JP2015509387A - コンタクトレンズ最適化器 - Google Patents

Abstract

視力検査方法は、コンタクトレンズによって与えられた光の波面に対する変調を測定すること、患者の目に装着されたときのレンズの光学特性をエミュレートするために必要な波面変調を決定すること、患者によって観察可能な静止画像又は動画像を生成すること、患者の目に装着されたときのレンズの光学特性をエミュレートするために必要な波面を達成するために、患者から遠隔の画像の波面を変調すること、患者の目の近く、その上、又は内部の平面に波面を中継することを含む。

Description

遠距離、近距離及び中間距離における現実世界の条件下で、且つ単眼又は両眼での観察条件下で、患者の目に装着されるような１つ又は複数のコンタクトレンズの光学特性をシミュレートする方法及び機器が開示される。

最初の周知のコンタクトレンズは、１８００年代末に製造されて装着された。２０世紀の中頃までに、プラスチックレンズが考案され、より小さく薄くされ、装着感及び視力を改善する設計を用いた。ハードレンズは、多くの患者にとって装着が困難なままだったが、ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）として知られている吸水プラスチックで作製された最初の市販ソフトコンタクトレンズが、１９７１年にボシュロム（Ｂａｕｓｈ ＆ Ｌｏｂｍ）によって導入された。ソフトレンズは、より薄く、はるかにより快適になり、より多くの患者が、うまくコンタクトレンズ装着者になれるようにした。現在、米国で販売されるコンタクトレンズの約９０％が、ソフトレンズである。

老眼患者用の近方視距離及び遠方視距離（near and far viewing distance）用の矯正を提供するように構成された二重焦点、又はより正確には多焦点コンタクトレンズは、最初に１９８２年に利用可能になった。それらの導入以来、多焦点レンズは、かなりの改善を受け、今では利用可能な多焦点レンズ用の多くの異なる構成が存在する。

トシダ（Ｔｏｓｈｉｄａ）（非特許文献１）は、多焦点コンタクトレンズを交互又は交代視レンズ及び同時視レンズに分類し、同時視レンズは、屈折及び回折レンズとして更に分類することができる。

交代視レンズはまた、遠方視矯正及び近方視矯正（distance and near corrections）が、レンズの上部及び下部でそれぞれ提供されるセグメントレンズとも呼ばれる。レンズは、下眼瞼によって物理的に移動され、それによって、患者が読むために下方を見た場合に、コンタクトレンズの読み取り部を視軸と一致させる。

屈折タイプの同時視レンズは、レンズの中心部及び周辺部が、遠方視力及び近方視力（distance and near vision）用にそれぞれ使用されるデカルレ（ＤｅＣａｒｌｅ）タイプのレンズとして分類することができる。アルゲス（Ａｌｇｅｓ）タイプの屈折レンズにおいて、これらのゾーンは、逆にされ、読み取り矯正は、レンズの中心部において提供される。

屈折老眼矯正コンタクトレンズにおいて、装着者が、近く及び遠くの両方の画像を見て、脳が、興味のある物体の知覚画像を最適化する。このタイプのレンズにおける１つの利点は、このタイプのレンズが、一般にレンズ回転の問題がないことであるが、しかし瞳上のレンズの装着及びセンタリングが重要である。

別のタイプの屈折多焦点レンズは、非球状又は非球面タイプのレンズである。非球面レンズにおいて、後面、又は前面及び後面は非球面であり、中心部及び中心傍部は、遠方視力及び近方視力をそれぞれ提供する。レンズ度数は、レンズの異なる部分間で徐々に変化する。

別のタイプの屈折多焦点レンズは、レンズの光学中心が、目の視軸に近づくために、わずかに鼻側にシフトされる構成であるが、視軸は、ほとんどの患者において、瞳の幾何的中心に対して下にあり鼻側にある。このタイプのレンズは、優れた近方視力に関連する。

回折多焦点コンタクトレンズには、ほとんどフレネルレンズの構成のように、光の回折を引き起こすコンセントリック溝が後面上にある。回折コンタクトレンズの中心部は、優れた遠方視力を提供するように構成されることが多く、一方で回折ゾーンは、近焦点を提供する。回折構成の欠点は、貧弱なコントラスト及びグレアが、しばしば問題になることである。

これらの多焦点コンタクトレンズに加えて、単眼視野コンタクトレンズを患者に装着することが可能である。単眼視野装着において、医師は、典型的には、遠方視矯正コンタクトレンズを利き目において、且つ近方視矯正コンタクトレンズを他眼において患者に提供するが、これらは、或る患者において逆にされても良い。患者は、単眼視野に適応することを学び、或る患者は、追加的な矯正なしに全ての距離で機能し得る。

