JP4308669B2 - 波面検知により視覚を他覚的に特徴付けることにより自覚的応答を検出するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、人の視覚的特徴を求める方法および装置一般に係り、より詳細には、眼の屈折を求める装置および方法に関する。

フォロプターは、患者の視覚的特徴を決定するために検眼士に使用され、これにより、適切な眼の診断が行われ、眼鏡が処方される。従来のフォロプターでは、検眼士が試験矯正レンズを患者の視野内に動かしながら、患者は、内部に種々の試験レンズが配置されるフォロプターを通して、「スネルチャート」と呼ばれる視標アイ・チャート（target eye chart）を見る。使い方によっては、視標は患者から所定距離のところに置かれることもある。患者は次に、１つのレンズから得られる知覚像の良否を、提供された先行のレンズに対比して口頭で比較するように求められる。検眼士は、こうしたレンズを通した患者の視力の改善または悪化のいずれかを記録する。全て患者の応答ないし返答に基づいて、「最良の」試験レンズに近づくように試験が系統的に進められる。こうして、レンズパラメータが眼鏡の処方のための基礎として用いられる。

残念ながら、本明細書でわかるように、患者は、上記プロセスの間に疲労する、そして/あるいは、種々のレンズが与える視力の判断を誤る可能性がある。このことは、最適でない処方の選択につながる可能性がある。さらに、重い病の患者か、または非常に若い患者などといった何人かの患者は、種々のレンズが患者に与える視力の良否を明確に表現できないこともありうる。

患者の屈折異常を求める他覚的（客観的）な方法が提案されてきたが、これらの別法には、フォロプターを用いる時にはないようなさらなる繁雑さが入る。例えば、網膜検影法（retiｎoscopy）では、光の縞が患者の網膜に投影され、患者の角膜面における反射光の特性が解析されて、患者が近視か遠視か、さらには乱視があるかないかが判断される。しかし、この方法では、眼鏡レンズを処方するのに十分な精度が得られない。そのため、その測定結果は通常、専ら標準的なフォロプター測定の出発点としてのみ用いられる。

屈折異常を正確に決める別の他覚的な測定機器が自動屈折計（オートレフラクタ）であり、この装置は、その使う速さのために網膜検影法より評判がよい。自動屈折計を用いるに際して、患者は、自動屈折計の一部である閉囲された箱の内部を見るように求められる。視標像が光学的に患者の眼の中に投影され、一連のレンズが、患者の屈折異常を中和するように、視標に対する患者の視線の位置に自動的に移動させられる（自動屈折法）。残念ながら、測定結果は患者の理想の処方と異なる場合が多い。したがって、網膜検影法と同様、自動屈折計の結果は通常、専ら標準的なフォロプター測定のための出発点としてのみ用いられる。

さらに、網膜検影法と自動屈折法は共に、患者の視力調節作用、すなわち、視力試験にせいぜいよい成績をとろうとして自分のピントないし視覚を変えようとする患者の癖を補償することができない。自動屈折計による測定は、基本的には自動屈折計がいわゆる中和点を識別した特定の瞬間の患者の視力のスナップショット（sｎapshot）であり、その時点で患者がたまたま意図されている以外の距離の像を見るために自分の視力の焦点を合わせようとしていたり、あるいは、患者が一時的に視標以外の別のどこかを見ていたりするような場合には、自動屈折計の出力には間違いがある。患者の側のこうした当てにならないピント合わせは、患者が箱の内部における作動距離を意識するために生じ、患者に提供される対象物像が、例えば２０フィートのところに位置決めされるように形作られると、患者は、箱の実際のサイズを知って、ずっと近い距離にある像に自ずと焦点を合わせてしまう。患者の視力の適応ないし調節の作用（視力調節作用)を含む検査結果は、眼鏡レンズを処方するのには不正確である。

自動屈折計の他の制約は、試験にどのレンズが用いられるべきかが検査者の管理下にないことにある。その結果、測定が繰り返されると、同じ患者から同じ眼について異なる結果が得られることがよくある。これが結局、くたびれる上に時間がかかる試験につながって、処方を終了させるために装置を用いる段には再試験という結果になる。

したがって、患者の眼の光学特性を測定するための改良された方法および装置が求められている。

本発明の一態様は、物理的視標に焦点を合わせた患者の眼の屈折を求める装置を備える。本装置は、光源、および該光源から患者の眼に光を送る光学装置を備えている。光は眼の表面から反射する。この反射した光は複数の波面を含んでいる。本装置はさらに、眼への第１の光学経路に沿って位置し、この第１の光学経路に沿って患者の眼から反射される波面の形状を測定するための波面測定装置を備えている。少なくとも１つの試験レンズが、患者の眼と物理的視標の間の第２の光学経路に沿って配設される。光学装置および少なくとも１つの試験レンズは、患者が試験レンズを通して物理的視標を見るときに、光源からの光が眼を通して送られて、眼から戻ってくる波面から屈折が求められるように配置されている。

本発明の別の態様は、人の視力の品質すなわち良否を定量化する方法を含む。この方法では、一つの試験レンズが設けられ、このレンズを通して、該試験レンズから離間された物理的視標を人が観察する。人が試験レンズを通して物理的視標を見ると、光が人の眼の中へと指向される。光の一部は、眼の組織から反射することで、当該光が眼のレンズおよび角膜を通って伝播した後眼から出るようになっている。患者の眼から出てくる反射光の波面が測定される。良度指数（フィギュア・オブ・メリット）の１つまたは複数の値が、この波面測定によって求められる。良度指数は、人の視力の良否を指し示す。良度指数の１つまたは複数の値に基づく図表（グラフィック）が作成される。このグラフィックは人の視力の良否を指し示す。

本発明の別の態様は、人の視力の特徴を正確に決める方法を含む。この方法においては、視力を試験するために、矯正光学装置が設けられる。矯正光学装置は、変更可能とされていて、光学収差を減らすように異なる量の光学矯正が提供されるようになっている。人の眼の中に光束（光ビーム）が送られる。この光ビームからの光は、眼の組織から反射することで、眼のレンズおよび角膜を通って伝播し、眼から出てくる。反射された光は、複数の波面を含んでいる。人の眼から出る波面は、ほぼ一定量の光学矯正となるよう調整された矯正光学装置を用いて繰り返し測定される。それによって、所与の量の光学矯正について、人の視力の良否を示すデータ点の組（セット）が作成される。矯正の他覚的評価を行うために、複数のデータ点の平均および変動が求められる。

種々の実施形態において、矯正光学装置は、異なる量の光学矯正を提供するように変更されてもよい。人の眼から反射した光は、異なる量の光学矯正のそれぞれについて繰り返し測定され、それによって、異なる量の光学矯正についてデータ点のセットが生成される。異なる量の光学矯正に関して、複数のデータ点の平均および変動が求められる。

本発明の別の態様は、患者の視力に対する矯正を自動的に求める装置を備える。この装置は、視力を試験する試験光学装置を含み、この試験光学装置は、異なる量の光学矯正を提供するために変更することができる。この装置はさらに、光源および患者の眼の中に光を送るための然るべき光学装置を含む。光源からの光は、眼の組織から反射する。この反射した光は、眼のレンズおよび角膜を通って伝播する複数の波面を含んでいる。さらに、患者の眼から出る波面を測定するための１つまたは複数の光学検出器を備えた波面センサが装置に設けられている。この波面センサは、波面を表す電気的出力を有する。電気的プロセッサは、波面センサから電気的出力を受け取って、電気的出力から人の視力の良否を求めるように構成されている。さらに、上記プロセッサには、機械的な駆動部（アクチュエータ）が電気的に接続されている。この機械的駆動部は、光学矯正の量を変えるために上記試験光学装置を調整する。

本発明のさらに別の態様は、人の視力に対する矯正を求める方法を含む。この方法では、人の眼の内部へと光が指向される。この光は、眼の組織から反射する。この反射された光は、眼のレンズおよび角膜を通って伝播する複数の波面を含んでいる。この波面が波面センサによって測定される。少なくとも１つの波面は、直交成分列、ΣＫ_ｎＱ_ｎで表される（ここで、Ｑ_ｎは、直交成分に対応し、Ｋ_ｎは、総和が波面にほぼ一致するように選ばれた値を持つ係数に対応する）。直交成分は、人間の視覚に及ぼす該直交成分の相対的な影響に基づいて計量心理学的加重因子Ｐ_ｎで重み付け（加重）される。光学矯正は、波面表現および計量心理学的加重因子に基づいて設計される。

本発明の別の態様は、角膜、眼のレンズ、および網膜を有する眼の、視力調節作用を定量化する方法を含む。この方法では、眼の中に光ビームが送られる。光ビームからの光は、眼の組織から反射されて、眼のレンズおよび角膜を通って伝播して眼から出る。眼から出る反射光に関与する波面は、所定量の視力調節作用を引き起こす一組の条件に対して繰り返し測定される。それによって、この条件の組で測定される複数の波面について視力の良否を示すデータ点のセットが作成される。所定量の視力調節作用を測定するために、複数のデータ点の平均および変動が求められる。

