JP2021120002A - 視覚補正装置、視覚補正装置を制御する方法、及び検眼用双眼鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可変度数の光学的補正によって観測光軸に沿った観測を可能にする視覚補正装置を提供する。【解決手段】可変度数の光学的補正によって観測光軸（Ｘ）に沿った観測を可能にする視覚補正装置は、第１の制御に応じて可変である球面度数を光軸に沿って有するレンズ（６）と、光学アセンブリ（２、４）であって、前記光学アセンブリ（２、４）に適用される少なくとも１つの第２の制御に応じて可変である円柱補正を光軸に沿って生成する光学アセンブリ（２、４）とを含む。視覚補正装置はまた、前記光学的補正の少なくとも１つの設定点を受信するモジュールと、前記レンズ（６）と前記光学アセンブリ（２、４）とを分離する距離（β２）を考慮するモードにより、前記設定点に依存して第１の制御と第２の制御とを判断するモジュールとを含む。視覚補正装置を制御する方法及び検眼用双眼鏡装置も提案される。【選択図】図１

Description

本発明は、特に主観的視力試験に向けられる検眼装置に関する。

本発明は、具体的には、視覚補正装置、視覚補正装置を制御する方法、及び検眼用双眼鏡装置に関する。

主観的視力試験に関連して、視覚補正装置は、通常、可変度数の光学的補正によって観測光軸に沿った観測を可能にするために使用される。

例えば、このような装置は米国特許出願公開第２００４／０３２５６８号明細書から知られている。この装置は、第１の設定に依存する可変球面度数を光軸に沿って有するレンズと、光学アセンブリであって、前記光学アセンブリに適用される少なくとも１つの第２の設定に依存する可変円柱補正を光軸に沿って生成する光学アセンブリとを含む。

このような系では、例えば現在の設定を適用することによって得られる光学的補正値を画面上に表示して、医師が他の光学的補正値を得るために設定を修正できるようにすることが提案される。

しかし、この解決策は、主観的視力試験中に試験することを望む視覚的補正値を試行錯誤により見出すことを医師に強いるために非実用的である。

これに関連して、本発明は、可変度数の光学的補正によって観測光軸に沿った観測を可能にする視覚補正装置を提供する。本視覚補正装置は、第１の設定に依存する可変球面度数を光軸に沿って有するレンズと、光学アセンブリであって、前記光学アセンブリに適用される少なくとも１つの第２の設定に依存する可変円柱補正を光軸に沿って生成する光学アセンブリとを含み、前記光学的補正の少なくとも１つの設定点を受信するモジュールと、前記レンズと前記光学アセンブリとを分離する距離を考慮するモデルにより、前記設定点に依存して第１の設定と第２の設定とを判断するモジュールとを特徴とする。

前述の距離（すなわち、レンズと光学アセンブリとの間の間隔）が考慮されるため、この間隔により生成される結合効果が考慮され、第１の設定及び第２の設定がレンズ及び光学系にそれぞれ適用された後、設定点（すなわち、医師が望む補正）に正確に対応する補正が得られる。

第１の設定と第２の設定とを判断するモジュールは、前記設定点に依存して、近似の第１の設定値と、近似の第２の設定値とを判断するモジュールと、近似の第１の設定値をレンズへ、且つ近似の第２の設定値を光学アセンブリへ適用することによって得られる少なくとも１つの補正値を前記モデルに基づいて評価するモジュールと、補正された第１の設定値と補正された第２の設定値とを、設定点と評価された補正値との比較に基づいて判断するモジュールとをさらに含む。

次に、第１の設定と第２の設定とを判断するモジュールは、第１の設定と第２の設定による第１の補正された設定値と第２の補正された設定値とをそれぞれ使用し得る。

したがって、実時間で所望の設定点値が得られるようにする設定値が得られる。

別の想定可能な実施形態によると、第１の設定と第２の設定とを判断するモジュールは、前記モデルに基づいて構築される参照テーブルから第１の設定（及び任意選択的に第２の設定）を読み出すように設計され得る。

いくつかの実施形態では、光学アセンブリは、第２のレンズと第３のレンズを含み得、この場合、モデルはまた、第２のレンズと第３のレンズとを分離する距離を考慮する。

本発明はまた、可変度数の光学的補正によって観測光軸に沿った観測を可能にし、且つレンズと光学アセンブリとを含む視覚補正装置を制御する方法において、
− 前記光学的補正の少なくとも１つの設定点を受信する工程と、
− 前記レンズと前記光学アセンブリとを分離する距離を考慮するモデルにより、前記設定点に依存して第１の設定と第２の設定とを判断する工程と、
− 第１の設定に依存して、光軸に沿ったレンズの球面度数を修正する工程と、
− 第２の設定に依存して、光学アセンブリによって光軸に沿って生成された円柱補正を修正する工程と
を含むことを特徴とする方法を提供する。

第１の設定と第２の設定とを判断する工程は、
− 前記設定点に依存して、近似の第１の設定値と、近似の第２の設定値とを判断する副工程と、
− 近似の第１の設定値をレンズへ、且つ近似の第２の設定値を光学アセンブリへ適用することによって得られる少なくとも１つの補正値を前記モデルに基づいて評価する副工程と、
− 補正された第１の設定値と補正された第２の設定値とを、設定点と評価された補正値との比較に基づいて判断する副工程と
を含み得る。

次に、制御方法は、任意選択的に、
− 補正された第１の設定値をレンズへ、且つ補正された第２の設定値を光学アセンブリへ適用することによって得られる少なくとも１つの新しい補正値を前記モデルに基づいて評価する副工程と、
− 新しい補正された第１の設定値と新しい補正された第２の設定値とを、設定点と評価された新しい補正値との比較に基づいて判断する副工程と
を含み得る。

この場合、少なくとも１つの新しい補正値を評価する副工程と、新しい補正された第１の設定値と新しい補正された第２の設定値とを判断する副工程とは、設定点と評価された新しい補正値との間の距離が事前設定閾値より大きいことを条件として反復され得る。

前述の変形形態によると、第１の設定と第２の設定とを判断する工程は、前記モデルに基づいて構築される参照テーブルから第１の設定（及び任意選択的に第２の設定）を読み出す副工程を含み得る。

