KR20200008996A - 안과용 렌즈 디자인의 영향을 측정하기 위한 장비, 방법 및 시스템 - Google Patents

안과용 렌즈 디자인의 영향을 측정하기 위한 장비, 방법 및 시스템 Download PDF

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KR20200008996A
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미카엘 존 콜린스
브렛 애슐리 데이비스
팬 이
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퀸스랜드 유니버시티 오브 테크놀로지
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Abstract

안과용 렌즈 디자인의 영향을 측정하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 광학 광 빔을 파면 측정 광 경로와 파면 변조 광 경로로 분할하는 단계; 파면 변조 광 경로에 위치된 적응 제어 광학 장치에서 상기 안과용 렌즈 디자인을 구현하는 단계; 및 상기 안과용 렌즈 디자인의 상기 영향을 측정하도록 파면 측정 광 경로와 안구 바이오메트릭(biometric)에서 안구 바이오메트릭 데이터를 획득하는 단계를 포함한다. 또한, 장치와 시스템을 조립하기 위한 방법에 따라, 안과용 렌즈 디자인의 영향을 측정하기 위한 장비 및 시스템이 개시된다. 안구 바이오메트릭 장치는 간섭계일 수 있고, 적응형 광학 장치는 하나 이상의 파면 제어기를 포함할 수 있다.

Description

안과용 렌즈 디자인의 영향을 측정하기 위한 장비, 방법 및 시스템
본 발명은 안과용 렌즈 디자인의 영향을 구현하고 측정하기 위한 장비, 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 적응형 광학 장치와 광학 바이오메트릭 장치를 포함하는 장비, 방법 및 시스템에 관한 것이다.
안과 의사(eye care practitioner)에 의한 근시의 교정은 전통적으로 망막 위의 정확한 초점으로 빛을 가져오기 위한 렌즈의 사용을 수반해왔고, 이로써 시력의 질을 개선한다. 이러한 접근법은 근시 환자들에게 선명한 시야를 제공하지만, 근시의 진행을 늦추거나 멈추지는 않는다. 이제 사람의 눈의 성장과 근시의 진행이 망막상의 광학적 특성에 의해 영향 받을 수 있다는 점은 명백하다.
지금까지 조사된 모든 동물 종의 눈은, 망막에서 빛의 디포커스(defocus)의 신호(방향)를 검출하고 최적의 초점을 향해 성장함으로써 그것에 반응하기 위한 능력을 보여준다. 원시(음성) 블러는 눈이 더 길게 성장하도록 하고, 근시(양성) 블러는 눈이 성장하는 것을 막고 일부 경우에는 약간 짧아지도록 한다. 망막의 평면에서 빛의 상이 초점을 맞추는 길이로 성장하는 눈의 프로세스는 정시화(emmetropization)로 지칭되며, 여기서 눈은 정시안과 선명한 시야를 얻도록 성장한다. 이 정시화 프로세스가 선명한 망막상을 생성하기 위한 눈의 광학적 능력과 축 길이 사이의 가까운 매치를 제공하는 것에 실패하고, 눈이 상의 평면에 대하여 너무 길게 성장하는 경우, 근시(및 원시)가 발생한다. 어린이의 경우, 눈은 자연스럽게 더 길게 성장하고, 눈의 광학적 능력은 감소하여 사춘기의 시작 즈음 눈이 성인 길이에 도달하게 되고, 정시안이 된다. 그러나 근시 어린이의 경우, 눈은 빠르게 성장하고 십대 동안 계속 자란다.
무엇이 근시 어린이의 눈을 계속 성장하게 하는지는 아직 규명되지 않았다. 이는 정시화 프로세스의 명백한 실패를 나타낸다. 무엇이 근시 어린이의 눈에서 눈 성장에 대한 원시적 단서(hyperopic cue)로 이끌 수 있는지에 관해 다양한 이론이 제안되었다. 한편, 근시 어린이의 눈의 망막 상으로의 근시 디포커스의 도입이 과도한 눈의 성장을 늦추거나 멈추기 위한 타당한 방법으로서 제안되었다. 근시 디포커스는 눈 성장을 늦출 수 있는 한편, 또한 시력을 저하시킨다.
장래의 임상 실험은 사람의 근시 진행의 비율이 소프트 콘택트 렌즈의 광학적 디자인에 의해 영향을 받을 수 있다는 점을 보여주었다. 이러한 임상 실험은 어린이의 망막 상에 양성 디포커스의 도입이 근시의 진행을 늦춘다는 점을 규명했다. 디포커스와 연관된 눈 길이의 변화는 공막 성장과 맥락막의 두께 모두의 변화에 의해 조절되며, 그 순효과는 결과적으로 상 평면을 향하는 망막의 전측 또는 후측 이동이 된다. 유도된 근시 디포커스는 맥락막을 두껍게 하는 것과 (결과적으로 망막의 전측 이동이 되는) 감소된 공막 성장 비율로 이어지고, 유도된 원시 디포커스는 맥락막을 얇게 하는 것과 (결과적으로 망막의 후측 이동이 되는) 공막 성장 비율에서의 증가로 이어진다. 도입된 디포커스에 응답한 맥락막의 두께 변화는 새와 영장류 동물 모델 둘 다에서 관찰되었으며, 빠른 속도로 발생하고, 보다 장기간의, 눈 크기에서의 공막-매개 변화에 선행하는 것으로 입증되었다.
눈 치수를 측정하기 위한 정확한 방법의 도입은 다수의 요소가 사람 대상의 광학 축 길이(전측 각막으로부터 망막 색소 상피로의 축 거리)에서의 단기적인 변화로 이어질 수 있다는 결과로 이어졌다. 안압과 조절에서의 변화는 둘 다 축 길이에서의 단기적인 변화와 관련있는 것으로 밝혀졌고, 맥락막 두께의 변화에 의해 주로 영향을 받는, 작지만 중요한 일 변화(diurnal variation) 또한 사람 축 길이에서 발생하는 것으로 기록된다.
연구는 청소년 사람 대상에서, 맥락막 두께와 축의 길이에서 단기적인 변화가 광학적 디포커스에 응답한 다른 동물 종에서 관찰되는 것과 유사한 방식으로 발생한다는 점을 보여준다. 디포커스에 대한 맥락막 두께의 변화의 시간 경과를 조사하는 연구는 이러한 변화가 수 분의 노출 내에 발생한다는 점을 예시한다. 디포커스가 하루 동안 도입된다면, 디포커스의 징후에 따라 변화의 예측 가능한 패턴으로 맥락막 두께와 축의 길이에서 정상 일 리듬(normal diurnal rhythm)을 상당히 방해한다.
근시 진행의 제어를 위한 광학적 디자인은, 원거리 시력 교정을 제공하도록 동시에 망막 위로 일부 빛을 초점 조정하는 동안, 현재 망막의 앞에서 빛을 초점 맞추기 위해 양성 배율(positive power)을 포함하는 원리에 기초된다. 이러한 광학적 제약은 시각 능력의 일부 손실로 이끈다.
따라서, 망막 상에서 양성 배율의 존재는 근시 제어 대 시력 품질의 두 가지 경쟁 결과를 생성한다. 이러한 경쟁 요소가 어떻게 상호작용하는지 이해하는 향상된 매커니즘은 렌즈의 광학적 디자인을 최적화하도록 요구된다.
본 명세서에서 임의의 선행기술에 대한 참조는 선행 기술이 기술 상식의 일부를 형성한다는 인정 또는 임의의 형태의 제안이 아니며, 인정 또는 임의의 형태의 제안으로서 받아들여져서는 안 된다.
선행 기술의 전술된 문제 중 하나 이상을 다루거나 적어도 개선하는 그리고/또는 유용한 사업적 대안을 제공하는 장비를 제공하는 것이 본 발명의 실시예의 바람직한 목적이다.
일반적으로, 본 발명의 실시예는 안과용 렌즈 디자인의 영향을 구현하고 측정하기 위한 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다.
넓은 형태에서, 본 발명은 안과용 렌즈 디자인을 구현하도록 적응형 광학 장치를 포함하는 장비, 방법 및 시스템에 관한 것이다. 안과용 렌즈 디자인의 영향은 안구 바이오메트릭 장치로 측정될 수 있다.
제1 형태에서, 오직 한 가지 또는 가장 폭넓은 형태일 필요는 없지만, 본 발명은 안과용 렌즈 디자인의 영향을 측정하기 위한 방법을 제공하며, 방법은 광학 광 빔을 파면 측정 광 경로와 파면 변조 광 경로로 분할하는 단계; 파면 변조 광 경로에 위치된 적응형 광학 장치에서 안과용 렌즈 디자인을 구현하는 단계; 및 안과용 렌즈 디자인의 영향을 측정하도록 안구 바이오메트릭 측정 광 경로에서 안구 바이오메트릭 데이터를 획득하는 단계를 포함한다.
제2 형태에서, 본 발명은 안과용 렌즈 디자인의 영향을 측정하기 위한 장치를 제공하며, 장치는 광학 광 경로를 파면 측정 광 경로와 파면 변조 광 경로로 분할하는 빔 스플리터; 안과용 렌즈 디자인을 구현하도록 파면 변조 광 경로에 위치된 적응형 광학 장치; 및 안구 바이오메트릭 데이터를 획득하도록 안구 바이오메트릭 측정 광 경로에 위치된 안구 바이오메트릭 장치를 포함한다.
제3 형태에서, 본 발명은 안과용 렌즈 디자인의 영향 측정을 위한 시스템을 제공하며, 시스템은 광학 광 경로를 파면 변조 광 경로와 파면 측정 광 경로로 분할하기 위한 빔 스플리터; 파면 변조 광 경로에 위치된 적응형 광학 장치; 안과용 렌즈 디자인을 구현하도록 적응형 광학 장치를 제어하기 위한 하나 이상의 프로세서; 및 안구 바이오메트릭 데이터를 획득하기 위해 안구 바이오메트릭 측정 광 경로에 위치된 안구 바이오메트릭 장치를 포함한다.
제4 형태에서, 본 발명은 제2 형태의 장치 또는 제3 형태의 시스템을 조립하기 위한 방법을 제공하며, 방법은 광학 광 경로를 파면 측정 광 경로와 파면 변조 광 경로로 분할하도록 빔 스플리터를 설치하는 단계; 안과용 렌즈 디자인을 구현하도록 파면 변조 광 경로에 적응형 광학 장치를 위치하는 단계; 시스템에 관련되는 경우, 적응형 광학 장치를 컨트롤하여 안과용 렌즈 디자인을 구현하도록 하나 이상의 프로세서를 연결하는 단계; 및 안구 바이오메트릭 데이터를 획득하도록 안구 바이오메트릭 측정 광 경로에 안구 바이오메트릭 장치를 위치하는 단계를 포함한다.
제5 형태에서, 본 발명은 제1 형태 또는 제3 형태에서 구현된 안과용 렌즈 디자인을 포함하는 안과용 렌즈를 제공한다.