利き目の中心における遠方視力用のＤレンズ及び非利き目の中心における近方視力に対するＮレンズを備えたクーパービジョン（Ｃｏｏｐｅｒｖｉｓｉｏｎ）によるフリークエンシー ５５ マルチフォーカル（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ５５ Ｍｕｌｔｉｆｏｃａｌ）と同様に、中心におけるＤレンズ（遠方視力）及びＮレンズ（近方視力）並びにレンズの後部用の円環状構成を備えたウルトラビュー（ＵｌｔｒａＶｕｅ）（商標）２０００ Ｔｏｒｉｃ マルチフォーカル（Ｍｕｌｔｉｆｏｃａｌ）などの修正された単眼視野を提供するように構成されたレンズがまた存在する。

ますます多くの老眼矯正コンタクトレンズが利用可能になるにつれて、眼のケア（eye care）の専門家及びその患者は、客観的に評価するのが難しい拡大する数の選択肢及びマーケティング主張にさらされる。老視矯正コンタクトレンズに関する臨床経験は、全ての患者が、これらのレンズの良い候補というわけではなく、自分の視力に不満で、コンタクトレンズが異なる構成のレンズと取り替えられることを要求するわけではないことを実証した。満足な視力を達成するために、多数のレンズを試して取り替えることは、患者にとって不便で費用がかかる。

同じ公称度数（same nominal power）のコンタクトレンズが、異なる視力の質を提供する非常に異なる構成を有することがまた当業者に周知である。図２は、市販のレンズマッピング装置によって測定された１３の市販ソフトコンタクトレンズの度数プロファイルを示す。図２に示されているレンズのそれぞれが「−３Ｄ」の公称度数を有するのに対して、レンズの周辺度数プロファイルは、著しく異なる。度数におけるこれらの差は、瞳孔が広がるにつれて、患者に異なる視力の特性を提供する。既存の多量の球面収差を有する患者は、球面収差の実質的な矯正に備えた構成と比較して、瞳の周辺における球面収差を矯正しないか又は悪化させるレンズ構成では、夜間視力のかなりの低下に気付く。これらのレンズは、ほとんどの開業医に利用可能ではない高価な専門光学器具でテストされた。したがって、コンタクトレンズを適合させる先行技術の手段は、特定の患者にとって最適な矯正コンタクトレンズ構成を選択するために必要とされる情報を開業医に提供できない。

先行技術の方法は、複数の構成の中で、患者に最適な視力を提供するレンズ構成を事前に見て、比較し、選択するどんな手段も患者に提供しない。例えば、図２及び図３に示されているレンズは、順次的に連続して試されなければならない。１つのレンズが挿入された後で、そのレンズが提供する視力の特性が観察され、レンズは取り除かれ、異なるレンズが挿入され、そのレンズが提供する視力の特性が観察される。この順次的な比較方法は、レンズ構成の効果的な比較を行うための貧弱な手段である。何故なら、それらのレンズは、並べて同時に比較することができないからである。
コンタクトレンズの光学特性の測定
コンタクトレンズの光学特性を測定する方法が周知である。特許文献１及び特許文献２は、光学プローブ手段を用いることによって、ソフト及びガス透過性コンタクトレンズを測定するための方法及び機器を教示する。コンタクトレンズの光学特性を測定できる市販の器具が、ニューヨーク州ロチェスターのルメトリクスコーポレーション（Ｌｕｍｅｔｒｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ， ＮＹ）によって製造されたクリアウェーブ（ＣｌｅａｒＷａｖｅ）（商標）コンタクトレンズ精密収差計（precision Aberrometer）である。

特許文献３においてウェッブ（Ｗｅｂｂ）によって説明されている装置など、空間分解屈折計（spatially resolved refractometers）が周知である。この開示において、ウェッブは、空間分解屈折計が、コンタクトレンズなどの光学系の光学特性を決定するように構成され得ることを教示する。
コンタクトレンズシミュレータ
特許文献４に説明されている装置などの多焦点コンタクトレンズシミュレータが周知である。この開示は、光学系、即ち、光学系を通して物体を観察できるようにする光学系を含む多焦点コンタクトレンズシミュレータ、及び処方されたテストコンタクトレンズを保持するテストレンズホルダを教示する。コンタクトレンズホルダは、観察者の目が配置されるべき位置と光学的に共役な位置に取り付けられる。

しかしながら、コンタクトレンズの光学特性をシミュレートする先行技術の方法は、変化するサイズ、形状、色、コントラスト及び照明の物体を観察する手段が提供されないので、コンタクトレンズが提供する視力の特性の現実的評価を患者に提供しない。前述の特許出願はまた、近距離、中間距離及び遠距離における物体を観察するための手段も、両眼の条件下で検査を可能にする手段も教示しない。