本発明はまた、例えば共通の保持器に搭載される２つの光学装置を含む検眼用双眼鏡装置を提供し、２つの光学装置の１つ（又は２つの光学装置のそれぞれも）は、上に提示された視覚補正装置である。

非限定的例として与えられる添付図面を参照する以下の説明は、本発明を構成するもの及び本発明がどのように実現され得るかの理解を容易にする。

本発明の一例示的実装形態において使用される光学素子を概略的に示す。 本発明の教示による例示的視覚補正装置の断面図を示す。 図２の視覚補正装置の円柱レンズの側面からの切欠図を示す。 図２の視覚補正装置の可変球状レンズの側面からの切欠図を示す。 図２の視覚補正装置を制御する要素を概略的に示す。 図５の制御要素が計算されることを可能にするモジュールを構築し得る可能な方法の一例を示す。

図１は、本発明の教示による例示的視覚補正装置の主要光学素子を概略的に示す。

これらの光学素子は、円柱度数Ｃ_１（ここではＣ_０に等しい）の凸状平坦−円柱レンズ２と、円柱度数Ｃ_２（ここでは負であり−Ｃ_０に等しい）の凹状平坦−円柱レンズ４と、可変球面度数Ｓｖのレンズ６とを含む。

したがって、凹状平坦−円柱レンズ４の円柱度数（ここでは−Ｃ_０）の絶対値（又は係数）（ここではＣ_０）は、凸状平坦−円柱レンズ２の円柱度数（Ｃ_０）の絶対値（Ｃ_０）（又は率）に等しい。

これらの３つのレンズ２、４、６は同じ光軸Ｘ上に配置される。正確には、３つのレンズ２、４、６のそれぞれは光軸Ｘを中心とするほぼ円柱状の外形を有する。本明細書で説明する例では、レンズ２、４、６は２５ｍｍ、２５ｍｍ、２０ｍｍの直径（それらの嵩を定量化する）をそれぞれ有する。

直径の大きい円柱度数レンズ２、４が可変球面度数レンズ６（それ自体は患者の眼に対するその近接性により大きいと感じられる）により画定される視野を制限しないように、可変球面度数レンズ６側に位置する患者の眼によりこの視覚補正装置１０を使用することが好ましいことに注意されたい。

３つのレンズ２、４、６のそれぞれは、光軸Ｘに垂直な第１の平坦面と、第１の面に対向するとともに光学活性された第２の面とを含み、
− レンズ２の光学活性面は形状が円柱状凸であり（この面を画定する円柱の軸Ｙ_１は光軸Ｘに垂直である）、
− レンズ４の光学活性面は形状が円柱凹状であり（この面を画定する円柱の軸Ｙ_２は光軸Ｘに垂直である）、及び
− 可変球面度数Ｓ_Ｖのレンズ６の光学活性面は変形可能であり、したがって凸状球形状（図１の破線により示す）、平坦形状（実線により示す）又は凹状球形状（一点破線により示す）が与えられ得る。

可変球面度数Ｓ_Ｖのレンズ６は、例えば欧州特許第２，０３４，３３８号明細書に記載されたタイプのレンズである。このようなレンズは、透明な変形可能膜と平坦な可動透明壁とにより閉ざされた空洞を含み、空洞は、したがって球状凹面、平坦面、又は球状凸面のいずれかである膜を変形するために、程度の差はあっても可動面により制約された一定量の透明液体を含む。使用されるレンズでは、ナット／ボルト系で実現される運動の変換は、回転及び直線運動の変換を保証することを可能にする。したがって、例えば前述の欧州特許第２，０３４，３３８号明細書で説明したように、ケース２６に取り付けられたリングを回転することでレンズ６の一部を平行移動させ、これにより透明膜の前述の変形を引き起こす。したがって、レンズ６に対する機械的作用を介して球面度数Ｓ_Ｖを連続的に変更することが可能である。本明細書で説明する例では、レンズ６は−４０ｍｍ〜４０ｍｍの可変焦点長、すなわち−２５Ｄ〜２５Ｄの可変球面度数Ｓ_Ｖを有する（Ｄは、両眼転導（ｖｅｒｇｅｎｃｅ）を測定する単位ジオプタであり、焦点長の逆数でありメートルで表される）。

さらに、平坦−円柱レンズ２、４は、それぞれ、既に示したように−Ｃ_０及びＣ_０の円柱度数を有する（ここではＣ_０＝５Ｄ）。

以下により詳細に説明するように、凹状平坦−円柱レンズ４と凸状平坦−円柱レンズ２とは、軸Ｘを中心として回転可能（軸Ｘを中心とする回転）に取り付けられる。

したがって、凸状平坦−円柱レンズ２の光学活性面上に形成される凸状円柱の軸Ｙ_１は基準軸Ｙ_０（固定され、且つ光軸Ｘに垂直である）と可変角度α_１をなし得る。

同様に、凹状平坦−円柱レンズ４の光学活性面上に形成される凹状円柱の軸Ｙ_２は基準軸Ｙ_０と可変角度α_２をなし得る。

凸状平坦円柱レンズ２と凹状平坦円柱レンズ４とは、光軸に沿って距離ｅ_１だけ離間され、凹状平坦円柱レンズ４と可変球面度数Ｓｖのレンズ６とは、光軸に沿って距離ｅ_２だけ離間される。図２を参照して以下に説明される実施形態では、ｅ_１は、例えば（約）１ｍｍであり（通常、ｅ_１は０．５ｍｍ〜２ｍｍに含まれ得る）、ｅ_２は、例えば（約）５ｍｍである（通常、ｅ_２は２ｍｍ〜１０ｍｍに含まれ得る）。

ここで簡単に説明した系の光学的挙動を説明するために、３つの光学素子２、４、６で形成される系の球面度数Ｓ、円柱度数Ｃ、非点収差αの角度の式が以下に与えられる。これらの式は、様々なレンズ間の間隔ｅ_１、ｅ_２による結合効果が無視されるモデルにおける様々な経線上の両眼転導を計算することにより得られる。