제5 형태의 안과용 렌즈는 콘택트 렌즈를 포함할 수 있다.
제6 형태에서, 본 발명은 제1 형태의 방법, 제2 형태의 장비 또는 제3 형태의 시스템을 사용하여 렌즈 디자인을 최적화하기 위한 방법을 제공한다.
제7 형태에서, 본 발명은 제6 형태의 최적화된 렌즈 디자인을 포함하는 안과용 렌즈를 제공한다.
임의의 위 형태에 따라, 빔 스플리터는 광 빔을 두 개 이상의 빔으로 분할하기 위한 임의의 적합한 장치를 포함할 수 있다. 빔 스플리터는 박막 빔 스플리터(pellicle beam splitter), 큐브 빔 스플리터, 색 선별 미러, 밴드 필터 또는 장파장/단파장 필터를 포함할 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 바이오메트릭 장치는 비접촉 안구 바이오메트릭 장치를 포함한다. 안구 바이오메트릭 장치는 간섭계를 포함할 수 있다. 간섭계는 레이저 간섭계 또는 저간섭성 간섭계를 포함할 수 있다. 간섭계는 광학 측정기 또는 광 간섭성 단층 촬영기(OCT)를 포함할 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 적응형 광학 장치는 하나 이상의 파면 제어기(wavefront shaper)를 포함한다. 하나 이상의 파면 제어기는 하나 이상의 공간 광 변조기 및/또는 하나 이상의 적응형 미러를 포함할 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 공간 광 변조기는 기저 전극의 배열에 응답하여, 광학적 변조에 대한 굴절률을 변화시키는 액정 층을 포함할 수 있다. 공간 광 변조기는 픽셀 또는 15 x 15 마이크론의 광학 소자 크기를 가지는 정사각 액정 셀을 포함할 수 있다. 공간 광 변조기는 7.68 x 7.68mm 활성 영역의 정사각형을 포함할 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 공간 광 변조기는 발생된 파면의 형태를 조정하도록 컨트롤러에 의해 동작될 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 적응형 미러는 발생된 파면의 형태를 조정하도록 하나 이상의 작동기에 의해 구동일 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 하나 이상의 파면 제어기는 하나 이상의 공간 광 변조기 및/또는 결합한 적응형 미러를 포함할 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 적응형 광학 장치는 파면 센서를 더 포함할 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 적응형 광학 장치는 복수의 광학 소자를 더 포함할 수 있다. 복수의 광학 소자는 초점 보정기를 포함할 수 있다. 초점 보정기는 바달 스테이지(Badal stage)를 포함할 수 있다. 바달 스테이지는 두 개 이상의 바달 스테이지 미러를 포함할 수 있다. 복수의 광학 요소는 하나 이상의 릴레이 렌즈 세트; 하나 이상의 미러; 하나 이상의 렌즈; 하나 이상의 빔 스플리터; 및/또는 하나 이상의 콜드 미러를 더 포함할 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 적응형 광학 장치는 하나 이상의 마이크로-디스플레이를 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 마이크로-디스플레이는 1차 마이크로-디스플레이 및 2차 마이크로-디스플레이를 포함할 수 있다. 1차 마이크로-디스플레이는 두 개이상의 파면 제어기를 통하여 보일 수 있다. 하나 이상의 마이크로-디스플레이 각각은 LED 또는 OLED 디스플레이와 같은, 임의의 적합한 장치를 포함할 수 있다.
하나 이상의 마이크로-디스플레이 각각은 시력과 대비 민감도를 포함하는 시력 검사를 디스플레이하도록 개별적으로 또는 집합적으로 동기화될 수 있다.
하나 이상의 마이크로-디스플레이 각각은 또한 영화 또는 시청자 선택의 이미지 모음을 디스플레이 하도록 개별적으로 또는 집합적으로 동기화될 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 하나 이상의 마이크로-디스플레이 각각은 미세 참조 스케일 및/또는 그레이 스케일을 포함할 수 있다. 그레이 스케일은 256 단계를 포함할 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 2차 마이크로-디스플레이는 그 위에 디스플레이 된 이미지가 1차 마이크로-디스플레이 상에 디스플레이 된 이미지와 오버레이하도록 정렬될 수 있다. 2차 마이크로-디스플레이 상에 디스플레이 된 이미지는 독립된 광학적 제어 하에 있을 수 있다.
위의 어느 한 형태에 따라, 2차 디스플레이 위에 디스플레이된 이미지가 레퍼런스로서 사용될 수 있는 반면, 마이크로-디스플레이 위에 디스플레이 된 이미지는 광학적 디자인의 시행으로 처리될 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 광학적 요소는 1차 마이크로-디스플레이에 있는 바와 같이, 동일 스루-시스템 배율(through-system magnification)을 생성하도록 2차 마이크로-디스플레이의 전면에 대물렌즈를 포함할 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 적응형 광학 장치는 눈의 망막의 평면을 대체하거나 그것의 켤레인 상 평면을 가지는 디지털 카메라와 같은 영상 장치를 더 포함할 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 방법, 장비 및 시스템은 조명원을 더 포함할 수 있다. 조명원은 하나 이상의 LED를 포함할 수 있다. 하나 이상의 LED는 링으로 배열될 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 방법, 장비 및 시스템은 빔 스플리터 이전에 위치된 렌즈 또는 렌즈 마운트를 더 포함할 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 방법, 장비 및 시스템은 동공 추적 시스템을 더 포함할 수 있다. 디지털 카메라와 같은 동공 뷰어는 동공 추적 경로에 위치될 수 있다. 동공 추적 경로는 동공 추적 빔 스플리터를 포함할 수 있다. 동공 추적 시스템은 동공 추적 조명원을 포함할 수 있다. 동공 추적 조명원은 근적외선 파장에서 비출 수 있다. 근적외선 파장은 700 내지 2500nm; 800 내지 1100nm; 또는 900 내지 1000nm를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 근적외선 파장은 950nm를 포함한다.
장비 및 시스템은 파면 측정을 위해 망막에서 빛의 점광원을 생성하도록 하나 이상의 초발광 다이오드를 포함한다.
장비 및 시스템은 정렬을 위한 초발광 다이오드를 포함한다.
임의의 위 형태에 따라, 방법, 장비 및 시스템은 타안 (30OD) 디스플레이를 더 포함할 수 있다. 타안 디스플레이는 각각의 하나 이상의 마이크로-디스플레이와 동기화될 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 방법, 장비 및 시스템은 타안 광학 요소를 더 포함할 수 있다. 타안 광학 요소는 렌즈와 색 필터 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 타안 광학 컴포넌트, 또는 그 일부는 타안 렌즈 마운트에 포함될 수 있다. 타안 광학 요소는 타안 렌즈 마운트와 타안 디스플레이 사이에 미러를 포함할 수 있다.
임의의 위 형태에 따라, 방법, 장비 및 시스템은 양안에 대한 분할, 시행 및 획득하는 것을 포함하는 양안 방법, 장비 및 시스템을 포함할 수 있다. 양안 시스템은 또한 양안에 대한 적응형 광학 장치를 제어하는 것을 포함한다.
획득된 바이오메트릭 데이터는 맥락막의 두께; 광학 축 길이(전측 각막 표면으로부터 망막 색소 상피까지의 거리); 유리체방의 깊이; 전방 깊이; 수정체 두께; 각막 두께; 망막의 두께(또는 망막 내의 층); 및 공막 두께 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 바이오메트릭 데이터는 눈의 임의의 축을 따라 얻어질 수 있지만, 보통 시험되는 사람이 바이오미터의 고정 타겟을 봄에 따라 시축을 따라 얻어질 것이다.
본 발명의 추가적 양상 및/또는 특징은 이하의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.
발명이 쉽게 이해되고 실질적으로 실시되도록, 첨부된 도면과 관련하여 본 발명의 실시예가 참조될 것이며, 여기서 동일 참조 번호는 동일 요소를 지칭한다. 도면은 단지 예시의 방법으로써 제공된다.
도 1a는 본 발명에 따른 장비의 일 실시예를 도시하는 개략도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 양안 장비를 예시하는 개략도이다.
도 1c는 본 발명에 따른 장비의 다른 실시예를 예시하는 개략도다.
도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 대상도(subject view)를 예시하는 개략도이다.
도 1e는 본 발명에 따른 시스템의 일 실시예를 도시하는 개략도다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용에 적합한 컴퓨팅 장치의 일 실시예를 도시하는 개략도다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용에 적합한 프로세서와 메모리의 일 실시예를 도시하는 개략도다.
도 3a는 본 발명에 따른 적응형 광학 장치의 일 실시예를 도시하는 개략도다.
도 3b는 본 발명에 따른 적응형 광학 장치의 다른 실시예를 도시하는 개략도다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따라 시력 검사에 대한 시표를 도시한다.
도 4a와 4b는 SLM의 확인 검사(validation testing)를 도시하는 선 그래프이다.
도 5는 대상의 시력 검사에서 중심 선명한 이중초점 디자인의 주변 영역에서 플러스 배율의 진폭을 증가하는 효과를 도시한다.
도 6은 중심 선명한 이중초점 디자인에서, 주변 배율(peripheral power)의 증가시킴으로써 영향을 받는, 0.3, 0.4 및 0.6 log MAR의 세 가지 글자 크기의 대비 감도를 도시한다.
도 7은 결합된 파면 상에서의 동공 추적의 효과를 도시하는 그래프 도표이다. 모형안의 결합된 파면과 미리 정해진 파면 패턴은 동공 추적이 있는 경우와 없는 경우에 측정된다. 두 개의 수평 동공 오프셋 조건이 검사된다(dx=0.25 및 0.5mm). 남은 파면 오류의 상당히 큰 양은 추적되지 않는 측정에서 발견된다.
도 8은 대상의 눈에서 동공 추적을 도시하는 그래프이다. 동공 추적은 30분을 초과한다. 대상의 머리는 바이트 바(bite bar)의 사용 없이 턱받침 위에 위치된다. 대상자는 온전한 30분동안 가능한 가만히 있도록 하였다. 측정 동안, 대상자는 정상적으로 눈을 깜빡였다. 대상자는 측정의 매 1분 이후 10초 동안 그 눈을 감도록 허용되었다. 샘플링 주파수는 약 4Hz였다(샘플링 주파수로 인해 일부 깜빡임은 놓쳤다).
도 9은 무비 태스크(상단) 및 몰티즈 크로스 태스크(Maltese cross task)(하단)을 사용하여 축 길이의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 10은 +3D 디포커스, -3D 디포커스, +3D 종구면 수차 및 -3D 종구면 수차를 포함하는 다른 광학적 디자인을 통하여 보여주는 40분 블러 태스크 동안 대상의 축 길이 변화를 도시한다.
도 11은 베이스라인, +3D 디포커스와 2.0mm의 중심부 선명 및 주변 시야 +6D를 가지는 2zone 이중 초점을 포함하는 다른 광학적 디자인을 통하여 보여준 이후에, 40분 블러 태스크 및 20분의 회복 기간 동안의 축 길이의 평균 변화를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 도시하는 흐름도이다.
