CN104203080A - 具有可比较视力矫正模拟器的折射仪 - Google Patents

Abstract

公开一种用于视力测试和模拟视力矫正方式的方法和仪器，所述方法包括：生成给患者观看的一个或更多个图像；按不同量调节每个图像的波阵面和/或根据不同量改变一个或更多个图像的其他光学属性；以及基于患者的反应选择优选的图像。所述仪器包括：用于生成一个或多个给患者观看的图像的设备；按不同量调节每个图像的波阵面和/或按不同量改变一个或更多个图像的其他光学属性的设备；以及用于根据患者的反应选择优选的图像的设备。

Description

具有可比较视力矫正模拟器的折射仪

技术领域

本发明涉及主观的、单眼的、或双眼的、患者互动的视力测试及由不同规格视力矫正方式提供的视力的对比模拟。

背景技术

例如在美国专利No.4,523,822中描述的综合验光仪透镜刻度盘是目前最常用的视力测试装置。综合验光仪包括由以0.25D或0.125D增量变化的固定的球面和柱面功率的透镜的刻度盘。在视力测试过程中，综合验光仪被放在患者的眼前，且不同的透镜被调拨到设备的观察口，同时患者通过选择的透镜观看视力表上的字母。根据患者利用每个透镜组合所感知的字母清晰度的增加或减少，验光师反复地确定球面和柱面透镜的最佳组合，以矫正视力并记录这些值作为患者配眼镜的光学规格。这个信息也可用于指定隐形眼镜和某些如PRK和LASIK的激光视力手术治疗中的激光消融轮廓的光学性质。在激光视力手术的情况下，激光治疗改变角膜前表面的曲率，其减小或消除眼睛的聚焦误差。本领域技术人员针对常规眼镜、隐形眼镜和激光视力手术所开的处方以屈光度“D”为单位，在0.25D或0.125D分辨率的增量(光功率为+1屈光度的透镜在1米处聚焦平行光)。

本领域的执业医师知道，使用综合验光仪测试视力的方法存在不足，不足之处包括，除其他外，被其固定功率球面和柱面透镜的功率差异所限制的测量分辨率(通常在0.125或0.25D)，无法测量高阶像差，如球面像差，彗形像差，三叶形像差，及其他像差；要求患者记住之前图像当与现有图像进行比较时看起来像什么，以及将笨重的光学设备安置在患者旁边可能会引起仪器调节误差。

当保持固定的头部位置时通过综合验光仪的小孔凝视白视力表上的黑色和字母的过程是一个不自然的状态，从而无法复制患者的日常视觉任务。此外，除矫正方式的折射属性之外，矫正方式的光学属性，如光致变色，防反射和其他优质透镜镀膜不能使用综合验光仪和类似的现在技术方法论证。因此，用常规的综合验光仪和视力表来进行视力测试和视力矫正方式的规范具有众所周知的不足和限制。

美国专利No.5,777,719中，Williams公开了一种波阵面传感器，用于通过使用分析来自视网膜的反射点源图像的光的哈特曼-夏克(Hartmann-Shack)方法来确定活动眼睛的波像差。自Williams的公开以来，对于用于基于不包含互动的患者反馈的客观像差计测量视力和设计矫正方式的方法和仪器，很多的美国专利被授予专利。

在美国专利No.7,703,919B2和7,926,944B中，发明者公开了基于客观像差计如哈特曼-夏克设备使用视力测量指定视力矫正方式的缺点，并且教导了一种基于如‘919和‘944专利中定义的神经视觉波阵面的新的视觉指标。

无论用于为矫正方式创建光学规格的视觉指标，医生和患者可以发现需要在指定该方式之前向患者证明或模拟形成该规格的属性的图像。为实施该模拟，必须像它将会被带有特殊光学规格的矫正方式所调节一样调节图像的波阵面，并且然后将图像投射在患者视网膜上并且将从患者那获得关于图像质量的主观反馈。多个现有技术公开教导了这种模拟矫正方式的方法。

