JP5675783B2 - 携帯式視力検査装置及びその較正 - Google Patents

Description

本発明は、較正技法を含む視力検査システムの設計及び実施の技法に関する。

［関連出願の相互参照］
本出願は、参照により本明細書に援用される「Shape Discrimination Vision Assessment System」と題する２００９年５月９日にMichael Bartlett他によって出願された米国仮特許出願第６１／１７６，８８５号の利益を主張する。

視力検査は、今日、視力検査表の観察によるか、又は眼の内部の画像化及び他の高度な診断器具を含む専門家による評価により、通常行われる。専門家による評価は、多くの視覚障害を解析するのに有効であるが、高価であり、僻地及び遠隔地では受けることができない。視力検査表の観察は、有効であるが、視力表は通常壁に取り付けられ被験者はそれらを或る距離から観察しなければならないため、場所をとりかつ扱いにくい。視力検査表の使用及び専門家による評価は、限られているが、焦点合わせの障害等多くの一般的な視覚障害には有効である。しかしながら、糖尿病網膜症、加齢黄斑変性、及び他の視覚疾患等、継続した視力の監視が極めて重要であるいくつかの視覚疾患がある。こうした疾患は、特定の時点で活性化する可能性があり、治療されない場合、回復不可能な視力喪失又は更には失明をもたらす可能性がある。

したがって、これらの疾患を患っている患者が自身の視力を都合よく監視することができる小型かつ低コストの装置が望ましい。こうしたシステムが、信頼できる検査結果を提供するように適切に動作することを確保するのに役立つ技法が、非常に望ましい。また、日常生活で患者を助ける視覚補助器具、電子拡大鏡機能、補助画像化及び表示システム、検査を受けている患者が適切に識別され積極的に参加していることを確保する技法、並びに正確な検査を確保する他の技法等、追加の技法も望ましい。

従来技術の上述した欠点に対処するために、一実施の形態では、携帯式視力検査装置が提供される。この特定の実施の形態では、この携帯式視力検査装置は、ディスプレイと、カーソル制御部と、インターフェースポートと、カメラとを具備する。前記ディスプレイは、使用者に視力検査を提供する。前記使用者は、前記ディスプレイ及び前記カーソル制御部を用いることにより前記視力検査と対話する。前記カメラは、前記使用者が前記視力検査を受けることを検証する。前記インターフェースポートは、前記携帯式検査装置から外部装置への前記視力検査の結果の通信を可能にする。

別の実施の形態では、携帯式視力検査装置を用いて検査する方法が提供される。この方法は、前記携帯式装置の使用者の同一性を検証すること、前記携帯式装置に一連の画像を表示すること、前記携帯式視力検査装置に表示された前記一連の画像に応答して前記使用者からの入力を受け取ること、前記携帯式視力検査装置に前記応答入力を格納すること、及び前記携帯式視力検査装置の外部の装置に前記応答入力を通信することを含む。

更に別の実施の形態では、携帯式視力検査装置と使用される較正システムが提供される。この較正システムは、前記携帯式視力検査装置を保持する較正台と、前記携帯式装置のディスプレイに対して実質的に平行な反射面とを具備する。前記較正台は、前記携帯式視力検査装置を前記反射面に対して一定の距離で保持する。

上記では、当業者が本発明の以下の詳細な説明をよりよく理解することができるように、本発明のさまざまな特徴を概説した。本発明の特許請求の範囲の主題を形成する本発明の追加の特徴については以下に説明する。当業者は、開示した概念及び特定の実施の形態を、本発明の同じ目的を遂行する他の構造を設計又は変更する基礎として容易に使用することができることを理解するはずである。当業者は、こうした等価な構造が本発明の範囲から逸脱しないことも理解するはずである。

本発明がより完全に理解されるために、ここで、添付図面とともに以下の説明を参照する。

視力検査を実施するのに適している携帯式装置（handheld device：ハンドヘルドデバイス）を示す図である。 較正台に取り付けられている携帯式装置を示す図である。 較正台に取り付けられている携帯式装置の斜視図である。 較正に用いられるのに適している画像を示す図である。 眼底イメージングシステムを示す図である。