당업자는 도면에 있는 요소가 간단함과 명료함을 위해 예시되고, 일정 비율로 그려질 필요가 없다는 점을 인정할 것이다. 예를 들면, 도면에서 일부 요소의 상대적 치수는 본 발명의 실시예의 이해를 향상시키는 데 도움 주도록 왜곡될 수 있다.
본 발명의 실시예는 안과용 렌즈 디자인을 구현하기 위한 장비, 방법 및 시스템에 관한 것이다. 구현되면, 안과용 렌즈 디자인의 영향이 이후 광학 바이오메트릭 장치로 측정될 수 있다.
일 실시예에서, 발명은 안과용 렌즈 디자인의 영향을 측정하기 위한 적응형 광학 장치 및 광학 바이오메트릭 장치를 포함하는 방법, 장비 및 시스템에 관한 것이다.
여기서 사용된 "안과용 렌즈"는 눈을 위한 또는 눈 앞에 착용하기 위한 임의의 렌즈를 지칭한다. 안과용 렌즈는 교정 렌즈일 수 있다. 안과용 렌즈는 근시, 원시, 난시, 노안 또는 임의의 안과적 질병 또는 상태를 다루기 위한 것일 수 있다. 안과용 렌즈는 유리 또는 안경 렌즈, 콘택트 렌즈, 안구내 렌즈 또는 임의의 형태의 안과용 렌즈를 포함할 수 있다.
여기서 사용된 "파면 제어기"는 파면을 수정할 수 있는 임의의 적응형 광학 장치이다. 본 발명에서, 파면 제어기는 안과용 렌즈 디자인을 실행함으로써 안과용 렌즈 디자인을 구현하도록 파면을 수정하는 데 사용된다.
발명자가 근시 제어 디자인에 의해 영향을 받을 것으로 예상하는 시각의 중요한 양상 중 일부는 시력과 대비 감도(contrast sensitivity)이다. 따라서, 발명자는 시각의 이러한 측면을 조사하는 것에 중점을 두었다.
안과용 렌즈 디자인으로 시각 능력을 정량화하도록, 발명자는 대상자가 적응형 광학 장치(160)에서 구현된 광학 디자인(10)을 통하여 스크린(182)에 디스플레이 된 이미지 또는 스크린 타겟(184)을 보는 동안 시각 능력의 양상이 측정될 수 있도록, 뷰 채널(viewing channel)을 포함하는 적응형 광학 장비(100)(도1a에 도시함)을 제공했다.
도 1a에 도시된 안과용 렌즈 디자인의 영향을 측정하기 위한 장비(100)의 실시예는 측정될 눈(30OS)과 연관된, 광학 광 경로(112)를 적응형 광학 광 경로(114)와 측정 광 경로(116)로 분할하기 위한 빔 스플리터(110)를 포함한다. 도 1a가 왼쪽눈(OS)의 측정을 도시하는 한편, 오른쪽 눈(OD) 또는 왼쪽 눈(OS) 중 하나는 측정된 눈일 수 있으며, 다른 눈은 타안일 수 있다.
적응형 광학 장치(160)는 광학 광 경로 빔(115)을 수신하고 광학 렌즈 디자인을 구현하도록 적응형 광학 광 경로(114)에 위치된다.
안구 바이오메트릭 장치(120)는 눈(30OS)으로부터 바이오메트릭 데이터를 획득하도록 안구 바이오메트릭 측정 광 경로(116)에 위치된다.
도 1a는 본 발명에 따른 적응형 광학 장치(100)의 일 실시예를 도시한다. 도 1b는 본 발명에 따른 적응형 광학 장치(100)의 양안 실시예의 일 실시예를 도시한다. 도 1c는 아래에 상세히 설명된 실험을 수행하는 데 사용된 본 발명에 따른 적응형 광학 장치(100)의 다른 실시예를 도시한다.
빔 스플리터(110)는 광 빔을 두 개 이상의 빔으로 분할하기 위한 임의의 적합한 장치를 포함할 수 있다. 빔 스플리터는 박막 빔 스플리터, 큐브 빔 스플리터, 색 선별 미러, 밴드 필터 또는 장파장/단파장 필터를 포함할 수 있다.
바이오메트릭 장치(120)는 비접촉 바이오메트릭 장치를 포함할 수 있다. 바이오메트릭 장치는 간섭계를 포함할 수 있다. 간섭계는 레이저 간섭계 또는 저간섭성 간섭계를 포함할 수 있다. 간섭계는 광학 바이오미터 또는 광 간섭성 단층 촬영기(OCT)를 포함할 수 있다.
장치(120)에 의해 획득된 바이오메트릭 데이터는 맥락막 두께; 광학 축 길이(전측 각막 표면으로부터 망막 색소 상피까지의 거리); 유리체방 깊이; 전방 깊이; 수정체 두께; 각막 두께; 망막 두께(또는 망막 내의 층); 및 공막 두께 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 바이오메트릭 데이터는 눈(30OS)의 임의의 축을 따라 얻어질 수 있지만, 일반적으로 테스트 받는 사람이 바이오메트릭 장치의 고정 타겟(121)(도시되지 않음)을 보는 경우, 시축을 따라 얻어질 것이다.
도 1c에 도시된 실시예에서, 바이오메트릭 장치(120)는 렌스타(Lenstar) 광학 바이오미터를 포함한다. Lenstar LS 900 120은 광학 저간섭성 간섭계 반사 측정의 원리에 기초하는 비접촉 광학 바이오미터다. 이는 단일 측정 절차에서 동시에 각막의 두께(CT), 전방 깊이(ACD), 렌즈 두께(LT) 및 축 길이(AxL)(전측 각막으로부터 망막 색소 상피까지의 거리)를 포함하는 시축 바이오메트릭 측정의 포괄적인 범위를 제공한다.
안과용 렌즈 디자인을 구현하도록, 적응형 광학 장치(160)는 하나 이상의 파면 제어기(161)를 포함한다. 하나 이상의 파면 제어기(161)는 하나 이상의 공간 광 변조기(164) 및/또는 하나 이상의 적응형 또는 가변형 미러(162)를 포함할 수 있다.
보통, 적응형 또는 가변형 미러(162)는 파면에 큰 스트로크 변화 구현을 할 수 있지만, 디테일이 부족하다. 공간 광 변조기(164)는 이론상 임의의 파면 형태를 디스플레이 할 수 있다.
도 1c와 3a에 도시된 실시예는 하나의 공간 광 변조기(164)와 하나의 적응형 미러(162)를 포함한다. 다른 실시예에서, 장비(100)는 둘 이상의 공간 광 변조기(164) 및/또는 둘 이상의 적응형 미러(162)를 포함할 수 있다.
가변형 또는 적응형 미러(162)는 가변형 막(163)(도시되지 않음)의 표면 형태를 수정함으로써 미리 정해진 파면을 재현한다. 적응형 미러(162)는 생성된 파면의 형태를 조정하도록 하나 이상의 작동기(actuator)(169)(도시되지 않음)에 의해 구동된다.
공간 광 변조기(SLM)(164)는 굴절률을 변동함으로써 미리 정해진 파면 형태를 재현하며 고진폭의 파면 형태를 디스플레이하도록 모듈 방법(회절 광학)을 사용한다.
공간 광 변조기(164)는 기저 전극(도시되지 않음)의 배열에 응답하여, 굴절률을 변화시키는 액정 층(165)(도시되지 않음)이 포함된다. 공간 광 변조기(164)는 15 x 15 마이크론 크기의 광학 요소 또는 픽셀 및 정사각 7.68 x 7.68mm의 활성 영역을 포함한다.
적응형 광학 장치(160)는 파면을 형성하도록 단일 SLM(164)만을 포함할 수 있다. 그러나, 둘 이상의 SLM(164)이 바람직할 수 있다. 발명자는 다중 SLM(164)이 다른 파장을 가지는 축 변화를 유도하는 데 사용될 수 있다는 가설을 세운다. 특히, 청광의 파면 조정을 가지는 축 변화는 지정된 SLM(164)을 가지고 유도될 수 있다. 유도된 축 변화는 이후 바이오메트릭 장치(120)로 측정될 수 있다.
공간 광 변조기(164)는 생성된 파면의 형태를 조정하도록 컨트롤러(168)(도시되지 않음)에 의해 동작된다. 컨트롤러(168)는 컴퓨팅 장치(200)에 의해 지시된다. 도 1c 및 3a에 도시된 실시예에서, 컨트롤러(168)는 PCIEX16 슬롯에 의해 컴퓨터에 연결되는 컨트롤 박스를 포함한다. 여기에서의 교시로부터 당업자는 컨트롤러(168)를 위한 다른 적합한 장치를 쉽게 선택할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(168)는 장치(100)에 포함되지 않을 수 있으며 SLM(164)의 방향은 컴퓨터(200)에 의해 직접적으로 수행된다.
다른 파면 제어기(161)의 능력의 이점을 취하기 위해서, 공간 광 변조기(164)와 가변형 미러(162) 둘 다 존재하는 경우, 이들은 직렬로 위치될 수 있다. 도 1c 및 3c의 실시예는 직렬로 위치된 공간 광 변조기(164)와 하나의 적응형 미러(162)를 도시한다.
장비(100)는 5.2도의 시야와 555 내지 785nm의 파장 범위를 가진다. 시야는 시스템(300)의 광학을 수정하는 것에 의해 증가될 수 있다.
적응형 광학 장치(160)는 구현된 안과용 렌즈 디자인을 직접적으로 측정하기 위한 파면 센서(166)를 더 포함한다.
적응형 광학 장치(160)는 또한 복수의 광학 요소(130)를 포함한다. 복수의 광학 소자(130)의 다양한 컴포넌트는 광 빔(113, 115, 117)을 지시한다. 여기의 교시로부터 당업자는 복수의 광학 요소(130)에 대한 적합한 요소를 쉽게 선택할 수 있다.
복수의 광학 요소(130) 중 하나의 컴포넌트는 바달 스테이지(Badal stage)(148)를 포함하는 초점 보정기다. 바달 스테이지(148)는 둘 이상의 바달 스테이지 미러(150)를 포함한다.
복수의 광학 소자(130)는 하나 이상의 릴레이 렌즈 세트(152); 하나 이상의 미러(136); 하나 이상의 렌즈(132); 하나 이상의 빔 스플리터(134); 및/또는 하나 이상의 콜드 미러(144)를 더 포함할 수 있다.
적응형 광학 장치(160)는 하나 이상의 마이크로-디스플레이(180)을 더 포함한다. 1차의 마이크로-디스플레이(180a) 및 2차 마이크로-디스플레이(180b)는 둘 다 존재될 수 있다. 1차 마이크로-디스플레이(180a)는 하나 이상의 파면 제어기(161)를 통하여 보일 수 있다. 복수의 마이크로-디스플레이(180) 각각은 LED 또는 OLED 디스플레이와 같은 임의의 적합한 디스플레이를 포함할 수 있다.