種々の実施形態において、眼からの反射された光は、異なる量の視力調節作用を引き起こす別の条件の組について繰り返し測定され、それによって、この異なる量の視力調節作用に対する追加のデータ点のセットが生成される。この異なる量の視力調節作用を測定するために、複数のデータ点の変動が求められる。

本発明のさらに別の態様は、コンピュータで読み取り可能な媒体を含み、該媒体は、該媒体上に記憶された指令プログラムを保持し、このプログラムが、電気的プロセッサに、前記人の眼から反射される光の波面測定に基づいて、人の眼のための光学矯正（光学的な矯正）を特定するための方法ステップを実行させる。この方法ステップは、
（a）人の視力の良否を示す良度指数の値を計算するステップ（その値は、少なくとも部分的には、患者の眼からの波面の測定値から導出される）と、
（b）別の波面測定値を取り出すステップと、
（c）ステップ（a）および（b）をＮ回繰り返すステップと、
（c）良度指数値の平均および変動を計算し、所与の光学矯正用のデータセットとして平均および変動を記憶するステップと、
（d）異なる光学矯正に関して、ステップ（a）から（d）を繰り返すステップと、
（e）（i）良度指数の最大平均値、（ii）良度指数の最小変動、または、（iii）（i）の最大平均値と（ii）の最小変動の間の値をもたらす光学矯正を選択するステップとを含む。

本発明のさらに別の態様は、視標を見る患者がレンズからの光に気がつくように、患者と視標の間に規定される視線上に配設可能な複数の試験レンズを備えたフォロプターを含む。波面測定装置は、患者から戻る光の収差を検出するように配置される。これらの収差は患者の眼から生ずる。

フォロプターはさらに、患者の視力の良否についての客観的（他覚的）な評価に対応する診断信号を出力するプロセッサを備えることができる。このプロセッサは、患者の視力を矯正する時の試験レンズの有効性を表す少なくとも１つの視覚的な表示を作り出す表示装置と通信していてもよい。プロセッサは、患者の視力の良否についての他覚的な評価を採用して次の試験レンズを選択し、これにより、この次の試験レンズに対応した、視力の良否に関する連続した他覚的測定値を決めることができる。いくつかの実施形態では、プロセッサは、患者の視力の良否についての他覚的測定値、ならびに、異なる試験レンズに対する視力の良否に関する１つまたは複数の連続した他覚的測定値の標準偏差を求め、患者にとってほぼ最適な視力矯正レンズを特定することができる。患者の視力の良否についての他覚的な評価はまた、視標の像表現を生成するのに役立たせることができる。

１つの好ましい実施形態において、波面測定装置は、光を生成するための、レーザまたは発光ダイオード（LED）などの光源、および、収差を表す信号を出力する光検出器を含む。また、この装置は、光検出器から信号を受け取り、その信号を表す診断信号を出力するプロセッサを含む。診断信号は、試験対象物を表す診断信号を生成するため、かつ/または、患者の視力を矯正する時のレンズの有効性を表す少なくとも１つの視覚的な表示を生成するために役立つ。視覚表示には、棒グラフ、円グラフ、および/または、線グラフが含まれ、カラーコード化できる。表示には、例えば、（１）患者の眼から、そしてレンズを通って戻ってくる波面に基づき、試験対象物の像のコンボリューション（畳み込み）によって生成される像、（２）レンズの有効性を表す数値的かつ/またはグラフィックによる表示、あるいは、（３）患者の視力のコントラスト関数についての数値的かつ/または図表による表示が含まれる。

本発明のさらに別の態様において、患者の視力の良否を示すための方法は、それを通して患者が視標を見ることができる装置を設けることを含む。この方法はまた、患者が視標を見るときに患者の眼の中にレーザビームを送ること、次に、光ビームが患者の眼から戻る時の光ビームの波面の収差を検出することを含む。本方法は、この波面に基づいて患者の視力の良否を指し示す。種々の好ましい実施形態においては、患者における屈折が正確に決定される。

いくつかの実施形態において、この方法はさらに、患者用の眼科（ophthalmic）レンズを処方することを含んでもよい。患者の屈折異常を矯正するための眼科レンズを処方かつ/または調合することができる。眼科レンズは、（i）球面、円柱、および軸を含む低次収差、又は（ii）（i）における低次収差に加えて３次及び必要ならさらに高次のゼルニケ項を含むより高次の収差、を減らす、つまり矯正（補正）するように設計される

さらに別の態様において、患者の視力の良否を指し示す方法は、患者が内部を見ることができかつ患者の視力の良否についてのほぼ瞬時の視覚的な表示を生成する装置を設けることを含む。この方法はさらに、患者の視力を矯正する時の第１のレンズの有効性を表す少なくとも１つの視覚的な表示を用いることによって、患者の視力の良否を指し示すことを含む。この第１のレンズの有効性を表す表示を評価して、第２の試験レンズを選択することができる。この第２の試験レンズを患者の視線上に配置し、患者の視力を矯正する時の第２の試験レンズの有効性を表す少なくとも第２の視覚的な表示を生成することができる。第２の試験レンズの選択には、（a）患者の視力調節の開始ならびに（b）患者の視力調節の範囲のうち少なくとも１つを求めることが含まれる。患者のためにより適したレンズを選択するため、フォギング（foggiｎg）を用いてもよい。

さらに別の態様において、患者の眼ならびに眼前に置かれた試験レンズによる一体効果を開業医が知りやすくするための装置は、レンズを通って眼から戻る光学波面を検知する手段を含む。眼と試験レンズを合わせた効果の示度を生成するための波面検知手段に、手段が結合される。

別の態様において、視標を観察する患者の視力の良否の示度を生成するための装置は、患者の眼の内部へと光を指向させる光ビーム生成器、および、患者が視標を見ている間に患者の眼から戻った光学波面を検出する波面検知装置を含んでいる。演算装置は、波面検知装置から波面を表す入力を受け取る。演算装置は、患者が視標を見ている間、点広がり関数（ＰＳＦ）および変調伝達関数（ＭＴＦ）のうちの少なくとも１つをほぼ連続して更新したものを出力する。表示装置は、シミュレートされた患者網膜上の視標像、視力の良否を指し示す視力良否インジケータ、ならびに、少なくとも部分的に点広がり関数および変調伝達関数に基づいて患者のコントラスト関数を指し示すグラフを表示する。

さらに別の態様において、視力定量化装置はビームスプリッタを含み、患者はこのビームスプリッタを通して視標を見る。光源は、患者の眼の中に光を放出し、光は、戻りビームとして眼から反射される。プロセッサは。戻りビームの波面を表す信号を受け取り、その信号に呼応して少なくとも１つの信号を生成し、ディスプレイは、信号を受け取って患者の視力を視覚的に表示する。

本発明の別の態様は、自動屈折矯正を提供することである。患者は視標を見る。試験レンズが視標と患者の眼の間に配置される。光ビームは、試験レンズを通して患者の眼の中に送られる。眼の内部の表面から反射されたまさにその光の部分を用いて、波面プロファイルが再構成される。再構成された波面プロファイルから、視質因子（「QVF : Quality Visioｎ Factor」）を計算することができる。患者の眼の測定精度を改善するために、戻り波面プロファイルの複数回の測定が行われ、問題にしている特定の試験レンズについての各測定に対して、対応するＱＶＦ値が解析される。このデータの解析によって、その特定のレンズにおける矯正が最適であるという判断ができる。矯正が最適でなければ、次の試験レンズが選択され、次の試験レンズが機械的手段によって患者の視線上に配置された後、次の試験レンズについてのプロセス（処理）が繰り返される。一方、特定のレンズにおける矯正が最適であれば、プロセス（処理）は終わり、適切な屈折矯正が特定される。

その構造と動作の両方についての本発明の詳細は、添付図面を参照することで理解することができる。添付図面において、同じ参照符号は同様の部品を指す。

本発明は、所定の好ましい実施形態において述べられるが、本明細書に記載する長所および特徴をすべては提供しないような実施形態も含めて、当業者には明らかな他の実施形態もまた本発明の範囲内にある。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲を参照することによってのみ規定される。

先ず図１および図２を参照すると、装置の一例が示されており、全体が符号１０で示されている。この装置は、ハウジング１２を備えている。このハウジング１２は、検査椅子１６に座るであろう患者１５の前に設置するスタンド１４上に搭載することができる。図１と図２を互いに参照すればわかるように、患者１５は、ハウジング１２に対して自分の頭を位置決めすることができる。別法として、ハウジング１２は、患者１５の頭に保持させることが可能、かつ/または、自在なオーバハング式アームから吊下可能とされている。オーバハング式アームは、重さのバランスをとるとともに頭部搭載式装置の着脱を容易にするため、スタンドに取り付けることができる。他の実施形態において、この装置は、従来のフォロプター（図示せず）と共に搭載可能で、その場合には、より詳細に以下に述べられる試験レンズが従来のフォロプターのレンズで設定可能になる。他の構成もまた使用可能にできる。