先行技術の装置は、所与の構成のコンタクトレンズを装着する場合に、もしあれば、利用可能なコンタクトレンズ構成のどれが、満足なレベルの視覚機能を特定の患者に提供するかを決定するための臨床的に実用的な方法を提供せず、それらはまた、コンタクトレンズの特性を生成する画像の比較に基づいて、患者が、自分の好むコンタクトレンズを事前に見て、比較し、選択できるようにもしない。

欧州特許出願公開第０１２９３８８号明細書 欧州特許第１７５９１６７号明細書 米国特許第６，０００，８００号明細書 米国特許出願公開第２０１１／００８０５６２号明細書

臨床眼科学（Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ ２００８年、２（４） ｐ．８６９〜８７７）

これらの未解決の問題に取り組むために、本開示は、特定のコンタクトレンズ構成が提供する遠方視力、中間視力及び近方視力を患者が事前に見て比較できるようにする、且つ様々な視距離にわたって現実世界のシーンの現実的な画像を観察しながら、患者が、複数の構成によって提供される視力を比較できるようにする新しい方法及び機器を教示する。これは、レンズが施される前に、満足な視覚機能を提供する可能性が最もありそうなコンタクトレンズ構成を事前に見て、比較し、選択する能力を患者に提供する。

コンタクトレンズ最適化器が開示される。コンタクトレンズを通過する画像の波面に対する変調を測定する光学装置が提供される。観察ステーション、波面発生器及び合焦システムで構成されたコンタクトレンズ視力エミュレータが提供される。

波面発生器において、プロジェクタ、優先的にはデジタルディスプレイが、コンピュータの制御下にある光学素子を通して静止画像又は動画像を投射する。合焦システム、優先的には球面フィールドミラーが、患者の目と光学的に共役な位置に波面発生器を合焦させる。合焦システムは、近方視ディスプレイ付属品、及び投影された画像の位置を安定させるためのアイトラッカを設けても良い。

次に、波面発生器は、エミュレートされるコンタクトレンズが患者の角膜上に装着されは場合に結果として生じるであろう像をエミュレートする像を患者の網膜上に生成するように調整される。

本開示は、一連の異なる距離及び観察条件にわたって、異なるコンタクトレンズ構成に対する将来のコンタクトレンズ患者の許容度を検査する能力を教示する。これは、先行技術に固有の妨害となる器具も他の制限もない自然状態の下でのコンタクトレンズエミュレーションを可能にし、且つそれは、患者の特定の視覚的な必要性のために、最小の視覚的な副作用で最適な視力を提供するコンタクトレンズ構成を患者が複数の設計から事前に見て、比較し、選択することを可能にする。

明色での遠方視力用のゾーンＤ及び陰影色での近方視力矯正用のゾーンＮを示す、異なる構成Ａ、Ｂ及びＣの３つの異なる多焦点コンタクトレンズの描写である。 レンズの中心からｍｍ単位での水平距離の関数としての、ジオプトリで「−３Ｄ」の公称度数をそれぞれ有する１３個の市販の単焦点コンタクトレンズの度数プロファイルの描写である。 レンズの右側の度数プロファイル、及び生来の目の、且つチバ（ＣＩＢＡ）及びアキュヴュー（Ａｃｕｖｕｅ）レンズを装着している場合の波面誤差のゼルニケ（Ｚｅｒｎｉｃｋｅ）係数を示す、図２におけるレンズの描写である。 コンタクトレンズエミュレータの患者椅子及び後部タワーの概略側面図である。 機器の斜視図である。 調整可能な光学素子が除去された、右目及び左目用の波面発生器の部分上面図である。 調整可能なレンズが適所にある、右目用の波面発生器の実施形態における部分詳細図である。 図７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。 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。 各目用の光学チャネルが２つの独立した波面発生器を有する、本発明の好ましい実施形態の概略側面図である。 コンタクトレンズエミュレータの近方視付属品を示す概略正面斜視図である。 フィールドミラー及び近方視付属品の患者単眼右目視野を示し、一方で、コンタクトレンズ最適化器は、異なるコンタクトレンズ構成によって形成された画像をエミュレートする画像を生成し、それによって、装着後に最適な視力を提供するコンタクトレンズを患者が事前に見て、比較し、選択できるようにする。

機器の一実施形態は、２つのコンポーネントを有する。コンタクトレンズ測定手段が、１つ又は複数のコンタクトレンズの光学特性を特徴付けるために、且つひとたびコンタクトレンズが患者の目の角膜上に配置された場合にコンタクトレンズの光学特性を再現又はエミュレートする（emulate）ために必要な画像の波面（wavefront of an image）の変調を決定するために用いられる。第２のコンポーネントは、患者の検査用にコンタクトレンズの光学特性を再現するコンタクトレンズエミュレータ手段（contact lens emulator means）である。代替実施形態において、コンタクトレンズの光学特性は、他の箇所で提供される。