式３の項（−Ｃ／２）は円柱度数を提供する２つのレンズの合成により生成される球面度数に対応することに注意されたい。

以下に説明するように、凸状平坦−円柱レンズ２の回転位置と凹状平坦−円柱レンズ４の回転位置とを互いに独立に設定することにより、角度α_１及びα_２のそれぞれを０°〜３６０°で独立に変更し、したがって、２つのレンズを同時に制御することにより得られる０°〜３６０°で調整可能な非点収差の任意の角度について、−２Ｃ_０〜２Ｃ_０（すなわち、ここでは−１０Ｄ〜１０Ｄ）で調整可能な円柱度数Ｃを得ることが可能である。式３が示すように、２つの円柱レンズの配向の合成から生じる球面度数は、可変度数の球面レンズを使用することにより補正される。

さらに、球状レンズ６の球面度数Ｓ_Ｖを変更することにより、３つのレンズ２、４、６で形成される系の球面度数Ｓを調整することが可能である。

１つの想定可能な変形形態によると、設定された円柱度数を提供するレンズは、同じ（正又は負の）円柱度数Ｃ_０を有し得、２つの任意選択的に同一の凸状平坦−円柱レンズ、又は代替として２つの任意選択的に同一の凹状平坦−円柱レンズの問題であり得る。

具体的には、この場合、これら２つのレンズと可変球面度数を提供するレンズとで形成される系の球面度数Ｓ、円柱度数Ｃ、及び非点収差αの角度は下記式により与えられる。

項Ｃ_０−Ｃ／２は、円柱度数を提供する２つのレンズの合成により導出される球面度数に対応する。

したがって、この場合も、円柱度数を提供するレンズを回転する（互いに独立して）ことにより、及び可変球面度数を提供するレンズの球面度数を変更することにより、円柱度数Ｃが零となるように、球面度数Ｓ、円柱度数Ｃ、及び非点収差αの角度を調整することが可能である。

これまでに説明した光学素子を使用する例示的視覚補正装置１０を図２に示す。

以下の説明では、説明を明確にするために、図２、３、及び４の配向を規定する「上側」又は「下側」などの用語が使用される場合がある。この配向は、説明した装置からなり得る用途であって、唯一の基準方向が光軸Ｘである用途には必ずしも適用可能ではないことが理解される。

視覚補正装置１０は、光軸Ｘに沿って連続に配置されるとともに光軸Ｘに垂直な面内に対で組み立てられる第１の部分１４、第２の部分１６及び第３の部分１８で形成されるケース１２を含む。

第１の歯車２２は、ケース１２の第１の部分１４における光軸Ｘを中心とする回転運動により回転することができるように取り付けられ、この目的のために設けられる開口内の第１の歯車２２の中心に凸状平坦−円柱レンズ２を担持する。第１の歯車２２と凸状平坦−円柱レンズ２とは同軸であり、換言すれば、光軸Ｘに垂直な面内の断面では、第１の歯車２２の外周と凸状平坦−円柱レンズ２の外周とは光軸Ｘを中心とする同心円を形成する。

同様に、第２の歯車２４は、ケース１２の第２の部分１６における光軸Ｘを中心とする回転運動により回転することができるように取り付けられ、この目的のために設けられる開口内の第２の歯車２４の中心に凹状平坦−円柱レンズ４を担持する。第２の歯車２４と凹状平坦−円柱レンズ４とは同軸であり、換言すれば、光軸Ｘに垂直な面内の断面では、第２の歯車２４の外周と凹状平坦−円柱レンズ４の外周とは光軸Ｘを中心とする同心円を形成する。

ケース１２の第３の部分１８内の光軸Ｘを中心とする回転運動により回転することができるように第３の歯車２７が取り付けられる。第３の歯車２７は、可変球面度数のレンズ６を担持するケース２６の外周上に設けられるリングに確実に固着され、球面度数Ｓ_Ｖが制御され得るようにする。可変球面度数のレンズ６のケース２６はケース１２の第３の部分１８に取り付けられる。

図３に明確に見られるように、第１の歯車２２は、その駆動軸が第１のウォームスクリュー３２（第１の歯車２２と係合する）を担持する第１のモータ４２により（光軸Ｘを中心として）回転される。第１のモータ４２は、例えばケース１２の第１の部分１４に取り付けられる。

第１の歯車２２の現在位置は第１の光学セル５２により監視される。

同様に、第２の歯車２４は、その駆動軸が第２のウォームスクリュー３４（第２の歯車２４と係合する）を担持する第２のモータ４４により光軸Ｘを中心として回転される。第２のモータ４４は、例えばケース１２の第２の部分１６に取り付けられる。

第２の歯車２４の現在位置は第２の光学セル５４により監視される。

図４に示すように、第３の歯車２７のその一部は、第３の歯車２７と係合する第３のウォームスクリュー３６が取り付けられ駆動軸を有する第３のモータ４６により（光軸Ｘを中心として）回転される。第３のモータ４６は、例えばケース１２の第３の部分１８に取り付けられる。

第３の歯車２７の現在位置は第３の光学セル５６により監視される。

光学セル５２、５４、５６のそれぞれは、例えば少なくとも１つの光センサを含む素子の対で形成され、その対の他の素子は、例えば発光器（又は、変形形態として反射素子、この場合、発光器は光センサを伴う）である。

第１、第２、及び第３のモータ４２、４４、４６は、例えば２０ステップ／回転の分解能を有するステッピングモータであり、ここでは１ステップの８分の１単位で設定される（以下ではマイクロステップと呼ばれる）。変形形態として、これらのモータは１ステップの１６分の１単位で設定され得る。

ケース１２の内容積（及び、同様に第１の部分、第２の部分及び第３の部分１４、１６、１８のそれぞれの内容積）は、モータ４２、４４、４６を収容するための空間（図２、３、及び４のケース１２の上側領域）と光学素子２、４、６を収容するための空間（図２、３、及び４のケース１２の下側領域）とに再分割され得る。

モータ４２、４４、４６を収容するための空間は、光学素子２、４、６を収容するための空間の方向に（同図の最下部に向かって）開き、ケース１２の上面１９により反対端において（同図の最上部に向かって）閉じたほぼ平行六面体の形状を有する（ケース１２の上面１９は、ケース１２の第１、第２及び第３の部分１４、１６、１８のそれぞれを組み立てて形成される）。