ここで図３を参照すると、患者１５は、ハウジング１２を通して、限定はしないがスネルチャートなどの視標１８を見ることができる。視標１８は、患者１５から任意の適切な距離、例えば２０フィート以内に位置決めできる。好ましくは、視標１８は、患者の眼１５から約８〜２０フィートの距離ｚ_０のところにある。視標１８は、意図した距離にまさに相当する距離に位置決めできるため、上述の自動屈折計に伴う患者の視力調節作用は、減るかまたはなくなる。場合によっては、光学経路にターンを導入するために、システム１０と視標１８の間の光学経路にミラーが挿入されてもよい。例えば、視力試験が施行されているオフィスの天井の上などの、視標１８の適当な置き場所に対処するために、これらの反射器を採用してもよい。

図３はハウジング１２の１つの例示的な実施形態を示す。図３は、種々の部品がハウジング１２内にありかつ出力ディスプレイなどの種々の他の部品がハウジング１２の外にあることを示す。とは言え、本明細書で進められる考え方は、複数のハウジングまたは単一のハウジングを有するシステムにも適用されることは明らかである。さらに、他の部品および構成が設計に取り入れられていてもよい。

図示される実施形態において、患者は、１次ビームスプリッタ２０または他の光学要素によって実現できるような、ハウジング１２内の透明窓を通して視標１８を見る。患者１５の視線上には、１つまたは複数の可動試験レンズ２２が介在する。「可動」とは、以下でより詳細に述べる手動またはコンピュータまたは電子制御された図３に「Ｍ」で示された機構によって、物理的に可動であることを意味し、それによって、レンズは、患者１５の視線上に、あるいは視線からはずれて、選択的に介在する。試験レンズはまた、当技術分野で知られている原理（例えば、自動屈折計の種々の設計において利用されている原理）に従って自身の光学特性が可変な可変焦点距離レンズを用いることができるという意味においても可動である。ある実施形態において、試験レンズ２２は、限定されるべきではないが、単一の凹凸レンズ、またはレンズなどの光学要素の組み合わせとすることができ、円柱レンズおよびプリズムを含んでもよい。

試験レンズ２２は、図３に示すように、１次ビームスプリッタ２０と患者の眼１５の間の光学経路内に配設できる。試験レンズ２２と眼の間の距離ｙ_０は、例えば、視標１８までの距離と比べて比較的短い。眼１５とレンズ２２の間の隔たりは例えば、いくつかの実施形態では約０．８〜１．６センチメートルの間である。この隔たりが小さい場合には、試験レンズ２２から物理的視標までの距離ｚ_０−ｙ_０は、眼から視標１８までの距離ｚ_０にほぼ等しい。

また、図示されるように、限定はしないがレーザ２４などの光源は、１つの好ましい実施形態において、レーザビームスプリッタ２８に向けて送られる光ビーム２６を生成する。レーザビームスプリッタ２８は、光ビーム２６を１次ビームスプリッタ２０の方へ反射し、１次ビームスプリッタ２０は次に、試験レンズ２２を通してビームを患者の眼の上へと反射する。

ある実施形態においては、試験レンズ２２は、ビームスプリッタ２０と視標２２の間の光学経路内に挿入され、これにより、レーザビーム２６がそこを通過しないようにできることに留意されたい。しかし、いずれにせよ、試験レンズ２２が採用されるのであれば、好ましくも、視力が少なくとも部分的に矯正される。視力が良く、眼にストレスがかからず、より正常に動作していれば、測定をより正確なものにすることができる。

再び図３を参照すると、ビーム２６は、眼に届いた後、眼から反射し、レンズ２２を通って戻り、１次ビームスプリッタ２０で反射される。ビームは、レーザビームスプリッタ２８を通過し、ビームの一部は、瞳検出ビームスプリッタ３０で反射され、すぐに以下で示されることになる１つまたは複数の合焦レンズ３３を通って瞳光検出器３２の方へと向かう。戻りビームの一部は、瞳検出ビームスプリッタ３０を通過し、光学リレーユニット３４を通って進む。光学リレーユニット３４は、ビームを波面解析光学系３６に合焦させる。波面解析光学系３６は、戻りビームの波面を表す信号を生成し、波面検出器３８は、プロセッサ４０による解析用に、信号を電気信号に変換する。１つの好ましい実施形態において、プロセッサ４０は、以下にさらに詳細に述べる、システム１０の１つまたは複数の部品（例えば、光源２４）の制御を担うために、当技術分野で知られている制御電子回路に連結できる。また、プロセッサ４０は、以下に述べる試験レンズ２２によって矯正された患者の視力を視覚的に指し示すことができ、さらには、ハウジング１２に、又はハウジング１２とは別体に搭載できるビデオモニタなどの表示装置４２上にその示度を画面表示させるようにできる。表示装置４２は、システム１０のハウジング１２上に搭載できる液晶ディスプレイか、または検査者が観察するために従来からあるスタンドアローン型表示ユニットとすることができる。適したディスプレイは、限定はしないが、以下でより詳細に述べるように、患者の視力の良否を示す数値的な表現、かつ/または、グラフィック表現を有することができる。

所望であれば、照明光４４、例えば、環状光ファイバが、ハウジング１２上に搭載可能かつ患者１５の瞳サイズを制御するためのプロセッサ４０に接続可能とされる。照明光４４は、拡散光とすることができる。照明光４４の光強度は、測定中に患者に対して所定の瞳サイズが維持できるように瞳サイズを監視するための瞳光検出器３２（例えば、ＣＣＤカメラまたはレチコン検出器アレイから構成することができる）からのフィードバックに応答するようにプロセッサ４０によって制御することができる。ビームスプリッタ３０、レンズ３３、および瞳光検出器３２などの部品を含む瞳検出ユニットの場所は、光学リレーユニット３４の内部も含めた、眼からの戻り光の光学経路に沿った別の適した場所であってよい。

屈折測定の精度に対するさらなる改善として、本システムはまた、第１プルキンエ像（角膜前面における光ビーム２６の反射によって形成される像）を監視する。瞳境界に対するこの像の位置は、検査下の患者の注視方向を指し示すものである。患者が自分の眼に斜視を持たなければ、第１プルキンエ像の相対的な位置は、通常、明瞭に画定された（well defiｎed）明るい光スポットで瞳境界の内部にある。したがって、好適な非限定的な実施形態において、瞳検出器３２はまた、患者注視モニタとして機能することができる。この場合、瞳に対する第１プルキンエ像の相対的な位置は、例えば、データフィルタリング、コントラスト強調、および当技術分野で知られている瞳境界決定法を用いて、ＣＣＤカメラからの画像データを処理することによって求められる。

種々の実施形態において、１秒の何分の１足らずでリアルタイムでソフトウェア処理を行うことができる。この解析の目的は、患者が、視標を見ているか、または、一時的に目移りしているかを判断することである。情報は、電磁的に中央制御ユニット４０に送信される。患者が視標を見ていない場合、波面検出器ユニット３８からのデータセットは排除され、好ましくは、データ解析用に表示されないかまたは蓄積されない。

先に示したように、以下の説明は、好ましい非限定的な実施形態の実施の詳細と密接に関係する。光源２４は、近赤外波長で光を放出するダイオードレーザとすることができる。さらに、光検出器３２、３８は、ＣＣＤアレイまたはリニアレチコンアレイまたは他の検出装置によって実施できる。さらに、１次ビームスプリッタ２０は、コーティングされ、これにより、可視光を透過させて赤外光を反射することができる。その一方で、レーザビームスプリッタ２８は、偏光依存型（polarization dependent）反射器であり（この場合にはレーザビームは偏光している）、４分の１波長板（図示せず）が患者１５へのビーム経路に配設され、それによって、戻りビームは、４分の１波長板を２重に通過すると九十度（９０°）回転して、レーザビームスプリッタ２８を通って波面解析光学系３６へ向かう戻りビームの通過が容易になる。別法として、レーザビームスプリッタ２８は、四十五度（４５°）の入射角度で透過率が高くかつ反射率が低くなるように、プレートコーティングすることができ、それによって、レーザ光のほんのわずかの部分が眼の中に反射される一方で、戻りビームの高い割合がレーザビームスプリッタ２８を通って伝播するようになる。

好ましい非限定的な実施形態の実施の詳細について続けると、光学リレーユニット３４は、協働して望遠鏡を実現する２つの凹状レンズＦ１およびＦ２を有することができる。レンズＦ１およびＦ２は、それぞれの焦点距離の和に等しい距離だけ互いに離間しており、このとき、第１レンズＦ１の焦平面は試験レンズ２２の前表面、すなわち、１次ビームスプリッタ２０側の表面にある。レンズ２２が患者の眼１５と１次ビームスプリッタ２０の間にない（例えば、試験レンズが１次ビームスプリッタと視標１８の間にある）場合、第１レンズＦ１の焦平面は、眼の前面すなわち角膜の前側面にあるのが好ましい。第２レンズの焦平面は、波面解析光学系３６の像面にある。リレーユニット３４の望遠鏡構造の目的は、試験レンズ２２の出口表面の波面を波面解析光学系３６の像面に中継することである。代替のリレー光学装置を用いて、同じまたは異なる目的を達成することができる。