図１は、異なる光学構成を有する３つの多焦点コンタクトレンズＡ、Ｂ、Ｃを示す。３つのレンズは、現在使用されている焦点、回折及び屈折を示す老視矯正コンタクトレンズの３つの主なタイプを説明するために例示的な目的で示されている。器具は、これらのタイプの構成をエミュレートすることに制限されず、それは、開発される将来の構成をエミュレートするために用いられても良い。追加として、器具は、所与のタイプだが、しかしその構成の特性、寸法、材料、及び他の特性において異なる、単一視球面及び円環状コンタクトレンズを含む任意の数の構成を測定するために用いることができる。光学特徴付け手段（図示せず）は、各コンタクトレンズの光学特性を独立して特徴付けるために用いられる。この機器での使用に適しているかかる光学特徴付け手段は、周知であり、ニューヨーク州ロチェスターのルメトリクスコーポレーション（Ｌｕｍｅｔｒｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ， ＮＹ）によって製造されたクリアウェーブ（ＣｌｅａｒＷａｖｅ）（商標）コンタクトレンズ精密収差計によって提供されても良い。他の実施形態において、光学特徴付け手段は、空間分解屈折計、シャック−ハートマン（Ｓｃｈａｃｋ−ｈａｒｔｍａｎｎ）波面センサ、又は光学プローブ手段を用いる同様の装置であっても良い。コンタクトレンズによって画像に与えられる位相変化を測定することに加えて、画像強度における変化及び／又は波長の関数としての画像強度が、分光計などの適切な装置によって測定され得る。光学特徴付け手段を用いた測定後に、コンタクトレンズの光学特性は、数学関数によって、例えばゼルニケ（Ｚｅｒｎｉｃｋｅ）級数、フルニエ（Ｆｏｕｒｎｉｅｒ）変換級数、又はテーラー展開級数よって示しても良い。当業者は、光がコンタクトレンズを通過するときに発生する位相変化又は光の波面に対する変調を説明するために使用され得るこれらや他の数学関数に精通している。

コンタクトレンズによって光波に与えられる総位相変化が、コンタクトレンズの前面及び裏面の形状、並びにコンタクトレンズの屈折率とコンタクトレンズを囲む媒体の屈折率との間の差の両方の関数であることがまた、当業者に周知である。材料の屈折率は、材料を通る光の速度に対する、真空における光の速度の比率である。コンタクトレンズが、角膜上に装着されるように構成され、且つコンタクトレンズを囲む涙が１．３３６９８の屈折率を有することが周知であるので、たとえコンタクトレンズの測定が空気中でなされたとしても、適切な矯正係数が、コンタクトレンズが角膜上に配置された場合のコンタクトレンズの光学特性を正確に決定するために適用され得る。

図２は、上記の適切な光学特徴付け手段を用いた測定後の、１３個の市販の単焦点コンタクトレンズにおける度数プロファイルを示す。図２から、各レンズが「−３Ｄ」の公称度数値を有するという事実にもかかわらず、これらのレンズの度数プロファイルが、かなり異なることが明白である。

図３は、レンズの中心からのレンズの水平距離の関数として、これらのレンズが公称「−３Ｄ」度数と異なる程度を左側に示す。図３の中間部は、矯正なし、並びにチバ（ＣＩＢＡ）及びアキュヴュー（Ａｃｕｖｕｅ）コンタクトレンズを装着している間の目の波面度数（wavefront power of eye）を示す。同じ公称度数のレンズが、程度の異なる矯正を目に提供することが明白である。

図４及び５は、タワー１、検査椅子２Ａ、反射フィールドミラー４及び任意選択のカメラ４Ａを収容するビューポート３、並びにオペレータ制御端末５から構成されるコンタクトレンズエミュレーション機器を示す。コンタクトレンズエミュレータで視力検査を受ける患者１Ａは、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目を配置するように調整される検査椅子席８に座る。画像が、波面発生器（wavefront generator）１０における波面発生器によって生成され、ビューポート３におけるフィールドミラー４に導かれ、フィールドミラー４において画像は、望ましい検査位置９内に位置する患者の目に反射される。患者の背後で、リヤキャビネット１が、コンピュータ、電源、及び波面発生器１０を制御する他の専用エレクトロニクスを収容する。波面発生器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、検査椅子８に座っている患者によって観察される。

図４は、垂直タワー１に隣接して前方に位置する、コンタクトレンズエミュレータの検査椅子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コンポーネントに伝達されないように、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。

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コントローラである。適切な触覚コントローラが、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、代替実施形態として使用されても良い。

図６は、調整可能なレンズ及び付属レンズが除去された、右目用１８及び左目用１９の波面発生器の上面図を示す。右目用２０及び左目用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−ＸＬ（商標）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モダリティが、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、代替実施形態用に適している可能性がある。

