JP2023504709A - スペクトル調整可能な光学的光感度分析器及びその使用 - Google Patents

Abstract

スペクトル調整可能な眼光感度分析器（ＳＡＯＰＡ）は、日常的な環境における一般的な光源をエミュレートすることができる。複数の光源のアレイは、ヒト対象の視覚的光感度閾値を識別するのに、好ましくは定量化するのに十分な、通常のヒト対象において不快なレベルの光ストレス又は光不快を引き出すのに十分な強度で、所望のスペクトルを生成する。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１９年１２月６日に出願された米国仮出願第６２／９４４，９９１号の優先権を主張し、その開示全体は、全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。本明細書において言及される全ての刊行物及び特許出願は、個々の刊行物又は特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示された場合と同程度まで、参照により本明細書に組み込まれる。

（発明の分野）
実施形態は、概して、ヒト対象において眼光感度を分析するためのシステム、及びそのようなデバイスを使用する方法に関する。より具体的には、本明細書に記載の実施形態は、太陽光、ハロゲン、蛍光、キセノン、白熱電球、又は他の一般的な光源を含む、日常的な環境における一般的な光源（生態学的光源とも呼ばれる）をエミュレートすることができるスペクトル調整可能な光学的光感度分析器（spectrally adjustable optical photosensitivity analyzer、ＳＡＯＰＡ）に関する。ヒト対象用の本明細書に特許請求及び記載されるものなどのＳＡＯＰＡの使用は、眼の光ストレスにおけるスペクトル及び色の役割の詳細な特性評価を可能にし得る。

ホラデイ（Ｈｏｌｌａｄａｙ、１９２６）及びスタイルズ（Ｓｔｉｌｌｓ、１９２９）が、明るい照明条件がグレア不快及びグレア減能という２つのグレア効果を生じさせ得ることを示す影響力の強い原稿を提出してから、ほぼ１００年になる。グレア不快は、一般に、明るい光に曝露されたときに不快又は更に疼痛が経験される状態を指す。グレア減能は、明るい光の存在による視覚機能の視認性の低下を指す。光感度は、光に応答した感度又は疼痛であり、ドライアイ、眼瞼けいれん、片頭痛、外傷性脳損傷、色覚異常、網膜色素変性、黄斑色素上皮萎縮症、網膜神経節細胞肥大又は変性、虹彩筋萎縮、ＩＯＬ異常光視症などを含む、いくつかの眼の障害に関連する。光感度という用語は、多くの場合、光誘発性疼痛又は不快との関連を所与とする眼の障害を指すが、光感度及びグレア不快という用語は、時には互換的に使用される。

光ストレスは、一般に、極端なグレア減能の結果として理解される。強力な照明に曝露された後、人の視覚システムが、新しい条件に対する感度を再調整するためには、時間がかかる。光ストレスの大きさを低減するフィルタは、光ストレス回復を促進する。最近、光感度閾値（photosensitivity threshold、ＰＴ）は、ひとそろいのコンピュータ制御発光ダイオード（light emitting diode、ＬＥＤ）からなる眼光感度分析器（ocular photosensitivity analyzer、ＯＰＡ）を使用して測定された。刺激強度は、ＰＴを決定するための各対象の応答に適合された階段手順において変化した。しかしながら、このシステムは、白色ＬＥＤの固定の光学特性によって制限され、したがって、生態学的に妥当な刺激と関連する様々な異なるスペクトル特性をエミュレートすることができない。

したがって、とりわけ、日常生活で遭遇する照明条件をより正確にエミュレートし、ヒト対象の視覚的光感度閾値を識別し、好ましくは定量化することができる、眼光感度を分析するための改善されたシステムが依然として必要とされている。

光感度又は不快閾値を評価するための、生態学的に妥当なスペクトル及び精神生理学的パラダイムで網膜刺激を提示することができる眼科システム及び方法が、本明細書に開示される。

一実施形態では、眼光感度分析システムは、光源のアレイから放出された光が組み合わされて、生態学的光源の光放出スペクトルをエミュレートするように選択された異なる波長を有する光源のアレイを備える、ヒト対象の眼に向かって光を投げかけるように構成された光パネルと、光源のアレイから放出された光への曝露に応答して、ヒト対象の眼の少なくとも一部分の画像を捕捉するように構成されたカメラを備える撮像システムと、を含む。

更なる実施形態では、方法は、スペクトル調整可能な眼光感度分析システムを用いてヒト対象の視覚的光感度閾値を定量化することを含み、この方法は、最小の光強度で始まり、最大の光強度に向かって増加する増加強度で、ヒト対象の眼に向かって光を放出することと、光が不快を引き起こす強度を示す、ヒト対象からの刺激応答を受信することと、前述のものを繰り返して、複数の反転、すなわち、対象の現在の応答の変化が、はい（肯定）からいいえ（否定）に又はその逆に変化して、前の刺激応答とは異なることを達成することと、を含む。