하나 이상의 마이크로-디스플레이(180) 각각은 시력과 대비 감도를 포함하는 시력검사를 디스플레이하도록 개별적으로 또는 집합적으로 동기화될 수 있다. 하나 이상의 마이크로-디스플레이(180) 각각은 또한 대상자가 선택한 이미지의 모음 또는 영화를 디스플레이하도록 또한 개별적으로 또는 집합적으로 동기화될 수 있다.
하나 이상의 마이크로-디스플레이(180) 각각은 및/또는 그레이 스케일을 디스플레이 할 수 있다. 그레이 스케일은 256 단계를 포함할 수 있다.
2차 마이크로-디스플레이(180b)는 그 위에 디스플레이 된 이미지가 1차 마이크로-디스플레이(180a) 위에 디스플레이된 이미지(184)와, 오버레이하도록 정렬될 수 있다. 2차 마이크로-디스플레이 위에 디스플레이된 이미지는 독립적인 광학적 제어 하에 있을 수 있다.
마이크로-디스플레이(180) 위에 디스플레이된 이미지(184)가 광학 디자인의 시행으로 처리될 수 있는 한편, 2차 디스플레이(180b) 위에 디스플레이된 이미지가 참조로서 사용될 수 있다.
광학 소자(130)는 1차 마이크로-디스플레이(180a)에 있는 바와 같이, 동일한 스루-시스템 배율(through-system magnification)을 생성하도록 2차 마이크로-디스플레이(180b) 전면에 대물렌즈를 더 포함할 수 있다.
장비(100)는 디스플레이(436)를 포함하는 타안(30OD) 뷰어(420)를 더 포함한다. 타안(30OD) 디스플레이(436)는 하나 이상의 마이크로-디스플레이(180)와 동기화될 수 있다. 도 1d는 장치(160)를 예시하지 않으면서 검사 동안 대상 시야를 도시한다.
타안(30OD) 뷰어(420)를 눈(30OD)에 보이게 만들도록, 도 1c에 도시된 실시예에서, 렌즈(428), 색 필터(430) 및 미러(432)를 포함하는 장치(100)는 타안(30OD) 광학 요소(426)를 더 포함한다. 타안(30OD) 광학 컴포넌트(426), 또는 그 일부는 타안(30OD) 렌즈 마운트(424)에 포함될 수 있다. 미러(432)는 렌즈 마운트(424)에 위치하지 않고, 타안(30OD) 렌즈 마운트(424)와 타안(30OD) 디스플레이(436) 사이에 위치된다.
장비(100)는 조명원(104)을 더 포함한다. 도 1c에 도시된 실시예에서, 조명원(104)은 링(108)으로 배열된 복수의 LED(106)를 포함한다.
도 1c는 또한 렌즈 마운트(102)와 빔 스플리터(110) 이전에 눈(30OS)에 인접하게 위치된 렌즈(103)를 도시한다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 적응형 광학 장치(160)는 눈(30OS)의 망막의 평면을 대신하거나 이에 켤레인 상 평면을 가지는 디지털 카메라와 같은, 영상 장치(170)를 더 포함할 수 있다. 영상 장치(170)는 화질에 미치는 광학 디자인의 영향을 연구하는 경우, 눈(30OS)을 대신하는 데 사용될 수 있다. 추가적인 광학 요소(130)는 검사되는 동안, 눈(30OS)의 망막 평면과 켤레이도록 영상 장치(170)를 허용하도록 추가될 수 있다.
도 1a에서 도시된 바와 같이, 디지털 카메라와 같은, 동공 뷰어(400)가 장치(160)에 또한 포함된다. 동공 뷰어(400)는 동공 추적 경로(404)에 위치될 수 있다. 동공 추적 경로(404)는 광학 요소(130)에 포함될 수 있는, 하나 이상의 동공 추적 빔 스플리터(134)를 포함할 수 있다. 동공 뷰어(400)는 또한 동공 추적 조명원(406)(도시되지 않음)을 포함한다. 동공 추적 조명원(406)은 근적외선 파장에서 비춘다. 근적외선 파장은 700 내지 2500nm; 800 내지 1100nm; 또는 900 내지 1000nm를 포함할 수 있다. 일 실시예에서 근적외선 파장은 950nm를 포함한다.
장비 및 시스템은 눈(30OS)을 비추도록 초발광 다이오드(154)를 더 포함할 수 있다. 조명은 측정 의도를 위해 망막(34) 위에 스팟 이미지(spot image)를 포함할 수 있다.
장비(100) 및 시스템(300)은 정렬을 위한 조명을 제공하도록 레이저 또는 초발광 다이오드를 더 포함할 수 있다.
시스템(300)의 일부는 도 1e에 도시된다. 시스템(300)은 안과용 렌즈 디자인을 생성하도록 둘 이상의 파면 제어기(161)를 제어하고, 디스플레이(180a, 180b, 214, 420)에 전력을 공급하고 제어하기 위한 하나 이상의 컴퓨팅 장치를 포함한다.
디스플레이(214)는 시스템(300)에 대한 그래픽 사용자 인터페이스를 디스플레이한다.
컴퓨팅 장치(200)는 이후 적응형 광학 광 경로(114)에 있는 1차 마이크로-디스플레이(180a)와 2차 마이크로-디스플레이(180b) 및 선명한 광학 광 경로(114) 내 타안(30OD) 뷰어(420)에 연결된다.
개인 컴퓨팅 장치(200)의 그래픽 카드(도시되지 않음)의 제2 출력 포트는 동일 출력(몰티즈 크로스 타겟, 영화 또는 이미지 모음)으로 두 개의 채널로 분할되었다. 이렇게 함으로써, 마이크로-디스플레이(180a 및 180b)는 두 개의 눈 (30OS, 30OD)에 대해 동기화될 수 있다.
마이크로-디스플레이(180a, 180b)의 크기, 밝기 및 대비는 서로 매치하도록 조정될 수 있다. 2차 마이크로-디스플레이(180b)는 1차 마이크로-디스플레이(180a)와 동일한 비-색상 모드로 실행하도록 설정된다.
본 발명에 따른 안과용 렌즈 디자인의 영향을 측정하기 위한 방법(500)의 일 실시예는 도 13에 도시된다. 502에서 광학 광 경로는 적응형 광학 광 경로 및 안구 바이오메트릭 측정 광 경로로 분할된다. 504에서 안과용 렌즈 디자인은 적응형 광학 광 경로에 위치되는 적응형 광학 장치에서 구현된다. 이후, 506에서 바이오메트릭 데이터는 안과용 렌즈 디자인의 영향을 측정하도록 안구 바이오메트릭 측정 광 경로에서 획득된다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 컴퓨팅 장치(200)의 일 실시예는 도 2a와 2b에 도시된다. 도시된 실시예에서 컴퓨팅 장치(200)는 키보드(202), 마우스 포인터 장치(203), 스캐너(226), 외장하드 드라이브(227), 및 마이크(280)와 같은 입력장치와 프린터(215), 디스플레이 장치(214) 및 스피커(217)를 포함하는 출력 장치를 포함하는 컴퓨터 모듈(201)을 포함한다. 일부 실시예에서 비디오 디스플레이(214)는 터치스크린을 포함할 수 있다.
변복조기(모뎀) 트랜시버 장치(216)가 연결(221)을 통해 통신 네트워크(220)로 그리고 통신 네트워크(220)로부터 통신하기 위해 컴퓨터 모듈(201)에 의해 사용될 수 있다. 네트워크(220)는 인터넷, 셀룰러 통신 네트워크, 또는 개인 WAN과 같은 광역 네트워크(WAN)일 수 있다. 네트워크(220)를 통하여, 컴퓨터 모듈(201)은 다른 유사한 컴퓨팅 장치(290) 또는 서버 컴퓨터(291)와 연결될 수 있다. 연결(221)이 전화선인 경우, 모뎀(216)은 종래의 "다이얼 접속" 모뎀일 수 있다. 대안적으로, 연결(221)이 고성능(예를 들면, 케이블) 연결인 경우, 모뎀(216)은 광대역 모뎀일 수 있다. 무선 모뎀은 또한 네트워크(220)로 무선 연결을 위해 사용될 수 있다.
컴퓨터 모듈(201)은 보통 적어도 하나의 프로세서(205) 및 예를 들면, 반도체 RAM(random access memory) 및 반도체 ROM(read only memory)로 형성된 메모리(206)를 포함한다. 모듈(201)은 또한 비디오 디스플레이(214), 스피커(217) 및 마이크(280)에 결합하는 오디오-비디오 인터페이스(207); 키보드(202), 마우스(203), 스캐너(226) 및 외장하드 드라이브(227)에 대한 I/O 인터페이스(213); 및 외장 모뎀(216) 및 프린터(215)에 대한 인터페이스(208)를 포함하는, 다수의 입력/출력(I/O) 인터페이스를 포함한다. 일부 구현예에서, 모뎀(216)은 예를 들면, 인터페이스(208) 내에서 컴퓨터 모듈(201) 내에 포함될 수 있다. 컴퓨터 모듈(201)은 또한 연결(223)을 통하여, 근거리 네트워크(LAN)으로 알려진, 로컬 컴퓨터 네트워크(222)로 컴퓨팅 장치(200)의 결합을 허용하는 로컬 네트워크 인터페이스(211)를 가진다.
또한 예시된 바와 같이, 로컬 네트워크(222)는 또한 연결(224)을 통해 광역 네트워크(220)에 결합될 수 있으며, 이는 통상 소위 "방화벽" 장치 또는 유사한 기능의 장치를 포함할 수 있다. 인터페이스(211)는 이더넷 회로 카드, 블루투스 무선 배열 또는 IEEE 802.11 무선 배열 또는 다른 적합한 인터페이스에 의해 형성될 수 있다.
I/O 인터페이스(208 및 213)는 직렬 및 병렬 연결 둘 중 하나 또는 둘 다를 제공할 수 있으며, 전자는 보통 범용 직렬 버스(USB) 표준에 따라 구현되고, 대응하는 USB 커넥터(예시되지 않음)를 가진다.
저장 장치(209)가 제공되고 보통 하드 디스크 드라이브(HDD)(210)를 포함한다. 외장 HD(227), USB-RAM 드라이브(도시되지 않음), 메모리 카드(도시되지 않음), 디스크 드라이브(도시되지 않음) 및 자기 테이프 드라이브(도시되지 않음)와 같은 다른 저장 장치도 또한 사용될 수 있다. 광학 디스크 드라이브(212)는 보통 데이터의 비휘발성 소스로서 역할하도록 제공된다. 예컨대, 광학 디스크(예를 들면, CD-ROM, DVD, Blu-Ray 디스크), USB-RAM, 외장 하드 드라이브 및 플로피 디스크와 같은 휴대용 메모리 장치는 컴퓨팅 장치(200)에 데이터의 적합한 자료로서 사용될 수 있다. 컴퓨팅 장치(200)에 데이터의 다른 자료는 네트워크(220)를 통하여 적어도 하나의 서버 컴퓨터(291)에 의해 제공된다.