波面解析光学系３６の非限定的な詳細に関して、光学装置３６は、シャックハルトマン（Shack-Hartmann）波面センサと同様に配列したレンズレット（lenslet）のアレイを有することができ、その例は、参照により本明細書に組み込まれる、Slack Incorporatedによって２００１年に出版された、MacRae等が編集した「Customized Corneal Ablation The Quest for Super Vision」の３７ページに見出すことができる。種々のシャックハルトマン波面センサおよびプロセッサは、例えば、ニューメキシコ州アルバカーキ（Albuquerque）のWavefront Sciences、カルフォルニア州ダブリン（Dublin）のZeiss/Humphrey Instruments、または、カルフォルニア州アーバイン（Irvine）のBausch and Lombなどの商業ベンダから入手できる。より好ましくは、光学装置３６は、いずれも参照により本明細書に組み込まれ、戻りビームの波面を検出するのに自己イメージング回折原理を用いる、２００１年１２月１０日に出願された「SYSTEM AND METHOD FOR WAVEFRONT MEASUREMENT」という名称の同時係属中の米国特許出願第１０/０１４０３７号明細書、２００２年１２月９日に出願された「SYSTEMS AND METHODS FOR WAVEFRONT MEASUREMENT」という名称の米国特許出願第１０/３１４９０６号明細書に記載されるような規格化されたレチクルを有することができる。

用いる波面解析光学系３６のタイプにかかわらず、プロセッサ４０は、患者の眼から戻る光の波面のプロファイルを解析し、２つの領域の波面収差、すなわち、球面、円柱、軸の屈折異常を含む低次収差、ならびに、コマ収差、球面収差およびゼルニケ多項式で記述することができる他の高次項を含む高次収差を定量化する。患者の視力の良否を表す定量化データは次に、表示装置４２上にグラフィカルに提示される。

ここで図４を参照すると、図３で示したような装置の例示的な動作態様を見ることができる。患者１５は、システム１０を通して、特に、１次ビームスプリッタ２０によって画定される透明窓を通して視標１８を観察する。ブロック４４にて、検査者は、患者の視線上に選択された試験レンズ２２を挿入するか、または、可変焦点距離レンズ２２を所定の焦点距離を有するように構成することによって、視力検査を始める。挿入するとは、手動で配置するか、モータあるいは他の平行移動または回転機構を用いて配置するかのいずれかを意味する。ある実施形態において、プロセッサ４０は、特定のレンズ２２を選択し、以下の説明に従って特定のレンズ２２が視線上を自動的に移動するようにできる。

図４のブロックで表す種々のステップには、計算、ならびに、その他のタイプの作業が含まれ、このうちその他のタイプの作業は、自動化でき、さらには、コンピュータロジックを用いて少なくとも部分的に実施できる。特に、本明細書に述べられ示されるプロセスおよび方法によれば、これらの方法およびプロセスは、限定はしないが、図４のフローチャート、ならびに、以下でより詳細に述べられる図１０のフローチャートの中の少なくともいくつかのブロックに記載された方法およびプロセスを含んでいる。本明細書に述べられる方法およびプロセスの、上記の、もしくは他の説明によって、コンピュータプログラムソフトウェアで具体化できる本発明の種々の実施形態のロジックの構造が示される。加えて、当業者であれば、本明細書に含まれるフローチャートおよび説明がコンピュータプログラムコード要素または電子ロジック回路などの論理素子の構造を例示するものであることがわかるであろう。言うまでもなく、種々の実施形態は、図示されたものに対応する命令ステップのシーケンスを実行するようにデジタル処理装置（すなわち、コンピュータ、コントローラ、プロセッサなど）に命令するよう構成された論理素子を提供する機械要素を備えている。

換言すれば、上記の論理（ロジック）は、一連のコンピュータないし制御要素の実行可能命令としてプロセッサ４０によって実行されるコンピュータプログラムによって具体化することができる。これらの命令は、例えば、ＲＡＭ内もしくはハードドライブ上もしくは光ドライブ上に常駐するか、又は、磁気テープ、電子的な読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、又は、他の適切なデータ記憶装置上に記憶させることができる。

図４のブロック４６に進むと、プロセッサ４０は、例えばゼルニケ多項式の項から導出される点広がり関数（ＰＳＦ）を決定する。この点広がり関数は、順に、波面解析光学系３６を通過する波面から導出され、波面データが取得される際に波面検出器３８によって電気信号に変換される。プロセッサ４０は、式
ＰＳＦ（ｘ，ｙ）=|ＦＴ（Ｐ（ｘ，ｙ））|^２
を用いて波面検出器３８からの信号をフーリエ変換すればよい。
ここで、ＦＴは、フーリエ変換の計算を示し、Ｐ（ｘ，ｙ）は、角膜面で戻された同位相（すなわち、位相面）を有する光の波面プロファイルの空間分布である。

ブロック４８に進むと、所望であれば、光学伝達関数（ＯＴＦ）は、次式、
ＯＴＦ（ｆ_ｘ，ｆ_ｙ）=ＦＴ^−１（ＰＳＦ（ｘ，ｙ））
のように、フーリエ変換の逆操作から計算することができ、
ここで、ｆ_ｘ、ｆ_ｙはそれぞれ、互いに直交するｘおよびｙ方向の空間周波数である。

さらに、変調伝達関数（ＭＴＦ）は、ＯＴＦの振幅として定義される。
ＭＴＦ（ｆ_ｘ，ｆ_ｙ）＝|ＯＴＦ（ｆ_ｘ，ｆ_ｙ）|

上述の関数を用いて、患者１５が現在観察している試験レンズ２２によって与えられる視力の良否が視覚的に指し示される。例えば、ブロック４６において一旦ＰＳＦが決まると、ロジックは、ブロック５０に進んで、次式のようにして畳み込み関数Ｇを求めることができる。

ここで、ｆ（ｘ_img，ｙ_img）は、試験視標１８（図３）、すなわち、理想の画像関数であり、ｘ−ｘ_imgは、ＰＳＦの各点と理想画像の対応する理想の点との間のｘ次元の差であり、ｙ−ｙ_imgは、ＰＳＦの各点と理想画像の対応する理想の点との間のｙ次元の差である。

畳み込み関数Ｇは、出力ステート５２で用いることができ、これにより、レンズ２２と組み合わせた患者の眼の欠陥によって影響を受けたのと同じような、点ごとに理想画像を適切にぼかした像を作ることができる。例えば、視標１８がスネルチャートであると、理想画像関数は、文字「Ｅ」もしくは一連の他の文字（例えば、スネルチャートの種々のラインに従来から用いられているいろいろな物理サイズのもの）とすることができる。図５は、符号５４においてこうした１つのぼやけた像を示しており、これがディスプレイ４２上に提示可能とされているのである。別法として、視標は絵であってもよい。絵の畳み込み画像Ｇ（ｘ_img，ｙ_img）は、ＰＳＦに従って点ごとにぼかされ、これが患者の網膜において形成される視標の像を表す。

したがって、シミュレートされたぼやけた画像の文字は、患者１５が認識するのと同じぼやけ方を有する。このようにして、検査者は、患者１５が認識するように、レンズ２２の結果として像の明瞭度および先鋭度を視覚化することができる。

図５に示す像に加えて、又は、これに代わるものとして、プロセッサ４０は、以下のように図６〜図８に示される表示を生成することができる。ブロック５６にて、上述したゼルニケ多項式の線形結合によって示される波面プロファイルは、フィルタリングされて、しきい振幅を下回る係数を有する項が消去される。ブロック５８に移ると、計量心理学的加重因子「Ｐ」が、以下で示す残りのゼルニケ項のそれぞれに対して挿入される。この加重因子「Ｐ」は、ある種の眼の収差があっても対象物を見分ける脳の作用を表す。例えば、ほとんどの人は、焦点を所定量ずらした状態でスネルチャートの文字を識別することができるが、同じ大きさのコマ収差だと、同じ人でも、その文字を識別することはできないだろう。これを補償するために、視質因子（ＱＶＦ）が、次のように定義される。

ここで、Ｐ_ｎは、ゼルニケ多項式の対応するｎ番目の項に対する計量心理学的加重因子であり、Ｚ_ｎは、ＰＳＦにおけるゼルニケ多項式のｎ番目の項の係数である。

計量心理学的加重因子「Ｐ_ｎ」は、各種収差測定の分散値の範囲や所望の精度の高さに応じ、例えば約２百人から数千人の間の平均的な人口集団分布を示す人々の規範グループに対して特有の収差を与えることによって求めることができる。患者には、ゼルニケ多項式から選択された特定のタイプの収差が１回につき１つ提示され、次に、例えば、スネルチャートまたは他の標準化された視力試験チャート上で正確に読んだ文字の数によって、視標を識別する時の成功の度合いについて、患者が評価される。コントラストレベル、標準化した文字サイズ、正弦波または矩形波パターンに基づく他の方法もまた用いることができる。例えば、１度当たりに種々の円を有するラインからなるグラフィックを識別する時の患者の成功率を採用して、コントラスト感度を試験してもよい。