本発明の前述及び他の特徴と利点は、添付の図面に示されるように、本発明の好ましい実装形態の以下のより具体的な説明から明らかになるであろう。
一実施形態による、スペクトル調整可能な光学的光感度分析器（ＳＡＯＰＡ）の斜視図を示す。 様々な生態学的光源からの光放出のスペクトルパワー分布を提示する。 対数スケールで様々な生態学的光源からの光放出のスペクトルパワー分布を提示する。 一実施形態による、発光ダイオードのスペクトル及び強度の例示的な選択を提示する。 一実施形態による、光パネル及び埋め込まれた光源を示す。 一実施形態による、双キューポラ形状を有する光パネルを示す。 一実施形態による、ミニフラワー構成に配置された光源のサブアレイを示す。 一実施形態による光源のサブアレイの電気的概略図を示す。 一実施形態による、カメラシステムを組み込んだ光パネルを示す。 ＳＡＯＰＡを使用してヒト対象の視覚的光感度閾値を定量化するためのプロセスを示す。

本発明の前述及び他の特徴と利点は、本明細書で説明されるように、本発明の好ましい実施形態の以下のより具体的な説明から明らかになるであろう。

図１は、例示的な実施形態による、スペクトル調整可能な光学的光感度分析器（ＳＡＯＰＡ）１００の斜視図を示す。ＳＡＯＰＡ１００は、ヒト対象３００の視覚的光感度閾値を識別し、好ましくは定量化することができるデバイスである。ＳＡＯＰＡ１００は、光源２２０のアレイを収容する光パネル２００を含む。光パネル２００は、ヒト対象３００、特に、対象の眼３２０に向かって光を投げかけるように構成されている。光源２２０のアレイ内の光源は、放出された光が組み合わされて、生態学的光源の光放出スペクトルをエミュレートするような波長を放出するように選択される。組み合わされるときに、光源２２０のアレイは、広範囲の生態学的に妥当な刺激をシミュレートするために、全電力で３２，０００ルクスを生成することが望ましいが、必要ではない。本明細書で使用されるとき、生態学的光源は、ヒトの環境で遭遇する光源を意味し、太陽光、ハロゲン、蛍光、キセノン、及び白熱電球光を含むが、これらに限定されない。本明細書でより詳細に説明されるように、ＳＡＯＰＡ１００は、光源、好ましくは発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用して周囲照明条件をエミュレートするように構成されているが、当業者によって理解されるように（フィルタリングされたスーパールミネセント、白熱電球、スーパー連続体など）を含む他の光源は、生態学的に妥当な照明の下で光学的光感度に対して変化するカットオフを持つハイパススペクトルフィルタの効果を定量化するために、可能である。ＳＡＯＰＡ１００はまた、光源２２０のアレイから放出された光への曝露に応答して、対象３００の眼３２０の少なくとも一部分の画像を捕捉するように構成されたカメラ５２０を含む撮像システム５００を含む。撮像システム５００はまた、カメラ５２０と通信しているコンピューティングシステム５４０を利用し、静止画像並びに好ましくは高解像度ビデオ及び／又は高解像度赤外線ビデオを動作可能に捕捉して光強度を記録し、刺激間の間隔を追跡し、対象応答を記録し、光強度及びＬＥＤ電圧係数を計算する。コンピューティングシステム５４０は、本明細書でより詳細に説明されるように、ヒト対象の視覚的光感度閾値を定量化することができる試験プロトコルを実行するように更に動作可能である。

ヒト対象３００が、眼３２０の網膜に到達する光の強度が、図１０を参照しながら本明細書で更に説明されるプロトコルをサポートするのに十分な輝度を有するように位置付けられるように、ＳＡＯＰＡ１００の光パネル２００を構成するが、対象３００の視野内に留まることが望ましい。光源のアレイから放出された光の照度は、逆２乗則に基づいて減少し、距離は、光パネルとヒト対象の眼３２０との間の距離として定義される。

ＬＥＤパネル光源が対象３００のより近くに配置されると、光パネル２００のより周辺の領域における光源は、眼３２０の遠方の網膜周囲にのみ到達し得るか、又は視野の外側にあり得る。眼３２０と光パネル２００との間の距離かどうかの１つの基準は、ヒト対象によって経験される残像の数であり、ここで、「残像」は、所与の期間（例えば、１分）にわたってソースアレイからの光に曝露された後の対象によって観察される白色スポットの量として定義される。光が対象の視野から外れ始めると、パネルが対象から更に離れて配置されたときよりも生成される残像が少なくなる。本明細書に開示される例示的な実施形態では、光パネルの中心と眼との間の３５０ｍｍの距離が選択されたが、約３５０ｍｍ～５００ｍｍの好ましい範囲内の距離を含むが限定されない他の距離も可能である。

図２を参照すると、光放出の代表的なスペクトルパワー分布が、本発明の一実施形態に好適な様々な生態学的光源に対して提供される。前述のように、ＳＡＯＰＡは、望ましくは、１つの又は好ましくは複数の生態学的に妥当な光源をエミュレートする能力を有する。チャートは、様々な例示的な生態学的光源、すなわち太陽光、ＬＥＤ、白熱電球、及びハロゲン照明の可視スペクトルに沿った波長の連続体に対する正規化された電力をプロットしている。関連するスペクトルデータは、例えば、Ｊｏｈａｎｎｅ Ｒｏｂｙ，Ｐｈ．Ｄ．及びＭａｒｔｉｎ Ａｕｂｅ，Ｐｈ．Ｄによる、公的に入手可能なＬｉｇｈｔ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｄａｔａｂａｓｅ（ＬＳＰＤＤ）から供給され得る。ＬＳＰＤＤは、公衆、家庭、及び光治療源など、いくつかのタイプの人工照明を含むスペクトルデータベースである。図３は、対数スケールで様々な生態学的光源からの同じスペクトルパワー分布データを提示する。