在转让给Zeiss/Meditec的美国专利No.6,722,767和6,997,555中，公开了用于产生通过患者的眼睛观看的单个图像、通过自适应的光学或类似的方式调节该图像的波阵面以及将图像投射到患者视网膜上以评估图像失真或清楚的程度的设备和方法。Zeiss公开教导了由不同波阵面调节所产生的图像扭曲度由患者按连续方式进行比较。通过主观地评估和比较由图像的波阵面的不同调节造成的这些图像的扭曲，以迭代的方式连续地实现了提供锐化图像的波阵面调节。在Zeiss公开中教导的方法类似于如上所述的综合验光仪的主观折射迭代方法，除了Zeiss公开教导了一种利用自适应光学系统调节图像的波阵面来包括高阶像差的装置，然而综合验光仪限于赋予限于球形和圆柱形变化的图像的波阵面的调节。根据Zeiss的公开，选择的最终波阵面调节可以被用作视力矫正方式的规范的基础。

Zeiss公开的一个缺点是该方法和仪器仅教导了在单眼观察条件下投射图像。本领域普通技术人员知晓，正常人类的视觉本质上是双眼的，并且通过一只眼观察图像可能会影响患者的对侧眼的聚焦性能以及有意识的患者通过在视网膜和大脑的高阶视觉通路的行为所感知到的图像。

在转让给强生公司(Johnson&Johnson)的美国专利No.6,827,442 B2中，描述了一种提供具有被调节的患者视网膜的波阵面的图像来进行主观评价的方法，其中图像调节是基于通过夏克-哈特曼(Shack-Hartmann)、或类似的、客观的像差计设备进行的眼睛波阵面测量。客观测量的像差被用于调节通过与Zeiss描述的设备类似的合适的自适应光设备投射到视网膜上的图像的波阵面。强生公司的公开教导了将图像的被调节的波阵面投射到视网膜上的双眼方法的使用，从而克服了在Zeiss公开中的固有的单眼限制性。

在欧洲专利EP2471440A1号，Artal公开了用于结合了数字相位控制技术的主观视力测试的综合验光仪设备。如Artal’s公开中解释的：

因此，它是一种基于数字相位控制技术的电光综合验光仪。因此本发明还涉及到一种方法，其包含可能被识别为波阵面工程的特征。本发明同样能够通过任何光学元件进行视觉模拟。因此它也涉及到所谓的视觉模拟器。特别是，该仪器具有在眼科元件的折射或模拟测量期间以三维方式生成患者感知的场景的可能，前述中的所有都是以电光方式。本发明涉及到用对受试者的视觉质量和他们的视觉限制进行主观测量，所有的都以双目方式。

Artal的公开教导了一种通过矫正方式提供的模拟视力的方法，该矫正方式包括现有技术中的综合验光仪所不能赋予的修改具有高阶像差的图像的波阵面的能力。与强生公司公开的不同，Artal的设备不要求使用客观像差计获取眼波阵面的测量。相反，它采用相位调制器，该相位调制器调节指向视网膜的图像的波阵面，随后该图像的质量由患者主观评估。与Zeiss公开不同，Artal的设备提供双眼测试。

在综合验光仪中，且在类似的现有技术方法中，以及在Zeiss、强生和Artal的公开中，设备的矫正透镜要求紧靠患者的眼睛放置。本领域普通技术人员众所周知的，这种紧邻的位置有显著的缺点，包括：除其他外，会引起仪器调节错误的倾向，缩小患者的视野，以及无法获得视力测量或模拟在自然观看条件下的特定规范的视力矫正方式。

在美国专利No.3,874,774中，Humphrey描述了一种主观的、双眼的视力测试仪器，被称为Humphrey视野分析仪(“HVA”)，其中，矫正透镜被远离地放在一个匣子里，这个匣子被介于患者与操作者之间。Alvarez可调节的球面和柱形透镜被用于该设备，它们通过放置在患者前面近似3米的位置的凹场镜进行成像--或光学中继--到接近患者眼睛的合适的平面。Humphrey将这种安排称为“幻镜结构”，且它消除了将保持矫正透镜的笨重仪器紧邻患者放置的需求。当在HVA场镜中观看图像时，就犹如无形的“幻镜”矫正透镜被放置在患者的前眼，并且它允许在没有仪器调节诱因的情况下在自然观看条件下进行视力检测，仪器调节是包括上面的综合验光仪、Zeiss、强生公司以及Artal公开的现有的测试设备中固有的常见误差源。

尽管Humphrey的公开解决了将矫正透镜紧邻患者放置这一现有方法中固有的缺点，但是HVA的屈光度分辨率并不比综合验光仪更好，因为设备的可调节透镜被用来模拟最大测量分辨率为0.125D的眼科规定。HVA缺少获取折射指标而不是如高阶像差或神经-眼波阵面误差的球体或圆柱体所必要的光学元件。HVA采用诱发很难矫正的像差和散光的场镜，它需要设置散光度的复杂方法，并且在患者和医生之间插放笨重的桌子，这阻碍医生接近患者和使用他的检查工具。