図１に、電子携帯式（ハンドヘルド）装置１００を示す。携帯式装置１００は、ケース１０２、ディスプレイ１０４、カーソル制御部１１０、指紋センサー１１４、カメラ１１２、第１のボタン１０６、第２のボタン１０８、電源コネクター１１６及びインターフェースポート１１８を有することができる。ディスプレイ１０４は、タッチスクリーン機能を有することができ、それにより、携帯式装置１００を、一定の時間枠内に予め指定された位置又は方法でディスプレイ１０４に触れることによって制御することができる。指紋センサー１１４は、携帯式装置１００がそれを使用している人を識別するのを可能にする。カーソル制御部１１０は、ディスプレイ１０４を横切るようにカーソルを移動させそれを所望の位置に配置するように押下することができるボタンである。カーソル制御部１１０の押下を用いて、動作をトリガーし携帯式装置１００を制御することもできる。図１に示すようなカーソル制御部１１０の代りに、トラックボール、ジョイスティック、タッチパッド及び他の手法を含むカーソル制御部の代替実施態様を用いることもできる。第１のボタン１０６及び第２のボタン１０８を用いて、携帯式装置１００を制御し、携帯式装置１００の機能を操作することができる。携帯式装置１００は、タッチスクリーン機能が含まれる場合にはディスプレイ１０４の操作を通じて、カーソル制御部１１０を通じて、指紋センサー１１４を通じて、第１のボタン１０６を通じて、及び第２のボタン１０８を通じて操作することができることが留意される。携帯式装置１００の側面及び背面のボタン及び制御部を含む、追加のボタン及び制御部も可能である。追加のボタン、ディスプレイ及び他の形態の入力デバイスを有することも可能である。

携帯式装置１００のケース１０２を、金属、プラスチック又は他の材料から構成することができる。図１には示さないが、携帯式装置１００は、バッテリー、メモリーカード又は任意の付属品が、取り付けられるか、接続されるか又は取り外されるのを可能にするように、該携帯式装置１００の正面、背面又は側面に取外し可能なパネルを有することができる。電源コネクター１１６により、携帯式装置１００にＡＣ電力又はＤＣ電力を提供することができる外部電源から、装置に電力を供給することができる。インターフェースポート１１８により、携帯式装置１００を、外部ホストコンピューター、外部カメラ、外部較正機器若しくは外部検査機器、外部付属品、又は使用者が携帯式装置を接続したいと望む可能性がある他のシステム又は装置に接続することができる。インターフェースポート１１８又は電源コネクター１１６を、携帯式装置１００から、それらのインターフェースポート１１８又は電源コネクター１１６に接続されている外部装置又はインターフェースにバッテリー電力を供給するように構成することができることも可能である。インターフェースポート１１８を、複数の物理インターフェース及びプロトコルから構成することができる。いくつかの例は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、Ｐ１３９４、イーサネット（登録商標）、ＲＳ２３２及び他の多くのあり得るインターフェースである。インターフェースポート１１８に加えて、携帯式装置１００は、無線接続を有することができる。携帯式装置１００に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）並びに他の多くの無線通信プロトコル及び無線電子機器（回路）を含めることができる。携帯式装置１００の有線及び／又は無線接続により、携帯式装置１００は、ネットワークサービス、ホストコンピューター又は他のコンピューティングデバイスに情報を送信することが可能になり、またホストコンピューター又は他のデータ処理デバイス若しくはインターフェースから携帯式装置１００に、較正、構成、検査プロトコル、ソフトウェア更新プログラム及び他の有用な情報を送信することも可能になる。携帯式装置１００が該携帯式装置１００の有線又は無線インターフェースによってデータを送出するか、又は他の情報源から情報を受け取ることができるようにする手続きは、通常、使用者の情報及びプライバシーが危うくされないことを確保し、かつまた、携帯式装置１００の動作の構成、較正及び他の重要な要素が不法に又は偶発的に危険にさらされる可能性がないことを保証する、セキュリティ機能を有するべきである。