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７に詳細に示され、且つ以下で説明される調整可能な光学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、右目用のビーム反射ミラー２４及び２６によって、且つ左目用のビーム反射ミラー２５及び２７によって転送され、次に光は、フィールドミラー２９の方へ導かれる。反射ミラー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、アクチュエータ手段１８Ａによってシステムコンピュータに応答するようにされ得る。好ましい実施形態において、反射ミラー２４、２５、２６及び２７は、患者検査用の望ましい経路に沿ってビームを導く際の助けとなるように、視標及び／又は注視追跡システムに応答するようにされても良い。

波面発生器で使用するための適切で調整可能なレンズが、米国特許第３，３０５，２９４号明細書でアルバレス（Ａｌｖａｒｅｚ）によって説明されているレンズである。一般に、これらのレンズは、２つの素子で構成され、その各表面は、３次多項式によって示されても良く、各素子は、その相手素子のミラー画像である。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し且つ望ましくない収差を最小化するように、最適化され得ることが、当業者には周知である。調整可能なレンズのかかる修正は、本開示の範囲内で完全に想定される。

アルバレスレンズペアの素子が、素子の光学軸に垂直な方向において、互いに対して平行移動させられるので、それらを通過する画像に与えられる光学パワー（optical power）は、平行移動量の関数として変化する。レンズは、周囲フレームに取り付けられ、周囲フレームは、レンズの移動がシステムコンピュータに応答させられるように、例として制御ケーブル１８Ａなどのアクチュエータ手段によって平行移動される。交互レンズ作動手段は、当該技術分野において周知であり、本開示の範囲内である。

画像の波面（wavefront of image）を変調するために波面発生器において使用され得る他のタイプの調整可能なレンズ及びミラーが、当該技術分野において周知であり、それらは、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によって製造されたものなど、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。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つ若しく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く、且つ本開示の範囲下に留まり得る。別の実施形態は、ラック又は他の機構に配置された、且つ画像の波面を変調するように使用される１つ又は複数の別個のレンズの使用を含む。

図７は、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調整可能なアルバレスレンズペア及び付属レンズペア２９〜４５を示す、右目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８に列挙される。

一般に、図８に列挙される光学素子が、コンタクトレンズに関して「−２０Ｄ」〜「＋２０Ｄ」の屈折誤差の補正、及び最大８Ｄ又は８Ｄを超える乱視矯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ることが想定される。波面に対して球面及び円柱変調（spherical and cylindrical modulations）を提供することに加えて、レンズは、球面収差及びコマ収差（comatic aberrations）を含む高次収差を波面に与えることができる。代替実施形態として、波面発生器は、波面に球面及び円柱変調を与えるために固定及び調整可能なレンズ素子を利用しても良く、且つ画像の波面に高次収差を与えるために可変ミラー素子を用いても良い。

ＰＭＭＡ又は他の適切な光学材料を所望の形状に旋盤で加工することによって準備されたものなどの位相板が、光学特徴付けシステムＤによって測定されたコンタクトレンズの波面変調を効果的にエミュレートするために、調整可能な光学コンポーネントによって与えられない追加の変調を波面に与えるように波面発生器の付属スロット２９、３０及び４１〜４５に挿入されても良い。

図４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２５．４ｃｍ（１０インチ）〜６０．９６ｃｍ（２４インチ）の直径を備えた球状凹曲率を有する。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（Ａｒｉｚｏｎａ）のコンポジット・ミラーズ・アプリケーションズ（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｍｉｒｒｏｒｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）から入手可能なＣＦＲＰ（炭素繊維強化重合体）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。合焦システム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。

好ましい実施形態において、ミラー４の曲率半径は、ミラーに対する患者の目（公称検査位置９における）の角膜平面と、波面発生器１０の中心からフィールドミラー４までとの間の近似距離に対応する。ミラーの曲率半径と等しい球状凹面鏡からの距離に位置する物体が、１の倍率でミラーの共役光学平面に画像を生成することが、当業者に周知である。調整可能なレンズ及び角膜平面が、フィールドミラーに対して共役な光学平面に位置するので、調整可能なレンズは、それらレンズが波面発生器において有するのと同じ有効度数を患者の角膜平面において有する。言い換えれば、フィールドミラーは、物理的なレンズも他の器具もない目の前に空間を残しながら、波面発生器における調整可能なレンズを患者の角膜平面に又はその近くに光学的に中継する。

この「単一倍率」の条件で、又はその近くで器具を操作することは、好ましい実施形態である。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に起因する有効なレンズ度数における変化は、較正表によって、及び／又はかかる非単一倍率における装置の動作を補正する、波面発生器１０における調整可能な光学素子を調整することによって補償されても良いことが周知である。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、ミラーの光学軸に沿って正確に曲率中心にあり得ること、及び或る補正率が、曲率中心に隣接して位置する波面発生器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。