为了克服3,874,774设备中这些和其它局限，在正如其全部在本文附加一样作为参考而包括的名称为A REFRACTOMETER WITH A REMOTEWAVEFRONT GENERATOR(带有远程波阵面发生器的折射计)的申请人的共同未决的美国专利申请No.13/738,644中公开了一种用于视力测试的新的方法和仪器。‘13/738,644申请公开了波阵面发生器，其能够将图像的波阵面调节到比现有技术(通常限制在0.125D或0.25D)更大的球形和圆柱形分辨率，它也能够调节图像的波阵面来包括高阶像差如球面像差、彗形像差，等等。‘644公开也教导了远程中继波阵面发生器到患者眼睛的平面上或靠近该平面而没有在Humphrey方法中固有的不需要的诱导散光和高阶像差的方式。它进一步教导了眼睛跟踪器的使用以提高测量精度并允许在测试中常规的患者头部和眼部移动，摆脱了现有技术设备要求的限制设备的需求。‘644公开还教导了设备的一种新配置，具有占地面积更小的仪器，且能够使医生与患者直接互动及利用‘744设备所缺少的检查仪器、特征。

尽管相对于‘744公开和其他现有视力测试方法，‘644公开是实质性改进，但是人们发现在患者测试过程中，通过患者的同时比较在大致同时的基础上通过将具有不同调节的两个或更多图像投射到它们的波阵面，患者检测球-柱面和/或高阶波阵面调节中的微小差异的能力得到提高。因此，已经发现，如果它被修改成允许患者在基本同步或任选地并排的基础上比较图像，‘644公开可以被改进。这种同步比较的能力是常规综合验光仪和上述的Zeiss、强生、以及Artal的现有视力模拟方法所欠缺的。利用这些现有方法的任何一种经历视力检查下的患者必须“记住”上一图像看起来像什么，以便将它与当前图像进行对比。患者经常会发现当图像被按顺序观看而不是同步观看时，很难识别在图像质量上的细微不同，因此使用这些现有技术方法的视力测量和矫正方式模拟的结果有固有的局限。

在Biessels的美国专利No.3,240,548中，公开一种光学设备，其允许患者在每一张图像通过不同球面或圆柱形功率的矫正透镜之后比较由单一物体形成的两张相同图像。通过使用将图像重合和分离的光学设备，Biessel的公开允许患者在同步和并排的基础上比较两张图片并挑出最清楚的图像。Biessel的公开教导了最小化图像的分离，使得它们保持在视网膜的中央孔区域，或角距离约为60毫弧度，提供给患者识别图像质量差异的最大能力。

因为Biessel教导了在图像路径中安置不同功率的球形和圆柱形透镜，该设备限于创建仅在球形和圆柱形的波阵面的调节中不同的对比性图像。专利3,240,548公开的另一个缺点是：像上文提到的其他现在技术，必须被放置在紧邻患者的眼睛，从而有可能引起仪器调节和测量的不准确。因为这些原因，使用Biessel方法不适合并入申请人的‘644公开。

Aggarwala的美国专利No.7,963,654教导了一种在并排基础上对比两张图像的方法和仪器，其包含两个光通道，利用相同物体产生图像，可以使用Badal光学幻灯片(optical slide)以独立的方式对该图像的波阵面进行球面调节。该公开教导了用于患者在两张图像中选择更清晰的图像的装置，且然后该选择被用于调节设备中的光学以创建下个对比性并排测试。当发生反转时，在单一经络的屈光测量会被记录。通过测量眼睛的两个或多个经络，能够确定被限于球-柱形关系的主观显性折射。Aggarwala的公开局限于一次测试眼睛的一个经络，它没有提供利用球形和圆柱形以外的高阶像差调节图像的波阵面的设置，它紧邻患者安置，并且要求计算预测的景深以确定测量分辨率。由于这些不足，Aggarwala教导的图像对比方法的使用不适合用在申请人的‘644发明中。

从下文的说明书中将清晰，申请人的公开提供了新颖的发明特征并克服了上述现有技术的局限性与不足。申请人的公开提供给眼部护理专业人员新颖的和改进的用于视力测试和用于模拟由视力矫正方式产生的视力的方法和仪器。本发明允许患者同时有效地对比由不同光学规格的矫正产品所形成的图像。