カメラ１１２を用いて、検査手順を通して同じ人が検査を受けていることを保証することができ、検査を受けている人が実際に正しい人物であることを保証するのに役立つように、使用者の画像を過去の検査からの画像と比較することができる。携帯式装置１００は、カメラ１１２から提供される１つ又は複数の画像の画像解析によりこの動作を行うことができる。さらに、カメラ１１２を用いて、使用者が覚醒し、直立しており、かつ、能力がありかつ積極的に視力検査を受けているように見えることを検査することができる。

使用者に視力検査を提供することに加えて、携帯式装置１００はまた、使用者に対して視覚補助器具としての役割も果たすことができる。カメラ１１２を、静止画像カメラとして又はビデオカメラとして使用することができ、カメラ１１２により、使用者は、画像を撮影し、後に、より観察しやすくなるようにディスプレイ１０４上でそれらの画像を拡大することができる。画像を拡大することに加えて、携帯式装置１００はまた、使用者がより見やすいように、画像又は映像シーケンスに対し、鮮明にするか、詳細に描くか、追加のコントラストを提供するか、着色するか、又は他の方法で変化させる、画像又は映像処理機能を提供することもできる。当然ながら、図１に示すカメラ１１２に加えて又はその代りに、携帯式装置１００の他の部分に追加のカメラを取り付けることができる。視覚補助器具として使用される場合、例えば、携帯式装置１００に、図示するカメラ１１２の方向とは反対側に向いている第２のカメラを含めることが有益である場合がある（すなわち、この追加のカメラは図１のページ内に向いている）。さらに、図１に示すカメラ１１２の代りに又はそれに加えて、ディスプレイ１０４の後方にカメラを取り付けることができる。カメラ１１２は、図１の実施形態に示すように、使用者に面しているため「拡張ミラー」を生成するのに有益である可能性があり、カメラ１１２が生成した画像を、ディスプレイ１０４に簡単に拡大ビュー又は拡張ビューで表示することができる。携帯式装置１００に暗視カメラ等の特別なカメラを含めることもできる。当然ながら、携帯式装置１００に他の任意の特定波長のカメラを含めることもできる。情報を表示することに加えて、携帯式装置１００はまた、携帯式装置１００の１つのカメラ（又は複数のカメラ）から撮影された画像を解析することにより、人、場所又は物を自動的に認識する画像解析機能を有することができる。携帯式装置１００に補助ディスプレイを追加するか、又はインターフェース１１８若しくは無線接続を用いて画像及び／若しくは映像を外部ビデオモニターに移動させることも可能である。携帯式装置１００との使用に適している補助ディスプレイには、ＬＣＤディスプレイパネル、ＣＲＴディスプレイ、光処理ディスプレイ装置、ヘッドマウントディスプレイ、両眼ディスプレイ装置、仮想現実ビューアー及び他の多くのタイプのディスプレイが挙げられる。一例は、現在入手可能でありかつ小型デバイスに組み込むことができ、画像及び映像を観やすくするために拡張することができる、非常に小型のプロジェクターの使用である。これらの小型プロジェクターは、ピコプロジェクターと呼ばれる場合がある。こうしたピコプロジェクターを、携帯式装置１００内に物理的に組み込むこともできるし、有線又は無線通信リンクを通じて携帯式装置１００に接続された別個の外部装置として用いることもできる。