図４に示されているように、デスク５Ａが、コンピュータに制御入力を供給し且つ装置から表示を受信するための、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、又は検査中にコンタクトレンズエミュレータを制御するための任意選択の触覚手段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。

図９は、機器における異なる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。

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。

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。レンズ動作制御部６０はまた、２９、３０及び４１〜４５に示されているような、且つ以下でより詳細に説明されるような波面発生器の付属レンズスロットの１つ又は複数に導入されても良い位相板を含み得る付属レンズの位置を制御する。

図１０は、目ごとに２つ、合計４つの波面発生器が光学トレーに収容される好ましい実施形態の側面図を示す。右目チャネル用に、上部波面発生器６１及び下部波面発生器６２の画像が、ビーム結合素子６３によって結合され、その後、波面発生器からフィールドミラー４の方に導かれる。以下で説明されるように、目ごとの複数の波面発生器は、異なる構成のコンタクトレンズのエミュレートされた光学特性によって生成された画像を、患者が、並べて且つ同時に見て比較することを可能にする。

図１１は、機器の合焦システムの近方視ディスプレイ６４を示す。フィールドミラー４が、ビーム経路の経路を６５から６６に向け直すようにされた場合に、近方視ディスプレイ６４内のミラー（図示せず）は、経路６７及び６８に沿って患者の目にビームを転送する。ミラーは、画像を互いに対して分岐させ、まるで画像が、近方視ディスプレイ６４の観察面７３から出現するかのように、検査椅子の患者に見えるようにする。

図１２は、ビューポート４の患者右目視野及び近方視ディスプレイ７３の表面を示す。２以上の波面発生器を備えた実施形態が用いられる場合に、患者は、フィールドミラー４及び近方視ディスプレイ６４の表面７３を通して近方視距離Ｂｎ及びＣｎ並びに遠方視距離Ｂｄ及びＣｄの両方で、コンタクトレンズＢ及びコンタクトレンズＣの画像をエミュレートする波面を備えた画像を並べて事前に見て比較することができる。

複数のコンタクトレンズの光学特性、及び将来の患者におけるそれらのコンタクトレンズの性能のエミュレーションを決定するための機器の使用が、これから説明される。
３つの異なる構成の３つのコンタクトレンズが、図１にＡ、Ｂ及びＣとして示されている。各コンタクトレンズの光学特性は、コンタクトレンズ測定手段によって測定され、これらの波面は、数学関数Ｅ_ａ、Ｅ_ｂ及びＥ_ｃによってそれぞれ表現される。これらの数学関数は、光がコンタクトレンズを通過した後の特定の距離における光の波面の３次元形状を示す。この波面を示すための適切な関数は、ゼルニケ（Ｚｅｒｎｉｃｋｅ）多項式展開級数、フルニエ（Ｆｏｕｒｎｉｅｒ）関数、テーラー（Ｔａｙｌｏｒ）展開級数、又は同様の数学式を含む。任意選択的に、コンタクトレンズによって与えられる位相変化に加えた光学特性、例えば波長の関数としての光の透過が測定され得、この情報は、波面発生器によるコンタクトレンズのエミュレーションの忠実度を向上させるために使用することができる。

次に、コンタクトレンズの非球面度数Ｅ’_ａ、Ｅ’_ｂ及びＥ’_ｃが、図８に列挙されている波面発生器の調整可能な光学コンポーネントによってエミュレートされ得るかどうかを決定することが必要である。一般に、連続的な度数遷移を有する屈折構成のコンタクトレンズに対し、調整可能なアルバレスレンズ及び可変ミラーの組み合わせを用いてコンタクトレンズ度数をエミュレートすることが可能である。しかしながら、フレネル光学系を使用する回折コンタクトレンズ、及びゾーン間の光学パワーにおける急激な変化を有する屈折構成に対しては、波面発生器における調整可能な光学素子と直列に配置された場合に、コンタクトレンズの光学特性の正確なエミュレーションに帰着するＰＭＭＡ又は他の適切な光学材料の位相板を入手することが必要になり得る。

一般に、必要とされる位相板の形状は、図８に列挙されている調整可能なレンズによって生成できる最も適合する波面を、上記のコンタクトレンズ測定の残留非球面度数、例えばＥ’_ａ、Ｅ’_ｂ、Ｅ’_ｃから引くことによって決定することができる。

エミュレートされるコンタクトレンズ用の必要な位相板が（必要に応じて）ひとたび入手されると、将来の患者におけるコンタクトレンズのエミュレーションは、上記のように進み得る。