前述のように、ＳＡＯＰＡの光源のアレイから放出された光は組み合わされて、様々な生態学的光源の光放出スペクトルをエミュレートすることが望ましい。太陽光、ＬＥＤ、白熱電球、及びハロゲンの各々をエミュレートすることができる実施形態は、図４に示されるように選択された複数のＬＥＤの組み合わせを使用して達成され得る。そのような実施形態では、選択された光源の波長は、以下の範囲の波長を有する光源を含み得る：約３７０ｎｍ、約３９５ｎｍ、約４２０ｎｍ、約４７０ｎｍ、約５０５ｎｍ、約５４５ｎｍ、約６３０ｎｍ、約６６０ｎｍ、及び約７３５ｎｍ。更に、光源の各々のスペクトル特性は、広い色域にわたる条件等色表現を可能にするように選択され得、ここで、２つの刺激が、異なるスペクトルパワー分布を有するにもかかわらず、同じ色として知覚されるとき、それらは条件等色である。

図５は、一実施形態による、光パネル２００及び埋め込まれた光源２２０を示す。この例では、光パネルに、光源２２０のアレイは、複数のＬＥＤ２４０から各々構成された複数のサブアレイ２８０状に埋め込まれる。以下の図６を参照しながら更に説明されるように、光パネル１００は、本明細書に開示される例示的な実施形態のように、キューポラ形状に構成され得る。更に、ＳＡＰＯＡ１００は、光パネル２００の構成の実質的に鏡映である第２の光パネル２０２を含み得る。この例示的な実施形態における光源２８０の複数のサブアレイは、７８個のサブアレイで選択された（各々は、図７を参照しながら以下により詳細に説明されるように、ミニフラワー配置で構成されている）。しかしながら、サブアレイは、サブアレイの各々内の光源が異なる波長の光を放出する他のモザイクパターンを含む、任意の数の構成で配置され得ることに留意されたい。１つのそのような有益な配置は、アレイの充填係数を最適化するために、中央の主光源がほぼ六角形の配置で周辺光源によって囲まれている六角形構成を含む。同一サイズの円形アレイ要素では、アレイ要素が六角形充填配置で配置されたとき、可能な限り最密な充填（最大充填係数）が達成される。

図６は、鏡映双キューポラ形状に構成された光パネル２００及び２０２を更に示す。この実施形態では、光パネル及び第２の光パネルは各々、光パネルの光中心が対象から３５０ｍｍの位置にあるときに、ヒト対象の顔の中心から好ましくは約３２ｍｍの平均瞳孔間距離に向く水平半径２８６及び垂直半径２８８を有する。光パネル２００及び２０２は、光源又はそのアレイがパネルに埋め込まれ得る開口部２９０を含む。本明細書の例示的な実施形態では、光パネル２００及び２０２は各々、上記のように７９個のサブアレイを収容するように位置付け及びサイズ決定された３９個の開口部を含む。光パネル２００及び２０２は、単一又は別個の構成要素として製造され得、鋳造成形、３Ｄ印刷、又は当業者に認識可能な他の手段であり得る。好適な材料としては、ポリ乳酸（polylactic acid、ＰＬＡ）、ＡＳＡ、ＡＢＳ、ＰＬＡ、ナイロン、ポリカーボネート、及び材料の完全性を維持することができる他のプラスチック又は金属が挙げられる。

ここで図７を参照すると、本明細書に開示される例示的な実施形態による、ミニフラワー構成２９０を形成するモザイクパターンに配置された光源のサブアレイの図である。本明細書で使用されるとき、ミニフラワー構成は、中央の主光源が複数の周辺光源の環によって囲まれているモザイクパターンを指す。示される例示的な実施形態では、ミニフラワー構成は、中央の明るい白色ＬＥＤと、各々が異なる波長の光を放出する８つの周辺ＬＥＤとから構成される。本明細書に記載の特定の例示的な実施形態では、選択された特定のＬＥＤのリストが以下の表に提供される。

この場合、中央のスーパーブライト白色ＬＥＤは、Ｓｐａｒｋｆｕｎ ＹＳＬ－Ｒ１０４２ＷＣ １０ｍｍ ＬＥＤによって表され、一方、８つの残りの５ｍｍ ＬＥＤは、中央のスーパーブライト白色ＬＥＤを取り囲む。