モータ４２、４４、及び４６の配置は、有利にはレンズの有用な半径に可能な限り近い光軸を中心とする円状幾何学形状を１８０°にわたって使用できるようにするようにされる。

光学素子２、４、６を収容するための空間は、モータを収容するための空間とは対照的に、ケース１２の外周の半分にわたって第３の歯車２７の形状と一致する円柱形状（ケース１２の壁に囲まれた）を有する。

換言すれば、ケース１２（及びしたがってケース１２の第１、第２、及び第３の部分１４、１６、１８のそれぞれ）は光学素子２、４、６を収容するための空間内に、第３の歯車２７の直径（光軸Ｘに垂直である）とほぼ同じであり、且つ若干大きい直径を有する筒形状を有する。

歯車２２、２４、２７のそれぞれの直径は、光学系の厚さにもかかわらず視野の維持を促進するように選択される。

第１のモータ４２及び第１のウォームスクリュー３２は、モータを収容するための空間内に第１のモータ４２が収容され、一方で光学素子を収容するための空間内に第１のウォームスクリュー３２が存在するように、ケース１２内でケース１２の上面に垂直（及びしたがって特に光軸Ｘに垂直）な方向Ｚに延びる。

第２のモータ４４及び第２のウォームスクリュー３４は、ケース１２内において、同じ方向であるが、円柱度数レンズ２、４に対して第１のモータ４２及び第１のウォームスクリュー３４と対向して延びる。第２のモータ４４はモータを収容するための空間内に収容され、一方で第２のウォームスクリュー３４は光学素子を収容するための空間内に存在する。

したがって、第１のウォームスクリュー３２及び第２のウォームスクリュー３４は、第１の歯車２２と第２の歯車２４とで形成されたアセンブリの両側に配置されることと、これらの様々な部品（第１のウォームスクリュー３２、第２のウォームスクリュー３４、第１又は第２の歯車２２、２４）の横方向の嵩（前述の軸Ｘ及びＺに垂直な軸Ｙに沿った）は、第１及び第２のウォームスクリュー３２、３４がそれらを収容するのに必要な余分な空間無しに光学素子を収容するための空間内に含まれるように、第３の歯車２７の直径より小さいこととに注意されたい。

さらに、第１及び第２のモータ４２、４４はそれぞれ、第１及び第２の歯車２２、２４のそれぞれより大きく、且つケース１２の第１及び第２の部分１４、１６のそれぞれよりさらに大きい、光軸Ｘに沿った嵩を有する。しかし、これら第１及び第２のモータ４２、４４は、上に示すようにケース１２のそれぞれの側に配置されるため（軸Ｚに対して）、それぞれ、ケース１２の第１の部分１４及び第２の部分１６に沿って光軸Ｘに沿って延びる空間を占め得る。

例えば、第１及び第２モータ４２、４４のそれぞれは６〜１２ｍｍ（例えば、１０ｍｍ）の横方向の嵩（モータの外径）を有し、第１及び第２の歯車２２、２４はそれぞれ１〜４ｍｍ（例えば、２．５ｍｍ）の厚さ（軸Ｘに沿った嵩）を有する。

第３のモータ４６及び第３のウォームスクリュー３６は、対称的に、ケース１２の第３の部分１８に沿って軸Ｘに沿って延びる領域内のモータを収容するための空間内に配置される。したがって、第３のウォームスクリュー３６は第３の歯車２７とその上側部分で係合し、これにより、上に示すようにケース１２が第３の歯車２７の下側部分におけるケース１２の形状に密に従うようにする。

説明した例では、図４に示すように、第３のモータ４６及び第３のウォームスクリュー３６の軸はケース１２の上面に対して（特に前述の軸Ｙに対して）若干傾斜される。

第３の歯車２７の厚さは、例えば０．３ｍｍ〜２ｍｍに含まれるようにされる。

様々な要素のこの配置により、通常は１５〜２０ｍｍの厚さを有する比較的薄いケースが得られるようにする。

ケース１２はまた、例えばモータを収容するための空間の上側領域内に、ここでは共通プリント回路基板により担持される複数の集積回路から形成される制御要素５０を含む。

さらに、電力貯蔵装置ここでは電池５８（変形形態として、スーパーキャパシタであり得る）が装置をスタンドアロンにするために設けられる。例えば、電力貯蔵装置５８を再充電するための無接触素子も設けられる。電池５８は特に、モータ４２、４４、４６と制御要素５０とに電力が供給され得るようにする。

このような制御要素５０の主要素子と、前述のモータ４２、４４、４６及び前述の光学セル５２、５４、５６へのそれらの接続とが図５に概略的に示される。

制御要素５０は、設定点情報（すなわち、光学素子２、４、６で形成された光学系により生成される補正を規定する球面度数Ｓ、円柱度数Ｃ、及び非点収差αの角度のユーザにより要求される値を示す情報）をここでは無線リンクを介し受信するように設計された受信モジュール６０を含む。

受信モジュール６０は、例えばユーザにより制御される赤外線発射遠隔制御装置からこの設定点情報を受信する赤外線受信モジュールである。変形形態として、この設定点情報が無線リンク（例えば、ローカル無線通信ネットワーク）を介してパーソナルコンピュータから受信されるようにし得、この場合、ユーザはコンピュータ上で会話型選択により視覚補正装置の球面度数Ｓ、円柱度数Ｃ及び非点収差αの角度の値を選択し得る。

受信モジュール６０は、受信された設定点情報Ｓ、Ｃ、αを、計算機６６（例えば、以下に述べるように計算機の機能を行うようにコンピュータプログラムを実行するプロセッサからなる）へ、特にこの計算機６６により実装される変換モジュール６８へ送信する。

変換モジュール６８は、入力として受信される設定点値Ｓ、Ｃ、αを得るために必要な角度α_１、α_２の値と球面度数Ｓｖの値とを、図６を参照して以下に説明するものに従って判断する。