代替実施形態において、エミュレートされる実際のコンタクトレンズは、そのコンタクトレンズを適切な格納ホルダに配置し、且つそのコンタクトレンズを図７に示されている付属スロット２９などの適切な場所で波面発生器に置くことによって、波面発生器へと配置される。機器の様々な実施形態は、空気又は適切な流体にコンタクトレンズを配置することを可能にする。

波面発生器における調整可能な光学素子は、まるでコンタクトレンズが目の角膜上に配置されたかのようにコンタクトレンズの光学特性をエミュレートするために、ビーム経路に置かれる。

画像生成手段２０によって生成された画像が、波面発生器１８を横断し、且つフィールドミラー４によって合焦されると、それは、まるでコンタクトレンズが患者の角膜上に配置された場合に画像がコンタクトレンズを通過したかのように、患者に見える。言い換えれば、ミラー４における離れた物体を見る患者にとって、物体は、まるで物体からの光線が、目の角膜上に装着されたコンタクトレンズを通過したかのように見えるであろう。

近方、遠方、及び中間視距離用の視力の特性の評価は、患者の老眼矯正を管理する際に異なるコンタクトレンズの性能を患者が評価することが望ましい。
図１１は、機器において近くの画像を見る患者を示す。近くの画像を見るために、フィールドミラー４は、経路６５から経路６６に光ビームを向け直すために下へ傾斜され、それは、光ビームに近方視アセンブリ６４を通過させる。

近方視のために、波面発生器１８及び１９における調整可能な球面レンズは、近方視距離に関連付けられた画像の波面に適切な発散を与えるように調整される。例えば、近方視アセンブリ６４が患者の目から２５ｃｍに位置する場合に、近方視アセンブリ６４の観察面７３から現れる画像の観察を適切にエミュレートするために、約「−４Ｄ」の球面レンズ度数が、波面発生器における調整可能な光学素子の既存の設定に追加されることになり、次に、この「−４Ｄ」の発散は、上記のように、フィールドミラーによって患者の角膜平面に光学的に中継される。患者にとって、それは、まるで画像が、近方視アセンブリの表面７３から出現しているかのように見える。

好ましい実施形態において、フィールドミラー４は、カメラ４Ａから入力を受信する視標及び注視追跡システムに応答するようにされる。患者の注視が、近方視アセンブリ６４の観察面７３へと下方に向けられていることを、視標及び注視追跡システムが検出した場合に、フィールドミラー４は、それがビームを経路６５から６６に向け直すように下方に傾斜され、それによって、ビームに近方視アセンブリ６４を通過させる。

図１２は、フィールドミラー４の患者右目視野及び近方視アセンブリ６４の近方視面７３を示す。波面発生器６１は、コンタクトレンズＢの光学特性をエミュレートするために必要とされる光学素子の必要な組み合わせを通して画像Ｂを生成し、波面発生器６２は、コンタクトレンズＣの光学特性をエミュレートするために必要とされる光学素子の必要な組み合わせを通して画像Ｃを生成する。

従って、患者は、最良の画質を提供するコンタクトレンズＢ又はコンタクトレンズＣのいずれかのコンタクトレンズ光学系を事前に見て、比較し、選択することができる。これらの画像は、並べて同時又はほぼ同時に比較されても良い。同様に、近方視面７３を見る場合に、画像Ａ及びＢは、近方視アセンブリ６４の観察面７３の視距離用の光の適切な発散を生成するために、フィールドミラー４を向け直すことによって、且つ波面発生器における調整可能なレンズを調整することによって、同様の方法で生成される。従って、複数のコンタクトレンズが、患者によって同時にエミュレート又は同時に知覚されるか又はされ得る。

左目用の波面発生器を作動させることによって、画像Ｂ及びＣの両眼比較を達成することができる。
上記の開示は、先行技術の方法に勝る多くの有用な発明的特徴を提供する。

近距離、中間距離及び遠距離にわたる現実的な観察条件下で、将来のコンタクトレンズ患者において、いずれかのコンタクトレンズの光学特性を特徴付けるための、且つそれらの光学特性を正確にエミュレートするための手段が提供される。これは、将来のコンタクトレンズ患者が、自分の主観的な評価に基づいて好む特定のコンタクトレンズ構成を事前に見て、比較し、選択することを可能にする。

先行技術の方法と異なり、本機器及び方法は、妨害となる光学器具も先行技術の他の制限もない自然な観察条件下で、様々な視距離にわたって異なるコンタクトレンズ構成の性能を比較する能力を提供する。老眼矯正コンタクトレンズ構成の主な利益が、典型的な範囲の視距離にわたる明瞭な視力を提供することであるので、装置は、患者が必要とする視距離の全範囲にわたるコンタクトレンズ構成の性能を患者が検査するための有用な手段を提供する。