図８は、一実施形態による光源のサブアレイのための電気的概略図２９５を示す。この図では、電気的概略図は、特に、上記の表１に詳述された９つのＬＥＤを含むミニフラワーモザイクサブアレイ構成を用いる実施形態に関する。しかしながら、当業者は、動作の原理並びに部品及び構成要素が、特許請求の範囲の範囲内で任意の数の他の光アレイ構成に適合するように適応され得ることを認識するであろう。上記のような複数の生態学的光源のエミュレーションを可能にするために、図示された電気ネットワークは、ＬＥＤを選択的に有効及び無効にすること、並びに各ＬＥＤに印加される電流の個々の変動を可能にすることによってそれらの強度を調整することを可能にする。したがって、光源のアレイから放出される光は、スペクトル調整可能になるように構成されており、光源のアレイは、強度が選択的に調整可能になるように構成されている。これは、調整可能な電圧調整器２９７に結合された電源２９６を使用して達成され得、調整可能な電圧調整器２９７は、今度は、それぞれのＬＥＤ２４０の各々に結合されている。電流は、選択されたＬＥＤの必要な電流制約を達成するために計算された電流分割器ネットワークを形成する単一の抵抗器又は複数の並列接続された抵抗器のいずれかを使用して、選択されたＬＥＤの仕様内に収まるように制限され得る。

図９は、一実施形態による、カメラシステムを組み込んだ光パネルを示す。ＳＡＯＰＡは、光パネル２００及び２０２に取り付けられるか、埋め込まれるか、又はそれの近くに取り付けられるか、あるいはそうでなければ対象の顔の少なくとも眼領域の画像又はビデオ捕捉が取得され得るように位置付けられ得る、カメラ５２０を有する撮像システムを更に含む。好ましくは、カメラ５２０は、顔全体の捕捉が可能である。カメラは、理想的には、最低毎秒６０フレームで動作し、後赤外線を記録し、少なくとも１０ピクセル／ｍｍの画像解像度を有する。図示の実施形態では、３つのカメラレンズが利用されている。カメラレンズ５２０は、中央に位置付けられ、両方の眼、及び好ましくは対象の顔のほぼ全体を捕捉するように構成されている。カメラレンズ５２２及び５２４は、カメラレンズ５２０の上方に位置付けられ、カメラレンズ５２２が対象の左眼を撮像し得、その一方でカメラレンズ５２４が右眼を撮像し得るように、ヒト対象の眼の平均位置と一般的に整列して位置付けされる。

図示の実施形態では、カメラレンズ５２２及び５２４は、眼を撮像するために５０ｍｍのＮａｔｉｖａｒレンズシステム（例えば、Ｔｈｏｒｌａｂｓ ＭＶＬ５０Ｍ２３）を使用して実装され、カメラ５２０は、顔を撮像するために１２ｍｍのＮａｖｉｔａｒレンズシステム（例えば、Ｔｈｏｒｌａｂｓ ＭＶＬ１２Ｍ２３ １）を使用して実装される。両方のレンズシステムは、所望の視野を提供するために、同じカメラセンサに結合され得る。この実施形態では、Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＧｍｂＨのＵＩ－３３６０ＣＰ＿ＮＩＲ－ＧＬ－Ｒｅｘ．２。カメラは、２／３インチのセンサフォーマットを利用し、センササイズは１１．２６４ｍｍ×５．９４８ｍｍ、ＵＳＢ３．０インターフェースであり、２．２３メガピクセル、２０４８×１０８８ピクセルの解像度、及び最大毎秒１５２フレームのフレームレートをサポートする。カメラは、近赤外線スペクトルをカバーし、撮像のために所望の毎秒６０フレーム以上が可能である。光がカメラからの光源によって対象の顔に照らされるのを防ぐことが有利である。いくつかの実施形態では、Ｍｉｄｗｅｓｔ ｏｐｔｉｃｓの８５０近赤外線バンドパスフィルタなどの近赤外線帯域幅フィルタをカメラシステムに組み込むことができる。このフィルタの有用な範囲は、約８２０ｎｍ～９１０ｎｍである。このフィルタのピーク透過率は、約９０％以上であり、８４０ｎｍ及び８５０ｎｍのＬＥＤと適合する。

撮像システムのカメラは、プロセッサ及びディスプレイに動作可能に結合されている。コンピューティングシステムは、単一のデバイスに統合され得るか、又は（図１に示されるように）分離され得る（パーソナルコンピュータ５４０はカメラ５２０から物理的に分離されている）。いずれの場合も、カメラの高いフレームレートを考慮すれば、十分な帯域幅を許可する必要がある。ＳＡＴＡ、ＳＡＳ、若しくはＰＣＩｅなどのＵＳＢプロトコル若しくは他の高帯域幅有線データインターフェース、又はＡＮＴ、ＵＷＢ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇＢｅｅ、及び無線ＵＳＢなどの高速無線データ通信インターフェースを利用することができる。本明細書に記載の例示的な実施形態では、約４５０ＭＢ／秒の有効ＵＳＢ帯域幅を有するＰｏｉｎｔ ｇｒｅｙからの４ポートＵＳＢ３．１ハブを、カメラシステムとＰＣとの間のインターフェースとして利用した。ＰＣは、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（Ａｕｓｔｉｎ，ＴＸ）から入手可能なタッチベースのコンピュータグラフィカルユーザインターフェースであり得、高解像度の赤外線ビデオを記録し、光強度データを記録し、刺激間の間隔を追跡し、対象応答を記録し、基準生態学的光源（例えば、ＬＥＤ、白熱電球、ハロゲン、及び太陽光）をエミュレートする刺激を生成するための光強度及びＬＥＤ電圧係数を計算するように設計され得る。