計算機６６はまた、他のものと無関係にモータ４２、４４、４６のそれぞれを制御して、所望の値が得られるようにする歯車２２、２４、２７のそれぞれの位置を得るために、変換モジュール６８により計算された角度α_１、α_２及び球面度数Ｓ_Ｖの値を入力として受信するとともに、制御信号をモータ４２、４４、４６へ発する制御モジュール７０を実装する。
− 制御モジュール７０は、凸状平坦−円柱レンズ２（第１の歯車２２により担持される）の光学活性円柱表面の軸Ｙ_１が基準方向Ｙ_０と角度α_１をなす位置まで、第１の歯車２２を、光軸Ｘを中心として回転させるように第１のモータ４２を制御し、
− 制御モジュール７０は、凹状平坦−円柱レンズ４（第２の歯車２４により担持される）の光学活性円柱表面の軸Ｙ_２が基準方向Ｙ_０と角度α２をなす位置まで、第２の歯車２４を、光軸Ｘを中心として回転させるように第２のモータ４４を制御し、及び
− 制御モジュール７０は、可変球面度数を制御するリングが球面度数Ｓ_Ｖを変換モジュール６８により計算された度数へ設定する位置まで、第３の歯車２７を、光軸Ｘを中心として回転させるように第３のモータ４６を制御する。

各歯車２２、２４、２７の位置は、それぞれが関連付けられた歯上のホイールの外周上の基準点（例えば、歯車の無い点）に対して光学セルを通過した歯の数を測定する光学セル５２、５４、５６により、それぞれ各時点で知られる。

本明細書で説明する例では、第１のモータ４２／第１のウォームスクリュー３２／第１の歯車２２のアセンブリは、第２のモータ４４／第２のウォームスクリュー３４／第２の歯車２４のアセンブリと全く同様に、歯車２２、２４の１つの回転が関連モータ４２、４４の１５０４０マイクロステップに対応するような歯車比を有する。したがって、分解能（１マイクロステップの歯車２２、２４の回転角）は角度α_１、α_２に対して０．０２４°である。

第３のモータ４６／第３のウォームスクリュー３６／第３の歯車４６のアセンブリの一部は１回転当たり１６６４０マイクロステップの歯車比を有する。可変球面度数を制御するためのリングは、−２５Ｄ〜２５Ｄ（すなわち、５０Ｄの変化のスパン）の球面度数の変化を得るように１２０°の（したがって、５５４７マイクロステップに対応する）角度スパンにわたって調整可能である。したがって、分解能（１マイクロステップに対する球面度数Ｓ_Ｖの変化）は、０．００９Ｄである。

１つの想定可能な実施形態によると、視覚補正装置の度数設定点を任意選択的に補正するために、球状レンズ６の入口面と視覚補正装置を通して観測する眼の角膜の頂点との間の距離を制御要素５０に考慮させるようにさせ得る。この距離（「レンズ−眼距離」（ｌｅｎｓ−ｅｙｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ）を略したＬＥＤで表される場合もある）は、そのようにするための公知の手段により得ることができる。

等価焦点距離Ｆの球面度数Ｓの例を挙げると、位置決め誤差εは、球面度数Ｓ’と等価な焦点長Ｆ’の補正が必要とされるであろうことを意味するであろう。ここで、

であり、これは第一近似では次式となる。
Ｓ’＝Ｓ・（１＋ε・Ｓ）

したがって、制御要素５０は、入力として受信された設定点値Ｓ、Ｃ、αだけでなく眼−装置（ここでは角膜−レンズ６の入口面）距離にも応じて角度α_１、α_２の値と球面度数Ｓ_Ｖの値（及び、上に示すようにモータへそれぞれ印加される制御信号）とを、この実施形態に従って判断する。レンズ−眼距離は、本明細書では、元のままの設定点を受信する制御要素５０により考慮される（すなわち、レンズ−眼距離が考慮されない）ことに注意されたい。

さらに、初期設定点値α_１、α_２、Ｓ_Ｖから新しい設定点値α’_１、α’_２、Ｓ’_Ｖへの移行中、第１、第２及び第３のモータ４２、４４、４６のそれぞれが、設定点変化のうちの１つの設定点変化の振幅（例えば、球面度数の変化（絶対値）｜Ｓ’_Ｖ−Ｓ_Ｖ｜）に任意選択的に依存し得る所定長の時間Ｔ（秒）の間、作動され得るようにすることができる。ここで、｜ｘ｜はｘの絶対値である。

これを行うために、計算機６６は、例えば、角度α_１から角度α’_１への移行を可能にするモータ４２のマイクロステップの数ｐ_１、角度α_２から角度α’_２への移行を可能にするモータ４４のマイクロステップの数ｐ_２、球面度数Ｓ_Ｖから球面度数Ｓ’_Ｖへの移行を可能にするモータ４６のマイクロステップの数ｐ_３を判断する。次に、計算機６６は、モータ４２に１秒当たりｐ_１／Ｔマイクロステップの速度で回転するように、モータ４４に１秒当たりｐ_２／Ｔマイクロステップの速度で回転するように、及びモータ４６に１秒当たりｐ_３／Ｔマイクロステップの速度で回転するように命令する。

制御要素５０はまた、測定された周囲温度に関する情報を提供する温度センサ６２と、例えば視覚補正装置１０の配向（例えば、垂直に対する）に関する情報を提供する加速度計の形式を取る傾斜計６４とを含む。

計算機６６は、温度センサ６２により生成された温度情報の項目と傾斜計６４により生成された配向情報の項目とを受信し、これらの情報項目をモータ４２、４４、４６へ送信すべき命令の判断に関連して使用する。

説明した例では、制御モジュール７０は、温度に起因するレンズ６の球面度数の変化（記載の例では約０．０６Ｄ／℃）を補正するために温度情報の項目を使用し、視覚補正装置１０の配向の変化に起因する駆動系（モータ、ウォームスクリュー、歯車）の潜在的擾乱を補正するために配向情報の項目を使用する。

次に、変換モジュール６８が構築され得る方法の一例を、図６を参照して説明する。

既に示したように、変換モジュール６８は、入力として受信される設定点値Ｓ、Ｃ、αを得るために必要な角度α_１、α_２の値と球面度数Ｓｖの値とを、ここでは様々なレンズを分離する距離ｅ_１、ｅ_２を考慮するモデルを使用して計算する。