こうした収差を導入するための光学要素は、選択されたタイプの収差が自身に刻印された収差板とすることができる。例えば、収差タイプは、対応するゼルニケ多項式によって指定されるような然るべき位相変化を生ずる屈折率プロファイルを有したコマまたはトレフォイルとすることができる。

各タイプの収差の相対的な効果は、グループに対して表にされ、統計的に意味のある加重因子を得るために平均化される。最も実用的な目的に対しては、６次を超える高次項（２９以上の項番号）に係るゼルニケ係数は、正常な眼の全体の収差プロファイルにほんの少ししか寄与しない。ゼルニケ項のそれぞれに応じて、所望の振幅を有する種々のタイプの収差を作成する方法は、参照により本明細書に組み込まれる、「WAVEFRONT ABERRATOR AND METHOD OF MANUFACTURING」という名称の２００１年６月４日に出願された同時係属中の米国特許出願第０９/８７５４４７号明細書に記載されている。計量心理学的加重因子に対して利用できるデータがない場合、すべての加重因子Ｐ_ｎは１に設定すればよい。

一度ＱＶＦが決まると、ブロック６０に示すように、図６〜図８に示す１つまたは複数の表示が生成され、表示することができる。例えば、図６に示すように、試験中のレンズ２２が与える患者の視力の良否の全体的な度数を提示するために、棒グラフ表示を生成することができる。図示するように、インジケータは目盛りのついた棒６２の形態とすることができ、棒の高さは、ブロック６０で求めたＱＶＦに比例し、ゼロは視力が低いことを指し示し、理想的な視力は目盛りの下部から上部６４まで延びる棒によって指し示される。所望であれば、表示目盛りは、「最良」がゼロのところある棒６２で指示される対数目盛りにすることもでき、ＱＶＦの２乗平均平方根値を用いると、視力が悪化するにつれて対数的に上昇する。カラーコード化など、棒６２を強調してもよい。例えば、棒６２は、視力が低い場合、赤に着色され、視力がよい場合、緑に着色され、他の色を用いて視力の中間的な良否が指し示される。図６の棒グラフの代わりに、ＱＶＦを用いて、図７に示す円グラフを生成することができ、全体の円に対する扇形部分６６のサイズは、ＱＶＦに線形的もしくは対数的に比例する。

システム１０は、患者の眼から戻る光ビームの波面プロファイルをほぼ連続して測定することができる。したがって、１つの好ましい非限定的な実施形態において、単一の試験レンズ２２についてのＱＶＦ測定シーケンス（例えば、２０回）は、１秒または２秒で行われ、一緒に分類することができる。

先に述べたように、測定精度は、患者の注視方向を監視することによって改善することができ、ブロック４０の演算装置は、患者が指定された視標を見ていない時には取得されたデータ点を捨てることができる。さらに、演算装置はまた、データを蓄積し、選択された測定値のサブセットについて平均値および標準偏差用の計算を行うことができる。

図８は得られる表示を示す。図示される例示的な実施形態からわかるように、５個のレンズ２２が試験され、それぞれについて短時間にわたっていくつかのＱＶＦ値が得られた。ＱＶＦ値の各グループは、ＱＶＦ対レンズのグラフにそれぞれの垂直ライン６８としてプロットされ、それぞれの誤差棒ライン６８の長さはその特定のレンズについての測定値の標準偏差を表し、それぞれのラインの中心は平均ＱＶＦ値を表す。処方は、点７０および７２で示される高い平均ＱＶＦ値に基づくだけでなく、棒７４で示される小さい標準偏差にも基づくことができる。すなわち、ＱＶＦ値が互いの間で小さい標準偏差を有しており、しかも点７０ほど高くないものの、平均ＱＶＦ値が高いために、棒７４に対応するレンズが選択されることもあろう。このことから分かることは、患者の中には、必ずしも最も先鋭な像は得られないが、実際にはより快適なレンズパワーを好む患者がおり、その理由は、患者は、より小さいＱＶＦの標準偏差を示すレンズを用いはしても、「よりよい合焦」を求めることは比較的少ないということにある。一つの例的な場合は、長期にわたって視力チェックをしていなくて、円柱で１．５ジオプトリを超える矯正を必要とする患者である。患者は、最も先鋭な像が得られるような完璧な矯正には心地悪さを感じる場合がある。むしろ、患者は、自分の視力をより少なくしか改善しない程度の矯正を好むことがあるのであって、この少ない量の矯正だと、めまい、もしくは頭部緊張を引き起こさない。したがって、本発明の実施形態は、患者に提示された試験レンズのセット２２に対する自覚的な応答ないし返答に基づいた他覚的なデータを提供することができる。

良度指数の変動を求めることは、十分に長い期間をおきながら引き続き測定することで複数回の測定を行うことよるものが好ましい。上記の期間は、眼がその焦点を調整することを可能にするのに十分に長いものであることが好ましい。すると、データ点の変動は、眼が、合焦または視力調節するのに緊張している時に存在するような、眼が行う調整を反映するはずである。したがって、連続する測定間の期間は、約０．１秒から５秒の間であるのが好ましいが、この範囲外の値でも可能である。

したがって、種々の試験条件が検査下の患者に与えられて、これにより、斯かる条件に対する自覚的な応答を調査することができる。例えば、図８を参照して述べるように、異なる光学矯正に対する患者の自覚的な応答を決めるための他覚的な測定が行われる。患者の視力の経験からくる自覚的な面を考慮することによって、従来の他覚的な測定を用いて得られる処方よりも優れた、屈折異常の矯正のための処方が可能である。その他の条件は変更可能で、本明細書に述べる他覚的な測定を用いて患者の自覚的な応答を決めることができる。視力に影響を与える条件をどのように制御し試験できるかということの他のいくつかの例が、視力調節能力の範囲についての試験ならびにフォギング（カブリ）である。これらの場合のそれぞれにおいて、本明細書に述べる装置および方法は、有利なことに、他覚的な測定を行うことによって、つまり、患者との口頭でのやりとりなしで、患者の自覚的な応答の定量化を可能にすることができる。

本明細書から分かるように、コントラストの程度が変わるパターンを解像するための患者の能力を決めるために、患者は、一連の標準化された、空間周波数が増加する正弦波回折格子（grating）のパターンを提示され、その際に患者は自覚的な応答を示す。結果として得られる検査報告は、様々な空間周波数におけるカットオフコントラスト強度を記述する曲線になり得る。本発明の実施形態は、コントラストを処理するための患者の能力の定量的な評価を提示することができる。この評価は、先に説明した表示に加えて、あるいはその代わりに生成することができる。こうした表示は、図４の出力ステート７６で作られ、図９に示されている。この図９は、実際の患者の光学コントラスト関数（ＯＣＦ）を記述する曲線７８および回折で制限された（diffraction-limited）基準を記述する基準曲線８０を示している。ＯＣＦを求めるために、次式の関係を用いることができる。
ＯＣＦ＝ＭＴＦ×Ｍ_lat
ここで、ＭＴＦは、ブロック４８において求められる変調伝達関数であり、Ｍ_latは、神経系の低周波数フィルタリングを反映した数学的関数であり、その値は、対数-対数目盛りのグラフで１の傾斜を有して空間周波数と共に線形的に増加し、７周期/度の空間周波数かそれより高い最大値に達する。

したがって、ＯＣＦは、７周期/度を超える周波数における脳の処理を含まないが、患者の光学系による、様々な低空間周波数の正弦波回折格子を識別するための患者の能力について、価値ある情報をまさしく提供する。

患者１５に対し特定の試験レンズ２２によって与えられる視力の改善の示度を測定する（および表示する）上述のプロセスは、「最良の」試験レンズが見つかるまで、ブロック８２において続けることができる。これは、例えば、従来のフォロプターと同様に、検査者が手でレンズ２２を交換することによって行うことができる。上述したように、他の実施形態において、試験レンズ２２の位置決めは、移動式機構「Ｍ」を制御するプロセッサ４０によって自動的に行うことができる。上記移動式機構には、モータ（またはアクチュエータ）と、このモータ/アクチュエータを１つまたは複数のレンズ２２に接続する連結構造とを設けることができる。この構成により、上記機構は、プロセッサ４０からの命令に従い、プロセッサが要求するように患者の視線上に特定のレンズを挿入する。

プロセッサ４０によって行われる際には、検査で用いる試験レンズ２２の順番は、当技術分野で知られている検査手順およびルーチンに従って、プロセッサ４０内にプログラムすることができる。開始時のレンズは、患者の手持ちの眼鏡処方に基づくか、または、患者の視線上に試験レンズ２２を入れないときの波面測定に基づいて選択できる。その結果、試験レンズ２２がビーム経路内にない状態で、戻りビームの波面を再構築する時に、プロセッサ４０は、ゼルニケ項における患者の眼の未矯正の収差を実質的にモデル化する。