コンピューティングシステム５４０（図１に示す）は、一連のソフトウェア命令を記憶するようにプログラムされており、このソフトウェア命令は、プロセッサによって実行されると、ＳＡＯＰＡ１００のプロセッサに、ヒト対象の視覚的光感度閾値を定量化することができる試験プロトコルを実施させる。図１０に示されるプロセスによって示されるように、そのような方法７００は、ステップ７０２において、最小の光強度で始まり、最大の光強度に向かって徐々に増加する増加強度で、ヒト対象の眼に向かって光を放出することと、ステップ７０４において、光が不快を引き起こす強度を示す、ヒト対象からの刺激応答を受信することと、ステップ７０６において、ステップ７０２及び７０４を繰り返して、複数の反転、すなわち、対象の現在の応答の変化が、はい（肯定）からいいえ（否定）に又はその逆に変化して、前の刺激応答とは異なることを達成することと、を含む。

試験執行中の交絡変数の影響を最小限に抑えるために、試験プロトコルにおいて、合成された発話を組み込んで全ての試験段階を通して試験指示及び質問を与えることによって、手順を標準化することが好ましい。主要なガイドラインは、対象が、各刺激後に、ハンドヘルドプッシュボタンを押すことによって光刺激が不快であるかどうかを示すためのものである。更により好ましくは、プロトコルは、ソフトウェアによって自動化され、ＳＡＯＰＡが、試験手順を自動化する。好ましい実施形態では、自動化されたＳＡＯＰＡは、最も薄暗い光刺激から始まり、徐々に増加し、強度は、等しくない上昇及び下降ステップを使用するＧａｒｃｉａ－Ｐｅｒｅｚ階段技術を利用して調整され得る。光刺激は、４秒の刺激間休止期間を伴う、２秒間の固定持続時間にわたって提示される。試験中、対象は、前の刺激が不快であったかどうかを繰り返し問われる。彼らは、ボタン押下を伴うはい（肯定）、又はボタン押下なしのいいえ（否定）のいずれかで応答する。ボタン押下に基づく対象の不快応答は、次の刺激の光強度を増加させるかあるいは減少させることになる。好ましい実施形態では、対象の不快応答は、目を細める応答を確認するための画像処理を使用して決定される。応答反転は、対象の現在の応答が、はい（肯定）からいいえ（否定）に又はその逆に変化して、前の刺激応答とは異なるときとして定義される。試験は、応答反転後に終わり、視覚的光感度閾値は、１０個の応答反転の平均から計算される。更に、ＳＡＯＰＡは、試験パラダイム全体を通してキャッチトライアルを利用することによって、対象応答信頼性測度を統合し得る。最初の刺激を除いて、３つの刺激ごとにキャッチトライアルを実行することができる。キャッチトライアルは、最近提示された刺激のランダムな繰り返しとして定義される。前に与えられた刺激に対する対象の応答は、一貫性のためにキャッチトライアル刺激の対象応答と比較され、そこから肯定／否定の不一致指数スコアが計算される。

コンピュータシステム５４０上で動作するソフトウェアは、光源２２０を制御して、例えば、光源２２０の各々に印加される電流を動作可能に制御することによって、生態学的光源をエミュレートするように動作可能である。より具体的には、７８個のミニフラワーサブアレイを実装する本明細書に記載の実施形態では、各サブアレイは、ハードウェア及びソフトウェアを介して制御されて、４つの光基準源（太陽光、白熱電球、ハロゲン、及びＬＥＤ）をエミュレートする刺激を生成する。ＬＥＤの強度を調整し、選択されたスペクトルを生成するための最適なゲイン係数は、２段階プロセスを使用して導出され得る。これらの最適なゲイン係数は、双キューポラによって放出される光を生成及び制御するために制御ソフトウェアに組み込まれる。第１の段階では、ＬＥＤゲイン係数の初期推定値が取得され得る。Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ－Ｍａｒｑｕａｒｄｔ勾配探索アルゴリズムを使用して、光源ゲイン係数に対する初期最良適合を提供することができる。次いで、係数値は、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ＮＩ－９２６４などのアナログ電圧出力モジュールに送信されて、対応するＰＣＢ演算増幅器に電圧を生成することができる。この段階における最終ステップは、光パネルによって生成された信号を分光計によって捕捉し、得られたスペクトルをこのプロセスの段階２に転送する。

段階１において推定された初期最良適合ＬＥＤゲイン係数、及び得られたスペクトルは、選択された基準光源のエミュレーションを改善するために更に精錬される。得られたスペクトルと選択された基準との差は、差分プロファイルを生成するための最適な係数を生成するＬｅｖｅｎｂｅｒｇ－Ｍａｒｑｕａｒｄｔ勾配探索アルゴリズムに転送される。元のゲイン係数は、これらの新しい差分係数によって調整され、段階１と同様のプロセスが開始する。これらの更新された係数値は、アナログ電圧出力モジュールに送信され、アナログ電圧出力モジュールは、対応するＰＣＢ演算増幅器において電圧を生成し、次いで、光パネルによって生成された光は、分光計によって捕捉され、得られたスペクトルは、再び基準と比較される。この閉フィードバックループプロセスは、生成されたスペクトルと選択された基準との間の差分が最小に達するまで繰り返され続ける。