計算機６６について既に示したように、変換モジュール６８は機能ブロックの形式で図６に示されるが、実際にはコンピュータプログラム命令のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ）による実行を介して実施され得る。

変換モジュール６８は、入力として設定点値Ｓ、Ｃ、αを受信する第１のブロック８０を含み、これを基礎に角度α_１、α_２及び球面度数Ｓｖの近似値

を例えば次のように判断する。

これらの式は上記事項に基づいており、様々なレンズを分離する間隔ｅ_１、ｅ_２を考慮しないことに注意されたい（したがって、得られた結果は「近似値」として示される）。

近似値

は、第２のブロック８２及び加算器ブロック８８へ送信される。

第２のブロック８２は、入力として近似値を受信し、受信された近似値

が装置内で使用される場合、（２つの円柱レンズ２、４と可変球面度数のレンズ６とで形成される光学系により）得られるであろう球面度数Ｓ’の値、円柱度数Ｃ’の値及び非点収差α’の角度の値を推定する。この推定は、様々なレンズを分離する距離ｅ_１、ｅ_２を考慮するモデルに基づく。

ここで、例えば、Ｇｕｌｌｓｔｒａｎｄの式を使用して、経線（角度φによる示される）毎の屈折力は、（２つの円柱レンズ２、４と可変球面度数のレンズ６とで形成される光学系により）：
Ｐ（φ）＝Ｓ_Ｖ＋Ａ_１（Ｓ_Ｖ）．Ｐ_１（φ）＋Ａ_２（Ｓ_Ｖ）．Ｐ_２（φ）＋Ａ_３（Ｓ_Ｖ）．Ｐ_１（φ）．Ｐ_２（φ）
であり、ここで、

であり、ここで、ｗ_０はレンズ６の湾曲、ｈはレンズ６の厚さ、ｎ_ＬＶはレンズ６を満たす液体の指標、Ｋは膜の休止位置と可変レンズの主対物面との距離である。

したがって、パラメータＡ１、Ａ２、Ａ３はＳｖの可変関数であり、一方、他のパラメータは系の定数（校正され得る）である。

光学系の球面度数、円柱度数、及び非点収差の角度の定義により、この屈折力Ｐも経線毎に次のように記述され得る。
Ｐ（φ）＝Ｓ’＋Ｃ’ｓｉｎ^２（α’−φ）

したがって、例えば関数Ｐ（φ）の微係数ｄＰ／ｄφを計算することにより、且つ２つの特定値（例えば、φ＝０及びφ＝π／４）を採ることによってＣ’及びα’を得ることができ、これによりｔａｎ２α’及びＣ’^２が得られるようにする。

さらに、Ｐ（φ）の定数部は、上記式に従ってＳ’に接近する。

第２のブロック８２から出力として生成される球面度数Ｓ’の値、円柱度数Ｃ’の値、非点収差α’の角度の値は減算器ブロック８４へ送られ、減算器ブロック８４は、これらの値のそれぞれと対応設定点値Ｓ、Ｃ、αとの差異を計算する。したがって、減算器ブロック８４は、以下の値（近似値の使用に起因する誤差をパラメータ毎に表す）を出力する。
ΔＳ＝Ｓ−Ｓ’；ΔＣ＝Ｃ−Ｃ’；Δα＝α−α’

減算器ブロック８４から出力される誤差値ΔＳ、ΔＣ、Δαは、これらの誤差値ΔＳ、ΔＣ、Δαに関連する設定α_１、α_２、Ｓｖにおけるそれぞれの変動Δα_１、Δα_２、ΔＳｖを判断するように設計される第３のブロック８６へ入力される（例えば、次の等式：
Ｓ’＋Ｃ’ｓｉｎ^２（α’−φ）＝Ｓ_Ｖ＋Ａ_１（Ｓ_Ｖ）．Ｐ_１（φ）＋Ａ_２（Ｓ_Ｖ）．Ｐ_２（φ）＋Ａ_３（Ｓ_Ｖ）．Ｐ_１（φ）．Ｐ_２（φ）
の、値Ｓ’、Ｃ’、α’及び

を中心とする線形化による）。ΔＳの値は、例えば、

に対し、微係数

をそれぞれ採ることにより得られる。その処理は、ΔＣとΔαとについて同一である。次に、得られた連立方程式が特定値を使用して従来の方法で解かれる。

次に、設定変動Δα_１、Δα_２、ΔＳｖは、既に示したように第１のブロック８０により生成される近似値

を入力として受信する加算器ブロック８８に入力される。

したがって、この加算器ブロック８８は出力として次の設定値を生成する。

上で行った計算により、これらの設定値α_１、α_２、Ｓｖは、第３のブロック８６内で使用される線形化中になされる近似に関係する最小誤差で、レンズの間隔に関係する結合効果を考慮する一方で設定点値Ｓ、Ｃ、αが得られるようにする。

１つの想定可能な変形形態によると、図６に破線により示すように、誤差値ΔＳ、ΔＣ、Δαのそれぞれを０に向かって収束させるために、上に説明した処理の１つ又は複数の新しい反復を適用することが可能である（反復処理は、例えば誤差値のそれぞれが事前設定閾値未満になると停止する）。これらのその後の反復では、前の反復から出力される設定値α_１、α_２、Ｓｖが現在の反復において近似値

として使用される。

ここで説明した処理は、設定点値Ｓ、Ｃ、αに依存して、設定値α_１、α_２、Ｓｖが様々なレンズ２、４、６を分離する距離ｅ_１、ｅ_２を考慮するモデルにより実時間で判断されるようにすることが理解される。

別の想定可能な実施形態によると、変換モジュール６８は、設定値の多くの三重項（α_１、α_２、Ｓｖ）を三重項（α_１、α_２、Ｓｖ）毎にメモリ（参照テーブル又はＬＵＴ）に格納し得、三重項値（Ｓ、Ｃ、α）は対象の設定値α_１、α_２、Ｓｖを用いて得られる。

設定値の三重項（α_１、α_２、Ｓｖ）に関連する三重項値（Ｓ、Ｃ、α）は、レンズ２、４、６を分離する距離を考慮するモジュールを使用して予め計算され（例えば、上記式により）、且つ既に示したように変換モジュール６８内のメモリ内に格納される。