컴퓨터 모듈(201)의 컴포넌트(205 내지 213)는 보통 컴퓨팅 장치(200)의 동작의 종래 모드가 되는 방식으로 상호연결 버스(204)를 통해 통신한다. 도 2a와 2b에서 도시된 실시예에서, 프로세서(205)는 연결(218)을 통하여 시스템 버스(204)에 결합된다. 유사하게, 메모리(206)와 광학 디스크 드라이브(212)는 연결(219)에 의해 시스템 버스(204)에 결합된다. 설명된 배열이 실시될 수 있는 컴퓨팅 장치(200)의 예시는 IBM-PC's 및 호환성 있는, Sun Sparc stations, Apple 컴퓨터; 스마트폰; 타블렛 컴퓨터 또는 컴퓨터 모듈(201)과 같은 컴퓨터 모듈을 포함하는 장치를 포함한다. 컴퓨팅 장치(200)가 스마트폰 또는 타블렛 컴퓨터를 포함하는 경우, 디스플레이 장치(214)는 터치스크린을 포함할 수 있고, 마우스 포인터 장치(201); 키보드(202); 스캐너(226); 및 프린터(215)와 같은 다른 입력 및 출격 장치는 포함되지 않을 수 있다는 점이 이해될 것이다.
도 2b는 프로세서(205)와 메모리(234)의 상세한 개략도이다. 메모리(234)는 도 2a에서 컴퓨터 모듈(201)에 의해 접근될 수 있는 저장 장치(209)와 반도체 메모리(206)를 포함하는 모든 메모리 모듈의 논리적 집합을 나타낸다.
발명의 방법은 컴퓨팅 장치(200)를 사용하여 구현될 수 있으며, 여기서 방법은 컴퓨터 모듈(201) 내에서 실행가능한 하나 이상의 소프트웨어 응용 프로그램(233)으로서 구현될 수 있다. 특히, 발명의 방법의 단계는 컴퓨터 모듈(201) 내에서 수행되는 소프트웨어에 있는 명령어에 의해 수행될 수 있다.
소프트웨어 명령어(231)는 각각 하나 이상의 특정한 태스크를 수행하기 위한 하나 이상의 코드 모듈로서 형성될 수 있다. 소프트웨어(233)는 또한 두 개의 별개 부분으로 분할될 수 있으며, 여기서 제1 부분과 해당 코드 모듈은 발명의 방법을 수행하고 제2 부분과 해당 코드 모듈은 제1 부분과 사용자 사이의 그래픽 사용자 인터페이스를 관리한다.
소프트웨어(233)는 여기서 설명된 유형의 저장 장치에서 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다. 소프트웨어는 컴퓨터 판독 매체로부터 또는 네트워크(221 또는 223)를 통하여, 컴퓨팅 장치(200)로 로드되고, 이후 컴퓨팅 장치(200)에 의해 실행된다. 일 예시에서, 소프트웨어(233)는 광학 디스크 드라이브(212)에 의해 판독되는 저장 매체(225)에 저장된다. 소프트웨어(233)는 보통 HDD(210) 또는 메모리(206)에 저장된다.
그러한 소프트웨어(233) 또는 그 위에 기록된 컴퓨터 프로그램을 가지는 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 프로그램 제품이다. 컴퓨팅 장치(200) 내 컴퓨터 프로그램 제품의 사용은 발명의 방법을 구현하기 위한 장치 또는 장비에 바람직하게 영향을 준다.
일부 예시에서, 소프트웨어 응용 프로그램(233)은 CD-ROM, DVD 또는 Blu-Ray disc와 같은 하나 이상의 디스크 저장 매체(225)에 인코딩되고 해당 드라이브(212)를 통해 판독되어 사용자에게 공급되거나, 대안적으로 네트워크(220 또는 222)로부터 사용자에 의해 판독될 수 있다. 또한, 소프트웨어는 다른 컴퓨터 판독 가능 매체로부터 컴퓨팅 장치(200)로 로드될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 기록된 명령 및/또는 컴퓨터 모듈(201)로의 데이터 또는 실행 및/또는 처리하기 위한 컴퓨팅 장치를 제공하는 임의의 비일시적 유형적인 저장 매체를 나타낸다. 그러한 저장 매체의 예시는 그러한 장치가 컴퓨터 모듈(201)의 내부 또는 외부이든지 간에 플로피 디스크, 자기 테이프, CD-ROM, DVD, Blu-ray Disc, 하드 디스크 드라이브, ROM 또는 집적회로, USB 메모리, 광자기 디스크 또는 PCMCIA 카드와 같은 컴퓨터 판독 가능 카드 및 그와 유사한 것을 포함한다. 일시적이고 무형적인 컴퓨터 판독 가능 전송 매체의 예시는 또한 소프트웨어 응용 프로그램(233), 명령(231) 및/또는 다른 컴퓨터 또는 네트워크로 연결된 장치(290, 291) 및 인터넷 또는 웹사이트에서 이메일 전송과 정보 기록을 포함하는 인트라넷으로 네트워크 연결(221, 222, 334) 및 이와 유사한 것뿐만 아니라 무선 또는 적외선 전송 채널을 포함하는 컴퓨터 모듈(201)로의 데이터의 제공에 가담할 수 있다.
응용 프로그램(233)과 위에서 언급된 해당 코드 모듈의 제2 부분은 렌더링되거나 달리 디스플레이(214)에 나타날 하나 이상의 그래픽 사용자 인터페이스(GUIs)를 구현하도록 실행될 수 있다. 터치스크린을 포함하는 경우, 보통 키보드(202), 마우스(203) 및/또는 스크린(214)의 조작을 통하여 컴퓨팅 장치(200)의 사용자 및 발명의 방법이 GUI와 연관된 어플리케이션으로의 입력 및/또는 제어 명령을 제공하도록 기능상 적응 방식에서 인터페이스를 조작할 수 있다. 기능상 적응가능 사용자 인터페이스의 다른 형태는 또한 스피커(217)를 통하여 출력하는 스피치 프롬프트와 마이크(280)를 통하여 입력하는 사용자 목소리 명령어를 활용하는 오디오 인터페이스와 같이, 구현될 수 있다. 마우스 클릭, 스크린 터치, 스피치 프롬프트 및/또는 사용자 음성 명령을 포함하는 조작은 네트워크(220 또는 222)를 통해 전송될 수 있다.
컴퓨터 모듈(201)이 처음 전원이 넣어지면, 시동 자체 시험(POST) 프로그램(250)이 실행될 수 있다. POST 프로그램(250)은 보통 반도체 메모리(206)의 ROM(249)에 저장된다. ROM(249)과 같은 하드웨어 장치는 종종 펌웨어로서 지칭된다. POST 프로그램(250)은 적절한 기능을 보장하도록 컴퓨터 모듈(201) 내에 있는 하드웨어를 시험하고, 보통 프로세서(205), 메모리(234, 209, 206), 및 동작을 정정하기 위해, 또한 보통 ROM(249)에 저장되는 입-출력 시스템 소프트웨어(BIOS) 모듈(251)을 점검한다. POST 프로그램(250)이 성공적으로 실행하면, BIOS(251)는 하드 디스크 드라이브(210)를 활성화시킨다. 하드 디스크 드라이브(210)의 활성화는 프로세서(205)를 통해 실행하도록 하드 디스크 드라이브(210)에 상주되는 부트스트랩 로더 프로그램(252)을 일으킨다. 이는 운영 체제(253)를 운영 체제(253)가 작동을 시작하는 RAM 메모리(206)로 로드한다. 운영 체제(253)는 프로세서 관리, 메모리 관리, 장치 관리, 저장 관리, 소프트웨어 응용 인터페이스 및 포괄적인 사용자 인터페이스를 포함하는 다양한 높은 단계 기능을 이행하도록, 프로세서(205)에 의해 실행 가능한 시스템 수준 어플리케이션이다.
운영 체제(253)는 다른 프로세스로 할당된 메모리와 충돌하는 일 없이 실행하도록 컴퓨터 모듈(201)에서 작동하는 각각 프로세스 또는 어플리케이션이 충분한 메모리를 가지는 것을 보장하도록, 메모리(234, 209, 206)를 관리한다. 또한, 컴퓨팅 장치(200)에서 이용 가능한 다른 유형의 메모리는 각 프로세스가 효과적으로 실행하도록 적절하게 사용되어야 한다. 따라서, 종합된 메모리(234)는 메모리의 특정 세그먼트가 어떻게 할당되는지 예시하도록 의도되지 않으며, 그 보다는 컴퓨터 모듈(201)에 의해 접근 가능한 메모리의 전체도와 이러한 메모리가 어떻게 사용되는지 제공한다.
프로세서(205)는 제어 유닛(239), 산술 논리 장치(ALU)(240) 및 종종 캐시 메모리로 불리는 로컬 또는 내부 메모리(248)를 포함하는 다수의 기능 모듈을 포함한다. 캐시 메모리(248)는 보통 데이터(247)를 저장하는 레지스터 섹션에 다수의 기억 레지스터(244, 245, 246)를 포함한다. 하나 이상의 내부 버스(241)는 기능상 이러한 기능 모듈과 서로 연결한다. 프로세서(205)는 보통 또한 연결(218)을 사용하여 시스템 버스(204)를 통해 외부 장치와 통신하기 위해 하나 이상의 인터페이스(242)를 가진다. 메모리(234)는 연결(219)에 의해 버스(204)와 연결된다.
응용 프로그램(233)은 조건부 분기 및 루프 명령어를 포함할 수 있는 연속적인 명령어(231)을 포함한다. 프로그램(233)은 또한 프로그램(233)의 실행에서 사용되는 데이터(232)를 포함할 수 있다. 명령어(231)와 데이터(232)는 각각 메모리 위치(228, 229, 230와 235, 236, 237)에 저장된다. 명령어(231)와 메모리 위치(228-230)의 상대적 크기에 따라, 특정 명령어는 메모리 위치(230)에 도시된 명령어에 의해 묘사된 단일 메모리 위치에 저장될 수 있다. 교대로, 명령어는 메모리 위치(228과 229)에 도시된 명령어 세그먼트에 의해 묘사된 분리된 메모리 위치에 저장된 각각의 다수의 부분으로 세그먼트될 수 있다.