本明細書の説明は、無数の実施形態を１つの好ましい実施形態に限定することを意図するものではない。対照的に、添付の特許請求の範囲によって定義されるように、記載された実施形態の趣旨及び範囲内に含まれ得る代替物、修正及び等価物を包むことが意図されている。更に、特定の要素、構造、又は特徴がある実施形態に関連して説明される場合、このような要素、構造、又は特徴を他の実施形態と関連して実施することは、明示されるか否かによらず、当業者の知識の範囲内であると考えられる。

更に、「発明の概要」及び「要約」のセクションは、本発明者によって想到されるような、本発明の１つ又は２つ以上であるが全てではない例示的な実施形態を示し得るが、本発明及び添付の特許請求の範囲をいかようにも限定することを意図するものではない。

特定の実施形態の前述の説明により、本発明の一般的な性質が完全に明らかになり、他者が、当業者の知識を適用することによって、過度の試行錯誤をすることなく、本発明の一般的な概念を逸脱することなく、そのような特定の実施形態を様々な用途に容易に修正及び／又は適合させることができる。したがって、そのような適合及び修正は、本明細書で提示した教示や指導に基づいて、開示の実施形態の等価物の意味及び範囲内にあることが意図される。本明細書の表現法又は用語法は、説明を目的とするものであって、限定するものではないことを理解されたく、それ故、本明細書の用語法又は表現法は、教示及び指導の観点から当業者によって解釈されるべきである。

本発明の広がり及び範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、下記の「特許請求の範囲」及びこれらの等価物に従ってのみ規定されるべきである。

〔実施の態様〕
（１） 眼光感度分析システムであって、
光源のアレイから放出された光が組み合わされて、生態学的光源の光放出スペクトルをエミュレートするように選択された異なる波長を有する前記光源のアレイを備える、ヒト対象の眼に向かって光を投げかけるように構成された光パネルと、
前記光源のアレイから放出された前記光への曝露に応答して、ヒト対象の眼の少なくとも一部分の画像を捕捉するように構成されたカメラを備える撮像システムと、を備える、眼光感度分析システム。
（２） 前記光源のアレイから放出された前記光が組み合わされて、以下の生態学的光源：太陽光、ＬＥＤ、白熱電球、及びハロゲンのうちの少なくとも１つから選択される生態学的光源の前記光放出スペクトルをエミュレートする、実施態様１に記載の眼光感度分析システム。
（３） 前記光源のアレイから放出された前記光が、スペクトル調整可能であるように構成されている、実施態様２に記載の眼光感度分析システム。
（４） 前記光源のアレイは、強度が選択的に調整可能であるように構成されている、実施態様１に記載の眼光感度分析システム。
（５） 前記光源のアレイが、複数のＬＥＤを備える、実施態様１に記載の眼光感度分析システム。

（６） 前記光パネルが、キューポラ形状に構成されている、実施態様１に記載の眼光感度分析システム。
（７） 前記光源の前記波長が、約３７０ｎｍ、約３９５ｎｍ、約４２０ｎｍ、約４７０ｎｍ、約５０５ｎｍ、約５４５ｎｍ、約６３０ｎｍ、約６６０ｎｍ、及び約７３５ｎｍを含む群から選択される、実施態様１に記載の眼光感度分析システム。
（８） 前記光源の前記波長が、約３９５ｎｍ、約４４０ｎｍ、約４８０ｎｍ、約５２０ｎｍ、約５５５ｎｍ、約５９０ｎｍ、約６５０ｎｍ、約６７０ｎｍ、及び約７２０ｎｍを含む群から選択される、実施態様１に記載の眼光感度分析システム。
（９） 少なくとも複数の前記ＬＥＤが、約５ｍｍのサイズを有する、実施態様５に記載の眼光感度分析システム。
（１０） 前記光源が、前記光パネルに、複数のサブアレイ状に埋め込まれている、実施態様１に記載の眼光感度分析システム。

（１１） 各サブアレイが、前記アレイの充填係数を最適化するために六角形構成を示すように選択され得る、実施態様１０に記載の眼光感度分析システム。
（１２） 前記光源の各々のスペクトル特性が、広い色域にわたる条件等色表現を可能にするように選択され得る、実施態様１に記載の眼光感度分析システム。
（１３） 前記サブアレイの各々内の前記光源は、前記サブアレイの各々内の前記光源の各々が異なる波長の光を放出する、モザイクパターンで配置されている、実施態様１０に記載の眼光感度分析システム。
（１４） 前記モザイクパターンが、複数の周辺光源によって囲まれた中央光源を含む、実施態様１３に記載の眼光感度分析システム。
（１５） 前記サブアレイのうちの少なくとも１つが、スーパーブライト白色ＬＥＤを備える、実施態様１０に記載の眼光感度分析システム。