２次のゼルニケ項が、焦点ずれ、非点収差（乱視）、および軸の情報を表すことを思い起こされたい。患者の瞳サイズおよび未矯正の波面誤差振幅に基づいて、プロセッサ４０は、球面、円柱、およびその軸における等価なジオプトリパワーを求め、検査を始めるために用いる適切なレンズ２２を選択することができる。試験レンズ２２を選択する時に、プロセッサ４０は、患者からの自覚的な応答の代わりに、先に開示したＱＶＦ値または他の良度指数を用い、続いて、患者からの自覚的な応答を用いて行われるかのように検査手順を実施することができる。

図１０には自動屈折法の工程が示されており、全体が符号１００で指し示されている。プロセス１００は、患者が視標を見る第１ステップ１０２で始まる。ステップ１０４にて、試験レンズは、視標と患者の眼の間でしかも患者の視線上に配置される。ステップ１０６にて、光ビームは、試験レンズを通して患者の眼の中に送られる。先に説明したように、試験レンズは、光ビームの外側であるが、患者の視線上に配置され、図３におけるビームスプリッタ２０と視標１８の間に配置することができる。この構成では、患者の視力は、患者が視標を見ている時に試験レンズによって影響を受けるが、患者の眼から放出する波面は、試験レンズを通過せずに波面センサに送られるため、この波面は、患者の眼の低次とさらに高次の収差とを共に含んでいる。

ステップ１０８にて、患者の眼から戻る光が検出される。ステップ１１０に示すように、この検出された光から、波面プロファイルを再構成することができる。ステップ１１２にて、再構成された波面プロファイルから、視質因子（「ＱＶＦ」）が計算できる。患者の眼の測定精度を向上させるために、戻ってくる光を用いて、「Ｎ」回の測定が行われる。したがって、「Ｎ」個の波面測定値が得られ、それによって、Ｎ個の波面プロファイルおよび対応するＱＶＦ値が得られる。これらの一連の測定値は、ステップ１１２からステップ１０８へ戻り、そのとき戻ってくる光を再度検出することによって得られる。ステップ１０８からステップ１１２は、試験レンズについて「Ｎ」回実行される。上述したように、「Ｎ」回の測定は、患者が焦点を再調整できるようにするために、十分時間的に隔てて行われる。例えば、この時間間隔は、眼の筋肉による再調整を可能にするのに十分長いことが好ましい。

一旦「Ｎ」個の測定値が得られ、各測定値についてＱＶＦが計算されると、ステップ１１４にて、その特定の試験レンズについてのＱＶＦが解析される。このデータの解析によって、その特定のレンズにおける矯正が最適かどうかについての判断が可能になる。この決定はステップ１１６にて行われ、矯正が最適でない場合、ステップ１２０にて、次の試験レンズが選択され、プロセスは、次の試験レンズが患者の視線上に配置されるステップ１０４に戻る。一方、その特定のレンズにおける矯正が最適である場合、プロセスは、ステップ１２２にて終了し、適切な屈折矯正が特定されたことになる。他の実施形態では、患者について特定のレンズが試験された直後に、最適なレンズが割り出されない場合がある。代わりに、１つまたは複数の追加のレンズを試した後に適当なレンズを選択することができる。図８に示すような良度指数の解析が採用される場合にそのようになる。

通常の屈折法プロセスにおいて、１/４ジオプトリで増分する一連のレンズを用いて、患者の光学矯正が求められる。しかし、本発明の種々の実施形態において、通常より多いかまたは少ない数のレンズが用いられてもよく、ジオプトリの増分は、必要な矯正の大きさによって、１/４の代わりに１/８としてもよい。また、図１０に示すように、ステップ１０８からステップ１１２において、戻ってくる光が（「Ｎ」）回測定されて、特定の試験レンズについてＱＶＦが計算される。いくつかの実施形態において、例えば、ＱＶＦの正確な測定値を得るために、５〜２０回の別々の測定（すなわち、「Ｎ」は５〜２０に等しい）が行われる。しかし、使用される特定の波面センサおよび必要な矯正の大きさによっては、測定が多く又は少なく行われてもよい。

処方は、人間が（例えば図８の）表示を観察することによって、または、高いＱＶＦ値と少ない標準偏差に基づいて自動的にプロセッサ４０によって、次のように求めることができる。検査者またはプロセッサ４０は、患者に提示される種々のレンズのセットに関するＱＶＦの平均値を結ぶ図８に示される曲線を調べる。ある実施形態では、例えば、４次までの多項式を用いて、平均値に対する最良のフィッティングを行うステップを含むこともある。プロセッサ４０は、曲線の「ピーク」である最大値を検索する。これは、曲線のピーク値または曲線の傾斜（例えば、図８においては、右から左へレンズパワーが減少することから）を監視することによって実現できる。曲線が最大値に達すると、傾斜は符号を変え、最大部分は傾斜がゼロの値になる。ここで、プロセッサ４０は、ＱＶＦのピーク値および対応するレンズパワーをディスプレイまたはプリンタに送る。

さらに、プロセッサ４０はまた、図８に示すようなデータセットの標準偏差の中で最小値を検索してもよい。標準偏差対レンズパワーを示す図８と同様な図（図示せず）が最小値を求める時に役立つ場合がある。ここでも曲線フィッティングを採用することができる。最小値は、例えば、上述した最大ＱＶＦ値を求める場合のように傾斜の符号の変化を検出することによって特定することができる。この場合も、この最小標準偏差値と対応するレンズパワーとが記録のためにプリンタまたは表示装置に送られる。例えば、プロセッサは、ディスプレイまたはプリントアウト上において、最大ＱＶＦ値を有するレンズパワーが最も先鋭な像を可能にする一方で、他方、最小標準偏差を有するレンズパワーが患者にとって最も心地よい処方を可能にすることを指し示すことができる。

ある実施形態において、適正な矯正を求めるために、良度指数の平均値と変動（例えば、標準偏差）の両方を一緒に採用してもよい。選択される光学矯正は例えば、最小の変動をもたらす光学矯正と最小の収差をもたらす光学矯正の間の量にほぼ等しくすることができる。

図３は、システム１０を示し、このシステムでは、レンズ２２からの戻りビームが検出されるとともに解析され、故に、眼およびレンズ２２に起因する波面の積分効果が測定されるが、上述したように、眼からの戻りビームはまた、レンズ２２を通すことなく解析できることは言うまでもない。試験レンズ２２は、例えば、１次ビームスプリッタ２０と視標１８の間にあってもよい。こうした実施形態においては、球面から既知のずれを有するレンズ２２の効果は、眼だけの波面から、レンズ２２の影響を適切に加算または減算することによって補償できる。これを容易にするために、いくつかの実施形態では、どのレンズ２２が患者の視線上に移動するかを検知するセンサ（図示せず）を設けることができる。センサは、レンズ２２（したがって、レンズの光学的寄与）を表す信号をプロセッサ４０に送る。

いずれにしてもこうして分かることは、所望であれば検査者は、試験レンズ２２を選択するステップにおいて従来の方法を、あたかも患者からの自覚的な応答を必要とする従来のフォロプターを用いてすべてのプロセスが行われるかのように、用いることができるということである。例えば、検査者は、上述した視力調節力を患者に緩和させるために、当技術分野で知られている原理に従って、患者の網膜の前に人工の像を形成するための「フォギング」を用いることができる。とはいえ、システム１０の表示能力のおかげで、検査者は、どのレンズ２２が好ましいかを判断しかつ明確に表現する患者の能力もしくは患者の口頭による協力にかかわらず、患者が視力調節せずに良好な視力を得る試験レンズ２２を特定することができる。