从下面的说明中将明显，申请人的发明允许在有效地同步和可选的并排基础上将矫正模式而不是波阵面调节的光学属性有效地演示或模拟至患者。这些其他的光学属性包括由透镜材料的色散质量所产生的矫正透镜的光学质量，作为阿贝(Abbey)数为本领域的技术人员所知晓。与缺乏这些属性的产品产生的图像相比，其他可以被模拟和比较的光学属性包括由防反射、光致变色和其他优质眼镜镜片镀膜产生的图像。通过高折射指数的透镜和低折射指数的透镜所产生的图像的差异也可以被模拟。具有这些及其它光学属性的矫正透镜越来越多地被使用，然而现有技术中列出的视力测试方法没有提供演示这些属性优点或它们提供的视力质量的方法。申请人的新的仪器和方法解决了这些和其他的不足，正如本文所教导的允许患者预览、比较并选择最能满足他们的个性化需求的视力矫正产品的规格。

发明内容

公开一种视力测试方法，用于产生许多给患者观看的图像，按不同于其他图像的量调节一个或更多个图像的波阵面和/或按不同于其他图像的量改变图像波阵面以外的光学属性，以及基于患者反应选择优选的一个或更多个图像。

附图说明

图1是患者坐在检测椅上时的仪器的示意侧视图。

图2是患者椅子和后方塔台的透视图。

图3是用于右眼和左眼的波阵面发生器的局部俯视平面图，其中可调节透镜被移除。

图4是用于右眼的波阵面发生器的局部详细视图，其中可调节透镜在合适位置。

图5是列出图4所示的可调节透镜元件的标识的表格。

图6是系统计算机的输入和输出的框图。

图7是示出用于右眼的两个波阵面发生器的仪器的示意侧视图。

图8是观察口镜和波阵面发生器的患者的观察的透视图。

图9是在产生通过患者的右眼观察的图像时活跃的观察口镜、图像发生器和波阵面发生器的患者的观察的透视图。

图10是在产生在双眼观察条件下通过患者的左眼和右眼观察的图像时活跃的观察口镜、图像发生器和波阵面发生器的患者的观察的透视图。

图11是患者和近距观察仪器的透视图。

图12是观察口镜和近距观察仪器的患者的观察和在它们中形成的图像。

具体实施方式

总的来说，本仪器目的是在眼部护理专业人员的检查区内以通常的、但非限制性的8’x 10’的尺寸部署。如图1和2所示，该仪器包括塔台1、检查椅2A、观察口3以及操作者控制终端5，观察口3容纳反射场镜4和一个或多个可选的摄像机4A。用该仪器进行视力测试的患者1A坐在检查椅座位8上，检查椅座位8被调节以使患者的眼睛放置在期望的由方框9所标注的检查位置内。图像由光学托盘(optical tray)10中的波阵面发生器10A或其他装置生成，并指向观察口3中的场镜4，在场镜4处它们被反射到位于期望的检查位置9内的患者眼睛。在患者的后面，后方的箱体1内放置计算机、电源、和其他专业电子产品以控制位于在光学托盘10内的波阵面发生器。从光学托盘投射的图像由场镜4反射，并被患者观察。

图2示出了位于竖直塔台1前面并与其紧邻的检查椅2A的透视图，且它被优选地机械地从塔台1中分离出来以便椅中的患者的移动与塔台中的光学元件是独立的。检查椅有座位部分8，通过位于椅底座11的电机装置可以调节座位部分8的位置，其对系统计算机作出回应。座位背部有头枕12，通过手动或对系统计算机做出反应的自动方式可以调节头枕12。可选的头部限制器(未示出)可以被设置在光学托盘10的下侧以帮助患者在测试期间保持稳定。

检查椅有扶手13，每个扶手都有支持患者输入装置15的平台14。在一个优选实施例中，输入装置是旋转式触觉调节控制盘，患者在测试期间可以旋转、平移、或按压调节控制盘以提供输入给系统计算机。合适的触觉控制器是由加利福尼亚州的圣何塞的Immersion技术公司95131制造的，且这种控制器尤其适合患者在测试期间提供直观的输入给系统。许多其他的输入设备是已知的，如鼠标、操纵杆、旋转控制器、触摸屏、语音和其他控制装置，其中任何一种都可以作为替代实施例与本仪器一起使用。