実際には、想定可能値範囲にわたり規則的に分散されるＳ及びＣの可能値に関連する三重項がメモリ内に格納される。例えば、範囲［−２０Ｄ、２０Ｄ］内のＳの１６０の値（これは０．２５Ｄの間隔に対応する）と範囲［０、８Ｄ］内のＳの３２の値（これも０．２５Ｄの間隔に対応する）とが使用され、パラメータαは簡単な回転により処理され、これにより、それぞれが対（Ｓ、Ｃ）に関連する５１２０の三重項設定値（α_１、α_２、Ｓｖ）のみがメモリ内に格納されるようにする。

動作中、変換モジュール６８は、格納された三重項（Ｓ、Ｃ、α）から、その値が、入力として受信される設定点値Ｓ、Ｃ、αに最も近い三重項を選択し、次に、変換モジュール６８は、選択された三重項に関連付けられた（参照テーブル内で）設定値の三重項（α_１、α_２、Ｓｖ）を読み出し、読み出された値を出力する。

ここで述べた実施例では、三重項（α_１、α_２、Ｓｖ）は、それぞれ対（Ｓ、Ｃ）に関連付けられてメモリ内に格納され、変換モジュール６８は、角度αを考慮するために、その値が設定点値Ｓ、Ｃに最も近い対に関連付けられた値（α_１、α_２、Ｓｖ）を読み出し、回転補正する。

１つの想定可能な変形形態によると、（上に示したように、温度に起因するレンズ６の球面度数の変動を補正するために）温度をさらに考慮することが可能である。変換モジュール６８は、例えば、この場合、それぞれが所定温度に関連付けられた複数の参照テーブルをメモリ内に格納する。使用中、変換モジュール６８は、温度センサ６２により提供される温度情報の項目に関連付けられた参照テーブルを選択し、選択された参照テーブルを使用して、上に説明された処理を行う。

別の想定可能な実施形態によると、変換モジュール６８は、光線追跡シミュレーションにより入力として受信される設定点値Ｓ、Ｃ、αを得るために必要とされる角度α_１、α_２の値と球面度数Ｓｖの値とを判断し得る。光線追跡は、レンズ２、４、６がそれぞれの位置においてモデル化され、したがってこれらのレンズ２、４、６を分離する距離を考慮する環境内で行われる。

視覚補正装置１０は、ジャクソンクロスシリンダ関数、フリップクロスシリンダとも呼ばれるジャクソンクロスシリンダを提供するために使用され得る。

第１の例によると、この関数は、必要な円柱補正（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）（「円柱軸」と称する場合もあるパラメータ）の角度α_０を検証する（又はさらには発見する）ために使用され得る。ここでは、球面度数補正値Ｓ_０及び円柱度数補正値Ｃ_０も事前に判断されていると仮定する。

ジャクソンクロスシリンダ関数は、したがって、例えば以下の２組の設定点、すなわち、角度α_０により定義された軸から４５°における円柱度数Ｃ_ｖａｒ（例えば、０．５Ｄ）の加算に対応する第１の組の設定点、
− 非点収差設定点の角度α_１＝α_０−０．５ａｔａｎ（Ｃ_ｖａｒ／Ｃ_０）、
− 円柱度数設定点Ｃ_１＝Ｒｏｏｔ（Ｃ_０ ^２＋Ｃ_ｖａｒ ^２）（ここで、Ｒｏｏｔは平方根関数である）、及び
− 球面度数設定点Ｓ_１＝Ｓ_０＋Ｃ_０／２−Ｃ_１／２、
並びに角度α_０により定義された軸から４５°における円柱度数−Ｃ_ｖａｒの加算に対応する第２の組の設定点、
− 非点収差設定点の角度α_２＝α_０−０．５ａｔａｎ（Ｃ_ｖａｒ／Ｃ_０）、
− 円柱度数設定点Ｃ_２＝Ｒｏｏｔ（Ｃ_０ ^２＋Ｃ_ｖａｒ ^２）、及び
− 球面度数設定点Ｓ_２＝Ｓ_０＋Ｃ_０／２−Ｃ_２／２
を交互に高速に適用することにより提供される。

第２の例によると、この関数は必要な円柱度数補正値Ｃ_０の値を検証する（又はさらに発見する）ために使用され得る。ここでは、球面度数補正値Ｓ_０及び非点収差値α_０の角度も事前に判断されていると仮定する。

ジャクソンクロスシリンダ関数は、したがって、例えば以下の２組の設定点、すなわち、角度α_０により定義された軸上の円柱度数Ｃ_ｖａｒ（例えば、０．５Ｄ）の加算に対応する第１の組の設定点、
− 非点収差設定点の角度α_１＝α_０、
− 円柱度数設定点Ｃ_１＝Ｃ_０＋Ｃ_ｖａｒ、及び
− 球面度数設定点Ｓ_１＝Ｓ_０−Ｃ_ｖａｒ／２、
並びに角度α_０により定義された軸上の円柱度数−Ｃ_ｖａｒの加算に対応する第２の組の設定点、
− 非点収差設定点の角度α_２＝α_０、
− 円柱度数設定点Ｃ_２＝Ｃ_０−Ｃ_ｖａｒ、及び
− 球面度数設定点Ｓ_２＝Ｓ_０＋Ｃ_ｖａｒ／２
を交互に高速に適用することにより提供される。

Claims (12)

1. 可変度数の光学的補正によって観測光軸（Ｘ）に沿った観測を可能にする視覚補正装置であって、
   − 第１の設定（Ｓｖ）に依存する可変球面度数を前記観測光軸（Ｘ）に沿って有するレンズと、
   − 光学アセンブリ（２、４）であって、前記光学アセンブリ（２、４）に適用される少なくとも１つの第２の設定（α_１、α_２）に依存する可変円柱補正を前記観測光軸（Ｘ）に沿って生成する光学アセンブリ（２、４）と
   を含み、
   − 前記光学的補正の少なくとも１つの設定点（Ｓ、Ｃ、α）を受信するモジュール（６０）と、
   − 前記レンズと前記光学アセンブリ（２、４）とを分離する距離（ｅ_２）を考慮するモデルにより、前記設定点（Ｓ、Ｃ、α）に依存して前記第１の設定（Ｓｖ）と前記第２の設定（α_１、α_２）とを判断するモジュール（６８）と
   を更に含むことを特徴とする視覚補正装置。
2. 前記第１の設定（Ｓｖ）と前記第２の設定（α_１、α_２）とを判断する前記モジュール（６８）は、
   − 前記設定点（Ｓ、Ｃ、α）に依存して、近似の第１の設定値
   