有利なことには、本明細書で述べる実施形態は、視力調節作用を定量化するのに適している場合がある。例えば、視力良度指数の変動は、異なる量の視力調節作用を引き起こし得る種々の条件について決めることができる。これらの条件には、例えば、眼から視標までの距離が含まれ得る。さらに、これらの条件には、光学装置が眼と視標の間の光学経路に挿入される場合における異なる量の光学パワーが含まれ得る。こういった条件を変えると、眼は視力調節すると考えられる。この視力調節作用は、例えば、Ｎ回の測定値の平均値、及び、条件を変えることによる良度指数値の変動、及び、対応する患者の視力調節反応を求めることによって特定することができる。１つの取り組み方としては、検査者は、表示を観察しながら、像が患者の網膜の後ろに移動するように用いられている試験レンズの集束力を継続して減らし（または負のパワーを増加し）続ければよい。例えば、患者が４０歳未満である場合、患者の視力調節力は１〜５ジオプトリの範囲にあると考えられ、若い患者は、より大きな視力調節力を有する傾向がある。若い遠視の患者の場合、視力調節の開始を決定することは通常、眼鏡のレンズを処方する際に過度に負の矯正力とならないようにするための重要な仕事である。好適な方法を用いて、検査者は、視力調節の開始および視力調節範囲の両方を見出すことができる。検査者は、視標の像が網膜の前になるよう、患者にとって最適であるものよりも大きな矯正力のレンズで始めることができる。近似的な最適パワーは、自動屈折計の測定から求められるか、または、患者の眼鏡レンズから直接に測定できる。そのため、試験レンズについての開始パワーは、近似最適パワーより大きい１〜３ジオプトリであるように選択されるのが好ましい。視力の良否および良度指数値はこの時点では最適ではない。次に、検査者は、試験レンズの矯正力を減らし、それによって、視標がより鮮明に焦点の合った状態になり、視力の良度指数が改善される（改善は、良度指数の平均値の増加によっても示される）。これは、良度指数の平均値のピークに達するまで続く。このピーク値は、患者についての実際の最適な屈折矯正として記録される。これまでのところ、検査者は、他覚的方法により行われて口頭のやりとりを必要としないことを除けば、全体の手順が多くの点で従来のフォギングと同じ様な処理を行ってきた。視力調節力がまったくない老人の場合、試験レンズの屈折力をさらに減らせば、良度指数値は降下するであろう。しかし、若い患者の場合、試験レンズの過度のマイナスの効果を打ち消すために視力調節作用が働くため、患者の焦点を合わせようとする努力によって視標の先鋭な像が得られる。良度指数の平均値は、この時点でそれほど降下せず、むしろほんの少しであるが水平になって、平坦域を形成する。過度のマイナスパワーが患者の視力調節範囲を超えるに至って、良度指数値曲線が降下し始める。平坦域の幅は、患者の視力調節パワー範囲の示度である。この方法の１つの態様は次のようなものである。すなわち、患者が自分の視力調節作用を用いて適度の先鋭度で視標を見ることができる一方で、視力調節状態にさせる余分な努力によって、眼の集束力が不安定になるのだが、そのことが、良度指数値の変動において、または、より具体的には、繰り返される測定の数による標準偏差の計算から明らかになるというものである。標準偏差を表す誤差棒は（図８に示すものと同様に、試験レンズのジオプトリパワーの関数として平均値曲線にわたってプロットされると）、通常、過度のマイナスパワーレンズ（曲線は図示せず）を通して見る時に焦点を合わせようとするための努力が多くなるにつれて、より大きな標準偏差を示すであろう。自分の眼が適正に矯正されたことがない若い遠視の患者の場合、患者は、視力調節するように調整されてもよく、多くの場合、患者は、実際には、遠くの対象物を見ながら視力調節することを好む。この場合、標準偏差の誤差棒は、曲線が最初にその最大値に達するゼロ視力調節点におけるよりも小さい場合がある。実際にこれが当てはまる場合、処方は、例えば、ゼロ視力調節点と最小標準偏差を有する点の間の中間点になるように選択することができる。この例は、次の点で本方法の態様を示している。すなわち、良度指数データは、Ｎ回（Ｎは、例えば３〜１０の範囲にあってよい）の測定にわたる当該良度指数データの標準偏差と共に、患者が種々の試験レンズまたは他の刺激に対して反応する時の患者の自覚的な応答を明らかにするというものである。したがって、視力の良度指数の平均および変動を用いる態様は、すべての測定を他覚的に行いながら、同じ試験レンズについての繰り返しの測定にわたる良度指数の変動を調査することによって、自覚的な応答を検出する能力を有する。検査者は、それによって、装置１０が提供する他覚的測定値に基づいて患者の視力調節範囲を求め、また、視力調節作用または遠視の誤差を減らすための処方を提供することができる。

上述したように、種々の実施形態において、光学矯正、視力調節作用、または他の視力特性を求める時に用いる繰り返しの測定は、検査下の人が自分の眼の焦点を調整できるように十分に長い時間間隔にわたって間を置いて行なわれる。その結果、システムによって収集される情報は、人がさらされる種々の条件に対する人の物理的反応を表す。このため、人が種々の試験条件に対してある時間だけ調整することを可能にし、こうした条件に反応する視力の良否を繰り返し測定することによって、人と口頭でやりとり（従来のフォロプターを用いて明白な屈折法を実施する時には必要となる）をせずに、患者の自覚的な応答から他覚的な測定値を得ることができる。

人の視力を特徴付けるために変更できる条件の具体的な例には、限定はしないが、視線上に配置される試験光学装置の変更、ならびに、視標距離の変化が含まれる。物理的な視標を移動させることによって、視標距離を変更することができる。さらに、視標の見かけの距離を、視標から眼までの光ビームを操作することによって変えることができる。

視標の見かけの距離を、視標から眼までの光ビームを変えることによって制御することができる。患者の眼は、視標から放出する光の一部を収集する。これらの収集光の発散角度は視標の場所によって決まるであろう。例えば、よく知られているように、無限遠にある点対象物からの光はコリメートされている（すなわち、発散はほぼゼロである）。より近い距離にある対象物は、より大きな発散角度を有するであろう。結果として、患者の眼に入る光線の発散に基づいて、視標が異なる場所にあることを眼が認識するであろう。このため、光線の発散特性または関連する波面を調節することによって、患者が見る視標の見かけの距離を制御してもよい。これは、例えば、光学装置を調整することによって実現されてもよい。患者が受けさせられる観察条件に対するこうした調整は、検査者が患者の視力を特定し、適正な矯正を提供するのに役立つ。

適切なレンズ２２が特定されると、検査者は、「終了」ボタン（図示せず）を押すことによってこの決定を示すことができる。検査結果のプリントアウトは、プロセッサ４０に接続されるプリンタまたは同様の装置（図示せず）を用いて出力できる。プロセッサ４０はまた、モデム、インターネット、または他の適切な通信媒体を介して、レンズ製造のために遠隔の場所へ処方を送信することができる。球面、円柱、および軸を含む低次収差を補正するための処方は、従来の眼科レンズを処方するのに用いることができる。あるいは、より高次の収差、もしくはすべての次数の収差さえ補正するような「スーパービジョン」処方は、参照により本明細書に組み込まれる「EYEGLASS MANUFACTURING METHOD USING VARIABLE INDEX LAYER」という名称の、２００１年１０月２５日に出願された同時係属中の米国特許出願第１０/０４４３０４号明細書に記載されるような、改良された視力レンズを提供するのに用いることができる。

したがって、本明細書で述べる装置および方法は、有利には、他覚的測定を行うこと、すなわち、患者の視力に関して患者との口頭でのやりとりなしで、患者の自覚的な応答の定量化を可能にする。すなわち、異なる光学矯正に対する患者の自覚的な応答を決定する他覚的測定が行われる。患者の視力の自覚的な面を考慮することによって、従来の他覚的測定手法によって求められる処方より優れた屈折異常の矯正のための処方を得ることができる。

当業者であれば、上述した方法および設計がさらなる応用を有すること、そして、関連する応用が先に具体的に述べた応用に限定されないことが分かるであろう。また、本発明は、本明細書で述べる本質的な特性から逸脱せずに他の特定の形態で具体化されてもよい。上述した実施形態は、あらゆる点で例示的なものにすぎず、いかなる点でも限定的でないと考えるべきである。

所期の環境下での、患者の視力を特定するための装置の一実施形態の斜視図である。 患者を示す、本装置の斜視図である。 好適な一つの装置の構成要素を示すブロック図である。 ある好適なロジックのフローチャートである。 視力の良否の表示の例示的で非限定的な図である。 視力の良否の表示の例示的で非限定的な図である。 視力の良否の表示の例示的で非限定的な図である。 視力の良否の表示の例示的で非限定的な図である。 視力の良否の表示の例示的で非限定的な図である。 本明細書に述べる自動屈折法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ システム
１２ ハウジング
１４ 可動スタンド
１５ 患者
１６ 検査椅子
１８ 視標
２０ ビームスプリッタ
２２ 試験レンズ
２４ レーザ
２６ 光ビーム
２８ レーザビームスプリッタ
３０ 瞳検出ビームスプリッタ
３２ 瞳光検出器
３３ 合焦レンズ
３４ 光学リレーユニット
３６ 波面解析光学系
３８ 波面検出器
４０ プロセッサ
４２ 表示装置
４４ 照明光

Claims (28)