図１に示す携帯式装置１００の機能を、他の機能に対してすでに使用されている電子携帯式装置に組み込むこともできる。すなわち、携帯式装置１００によって提供される機能を、携帯ゲームコンソール、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ネットブックコンピューター、ノートブックコンピューター、血糖値測定器又は他の多くの電子デバイスに実装することができる。多くの機能を合わせて単一装置に結合することができることにより、使用者に対する利便性が可能になるとともに、場合によっては有益な結合された機能も可能となる。例えば、図１の携帯式装置１００がグルコメータ（ｇｌｕｃｏｍｅｔｅｒ）（血糖値測定器としても知られる）の機能を有している場合、使用者は、視力検査が行われる度に自身の血糖値を記録することができ、それにより、視覚能力及び血糖値のより完全な記録を生成することができる。当然ながら、限定されないが、血圧、心拍数、瞳孔拡張、虹彩の色の変化、睫毛の成長、酵素レベル等のような、使用者の他の生物医学的な測定値も記録することができる。携帯式装置が、全地球測位システム（ＧＰＳ）等の測位技術を有している場合、視力検査の記録に位置スタンプを付与することができ、それにより、使用者が各検査を行った場所及び検査条件がどうであったかをより容易に思い出すことができる。当然ながら、携帯式装置１００は、検査結果にタイムスタンプ及び日付スタンプも付与することができるように、カレンダー機能及び時計機能を容易に有することができる。

図２ａに、携帯式装置１００が取り付けられている較正台２００を示す。較正台２００は、基部２０２及びミラー２０４を備えている。較正台２００は、携帯式装置１００を、ミラー２０４に対して一定の距離及び向きに配置し、それにより、検査画像２０６が、カメラ１１２によって観察することができる反射２０８を生成する（カメラは、図２ａでは明示的には見えないが、その相対的な位置は図１から明らかであるため、図２ａでは番号付けにより一貫して識別される）。図２ａに示す断面図では、検査画像２０６及び反射２０８が、携帯式装置１００及びミラー２０４のすぐ正面に示されていることに留意されたい。当然ながら、それらは実際には、それぞれ携帯式装置１００のディスプレイ１０４の表面とミラー２０４の表面とに現れるが、こうした図は断面図では不可能である。携帯式装置１００は基部２０２に挿入され、携帯式装置１００が適切に動作しており、かつ優れた品質の測定値を提供することができることを確保するように、使用者によりセルフテスト及び自己較正手続きが開始される。携帯式装置１００は、広範囲の画像を表示し、そのカメラを通じてそれらの画像を再度観察することにより、画像の形状、色、コントラスト、サイズ及び他の態様があるべき形態で表示されることを確保することができる。較正台２００は、こうしたセルフテスト及び自己較正に対して明らかに望ましいが、これは、単に装置を反射面の正面に保持しセルフテスト及び自己較正手続きを開始することによって取りかかることができることが留意される。当然ながら、種々の距離、携帯式装置の動き及び他の要素に関する可能性を考慮すると、較正台２００の使用が好ましい可能性がある。

基部２０２を、金属、木材、プラスチック又は他の材料から製造することができる。基部２０２は、携帯式装置１００を正確かつ一貫して適所に維持するように、精密に形成された表面、嵌合型（keyed）開口部、機械的ガイド及び他の特徴等の特徴を有することができる。基部２０２はまた、携帯式装置１００が、基部２０２に挿入されるとき及び基部２０２から取り外されるときに引掻き傷が付くか又は損傷しないように、布、クッション、ガスケット、フェルトの裏張り又は他の特徴も有することができる。また、基部２０２は、ストラップ、クランプ、スナップ、バックル又は他の特徴等、携帯式装置１００を固定する機械的特徴も有することができる。ミラー２０４は、ガラスミラーとすることもできるし、研磨された金属、プラスチック又は他の材料の上に積層された金属フィルムから作製することもできるし、実質的に反射面を提供するように他の方法で構成することもできる。通常、ミラー２０４は、可視光に対して高反射性であるように構成されるが、光のいくつかの波長に対して反射率が限られているか又は反射率が一貫していない場合、携帯式装置１００は、その較正ルーチンに含まれる調整係数を通してこの限界を補償することができる。同様に、カメラ１１２が、光のいくつかの波長に対してより高い感度を提供する場合、携帯式装置１００は、波長に応じてカメラ１１２の感度に関する情報によりそれを補償することができる。

別の実施形態では、較正台２００の基部２０２は、ミラー２０４の代りに補助カメラを有することができる。この実施形態では、補助カメラは、検査画像２０６が補助カメラによって取り込まれるように、携帯式装置１００のディスプレイに向けられる。補助カメラは、較正の目的で携帯式装置１００とインターフェースすることもできるし、携帯式検査装置の較正を解析するために外部装置とインターフェースすることもできる。