图3示出用于右眼18和左眼19的波阵面发生器的俯视图，其中可调节透镜和辅助透镜被移除。用于右眼20和左眼21的显示装置生成图像。一个合适图像生成装置是由华盛顿州贝尔维尤市的EMagin公司制造的SXGA OLED-XL^TM型号。许多其他图像生成装置和方式在本领域是众所周知的，包括LED、OLED、DLP、CRT和其它装置，其中在可替换的实施方式中任何一种都是适合与本仪器一起使用。

通过20和21生成的图像穿过准直透镜22和23。然后，图像的准直光穿过在图4中详细示出并在下面详细描述的可调节的Alvarez透镜元件和辅助透镜元件的堆栈，其中它们通过用于右眼的光束转向镜24和26和通过用于左眼的光束转向镜25和27重定向，在此处它们然后被指向场镜29。透镜24、25、26和27的位置和角度响应于系统计算机而实现，以便引导光束到场镜并将左光束路径和右光束路径之间的间距调节到患者的瞳孔距离28的间距。仪器的合适的可调节透镜是Alvarez在美国专利3,305,294中所述的透镜。这些透镜包括透镜元件对，其每个都有用三次多项式来描述的表面形状，且每个元件都是同伴元件的镜像。由于透镜元件被制造成以垂直于元件光轴的方向相对彼此平移，所以穿过它们施加到图像的光功率随着平移的量而改变。将透镜装在周围框架中并通过移动装置(未示出)将它们进行平移，使它们的运动是响应于系统计算机的。图像的波阵面在其穿过每个透镜元件时改变。因为图像退出波阵面发生器的最后的光学元件带来的总的变化在本文中被称为图像的波阵面调节。这种调节也可以通过本领域技术人员知道的其他合适的光学装置来实现。

本领域普通技术人员众所周知的是，可以通过例如使用合适的光学设计软件优化界定Alvarez透镜元件形状的方程的系数以提高它们的光学性能，该光学设计软件例如ZeMax(Radiant ZEMAX LLC,东北第3001 112大道,套房202，贝尔维尤,WA 98004-8017 USA)。在本发明范围内修改可调节透镜以提高它们的性能是可以被充分展望的。

本领域众所周知的其他类型的可调节透镜和镜可被用在波阵面发生器中以调节图像的波阵面，且它们被认为是本公开的范围之内。被制造来响应计算机的可变形镜是已知的，例如通过新泽西州08007-1380、巴林顿、101东格洛斯特派克的Edmunds Optics(Edmunds Optics,101 EastGloucester Pike,Barrington,NJ 08007-1380)所制造的可变形镜。作为可替换的实施方式，可以由固定的透镜、由一个或多个可变形镜、或者由固定的透镜、可变形镜及Alvarez透镜的任意组合来代替上述可调节的Alvarez透镜，并且都保持在本公开范围之内。在另一个可替换的实施方式中，可以替换在架子或其他结构中设置的一个或多个分立透镜，以便调节图像的波阵面。

图4示出用于右眼的波阵面发生器的更详细视图，其示出被用来修改由显示器装置20所生成的图像的波阵面的可调节Alvarez透镜对和辅助镜对29-45。图5示出了这些透镜的标识。

在一个优选实施方式中，Alvarez透镜元件的线性分离和图像波阵面的球形调节之间的关系被发现是2.1mm＝1D，且对于Alvarez透镜元件的线性分离和图像波阵面的柱形调节被发现是1.8mm＝1D。

一种合适的磁性或光学位置编码器(如由Renishaw的编码器读数头T1 0 0 1 15 A和编码器刻度A-9420-0006M提供的)可以被放置在透镜元件29-45的底部并且信号被单独发射给系统计算机以用于确定透镜元件的位置。这种装置可以用于校准或用于连续运行的目的。

通常，可以设想的，在图5中所示的光学元件将被选择用来调节图像的波阵面，以便以球-柱形方式提供全范围的从-20D到+20D的波阵面调节和达到或超过8D的散光矫正。该仪器还能够由操作者在0.005D到20D增量范围之间以任何希望的增量来提供连续可调节的球-柱形波阵面调节。可变分辨率的该连续可调节的波阵面调节是其优于现在技术HVA、综合验光仪及其他现有技术的重大改进，因为高分辨率级(如0.01D)可以被选择来提供精细的波阵面调节从而达到最佳视觉，并以比局限于0.125D和0.25D分辨率的常规眼科眼镜规格高得多的分辨率创建用于矫正眼镜的规格。通过提供本发明的特征，本仪器能够提供矫正眼镜的规格到新一代眼镜镜片制造技术现在能够更准确地创建的分辨率。这种可变分辨率对操作者在某些情况下如检查低视力患者以加快他们的视力检查设定仪器到低分辨率级(如，1.0D)是有用的。