1. 外部の物理的視標に合焦した患者の眼の屈折及び収差を求める装置であって、
   光源と、
   前記光源から前記患者の眼に光を送る光学装置と、
   光学パワーを有する一つの試験レンズであって、前記外部の物理的視標を見ている前記患者の眼が該レンズを介して前記光源から光を受光するように前記患者の眼と前記外部の物理的視標の間の光学経路に配設可能な試験レンズと、
   前記患者の眼から戻ってくる光の収差を検出するように配置された少なくとも一つの波面測定装置と、
   前記光学装置及び前記試験レンズを収容し、入力ポート及び出力ポートを有するハウジングであって、前記患者の眼と前記物理的視標の間の前記光学経路が、前記入力ポートを介して該ハウジング内に入り、また、前記出力ポートを介して該ハウジングから出ていき、前記視標が該ハウジングの外部に存在している、ハウジングと、
   前記光学パワーに対する患者の自覚的な応答を測定するために、前記光学パワーを有する前記試験レンズを用いて、前記波面測定装置により実行される複数回の波面測定における変動を計算するように構成された処理電子装置と、を備えた装置。
2. 前記ハウジングが前記患者の眼と前記外部の物理的視標の間の前記光学経路にほぼ透明な窓を更に備え、前記窓を介して前記患者の眼が前記外部の物理的視標を見て、前記窓が前記光学経路を前記ハウジング内部の部分と前記ハウジングに対して外部の前記光学経路の部分とに分ける、請求項１に記載の装置。
3. 前記光源が光を発生させるためのレーザを含み、前記レーザが前記ハウジングの内部に存在している、請求項１に記載の装置。
4. 前記波面測定装置が、前記患者の眼から戻ってくる光から波面を受け取って収差を表す信号を出力する少なくとも一つの光検出器を含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記光検出器からの診断信号を用いて前記処理電子装置によってほぼ即座に生成される前処理電子装置からの入力を受信するように構成された少なくとも一つの画像ディスプレイを更に備え、
   前記処理電子装置及び前記ディスプレイが、（１）前記試験レンズを介して前記患者の眼から戻ってくる波面に基づいた前記視標の像の畳み込みによって生成される像と； （２）前記試験レンズの有効性を表す数値及び／又はグラフィック表示と； （３）前記患者の視力のコントラスト関数の数値及び／又はグラフィック表示とから成る群から選択された少なくとも一つのデータ表示を生成するように構成されている、請求項４に記載の装置。
6. 前記処理電子装置が、棒グラフと円グラフと線グラフとから成る群から選択された表示を前記画像ディスプレイに提供するように構成されている、請求項５に記載の装置。
7. 前記画像ディスプレイがカラーディスプレイを備え、前記データ表示がカラーコード化され、前記処理電子装置が、前記カラーディスプレイに入力を提供してカラーコード化されたデータ表示を生成するように構成されている、請求項５に記載の装置。
8. 前記波面測定装置が診断信号をほぼ即座に出力する電子装置を含み、前記診断信号が視力の良否の他覚的評価に対応する、請求項４に記載の装置。
9. 前記処理電子装置が、前記患者の眼が見ているような前記視標を表す像を生成するように構成されている、請求項８に記載の装置。
10. 前記処理電子装置が、前記視力の良否の他覚的評価を用いて次の試験レンズを選択し該次のレンズに対応した視力の良否の連続した他覚的測定値を求めるように構成されている、請求項９に記載の装置。
11. 前記処理電子装置が、患者の視力を矯正する時の前記レンズの有効性を表す少なくとも一つの画像表示を生成するために診断信号を用いるように構成されている、請求項８に記載の装置。
12. 前記処理電子装置が、前記視力の良否の他覚的測定値、ならびに、視力の良否の一つまたは複数の連続した他覚的測定値の標準偏差を求め、患者にとって最適な視力矯正レンズを特定するように構成されている、請求項８に記載の装置。
13. 前記処理電子装置が、前記光学パワーを有する前記試験レンズを用いて実施される複数回の波面測定の標準偏差を計算して、患者の自覚的屈折を評価するように構成されている、請求項１に記載の装置。
14. 物理的視標に合焦した患者の眼の屈折を求める装置であって、
    光源と、
    前記光源から前記患者の眼に光を送る光学装置であって、前記光が前記眼の表面から反射し、前記反射した光が複数の波面を含んでいる光学装置と、
    前記患者の眼から反射した前記波面の形を測定するように、前記眼への第一の光学経路に沿って配置された波面測定装置と、
    前記患者の眼と前記物理的視標の間の第二の光学経路に沿って配設可能な少なくとも一つの試験レンズと、
    前記患者の眼の調節作用を定量化するために、一定の屈折矯正を有する前記少なくとも一つの試験レンズを用いて、一定量の屈折矯正に対して前記波面測定装置によって実行される複数回の波面測定の変動を求めるように構成されている処理電子装置とを備え、
    前記光学装置および前記少なくとも一つの試験レンズの配置が、前記患者が前記試験レンズを通して前記物理的視標を見ると、前記光源からの前記光が前記眼を通して送られて、前記眼から戻る前記波面から前記屈折を決定するように構成されている、装置。
15. 波面センサから前記眼への前記第一の光学経路と前記眼から前記物理的視標への前記第二の光学経路を併合するビームスプリッタであって、前記第一の光学経路と前記第二の光学経路とが該ビームスプリッタと前記眼の間の領域で重なるように設けられたビームスプリッタをさらに備えている請求項１４に記載の装置。
16. 前記試験レンズが、前記第一および第二の光学経路が重なる前記患者の眼と前記ビームスプリッタの間の前記領域内に配設されている、請求項１５に記載の装置。
17. 前記試験レンズが前記物理的視標からＬの光路長のところに位置し、前記眼が該眼から前記距離Ｌ離れた前記物理的視標を見るように調整されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
18. 前記眼と前記物理的視標の間の距離が６メートルである、請求項１７に記載の装置。
19. 前記光学装置と前記波面測定装置と前記少なくとも一つの試験レンズを収容し、入力ポート及び出力ポートを有するハウジングを更に備え、
    前記患者の眼と前記物理的視標の間の前記第二の光学経路が、前記入力ポートを介して前記ハウジング内に入り、また、前記出力ポートを介して前記ハウジングから出ていき、 前記物理的視標が前記ハウジングの外部に存在していて、
    前記ハウジングが、前記患者の眼が前記物理的視標に焦点が合うように前記患者の眼と前記外部の物理的視標の間の前記第二の光学経路に配設させたほぼ透明な窓を含み、
    前記窓が、前記第二の光学経路を、前記ハウジング内部の部分と、前記ハウジングに対して外部の前記第二の光学経路の部分とに分ける、請求項１４に記載の装置。
20. 前記光源がレーザを備え、前記レーザが前記ハウジングの内部に存在している、請求項１９に記載の装置。
21. 前記波面測定装置が、前記患者の眼から戻る前記光を受け取って少なくとも一つのプロセッサに信号を送る少なくとも一つの光検出器を含み、前記少なくとも一つのプロセッサが前記波面測定に基づいて少なくとも一つの診断出力を生成する、請求項１４に記載の装置。
22. 前記処理電子装置が、前記患者の眼の調節作用を定量化するために前記一定の屈折矯正に対して前記波面測定装置によって実行される前記複数回の波面測定の標準偏差を求めるように構成されている、請求項１４に記載の装置。
23. 前記少なくとも一つのレンズが、異なる量の屈折矯正を有する複数の試験レンズを含み、
    前記処理電子装置が、前記複数の試験レンズの各々に対する前記患者の眼の調節作用を定量化するように、前記複数の試験レンズの各々に対する複数回の波面測定の変動を求めるように構成されている、請求項１４に記載の装置。
24. 前記少なくとも一つのレンズが、異なる量の屈折矯正を提供する複数の設定を有する調節可能なレンズシステムを備え、
    前記処理電子装置が、前記異なる量の屈折矯正の各々に対する前記患者の眼の調節作用を定量化するように、前記調節可能なレンズシステムによって提供される前記異なる量の屈折矯正に対して複数回の波面測定の変動を求めるように構成されている、請求項１４に記載の装置。
25. 前記光学装置及び前記試験レンズを収容し、入力ポート及び出力ポートを有するハウジングであって、前記患者の眼と前記物理的視標の間の前記第二の光学経路が、前記入力ポートを介して該ハウジング内に入り、また、前記出力ポートを介して該ハウジングから出ていき、前記物理的視標が該ハウジングの外部に存在している、ハウジングを更に備えた請求項１に記載の装置。
26. 視標に合焦した患者の眼の屈折及び収差を求める装置であって、
    光源と、
    前記光源から前記患者の眼に光を送る光学装置と、
    光学パワーを有する一つの試験レンズであって、前記視標を見ている前記患者の眼が該レンズを介して前記光源から光を受光するように前記患者の眼と前記視標の間の光学経路に配設された試験レンズと、
    前記患者の眼から戻ってくる光の収差を検出するように配置された少なくとも一つの波面測定装置と、
    前記光学パワーに対する患者の自覚的応答を測定するために、前記光学パワーを有する前記試験レンズを用いて前記波面測定装置により実行される複数回の波面測定における変動を求めるように構成された処理電子装置と、を備えた装置。
27. 前記処理電子装置が、前記光学パワーを有する前記試験レンズを用いて実施される複数回の波面測定の標準偏差を求めて、患者の自覚的屈折を評価するように構成されている、請求項２６に記載の装置。
28. 前記処理電子装置が、前記少なくとも一つの測定された波面に対応する視質因子（ＱＶＦ：Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｖｉｓｉｏｎ Ｆａｃｔｏｒ）を計算するように更に構成されていて、ここで、ＱＶＦが
    

    

    として定義され、Ｚ_ｎがゼルニケ多項式における係数に対応し、Ｐ_ｎが計量心理的加重因子対応する、請求項２６に記載の装置。

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