携帯式装置１００は、カレンダーの日付及び時刻を追跡し、定期的にそのセルフテスト及び自己較正手続きを通じて操作されるように要求することができる。使用者に対し、この必要性を、可視、可聴又は他の信号若しくはメッセージで電子的に思い出させることができる。携帯式装置１００は、十分な時間間隔内で許容可能なようにセルフテストされかつ自己較正されなかった場合、動作して使用者の検査結果を収集することを拒否することができる。さらに、携帯式装置１００は、変更された可能性があるか、ケース１０２が開放されたか、高レベルの機械的衝撃若しくは加速度が測定されたか、又は装置の適切な状態が問題になる他の要因が存在することを検出した場合、さらなる検査が行われる前に、使用者が許容可能な結果を伴ってセルフテスト及び自己較正手続きを行うことを要求することができる。

図２ｂは、基部２０２及びミラー２０４を有する較正台２００に取り付けられている携帯式装置１００の斜視図を示す。この図は、図２ａに示す較正台２００における携帯式装置１００の同様の図に関連するいかなる混乱も回避するように示されている。ミラー２０４上に、携帯式装置１００の反射２２０が見える。図２ａに関して上述したように、カメラ１１２を用いて反射２２０の画像を生成し、携帯式装置１００のデータ処理機能を用いて反射２２０に見える較正画像２２２を解析することにより、この反射２２０を解析することができる。図２ｂではカメラ１１２は実際には見えないが、カメラ１１２のカメラ反射２２４が見えることに留意されたい。較正画像２２２の生成について、次に図２ｃを参照して説明する。

図２ｃは、較正台２００を用いるか又は上述した反射面を用いて、携帯式装置１００の較正及びテストに用いることができる較正画像２４０を示す。携帯式装置１００のテスト及び較正の過程において、ディスプレイ１０４に較正画像２４０が表示され、較正画像２４０の反射がカメラ１１２によって観察される。非常に多種多様の較正画像２４０を用いることができる。図２ｃに示す較正画像２４０は、ディスプレイ境界２４２内に十字２４４、円２４６、正方形２４８及び三角形２５０を含む。較正画像２４０に示す形状は、便宜上白黒で示されている。しかしながら、較正及び携帯式装置１００のテストの目的で、画像において非常に多種多様の形状、画像、特徴、陰影、テクスチャ、色、線の太さ及び他の態様を用いることができる。例えば、すべてのあり得る色、陰影、輝度レベル及び他の要素で表示される矩形、波線、楕円、台形及び非常に多くの他の形状及び画像を、テスト画像又はテスト画像の一部として用いることができる。また、静止画像に加えて、動画及びビデオ画像を用いることができる。多くの標準的な映像及び画像較正チャートを用いることも可能である。

図３は、眼底イメージングシステム３００を示す。眼球３０２の断面図と、網膜３０４の眼底写真を撮影することができるようにいかに照明を与えることができるかの概略図とを示す。眼底撮影法は、眼球３０２の網膜３０４の画像を撮影するために広く使用されている。眼底写真は、特別な照明システムを用いて、眼の内側を照明し、その後、眼球３０２の瞳孔を通じて網膜３０４の写真を撮ることにより撮影される。図３では、眼の内側を照明する発光ダイオード３１０が示されている。走査型レーザー、白熱灯及び他の技法等の他の照明技法が可能である。発光ダイオード３１０は、サイズが小型であり、低コストでありかつ高効率であるため、現時点で好ましい。図３には２つの発光ダイオード３１０しか示していないが、実際の実施形態は、レンズ３１８及び撮像素子３１２の周囲に一周して発光ダイオード３１０を含むことができる。携帯式装置１００のカメラ１２２の多くのあり得る形態が可能であるが、大部分が、単純なレンズ３１８及び撮像素子３１２に基づいている。ＣＭＯＳイメージセンサー、ＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子及び他の撮像素子等の多くのタイプの撮像素子を用いることができる。また、レンズ３１８を固定レンズ又は可変焦点レンズとすることができ、ガラス、プラスチック又は他のあり得る材料から形成することができる。レンズ３１８及び撮像素子３１２からなるカメラ機能を、図１に示すカメラ１１２の機能とすることもできるし、携帯式装置１００に取り付けられた別個のカメラとすることもできるし、携帯式装置１００に電子的に接続されるか又はその画像を携帯式装置１００に渡すことができる別個のカメラとすることもできることが留意される。図３は、上睫毛３０６、下睫毛３０８、図の中心線３１４及び照明基準線３１６の概略的な特徴も含む。