일반적으로, 프로세서(205)는 여기서 실행되는 명령어(243)의 세트가 주어진다. 이후, 프로세서(205)는 프로세서(205)가 명령어의 다른 세트를 실행함으로써 반응하는 다음의 입력을 기다린다. 각 입력은 입력 장치(202, 203 또는 214) 중 하나 이상에 의해 생성된 데이터, 터치스크린을 포함하는 경우, 네트워크(220,222) 중 하나를 가로지르는 외부 소스로부터 수신된 데이터, 저장 장치(206, 209) 중 하나로부터 검색된 데이터, 또는 해당 판독기(212)로 삽입된 저장 매체(225)로부터 검색된 데이터를 포함하는 다수의 소스 중 하나 이상으로부터 제공받을 수 있다. 명령어의 세트의 실행은 일부 경우에 결과적으로 데이터의 출력이 될 수 있다. 실행은 또한 메모리(234)에 데이터 또는 변수를 저장하는 것을 포함할 수 있다.
개시된 배열은 해당 메모리 위치(255, 256, 257, 258)에서 메모리(234)에 저장되는 입력 변수(254)를 사용한다. 설명된 배열은 대응하는 메모리 위치(262, 263, 264, 265)에서 메모리에 저장되는 출력 변수(261)를 생성한다. 중간 변수(268)는 메모리 위치(259, 260, 266 및 267)에 저장될 수 있다.
프로세서(205)의 레지스터 섹션(244, 245, 246), 산술 논리 장치(ALU)(240) 및 제어 유닛(239)은 프로그램(233)을 이루는 명령어 세트 내 모든 명령에 대하여 "페치, 디코딩 및 실행" 사이클을 수행하도록 요구되는 마이크로 조작의 시퀀스를 수행하도록 함께 작동된다. 각 페치, 디코딩 및 실행 사이클은:
(a) 메모리 위치(228, 229, 230)로부터 명령어(231)를 페치 또는 판독하는, 페치 동작;
(b) 제어 유닛(239)이 어떤 명령이 페치되었는지 결정하는 디코딩 동작; 및
(c) 제어 유닛(239) 및/또는 ALU(240)이 명령어를 실행하는 실행 동작을 포함한다.
이후, 다음의 명령을 위한 추가 페치, 디코딩 및 실행 사이클은 실행될 수 있다. 유사하게, 저장 사이클은 제어 유닛(239)이 메모리 위치(232)에 값을 저장하거나 기록하는 것에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 방법에서 각 단계 또는 서브 프로세스는 프로그램(233)의 하나 이상의 세그먼트와 연관될 수 있고, 프로그램(233)의 주목된 세그먼트에 대한 명령어 세트 내 모든 명령어에 대한 페치, 디코딩 및 실행 사이클을 수행하도록 함께 작동하는 프로세서(205) 내 레지스터 섹션(244-246), ALU(240) 및 제어 유닛(239)에 의해 수행될 수 있다.
하나 이상의 다른 컴퓨터(290)는 도 2a에서 도시된 바와 같이 통신 네트워크(220)에 연결될 수 있다. 각각의 그러한 컴퓨터(290)는 컴퓨터 모듈(201)과 대응하는 주변 장치와 비슷한 구성을 가질 수 있다.
하나 이상의 다른 서버 컴퓨터(291)는 통신 네트워크(220)에 연결될 수 있다. 이러한 서버 컴퓨터(291)는 정보를 제공하도록 개인 장치 또는 다른 서버 컴퓨터로부터의 요청에 응답한다.
방법(500)은 대안적으로 설명된 방법의 기능 또는 서브 기능을 수행하는 하나 이상의 집적 회로와 같은 전용 하드웨어에서 구현될 수 있다. 그러한 전용 하드웨어는 그래픽 프로세서, 디지털 신호 프로세서 또는 하나 이상의 마이크로 프로세서 및 연관된 메모리를 포함할 수 있다.
소프트웨어(233) 및 프로세서(205)는 렌즈를 제작할 필요 없이 광학 디자인을 빠르게 구현하고 검사하도록 가변형 미러(162)와 공간 광 변조기(164)에서 동작할 수 있다.
본 발명은 발명의 방법(500)에 따라 구현된 안과용 렌즈 디자인을 포함하는 안과용 렌즈를 제공한다.
또한, 본 발명은 발명의 방법(500), 장비(100) 및/또는 시스템(300)을 사용하여 렌즈 디자인을 최적화하기 위한 방법을 제공한다. 발명은 추가적으로 최적화된 렌즈 디자인을 포함하는 안과용 렌즈를 제공한다.
예시
시력 및 대비 감도를 검사하기 위한 적응형 광학 시스템
본 발명의 일 실시예에 따라, 시각 능력의 검사를 위한 적응형 광학(AO) 장치(160)의 광학 레이아웃은 도 3a에 도시된다. 발명의 다양한 실시예에 따라, 장비(100)로의 장치(160)의 통합은 도 1a, 1b 및 1c에 도시된다. 스크린(182)를 포함하는 1차 마이크로-디스플레이(180a)는 시력 및 대비감도를 포함하는 시력검사를 디스플레이하도록 프로그램되었다.
계단식 알고리즘(staircase algorithm)에 기초하여 커스터마이징된 소프트웨어가 시력을 검사하도록 E 타겟(20)(도 3c 참조)의 크기를 조정하도록 사용되었거나 'E' 타겟(20)의 대비 레벨은 대비 역치를 측정하도록 변동되었다. 대상에 대한 태스크는 E 타겟(20)이 위, 아래, 왼쪽 또는 오른쪽으로 지향되면, 나타내도록 대상이 키패드 버튼을 누르는 것으로 네 가지 대안 가능한 선택이 있었다. 이후 계단식 알고리즘은 역치 해상도를 추정하도록 대상자의 정확하거나 부정확한 반응에 기초하여 'E' 타겟(20)의 크기 또는 대비를 증가했다. 타겟도 사이에, 스크린(182)은 E 타겟(20)과 평균 대비가 동일한 회색 불규칙 잡음의 마스크(20b)를 디스플레이했다. 이는 프리젠테이션 사이에 적응 효과와 잔상을 최소화하기 위한 정신 물리학의 기법이다. E 타겟(20)은 글자 도표 위에 디스플레이된 글자의 선과 유사한 측면 상호작용이 제공한 플랭킹 바(20c)에 의해 둘러싸였다.
시력 검사하기
텀블링 E 검사 타겟(20)(Tumbling E test target)이 적용된 렌즈 디자인(2zone, 중심 거리 동심원의 이중 초점 안경)으로 고대비 광순응 시력을 검사하도록 적응형 광학 장치(160)에서 사용되었다. 시력은 어떠한 시간 제한 없이 검사되었다. 8명의 건강하고 젊은 대상자가 참가했다. 측정은 왼쪽 눈(30OS)에서만 수행되었다.
베이스라인 측정으로서, 시력은 또한 대상자의 최적의 거리 구주 교정(distance sphero-cylinder correction)으로 측정된다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 증가하는 주변부 배율 +2D는 고대비 시력의 손실을 일으켰다. 그러나, 주변부 배율이 계속 증가함에 따라, 시력 상의 상대적 영향은 안정상태에 도달하여, +4D 주변부 플러스에 의해 시력 손실이 비교적 일정하게 된다.
적용된 디자인으로 대비 감도 검사하기
이 연구의 목적은 적용된 렌즈 디자인이 대비 감도에 미치는 영향을 검사하는 것이었다.
모든 네 명의 대상자는 대비 감도 검사로 장치(160)에서 10 분 연습 섹션이 주어진다. 대상자가 이 검사 절차에 익숙해진 이후에 실험 운영자는 대상자의 왼쪽 눈(30OS)으로의 상이한 수준의 플러스 배율의 적용된 렌즈 디자인을 유도했다. 검사의 순서는 무작위였다. 검사를 하는 동안, 대상자는 OLED 마이크로-디스플레이(180a)에 디스플레이 된 고정된 크기의 'E' 타겟(20)을 보았고, 시간 제한 없이 CS 검사를 수행했다.
태스크는 대상자가, E 타겟(20)이 위, 아래, 왼쪽 또는 오른쪽으로 지향되는지 나타내도록 키패드 버튼을 누르는 네 가지 대안적인 선택이었다. 이 실험에서, CS 검사는 0.3, 0.4 및 0.6 logMAR의 세 가지 다른 글자 크기로 대상자에게 수행되었다.
주변부 배율을 증가하는 것은 대상자의 대비 감도를 감소시켰다(즉, 더 높은 대비 역치임).
도 6에서 도시된 바와 같이, VA(시력) 결과와 다르게, CS(대비 감도)는 +6D까지 더 높은 양의 플러스 배율이 주변부 영역에서 사용됨에 따라, 더 감소되었다.
주변부 플러스 배율은 대상자가 더 높은 공간 빈도 함량(0.3 및 0.4 logMAR의 더 작은 글자 크기)을 가진 타겟(20)을 보고 있었을 때, CS에 더 강한 영향을 보여주었다.
2차 마이크로-디스플레이
도 3b에 도시된 바와 같이, 마이크로-디스플레이(180a)와 같이 동일한 사양을 가진 2차 마이크로-디스플레이(180b)는 적응형 광학 장치(160)가 추가되었다. 2차 마이크로-디스플레이(180b)는 렌즈(132), 콜드 미러(144) 및 박막 빔 스플리터(PB2)(134)를 포함하는 광학 요소(130)에 의해 시스템 축과 연결되었다.
2차 마이크로-디스플레이(180b)의 전면에 있는 대물렌즈(132)는 마이크로-디스플레이(180a)와 동일한 스루-시스템 배열을 생성하도록 선택되었다.
수정된 시스템(160)은 그 위에 디스플레이된 이미지 또는 스크린 타겟(184a 및 184b)이 서로 오버레이하지만, 각 스크린 타겟(184a 및 184b)이 독립적인 광학적 제어 하에 있도록 정렬된 두 개의 마이크로-디스플레이(180a 및 180b)를 사용한다.
맥락막 반응의 동시 측정이 있는 적응형 광학 시스템의 통합
적응형 또는 가변형 미러(162) 및 공간 광 변조기(164)를 포함하는 적응형 광학 장치(160)는 광학 디자인에 노출 동안, 그리고 다시 광학 디자인에 노출이 중단된 이후 회복 기간 동안 실험 렌즈 디자인이 정규 간격에서 축 길이/맥락막 두께에 미치는 영향을 동시에 검사하도록, 안구 바이오메트릭 장치(120)과 결합되었다. 유리하게는, 이러한 접근법은 기회를 안과용 렌즈를 제조할 필요 없이 새로운 광학 디자인을 검사하도록 기회를 제공하였다.
광학 디자인의 연구는 렌즈 중심과 배율의 진행(변화의 비율)에 관련하여 플러스 광출력의 위치 및 영역과 같은 파라미터를 포함하는 적응형 광학 장치(160)에서, 체계적으로 변동되었다. 맥락막 두께와 축 길이의 측정은 대상자가 적응형 광학 장치(160)에 의해 유도된 안과용 렌즈 디자인을 통하여 보는 경우, 동시에 수행되었다. 다양한 망막 위치가 중심와(fovea) 및 망막 주변에 있는 다양한 위치를 포함하는 곳에서 측정될 수 있다.