除了调节图像波阵面的球形和圆柱形组成部分外，本文所述的波阵面发生器能够调节波阵面以实现高阶像差的矫正，如通过引导透镜元件31和32的运动的球面像差和通过引导透镜元件33和34的运动的彗形像差。作为一个可替换的实施方式，波阵面发生器可以利用固定的和可调节的透镜元件来调节球形和散光误差以及可变形镜元件来调节图像的波阵面高阶像差。

除了以球形、圆柱形和高阶方式调节波阵面外，可以通过使用辅助透镜元件41-45来赋予不同于图像的波阵面的图像的光学属性。例如，为了模拟添加到眼镜镜片上的水平极化滤波器的图像效果，相似的极化滤波器可被引入到辅助透镜通道41-45之一。同样地，为了证明抗反射透镜镀膜的光学效应，可以将合适的抗反射透镜镀膜膜板插入辅助透镜41-45中。

图1示出了观察口3的侧视图，其包容纳场镜4。在一个优选实施方式中，场镜是圆形的，且具有球形凹面曲率，其曲率半径约为2.5M，直径在10”和24”之间。这种镜在望远镜应用中为大家所知，且合适的镜可以从Star Instruments,Newnan,GA 30263-7424购得。已知球面镜的可替换的实施方式例如CFRP(碳纤维增强聚合物)球面直角镜(sphericalrectangular mirror)，其可以从亚利桑那州复合镜应用(Composite MirrorsApplications in Arizona)购得。

用于场镜的可替换的实施方式包括使用非球面镜、环形镜、非圆形的镜和平面镜。

在一个优选实施方式中，镜的曲率半径对应于患者的眼睛(在最佳测试位置9)的眼镜平面到镜之间的以及从波阵面发生器中透镜中心到场镜的大致距离。本领域技术人员都知道的是，实际物体放置距离是凹球面镜的焦距(或曲率半径)的两倍会生成放大一或“单位放大”的物体的倒立像。在此配置中，据说物体和图像占据共轭平面，本领域技术人都知道的透镜和镜的属性。换句话说，可以认为，当物体与它的图像占据共轭平面时，物体平面内的物体的光学性质通过图像平面中的图像精确地重新再现，犹如物理物体本身被放在图像平面中。也可以说是，该物体已经被光学中继到共轭图像平面。

3,874,774专利的发明特征是，凹面镜的光学中继属性可以应用于矫正光学透镜以及物理对象的认识。特别是，Humphrey意识到，在共轭图像平面上，在与凹场镜曲率半径相等距离的可调节的Alvarez透镜的矫正率，将被有效地传递给与凹面镜等距的位置。当患者的眼镜平面位于场镜曲率中心并且矫正的可调节透镜是等距离远离时(即使相对于镜的角度有轻微不同)，则矫正的可调节透镜的属性会被光学中继到患者的眼镜平面。

对于本领域的技术人员来说还明显的是，在或接近“单位放大”(即，当矫正透镜和患者眼镜镜片位于距凹球面场镜一距离处，与曲率半径相等的距离处时)条件下操作该仪器是一个优选的实施方式。但是，已知的是，因可调节透镜在非单位放大下成像造成的有效透镜功率的变化可以通过下面等式来弥补：

Po＝Pc(M)²

其中Po是在患者的眼镜平面上透镜的有效功率，Pc是波阵面发生器中矫正透镜的功率，且M是放大倍数，由Do/Di提供，其中Do是矫正透镜和场镜之间的距离，且Di是场镜和患者眼睛之间的距离。当患者眼睛与场镜的距离不同于场镜曲率半径的距离时，这种关系可被用来调节Po。

如图1所示，桌子5A被提供用来支持操作者使用的显示终端5以提供控制输入到计算机，并接收来自设备的显示。在检查期间，向系统输入的操作者可以通过常规键盘、鼠标、或可选触觉装置15来控制该仪器。这些设备通过常规电缆、光纤、或无线装置与系统计算机连接。本领域技术人员知晓其他输入装置如语音和手势输入，且这些和其他输入都被认为是在本公开范围之内。