携帯式装置１００に眼底イメージングシステム３００を追加することにより、網膜３０４の画像の解析を視力検査の結果と結合する可能性が広がる。視野の領域が、歪み、明確さの低減、限られた視力（acuity）又は他の影響を示すものと判断された場合、これらを、視野のその領域に対応する網膜の領域と比較することができる。このように、眼底画像の自動解析又は専門家による解析が、視野が限られた性能又は不十分な性能を示した領域にさらなる注意を含むことができる。また、逆に、眼疾患の兆候を示す眼底画像の領域に対し、自動視力検査においてさらなる注意を与えることができる。視力検査及び眼底画像解析両方の組合せは新規であり、本発明のいくつかのあり得る実施形態の重要な態様である。

上記説明は多くの具体性を含むが、これらを、本発明の範囲を限定するものとして解釈するべきではなく、本発明の現時点で好ましい実施形態のうちのいくつかの例を単に提供するものとして解釈するべきである。したがって、本発明の範囲は、与えられた例によるのではなく、添付の特許請求の範囲及びそれらの法的均等物によって決定するべきである。本明細書が関連する技術の当業者は、説明した実施形態に対して他の及びさらなる追加、削除、置換及び変更を行うことができることを理解するであろう。

Claims (12)

1. ディスプレイを有する視力検査装置と使用される較正システムであって、
   前記視力検査装置を保持するよう構成された較正台と、
   前記較正台に連結されかつ前記ディスプレイに対して実質的に平行に方向づけられた反射面とを具備し、
   前記台は、前記ディスプレイを前記反射面から一定の距離で保持するよう構成された、
   較正システム。
2. 前記反射面は、前記ディスプレイ上に表示された画像を前記視力検査装置のカメラに反射して、前記視力検査装置が前記反射された画像を使用して該視力検査装置の機能を較正及び検証できるよう構成された、請求項１に記載の較正システム。
3. 前記画像は、種々の色、形状及び輝度を含む、請求項２に記載の較正システム。
4. 前記画像は較正画像を含む、請求項１に記載の較正システム。
5. 前記画像は動く、請求項１に記載の較正システム。
6. 前記視力検査装置は、使用者に対し前記較正システムを使用して該検査装置の機能を較正及び検証することを思い出させるよう構成されたカレンダー機能を含む、請求項１に記載の較正システム。
7. 情報及びプライバシーを保護するよう構成された少なくとも１つの安全機能（ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｆｅａｔｕｒｅ）を更に含む、請求項１に記載の較正システム。
8. 前記視力検査装置は、使用者に対し前記較正システムを使用して該検査装置の機能を較正及び検証すること促すよう構成されたダメージ評価（ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）機能を含む、請求項１に記載の較正システム。
9. 画像を取り込むよう構成された補助カメラを更に具備する、請求項１に記載の較正システム。
10. 前記補助カメラは、前記視力検査装置と通信するよう構成された、請求項９に記載の較正システム。
11. 前記補助カメラは、外部装置と通信するよう構成された、請求項９に記載の較正システム。
12. ディスプレイを有する視力検査装置と使用される較正システムであって、
    前記ディスプレイに表示された画像を反射するよう方向づけられ及び構成された反射面と、
    前記視力検査装置と関連し、かつ前記視力検査装置が前記反射画像を使用して該視力検査装置の機能を較正及び検証できるよう構成されたカメラとを具備する、
    較正システム。

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