本機器及び方法の別の新規な特徴は、一連の画像照明、色及びコントラストに関して様々なコンタクトレンズ設計の性能を患者が評価できる機能である。画像プロジェクタの出力を調整することによって、患者は、照明及びコントラストが上昇又は低下するときに、且つ色が変化するときに、コンタクトレンズ構成がどのように比較されるかが分かる。先行技術の方法は、この能力を提供しない。

この装置によって提供される新規な能力は、どの患者が、老眼矯正コンタクトレンズ、単眼視野コンタクトレンズ又は他のタイプコンタクトレンズ等のための優れた候補かどうか否かを医師が決定できるようにし、且つそれは、最も満足な視覚的結果を患者に提供する可能性が最も高い特定のタイプのコンタクトレンズを選択するのに有用な情報を提供する。

別の新規な特徴は、視標及び注視追跡装置を使用することによって、画像を適切な画像面に安定させる能力である。これは、検査中にじっとしている必要性から患者を解放し、且つそれは、自然な観察条件下でコンタクトレンズ性能のより現実的なエミュレーションを促進する。検査はまた、先行技術の方法及び装置と異なり、患者の視野における器具も視覚的な障害物もなしに行われる。コンタクトレンズを製造又は選択するために用いられる光学パラメータは、先行技術の方法において用いられる０．２５Ｄの増分に対立するものとして、０．０１Ｄなどのはるかに高い分解能増分で決定することができる。コンタクトレンズ製造技術及び方法が改善したので、現在の方法及び機器は、今や、様々な先行技術の方法を用いて処方されるコンタクトレンズと比較して、はるかに改善された視力を患者に提供するレンズを処方又はカスタム製造する手段を提供する。同様に、本開示は、高次収差の矯正又は誘導用の処方を含む、コンタクトレンズを用いて視覚機能を改善する手段を開業医に提供する。

視力矯正コンタクトレンズを患者に提供するための視力検査用の方法及び機器、並びにその修正が、本明細書で詳細に図示され説明されたが、様々な追加の変更及び修正が、本開示及び添付の請求項の範囲から逸脱せずに行われ得る。

Claims (12)

1. 患者が、自分の視力を矯正するためにコンタクトレンズの光学特性を事前に見ることができるようにする視力検査方法であって、
   エミュレートされるコンタクトレンズの光学特性を決定すること、
   患者が見ることができる静止画像又は動画像（映画）を生成すること、
   前記画像の波面を変調して、前記コンタクトレンズが患者の角膜上に配置された場合に結果として生じるであろう画像をエミュレートする画像を前記患者の網膜上に生成することを備える、方法。
2. 前記画像の波面の変調が、前記患者から遠隔で実行される、請求項１に記載の方法。
3. 複数のコンタクトレンズが、同時にエミュレートされるか又は前記患者によって同時に知覚される、請求項１に記載の方法。
4. 前記変調することは、
   波面発生器にコンタクトレンズを配置すること、
   前記コンタクトレンズを通して前記画像を投射することを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記変調することは、前記患者によって提供された入力に応答する、請求項１に記載の方法。
6. 前記患者がほぼ同時に２つの画像を比較できるようにするために、第２の波面発生器が、第２のコンタクトレンズによって生成された画像を前記患者の網膜上にエミュレートする、請求項１に記載の方法。
7. 前記患者が好ましい画像を比較し選択できるようにするために、複数のコンタクトレンズをエミュレートする複数の波面が、前記患者の網膜上に生成される、請求項１に記載の方法。
8. コンタクトレンズによって提供される光学特性を患者が事前に見て、比較し、選択することを可能にする視力検査機器であって、
   コンタクトレンズの光学特性を測定するか又は入力する手段と、
   コンピュータの制御下にある光学素子を用いて波面発生器から画像を投射する手段と、
   前記患者の目と光学的に共役な位置に前記画像を合焦させる手段と、
   前記コンタクトレンズが角膜上に装着される場合に結果として生じるであろう画像をエミュレートする画像を前記患者の網膜上に生成するように前記波面発生器を調整する手段とを備える、視力検査機器。
9. 前記画像の波面の変調を修正する手段が、前記患者によって供給される入力に応答する、請求項８に記載の視力検査機器。
10. １つ又は複数のコンタクトレンズを含み、
    前記１つ又は複数のコンタクトレンズは、該１つ又は複数のコンタクトレンズを用いて前記画像を投射して前記患者が見ることができる複数の画像を生成するために前記波面発生器に配置される、請求項８に記載の視力検査機器。
11. １つ又は複数のコンタクトレンズを含み、
    前記１つ又は複数のコンタクトレンズは、該１つ又は複数のコンタクトレンズを用いて前記画像を投射するために前記波面発生器に配置される、請求項８に記載の視力検査機器。
12. 前記患者からの入力に応じて、前記波面発生器の画像を調整する入力手段を含む、請求項８に記載の視力検査機器。