图6示出了系统计算机50到仪器的不同子系统的输入和输出。摄像机46提供信息给患者位置检测器49，其提供输入到系统计算机50。操作者输入端47和患者输入端48都被提供到系统计算机。

系统计算机50接收输入并提供输出到数据库存储系统52，其在一个优选的实施方式可通过互联网51传输。

系统计算机50提供输出到运行数字显示器57和58的显示驱动器55，在一个优选实施方式中，数字显示器57和58可以是上述有机发光二极管。系统计算机50提供输出到透镜运动控制系统56，其引导驱动分别用于波阵面生成器的右面和左面通道59和60的可调节透镜的致动器。

在一个优选实施方式中，来自一个或多个摄像机4A的信息能被发送到合适的眼跟踪软件，如(由瑞典哥德堡的Smart Eye AB创建的SmartEye；由SWEDEN的Danderyd的Tobii Technology AB创建的Tobbi；或来自亚利桑那州的Tucson的Seeing Machines的faceLAB)，以确定患者眼睛与观察口镜之间的距离。一旦知晓这个距离，可以使用上面列出的公式计算在患者的实际位置处透镜的有效功率。这种特性允许患者在界定的范围9内自由移动，同时，系统自动计算矫正以应用到波阵面发生器中的透镜的有效功率。这是一个优于现有技术的显著发明特征，因为它允许患者在自然观看条件下测试并可以在不需要由额头或头枕来限制的情况下自由移动。它还通过确保基于患者的实际位置应用合适的校准系数来提供测量的准确性。

这个公式可以通过校准表和/或通过调节Alvarez堆栈25A中的透镜提供矫正转换，以针对设备在这种非单位放大的操作进行矫正。这种矫正可以由系统计算机在没有操作者输入的情况下自动进行。也是已知的，在Alvarez堆栈中只有一个位置可以位于曲率中心，并且矫正系数必须被应用于堆栈中的紧邻曲率中心设置的透镜。为进一步提高仪器的校准和精确度，可以在测试时患者的眼睛可能被占领的地方放置波阵面传感器，例如空间分辨折射仪、或哈特曼沙克(Hartmann Schack)设备。通过将波阵面传感器放置在箱9的每个区域，并且通过设置波阵面发生器来在每个区域生成全系列波阵面调节，可以为每个区域提供校准或矫正值和波阵面调节度。

参看图7，可以看到，优选实施方式以被定向到场镜4以在患者右眼在37中形成图像A和B的波阵面发生器61和62为特征。在一个优选实施方式中，通过61和62所产生的图像在它们通过波阵面生成器61和62时大体上是相同的。如果61和62对图像施加不同的波阵面调节，则如果患者的视力系统可以检测到图像呈现的差异，患者将在观察口中观察到这些图像具有不同。换句话说，患者可以察觉到图像A看起来与图像B不同，或图像A和B是无法区分的。

图9示出了一个男人牵狗的同一图片如何可以通过图像生成器67和68相同地产生，但是然后通过波阵面发生器61A和62A对图像进行不同的波阵面调节，分别以-0.50D和-1.50D的球面调节。通过在并排和同步基础上提出的两个不同的光学矫正，当通过中继镜4将分别通过61A和62A施加的这些波阵面调节中继到眼睛的眼镜平面时，这对患者来说正如他正在观看图像。因为这种呈现，患者可以迅速地和容易地确定两个呈现的图像中的哪一个，63或64是最清晰的和优选的。该系统为患者提供了输入装置48以指定他的偏好。尽管图9示出了单眼条件下的选择，但是图10示出了患者在双眼观看条件下做出的相似选择，其中波阵面发生器61和62为左眼生成图像，且波阵面发生器61A和62A为右眼生成图像。本文所公开的设备完全旨在在单眼或双眼观看条件下操作，以大致同时对图像进行比较。

在图11中，示出了具有近距观察73配件的本发明的使用。该配件具有转向镜(未示出)，其使图像偏离以便它们看起来从观察板82的部分透明平面发出。图12示出这种呈现的效果，其示出了患者的观看距离(观察口)4和在82的近距(近距观察配件)图像。这允许患者在远距离和近距离同时的基础下预览、比较、和选择规范A和B。