기본 시력 연구에 대한 적응형 광학 장치(160)은 Mirao 적응형 미러(162) 및 HASO Hartmann Shack 파면 센서(166)의 주요 컴포넌트를 포함한다. Mirao 적응형 미러(162)는 구면 수차와 같은 수차를 생성하도록 정확하게 보정될 수 있다. 그러나 적응형 미러(162)가 52개의 작동 장치(169)(도시되지 않음)에 의해 구동되므로, 배율의 가파른 기울기를 가진 광학 디자인을 생성하기에 제한된 능력을 가진다.
광범위의 도전하는 광학 디자인을 시뮬레이션하는 능력을 가진 장치(160)를 제공하기 위해, 공간 광 변조기(164)가 추가되었다. 이러한 실시예에서, SLM(164)는 Boulder Nonlinear Systems Inc. 디자인로부터 획득되어, +10D 주변부 영역을 가진 2 zone 동심원의 이중 초점 안경과 같이 급격한 배율 변동을 생성한다.
도 1c와 3a에 도시된 바와 같이, SLM(164)은 존재하는 적응형 또는 가변형 미러(162)와 직렬로 적응형 광학 장치(160)에 통합된다. 유리하게, 이는 결과적으로, 광범위한 광학 디자인을 생성하도록 적응형 광학 요소 둘 다의 배율이 된다.
공간 광 변조기(164)는 7.68 x 7.68mm 활성 영역의 스퀘어를 가로지르는 15 x 15 마이크론의 액정 픽셀/요소 크기를 가지는 기저 전극(171)의 어레이에 응답하여, 굴절률을 변화시키는 액정(165)(도시되지 않음) 층으로 구성된다.
적응형 광학 장치(160) 출력의 유효 검사는 다양한 광학 디자인으로 수행되었다. 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 수직 코마 및 구면 수차 둘 다는 HASO 파면 센서(166)를 사용하여 직접 측정되는 경우, 공간 광 변조기(164)에서 정밀하게 구현되었다. 적응형 미러(162) 및 공간 광 변조기(164)를 결합하는 적응형 광학 장치(160)는 복잡한 광학 디자인을 빠르게 생산하고, 이후 시각적 능력의 양상의 범위 및 축 길이 및/또는 맥락막 응답을 신뢰 가능하게 검사하는 능력을 제공했다.
축 길이/맥락막 두께의 동시 측정이 있는 결합된 적응형 광학 자극 시스템의 개발
적응형 광학 장치(160)로 광학 디자인으로의 눈(30OS)의 축 길이(38)의 응답을 검사하기 위해 일련의 개발이 요구되었다. 이러한 쟁점은
1. 어떻게 검사된 눈의 조절 반응을 제어하는지
2. 어떻게 눈의 축 길이를 측정하는 한편 동시에 광학 디자인에 눈을 노출하는 지
3. 최대 한 시간 동안 광학을 통해 보는 동안 대상자가 착수해야 할 시각 태스크가 무엇인지
4. 어떻게 계속되는 검사의 최대 한 시간 동안 광학적 시스템 내에서 정렬된 대상을 유지하는지
를 포함하였다.
사용된 장비(100)는 도 1a, 1b, 1c 및 도 3a, 3b에 예시되고 측정 광 경로(116)와 적응형 광 경로(114)의 동시 보기와 조절의 제어를 허용한다. 타안(30OD)이 가려지고 검사된 눈(30OS)이 타겟(182)을 본다면, 검사된 눈(30OS)은 적응형 광학 시스템(160)과 바달 렌즈 시스템 설정에 의해 생성된 광학적 디자인에 기초하여 조절될 것이다. 예를 들면, 이는 20cm에서 가까이 보기를 시뮬레이션 할 수 있도록, 범위가 영 조절 요구(zero accommodation demand)(멀리서 보임)에서 높은 수준의 조절 요구(예를 들면, 5D)까지다.
조절은 또한 도 1c에 도시된 바와 같이, 타겟(184b)에 초점을 맞추도록 검사되지 않은 타안(30OD)을 사용함으로써 제어될 수 있다. 타안(30OD)에 의해 보인 이러한 타겟(184b)이 선명하다면, 양안(30OS, 30OD)의 조절 응답은 두드러질 수 있다(검사된 눈(30OS)은 검사 하에 광학 디자인에 의해 흐려질 수 있다).
검사된 눈(30OS)의 조절 응답은 검사 기간 동안 임의의 시간에서 HASO 파면 센서(166)로 점검될 수 있다. 검사된 눈(30OS)과 바이오메트릭 장치(120) 사이에서 빔 스플리터(134)를 사용함으로써, 검사된 눈(30OS)은 스크린 타겟(184a)과 바이오메트릭 장치(120)의 안구 바이오메트릭 측정 광 경로(116)를 동시에 볼 수 있다.
대상자는 최대 한 시간 동안 적응형 광학 장치(160)를 통하여 타겟(184)을 보도록 요구된다. Lenstar(120)로 축 길이의 측정 동안, 이 프로세스는 검사된 눈(30OS)의 중심와 축으로 Lenstar(120)의 측정 광 빔(117)을 배열하도록 정확하고 안정된 고정을 요구한다. 안정된 고정을 보장하도록, 몰티즈 크로스 타겟(20)은 스크린 타겟(184)으로서 마이크로-디스플레이 스크린(182) 상에 존재했고, 측정 빔(117)(대상자에게 빨간 점으로서 나타남)의 중심은 마이크로-디스플레이(180a) 상에 디스플레이 된 몰티즈 크로스의 중심으로 조이스틱 제어를 통해 정렬되었다. Lenstar(120) 전에 빔 스플리터(110)는 대상자가 마이크로-디스플레이(180a) 및 Lenstar 측정 광 빔(117) 모두를 동시에 보도록 허용한다.
조절 제어가 또한 타안(30OD)과 함께 요구되는 경우, 타안(30OD) 뷰어(420)는 검사된 눈 마이크로-디스플레이(180a)와 동기화되고 양쪽 눈(30OS와 30OD)은 동시에 십자가 패턴의 요소를 본다(이는 양안 보기로 불리며, 여기서 양쪽 눈은 유사한 양상의 장면을 보지만 다른 광 경로를 통하여 존재한다).
적응형 광학 시스템(160)에서 최대 한 시간 동안 몰티즈 크로스 패턴 또는 고정 이미지를 보는 것은 지루하므로, 마이크로-디스플레이(180a) 및 먼 타겟 모니터/타안(30OD) 뷰어(420)는 대상자 선택의 영화를 동기하여 보여주는 데 사용된다. 이후, 대상자는 가려진 타안(30OD)과 검사된 눈(30OS)에 영향을 미치는 적응형 광학을 통해 안과용 검사 디자인을 통하여 영화를 본다. 교대로, 영화가 양쪽 눈(30OD와 30OS)에 의해 보일 수 있고 안과용 검사 디자인은 적응형 광학 장치(160)를 통해 보고 있는 검사된 눈(30OS)으로 보이는 이미지에 영향을 미칠 수 있는 한편, 타안(30OD)은 선명한 시야를 위해 최적으로 교정될 수 있다. 이 배열은 도 1e에 도시되고, 가변형 미러(162)와 공간 광 변조기(164)를 제어하는 데 사용될 수 있는 컴퓨터(200)를 예시한다.
대상자가 적응형 광학 장치(160)를 통하여 마이크로-디스플레이 타겟(184)을 보는 경우, 그들이 안정되게 남아있고, 동공(32)이 적응형 광학 장치(160)의 광학 광 경로(112)에 대해 중심에 남아 있는 것은 중요하다. 근시 제어 광학 디자인은 종종 동공(32)을 가로질러 빠른 배율 변동을 가지므로, 광학의 조정불량은 실질적으로 검사 파면의 컴포넌트의 수준 및 유형을 바꿀 수 있다.
환자와 동공 조정불량의 이러한 문제를 최소화하도록, 발명자는 실시간 피드백을 컴퓨팅 장치, 이후에 공간 광 변조기를 위한 컨트롤러(168)로 제공하는 적응형 광학 장치(160) 내 동공 추적 경로(404)를 포함하는 동공 추적기(400)를 개발했다. 동공 추적 조명원(406)은 대상자에게 가시적이지 않고, 따라서 동공 수축을 유발하지 않도록 950nm(근적외선)로 선택되었다.
동공 추적 카메라(402)는 공간 광 변조기 컨트롤러(168)로 보내지는 30 Hz의 주파수로 동공(32)의 중심의 추적을 제공한다. 이후, 컨트롤러(168)는 파면(검사 광학 디자인)이 필수적으로 눈(30OS)과 함께 움직여 동공(32)위에서 중심을 유지하도록, 실시간으로 그 활성표면에서 공간 광 변조기(164)에 의해 생성된 파면의 위치를 조정한다. 이러한 방식으로, 한 시간의 검사의 진행 상, 대상자는 검사하는 동안, 약간 움직일 수 있고 여전히 적절한 광학 파면에 노출될 수 있다.
동공 추적 및 대상자의 동공(32)으로 파면 패턴을 다시 중심 잡기의 효과는 도 7에 도시된다. 0.25 mm 및 0.50 mm 동공 오프셋의 양 예시에서, 동공 추적 없는 결과와 비교하여 SLM은 대상자의 동공(32)으로 적용된 광학 디자인의 파면을 다시 중심 잡아 결과적으로 훨씬 적은 양의 잔류 파면 오류가 발생한다.
도 8은 시스템(300)을 통하여 몰티즈 크로스 타겟을 보는 경우, 30분 시간에 걸쳐 대상자의 동공 위치를 도시한다. 턱받침과 머리띠를 가지는 무겁고 안정된 머리 지지대는 바이트 바의 사용 없이 사용된다.
결과의 반복성은 4 가지 광학 조건(+3D 디포커스, -3D 디포커스, +3D 종구면수차 및 -3D 종구면 수차)을 가지고 적응형 광학 장치(160)을 통하여, 40분에 걸쳐 검사되었다. 동일한 대상자는 2 가지 경우에서 모든 4 가지 광학 조건을 완료했는데, 한번은 40분 동안 고정 타겟(184)으로 몰티즈 크로스를 사용하고, 다시 40분 동안 검사 내내 영화를 보았다. 축 길이 측정이 이루어졌을 때마다, 영화는 안정된 고정을 보장하도록 몰티즈 크로스로 다시 전환되었다.
도 9 및 10에서 결과는 두 시험 조건에서 축 길이(38)의 변화 사이에서의 좋은 연관성을 도시한다. 마이너스 디포커스와 마이너스 구면 수차는 둘 다 검사된 눈(30OS)이 더 길어지게 하고, 플러스 디포커스와 플러스 구면 수차는 둘 다 검사된 눈(30OS)이 짧아지게 한다.
Lenstar LS900으로 축 길이 측정
A-스캔에서 피크 사이의 기하학적 거리를 결정하도록, Lenstar 기구(120)는 안구 매체의 추정된 굴절률을 사용하여 광학 경로 길이를 기하학적 길이로 전환한다. 축 해상도는 단일 A-스캔에 약 10 마이크론이다.