（１６） 前記サブアレイの各々内の前記光源が、前記ＬＥＤを指定された距離に集束させるサブアレイキューポラ内に位置付けられている、実施態様１３に記載の眼光感度分析システム。
（１７） 前記指定された距離が、約３５０ｍｍ～５００ｍｍである、実施態様１６に記載の眼光感度分析システム。
（１８） 前記光パネルの前記構成の実質的に鏡映である第２の光パネルを更に備える、実施態様１に記載の眼光感度分析システム。
（１９） 光パネル及び前記第２の光パネルが各々、キューポラ形状に構成され、双キューポラ配置（bicupola arrangement）を形成する、実施態様１８に記載の眼光感度分析システム。
（２０） 前記光パネル及び前記第２の光パネルが各々、前記ヒト対象の顔の中心から約３２ｍｍの平均瞳孔間距離に向く半径を有する、実施態様１８に記載の眼光感度分析システム。

（２１） 前記カメラが、前記光パネルのほぼ中心に、及び前記ヒト対象のほぼ前記眼の高さに位置付けられている、実施態様１に記載の眼光感度分析システム。
（２２） 前記カメラが、少なくとも毎秒約６０フレームを捕捉することができるビデオカメラである、実施態様１に記載の眼光感度分析システム。
（２３） 第２のカメラ及び第３のカメラを更に備え、前記カメラが、前記ヒト対象の両方の眼の少なくとも一部分を含む前記ヒト対象の顔のセクションを含む画像を捕捉するように構成されており、前記第２のカメラが、前記ヒト対象の左眼を含む画像を捕捉するように構成されており、前記第３のカメラが、前記ヒト対象の右眼を含む画像を捕捉するように構成されている、実施態様１に記載の眼光感度分析システム。
（２４） 前記撮像システムが、約８２０ｎｍ～９１０ｎｍのフィルタ範囲を有する近赤外線バンドパスフィルタを更に備える、実施態様１に記載の眼光感度分析システム。
（２５） プロセッサ及びメモリを更に備え、前記メモリが、一連のソフトウェア命令を記憶するようにプログラムされており、前記一連のソフトウェア命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記眼光感度分析システムに、前記ヒト対象の視覚的光感度閾値を定量化することができる試験プロトコルを実施させる、実施態様１に記載の眼光感度分析システム。

（２６） 実施態様１～２５のいずれかに記載の眼光感度分析システムを用いてヒト対象の視覚的光感度閾値を定量化する方法であって、前記方法が、
１）最小の光強度で始まり、最大の光強度に向かって徐々に増加する増加強度で、前記ヒト対象の眼に向かって光を放出するステップと、
２）前記光が不快を引き起こす強度を示す、前記ヒト対象からの刺激応答を受信するステップと、
３）ステップ１及び２を繰り返して、複数の反転、すなわち、前記対象の現在の応答の変化が、はい（肯定）からいいえ（否定）に又はその逆に変化して、前の刺激応答とは異なることを達成するステップと、を含む、方法。
（２７） 実施態様１～２５のいずれかに記載の眼光感度分析システムを用いてヒト対象の視覚的光感度閾値を定量化する方法であって、前記方法が、
１）最小の光強度で始まり、最大の光強度に向かって徐々に増加する増加強度で、前記ヒト対象の眼に向かって光を放出するステップと、
２）目を細める応答の定量的測度から不快を推定することと、
３）ステップ１及び２を繰り返して、複数の反転、すなわち、前記対象の現在の応答の変化が、はい（肯定）からいいえ（否定）に又はその逆に変化して、前の刺激応答とは異なることを達成するステップと、を含む、方法。

Claims (27)