图7-10描述了采用两个独立图像和用于生成两个图像给患者评估的波阵面发生装置的该设备的一个实施方式。该设备的替代实施方式可以以一个图像生成装置为特征，其通过本领域中已知的合适的分束器随后而分成两个图像，且然后用适合的光学系统进行波阵面调节。该设备的可替代的实施方式包括单一图像生成和单一波阵面生成通道，其中单一图像被产生并通过在波阵面生成器中快速地移动透镜而经受不同的波阵面调节。在这种方式中，图像在时间而不是空间的基础上经受不同的波阵面调节。设备的又一个实施方式除通过合适的光学扫描仪或类似装置进行图像的空间分离之外，还将使单个图像进行如上所述的时间分离的波阵面调节。本领域的普通技术人员已经知晓视觉持续性，并且可以使用快速扫描图像以便患者在大致并排基础上对比图像，尽管图像实际上是在不同的时间间隔创建在视网膜上。使用受试者的闪光融合阈值作为选择时间间隔的基础而包含这种基于时间的复用来以大致同步的方式显示图像给患者的实施方式是在本发明范围之内的。

因此，可以看出，本设备提供了一种用于患者预览、比较、和在一个或更多个实时图像中进行选择的装置，同时系统计算机为每个选定的图像编译结果。医生使用获取的数据来指定矫正透镜或透镜，或者提供矫正手术程序如LASIK所必要的信息。

尽管本文已经详细示出和描述了用于视力测试的方法和仪器及其修改，但是在不脱离本公开的情况下可以做出其他的改变和修改。

Claims (19)

1.一种视力测试方法，其中受试患者处于自然观看位置，没有东西介于患者的眼睛和被观看的图像之间，包括下述步骤：

生成由患者观看的多个图像以用于比较；按不同于其他图像的量来调节一个或更多个图像的波阵面；以及基于患者反应来比较和选择优选的图像或更多个图像。

2.如权利要求1所述的视力测试方法，包括另外的步骤：基于所述优选的图像选择矫正方式的规格。

3.如权利要求1所述的视力测试方法，包括另外的步骤：基于所述优选的图像的波阵面调节来计算激光视力治疗概况。

4.如权利要求1所述的视力测试方法，其中所述图像中的至少两个是以并排布置产生的，以用于由患者以单眼或双眼方式进行比较。

5.如权利要求1所述的视力测试方法，其中所述图像由至少一个波阵面发生器调节。

6.如权利要求5所述的视力测试方法，其中所述波阵面发生器具有至少一个透镜元件。

7.如权利要求5所述的视力测试方法，其中所述波阵面发生器具有多个透镜元件。

8.一种视力测试方法，包括下述步骤：

生成给患者观看的一个或多个图像，

按不同于其他图像的量来改变一个或更多个图像的除图像的波阵面以外的光学属性，以及

基于患者反应选择优选的图像或更多个图像。

9.如权利要求8所述的视力测试方法，包括另外的步骤：基于所述优选的图像选择矫正方式的规格。

10.如权利要求8所述的视力测试方法，其中所述图像中的至少两个是以并排布置产生的，以用于由患者进行比较。

11.一种视力测试仪器，包括：用于生成给患者观看的多个图像的设备，所述图像被投射到患者的视网膜以便大致同时出现；用于按不同于其他图像的量来调节一个或更多个图像的波阵面的设备；以及用于基于患者反应选择优选的图像或更多个图像的设备。

12.如权利要求11所述的视力测试仪器，其中所述图像中的至少两个是以并排布置产生的，以由患者进行比较。

13.如权利要求11所述的视力测试仪器，其中所述图像由至少一个波阵面发生器调节。

14.如权利要求13所述的视力测试仪器，其中所述波阵面发生器具有至少一个透镜元件。

15.如权利要求13所述的视力测试仪器，其中所述波阵面发生器具有多个透镜元件。

16.一种视力测试仪器，包括：用于生成给患者观看的一个或更多个图像的设备；用于按不同于其他图像的量改变一个或更多个图像的除图像的波阵面以外的光学属性的设备；以及用于基于患者反应选择优选的图像或多个图像的设备。

17.如权利要求16所述的视力测试仪器，其中所述图像由至少一个波阵面发生器调节。

18.如权利要求17所述的视力测试仪器，其中所述波阵面发生器有至少一个透镜元件。

19.如权利要求17所述的视力测试仪器，其中所述波阵面发生器有多个透镜元件。