときに反射光路１２８を患者の眼と位置合わせするのに使用することができる。このように、眼追跡データが追跡システム１１２によって取得されると、システムコンピュータ１１０は反射光路１２８（図１）と患者の眼とが合致するように、可動ミラー据付台によってミラー４２を垂直軸と水平軸を中心に回転させる。このように、光路の入射角度と反射角度を患者に対して維持することで、光学システムとミラーによって導入される収差を最小限に抑えることができる。
【００４７】
結論
本システムおよび方法は、患者の顔の近傍に光学レンズまたは機器を配置せずに患者の視覚系の光学誤差（たとえば、低位収差および高位収差）を測定する視力検査システムを提供する。さらに、該システムでは、患者が可能な光学矯正を事前に視て比較し、最適なソリューションを選択することができる。しかも、該システムでは、患者が複数のレンズ設計を比較して、どの設計が最良の質である、あるいは好ましい画像を提供するかを比較することができる。これらの画像は並行して同時に、またはほぼ同時に比較することができる。よって、複数のメガネレンズが患者によって同時にエミュレートされる、あるいは同時に知覚される。各眼用の波面変調装置を始動することによって、それぞれのメガネレンズ設計に関して、各レンズの画像の両眼比較を事前に視て、比較することができる。その結果、該システムおよび方法は、任意のメガネレンズの光学的特徴を特徴付けて、近距離、中距離、遠距離にわたり、一定範囲の画像の照度、色、コントラスト全体にわたって現実的な視聴条件下で患者用の光学的特徴を正確にエミュレートするように提供される。画像プロジェクタの出力を調節することによって、患者は、照度とコントラストの上下および色の変化に伴い、どのようにメガネレンズ設計が比較されるかを把握できる。これにより、患者はメガネレンズ設計を事前に視て、比較して、自分の主観的評価に基づいて選んだ特定のメガネレンズ設計または特徴を選択することができる。
【００４８】
頭、眼、注視追跡システムを使用することによって、該システムは画像を適切な画像面に安定させることによって、検査中に静止し続ける必要性から患者を解放し、自然な視聴条件におけるメガネレンズ性能のより現実的なエミュレーションを簡易化することができる。検査は、患者の視界中に機器やその他の視覚的妨害物を置かずに実行される。メガネレンズを作製または選択するために使用される光学パラメータは、従来技術のシステムおよび方法による０．２５Ｄの増分ではなくより高分解能の増分、たとえば０．０１Ｄの増分で判定することができる。
【００４９】
当業者であれば、上述の説明と関連図面に提示される教示から、開示されるシステムおよび方法の多数の変更およびその他の実施形態を思いつくであろう。上述の例は視力検査システムを背景とした本発明の使用を対象としているが、本発明はメガネレンズ、コンタクトレンズ、眼内レンズ、レーシック手術による視力矯正のエミュレーションなどその他の適切な状況下で適用することができる。したがって、本発明は開示される具体的な実施形態に限定されず、変更またはその他の実施形態は、添付の請求項の範囲に含まれることを意図されると理解すべきである。特定の用語を本明細書で採用したが、それらの用語は一般的かつ説明的な意味でのみ使用され、限定を目的としない。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図６】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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