1. 眼光感度分析システムであって、
   光源のアレイから放出された光が組み合わされて、生態学的光源の光放出スペクトルをエミュレートするように選択された異なる波長を有する前記光源のアレイを備える、ヒト対象の眼に向かって光を投げかけるように構成された光パネルと、
   前記光源のアレイから放出された前記光への曝露に応答して、ヒト対象の眼の少なくとも一部分の画像を捕捉するように構成されたカメラを備える撮像システムと、を備える、眼光感度分析システム。
2. 前記光源のアレイから放出された前記光が組み合わされて、以下の生態学的光源：太陽光、ＬＥＤ、白熱電球、及びハロゲンのうちの少なくとも１つから選択される生態学的光源の前記光放出スペクトルをエミュレートする、請求項１に記載の眼光感度分析システム。
3. 前記光源のアレイから放出された前記光が、スペクトル調整可能であるように構成されている、請求項２に記載の眼光感度分析システム。
4. 前記光源のアレイは、強度が選択的に調整可能であるように構成されている、請求項１に記載の眼光感度分析システム。
5. 前記光源のアレイが、複数のＬＥＤを備える、請求項１に記載の眼光感度分析システム。
6. 前記光パネルが、キューポラ形状に構成されている、請求項１に記載の眼光感度分析システム。
7. 前記光源の前記波長が、約３７０ｎｍ、約３９５ｎｍ、約４２０ｎｍ、約４７０ｎｍ、約５０５ｎｍ、約５４５ｎｍ、約６３０ｎｍ、約６６０ｎｍ、及び約７３５ｎｍを含む群から選択される、請求項１に記載の眼光感度分析システム。
8. 前記光源の前記波長が、約３９５ｎｍ、約４４０ｎｍ、約４８０ｎｍ、約５２０ｎｍ、約５５５ｎｍ、約５９０ｎｍ、約６５０ｎｍ、約６７０ｎｍ、及び約７２０ｎｍを含む群から選択される、請求項１に記載の眼光感度分析システム。
9. 少なくとも複数の前記ＬＥＤが、約５ｍｍのサイズを有する、請求項５に記載の眼光感度分析システム。
10. 前記光源が、前記光パネルに、複数のサブアレイ状に埋め込まれている、請求項１に記載の眼光感度分析システム。
11. 各サブアレイが、前記アレイの充填係数を最適化するために六角形構成を示すように選択され得る、請求項１０に記載の眼光感度分析システム。
12. 前記光源の各々のスペクトル特性が、広い色域にわたる条件等色表現を可能にするように選択され得る、請求項１に記載の眼光感度分析システム。
13. 前記サブアレイの各々内の前記光源は、前記サブアレイの各々内の前記光源の各々が異なる波長の光を放出する、モザイクパターンで配置されている、請求項１０に記載の眼光感度分析システム。
14. 前記モザイクパターンが、複数の周辺光源によって囲まれた中央光源を含む、請求項１３に記載の眼光感度分析システム。
15. 前記サブアレイのうちの少なくとも１つが、スーパーブライト白色ＬＥＤを備える、請求項１０に記載の眼光感度分析システム。
16. 前記サブアレイの各々内の前記光源が、前記ＬＥＤを指定された距離に集束させるサブアレイキューポラ内に位置付けられている、請求項１３に記載の眼光感度分析システム。
17. 前記指定された距離が、約３５０ｍｍ～５００ｍｍである、請求項１６に記載の眼光感度分析システム。
18. 前記光パネルの前記構成の実質的に鏡映である第２の光パネルを更に備える、請求項１に記載の眼光感度分析システム。
19. 光パネル及び前記第２の光パネルが各々、キューポラ形状に構成され、双キューポラ配置を形成する、請求項１８に記載の眼光感度分析システム。
20. 前記光パネル及び前記第２の光パネルが各々、前記ヒト対象の顔の中心から約３２ｍｍの平均瞳孔間距離に向く半径を有する、請求項１８に記載の眼光感度分析システム。
21. 前記カメラが、前記光パネルのほぼ中心に、及び前記ヒト対象のほぼ前記眼の高さに位置付けられている、請求項１に記載の眼光感度分析システム。
22. 前記カメラが、少なくとも毎秒約６０フレームを捕捉することができるビデオカメラである、請求項１に記載の眼光感度分析システム。
23. 第２のカメラ及び第３のカメラを更に備え、前記カメラが、前記ヒト対象の両方の眼の少なくとも一部分を含む前記ヒト対象の顔のセクションを含む画像を捕捉するように構成されており、前記第２のカメラが、前記ヒト対象の左眼を含む画像を捕捉するように構成されており、前記第３のカメラが、前記ヒト対象の右眼を含む画像を捕捉するように構成されている、請求項１に記載の眼光感度分析システム。
24. 前記撮像システムが、約８２０ｎｍ～９１０ｎｍのフィルタ範囲を有する近赤外線バンドパスフィルタを更に備える、請求項１に記載の眼光感度分析システム。
25. プロセッサ及びメモリを更に備え、前記メモリが、一連のソフトウェア命令を記憶するようにプログラムされており、前記一連のソフトウェア命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記眼光感度分析システムに、前記ヒト対象の視覚的光感度閾値を定量化することができる試験プロトコルを実施させる、請求項１に記載の眼光感度分析システム。
26. 請求項１～２５のいずれか一項に記載の眼光感度分析システムを用いてヒト対象の視覚的光感度閾値を定量化する方法であって、前記方法が、
    １）最小の光強度で始まり、最大の光強度に向かって徐々に増加する増加強度で、前記ヒト対象の眼に向かって光を放出するステップと、
    ２）前記光が不快を引き起こす強度を示す、前記ヒト対象からの刺激応答を受信するステップと、
    ３）ステップ１及び２を繰り返して、複数の反転、すなわち、前記対象の現在の応答の変化が、はい（肯定）からいいえ（否定）に又はその逆に変化して、前の刺激応答とは異なることを達成するステップと、を含む、方法。
27. 請求項１～２５のいずれか一項に記載の眼光感度分析システムを用いてヒト対象の視覚的光感度閾値を定量化する方法であって、前記方法が、
    １）最小の光強度で始まり、最大の光強度に向かって徐々に増加する増加強度で、前記ヒト対象の眼に向かって光を放出するステップと、
    ２）目を細める応答の定量的測度から不快を推定することと、
    ３）ステップ１及び２を繰り返して、複数の反転、すなわち、前記対象の現在の応答の変化が、はい（肯定）からいいえ（否定）に又はその逆に変化して、前の刺激応答とは異なることを達成するステップと、を含む、方法。

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