Lenstar 기구(120)를 사용하여 일반적인 대상자로부터 단일 측정에서의 A-스캔은 각 측정으로부터 도출될 다양한 범위의 안구 바이오메트릭 치수를 허용한다. 총 5 번의 측정이 보통 이루어지고, 결과는 추후에 평균을 낸다. 데이터 수집에 이어, 각 측정에서의 후안으로부터 비롯된 A-스캔 데이터는 망막과 맥락막 두께를 결정하도록 기구의 소프트웨어를 사용하여 수동으로 분석될 수 있다. 그러나, 맥락막 두께는 약 4-5 마이크론의 해상도를 가진 스펙트럼 영역 광학 단층 촬영 스캔으로부터 정확히 도출될 수 있다.
광학 디자인이 축 길이/맥락막 반응에 미치는 영향을 이해하기 위한 최적의 대상 검사 조건
적응형 광학 장치(160)를 사용한 연구는 적응형 광학 장치(160)를 통해 보인 광학 디자인으로 결과에 대한 이전 시각 태스크 및 이전 환경의 영향의 "워시아웃(washout)"을 위해 요구되는 적절한 기간을 이해하는 데 집중했다. 발명자에 의한 연구는 10분의 조절 이후 약 5분의 회귀로, 조절이 맥락막(40)이 약간 얇아지게 하고 축 길이(38)가 (조절 동안) 증가하도록 하는 것을 보여주었다. 맥락막 두께(42)에 영향을 준다고 생각되는 다른 요소는 특정 약물, 니코틴 및 카페인이다.
발명자는 광학 디자인이 시작되는 노출 전에 20분의 워시아웃 기간을 사용했다. 이 시간동안, 대상자는 최적의 굴절 교정기를 착용하고 낮은 조도의 방에 앉고 6m 떨어진 조절 거리에서 TV를 시청하여 원근 조절을 이완하고, 방의 조명에 망막(34)을 적응시킨다. 대상자는 루틴하게 그들의 약물, 카페인 및 니코틴 사용에 대해 질문 받는다.
사람의 눈이 축 길이(38)와 맥락막 두께(42)(눈은 정오 무렵에 가장 길고, 맥락막은 가장 얇음)에서 일변화를 보여주기 때문에, 발명자는 근본적인 일주기 리틈로부터의 교란 효과를 피하도록 하루 중 같은 시간에 대상자를 항상 검사하려고 노력한다.
동심원의 디자인의 적응형 광학 연구
이 연구의 목적은 동심원의 이중 초점 안과용 디자인 및 적응형 광학의 수단에 의해 눈(30OS)에 도입된 +3D 구면 디포커스의 영향 아래서 축 길이(38)의 변화의 시간 경로와 규모를 조사하는 것이었다.
모든 대상자는 디포커스 조건 둘 다로 검사되었다. 대상자는 각 실험에서 사용된 디포커스 유형에 따라 가려졌다.
16명의 젊고(18-30세) 건강한 성인이 모집되었다. 광학적 디포커스 조건은 축 길이에서 일변화의 영향을 최소화하기 위해 다른 날 그리고 하루 중 대략 동일한 때에 검사되었다.
다른 양성 디포커스 조건(+3D 디포커스 및 동심원의 이중 초점 안경)에 40분 노출 이후에, 축 길이(AxL)(38)에서 상당한 변화(약 10마이크론의 단축)가 관찰되었다. 대상자는 +3D디포커스와 동심원의 이중 초점 안경(+6D 주변부와 2mm 중앙 평면 영역) 둘 다와 유사한 단축 반응을 보여주었다. 적응형 광학을 통하여 +3D 디포커스 또는 동심원의 이중 초점의 조건으로의 노출이 40분에 중단되고 눈의 광학적 보정이 이제 최적으로 초점을 맞추면, 눈의 축 길이는 다음 15분에 걸쳐 원래 베이스라인 수준으로 회복하기 시작한다. 결과는 도11에서 도시된다.
축 길이(38)에서의 변화는 눈이 적응형 광학을 통해 도입된 광학 블러를 빠르게 검출할 수 있고 그 축 길이를 변경할 수 있음을 시사한다.
본 발명은 40분 이내에, 눈이 그 축 길이(38)에서 신뢰 가능한 변화를 보여주며, 이는 단기 눈 길이를 조정하도록 검사된 눈(30OS)에 의해 검출되는 렌즈 디자인 특징의 이해의 발전을 허용한다.
유리하게는, 본 발명은 검사 안과용 렌즈를 제조하고, 동공 추적 소프트웨어 기능을 통하여, 광학 디자인이 지속적으로 동공의 중심과 일치하게 위치하는 것을 허용하기 위한 요구를 극복한다.
여기서 결과는 안과용 렌즈 디자인의 최적화를 가이드하여 잠재적으로 장기 눈 성장을 제어하도록 모델의 개발에 대한 중요한 지침을 제공하였다.
본 명세서에서, "포함하다", "포함하는" 또는 이와 유사한 용어는 비배타적인 포함을 의미하도록 의도되어 요소의 목록을 포함하는 장비가 그 요소만을 포함하지 않고, 열거되지 않은 다른 요소도 포함할 수 있다.
본 명세서 전체에 걸쳐, 발명을 임의의 일 실시예 또는 특징의 특정한 모음으로 제한하지 않으면서 본 발명을 묘사하고자 하였다. 당업자는 그럼에도 불구하고 본 발명의 범위 내에 들어갈 특정한 실시예로부터 변경을 알아차릴 수 있다.

Claims (22)

  1. 안과용 렌즈 디자인의 영향을 측정하기 위한 방법으로서,
    광학 광 빔을 파면 측정 광 경로와 파면 변조 광 경로로 분할하는 단계;
    상기 파면 변조 광 경로에 위치된 적응 제어 광학 장치에서 상기 안과용 렌즈 디자인을 구현하는 단계; 및
    상기 안과용 렌즈 디자인의 상기 영향을 측정하도록 파면 측정 광 경로와 안구 바이오메트릭(biometric)에서 안구 바이오메트릭 데이터를 획득하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 안과용 렌즈 디자인의 영향을 측정하기 위한 장비로서,
    광학 광 경로를 파면 측정 광 경로와 파면 변조 광 경로로 분할하는 빔 스플리터;
    상기 안과용 렌즈 디자인을 구현하도록 상기 파면 변조 광 경로에 위치된 적응 광학 장치; 및
    안구 바이오메트릭 데이터를 획득하도록 상기 안구 바이오메트릭 측정 광 경로에 위치된 안구 바이오메트릭 장치
    를 포함하는 장비.
  3. 안과용 렌즈 디자인의 영향을 측정하기 위한 시스템으로서,
    광학 광 경로를 파면 변조 광 경로와 파면 측정 광 경로로 분할하기 위한 빔 스플리터;
    상기 파면 변조 광 경로에 위치된 적응 광학 장치;
    상기 안과용 렌즈 디자인을 구현하도록 상기 적응 광학 장치를 제어하기 위한 하나 이상의 프로세서; 및
    안구 바이오메트릭 데이터를 획득하기 위해 상기 안구 바이오메트릭 광 경로에 위치된 안구 바이오메트릭 장치
    를 포함하는 시스템.
  4. 제2항의 장비 또는 제3항의 시스템을 조립하기 위한 방법으로서,
    광학 광 경로를 파면 측정 광 경로와 파면 변조 광 경로로 분할하도록 빔 스플리터를 설치하는 단계;
    상기 안과용 렌즈 디자인을 구현하도록 상기 파면 변조 광 경로에 적응 광학 장치를 위치하는 단계;
    상기 방법이 시스템을 조립하는 단계를 포함하는 경우, 상기 적응 광학 장치를 제어하여 상기 안과용 렌즈 디자인을 구현하도록 하나 이상의 프로세서를 연결하는 단계; 및
    안구 바이오메트릭 데이터를 획득하도록 상기 안구 바이오메트릭 광 경로에 안구 바이오메트릭 장치를 위치하는 단계
    를 포함하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 광 빔을 두 개 이상의 빔으로 분할하기 위한 임의의 적절한 장치를 포함하는, 방법, 장비 또는 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 박막 빔 스플리터, 큐브 빔 스플리터, 색 선별 미러, 밴드 필터 또는 장파장/단파장 필터(longpass/shortpass filter)를 포함하는, 방법, 장비 또는 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이오메트릭 장치는 비접촉 안구 바이오메트릭 장치를 포함하는, 방법, 장비 또는 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 안구 바이오메트릭 장치는 간섭계를 포함하는, 방법, 장비 또는 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 간섭계는 레이저 간섭계, 저간섭성 간섭계(low coherence interfereometer), 광학 바이오미터 또는 광 간섭성 단층 촬영기(OCT)를 포함하는, 방법, 장비 또는 시스템.
  10. 제1항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적응 광학 장치는 하나 이상의 파면 제어기(wavefront shaper)를 포함하는, 방법, 장비 또는 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하나 이상의 파면 제어기는 하나 이상의 공간 광 변조기 및/또는 하나 이상의 적응형 미러를 포함하는, 방법, 장비 또는 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는 기저 전극의 배열에 응답하여, 광학적 변조에 대한 굴절률을 변화시키는 액정 층을 포함하는, 방법, 장비 또는 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 적응형 미러가 발생된 파면의 형태를 조정하도록 하나 이상의 작동기에 의해 구동되는, 방법, 장비 또는 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 하나 이상의 파면 제어기는 직렬의 하나 이상의 공간 광 변조기를 포함하는, 방법, 장비 또는 시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 하나 이상의 파면 제어기는 하나 이상의 적응형 미러와 결합한 하나 이상의 공간 광 변조기를 포함하는, 방법, 장비 또는 시스템.
  16. 제1항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서
    상기 적응 광학 장치는 파면 센서를 더 포함하는, 방법, 장비 또는 시스템.
  17. 제1항 내지 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적응형 광학 장치는 눈의 망막 평면에 켤레인 CCD 평면이 있는 영상 장치를 더 포함하는, 방법, 장비 또는 시스템.
  18. 제1항 내지 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    동공 추적기를 더 포함하는, 방법, 장비 또는 시스템.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    획득된 상기 바이오메트릭 데이터가 맥락막의 두께; 광학 축 길이(앞쪽 각막 표면으로부터 망막 색소 상피까지의 거리); 유리체방 깊이; 전방의 깊이; 수정체 두께; 각막 두께; 망막의 두께(또는 상기 망막 내의 층); 및 공막 두께 중 하나 이상을 포함하는 방법, 장비 또는 시스템.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 방법 또는 시스템에 따라 구현된 상기 안과용 렌즈 디자인을 포함하는 안과용 렌즈.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 방법, 장비 또는 시스템을 이용하여 렌즈 디자인을 최적화하기 위한 방법.
  22. 제21항에 따라 최적화된 렌즈 디자인을 포함하는 안과용 렌즈.
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