   

   と、近似の第２の設定値
   

   

   とを判断するモジュール（８０）と、
   − 前記近似の第１の設定値
   

   

   
   を前記レンズへ、且つ前記近似の第２の設定値
   

   

   を前記光学アセンブリ（２、４）へ適用することによって得られる少なくとも１つの補正値（Ｓ’、Ｃ’、α’）を前記モデルに基づいて評価するモジュール（８２）と、
   − 第１の補正された設定値（α_１、α_２）と第２の補正された設定値（Ｓｖ）とを、前記設定点（Ｓ、Ｃ、α）と前記評価された補正値（Ｓ’、Ｃ’、α’）との比較（ΔＳ、ΔＣ、Δα）に基づいて判断するモジュール（８４、８６、８８）と
   を含む、請求項１に記載の視覚補正装置。
3. 前記第１の設定と前記第２の設定とを判断する前記モジュール（６８）は、前記第１の設定と前記第２の設定による前記第１の補正された設定値（α_１、α_２）と前記第２の補正された設定値（Ｓｖ）とをそれぞれ使用するように設計される、請求項２に記載の視覚補正装置。
4. 前記第１の設定と前記第２の設定とを判断する前記モジュール（６８）は、前記モデルに基づいて構築される参照テーブルから前記第１の設定を読み出すように設計される、請求項１に記載の視覚補正装置。
5. 前記光学アセンブリは、第２のレンズ（２）と第３のレンズ（４）とを含み、前記モデルは、前記第２のレンズ（２）と前記第３のレンズ（４）とを分離する距離（ｅ_１）を考慮する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の視覚補正装置。
6. モータ（４６）が、前記レンズの前記可変球面度数を制御するためのリングを駆動して回転させるように構成され、前記レンズは、変形可能膜を有し、前記リングはケース（２６）に取り付けられ、前記リングの回転が前記レンズの一部を平行移動させて前記変形可能膜の変形を引き起こす、請求項１〜５のいずれか一項に記載の視覚補正装置。
7. 可変度数の光学的補正によって観測光軸（Ｘ）に沿った観測を可能にする視覚補正装置（１０）を制御する方法であって、前記視覚補正装置（１０）は、
   − 第１の設定（Ｓｖ）に依存する可変球面度数を前記観測光軸（Ｘ）に沿って有するレンズと、
   − 光学アセンブリ（２、４）であって、前記光学アセンブリ（２、４）に適用される少なくとも１つの第２の設定（α_１、α_２）に依存する可変円柱補正を前記観測光軸（Ｘ）に沿って生成する光学アセンブリ（２、４）と、を含み、
   前記方法は、
   − 前記光学的補正の少なくとも１つの設定点（Ｓ、Ｃ、α）を受信する工程と、
   − 前記レンズと前記光学アセンブリ（２、４）とを分離する距離（ｅ_２）を考慮するモデルにより、前記設定点（Ｓ、Ｃ、α）に依存して前記第１の設定（Ｓｖ）と前記第２の設定（α_１、α_２）とを判断する工程と、
   − 前記第１の設定（Ｓｖ）に依存して、前記観測光軸（Ｘ）に沿った前記レンズの球面度数を修正する工程と、
   − 前記第２の設定（α_１、α_２）に依存して、前記光学アセンブリ（２、４）によって前記観測光軸（Ｘ）に沿って生成された円柱補正を修正する工程と
   を含むことを特徴とする方法。
8. 前記第１の設定（Ｓｖ）と前記第２の設定（α_１、α_２）とを判断する前記工程は、
   − 前記設定点（Ｓ、Ｃ、α）に依存して、近似の第１の設定値
   

   

   と、近似の第２の設定値
   

   

   とを判断する副工程と、
   − 前記近似の第１の設定値
   

   

   を前記レンズへ、且つ前記近似の第２の設定値
   

   

   を前記光学アセンブリ（２、４）へ適用することによって得られる少なくとも１つの補正値（Ｓ’、Ｃ’、α’）を前記モデルに基づいて評価する副工程と、
   − 補正された第１の設定値（Ｓｖ）と補正された第２の設定値（α_１、α_２）とを、前記設定点（Ｓ、Ｃ、α）と前記評価された補正値（Ｓ’、Ｃ’、α’）との比較（ΔＳ、ΔＣ、Δα）に基づいて判断する副工程と
   を含む、請求項７に記載の制御方法。
9. − 前記補正された第１の設定値を前記レンズへ、且つ前記補正された第２の設定値を前記光学アセンブリへ適用することによって得られる少なくとも１つの新しい補正値を前記モデルに基づいて評価する副工程と、
   − 新しい補正された第１の設定値と新しい補正された第２の設定値とを、前記設定点と前記評価された新しい補正値との比較に基づいて判断する副工程と
   を含む、請求項８に記載の制御方法。
10. 少なくとも１つの新しい補正値を評価する前記副工程と、新しい補正された第１の設定値と新しい補正された第２の設定値とを判断する前記副工程とは、前記設定点と前記評価された新しい補正値との間の距離が事前設定閾値より大きいことを条件として反復される、請求項９に記載の制御方法。
11. モータ（４６）が、前記レンズの前記可変球面度数を制御するためのリングを駆動して回転させるように構成され、前記レンズは、変形可能膜を有し、前記リングはケース（２６）に取り付けられ、前記リングの回転が前記レンズの一部を平行移動させて前記変形可能膜の変形を引き起こす、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の制御方法。
12. ２つの光学装置を含む検眼用双眼鏡装置であって、前記２つの光学装置の少なくとも１つは、請求項１〜６のいずれか一項に記載の視覚補正装置である、検眼用双眼鏡装置。

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