具有遠程波前生成器的屈光度計的制作方法
【專利摘要】公開了視力測試方法和裝置，所述方法包括：生成圖像；遠離患者調(diào)整圖像的波前；將被調(diào)整的波前傳遞到患者眼睛附近、患者眼睛上、或患者眼睛內(nèi)的平面上；根據(jù)患者或操作者的反應(yīng)，改變波前的調(diào)整；以及將波前調(diào)整的值傳遞給操作者。所述裝置包括：用于生成圖像的設(shè)備；物理上遠離患者調(diào)整圖像的波前的設(shè)備；將被調(diào)整的圖像波前光學(xué)傳遞到患者眼睛附近、患者眼睛上、或患者眼睛內(nèi)的平面上的設(shè)備；根據(jù)患者或操作者的反應(yīng)，改變圖像的波前的調(diào)整的設(shè)備；以及將持續(xù)被調(diào)整的波前值傳遞給操作者的設(shè)備。
【專利說明】具有遠程波前生成器的屈光度計

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及主觀、雙目筒的、患者互動的視力測試。

【背景技術(shù)】
[0002] 綜合屈光檢查儀透鏡標度盤，如美國專利4, 523, 822中所描述的那種，在目前的 使用中是最普遍的視力測試設(shè)備。該綜合屈光檢查儀由固定的球面度數(shù)和柱狀度數(shù)的透鏡 的標度盤組成，其中度數(shù)以〇. 2?或0. 12?的增量變化。在視力測試期間，當患者通過所 選透鏡觀測視力表中的字母時，綜合屈光檢查儀被放置在患者眼睛的前方，且不同的透鏡 被撥到設(shè)備的觀測孔中?；诶妹總€透鏡的組合來增加或減少患者所感知的圖像的清晰 度，驗光師以迭代方式確定校正視力的球面透鏡和柱狀透鏡的最佳組合，并且隨后把這些 值記錄為鏡片參數(shù)（prescription)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚的是，常規(guī)的鏡片參數(shù)以屈光 度數(shù)（dioptric power) "D"（具有+1屈光度的光學(xué)度數(shù)的透鏡將平行光線聚在1米的焦 點處）來提供，其中"D"采用0· 2?或0· 12?分辨度（1/4屈光度或1/8屈光度）的增量。
[0003] 對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，綜合屈光檢查儀具有已知的缺陷，這些缺陷包括測 量分辨度、引起儀器調(diào)節(jié)的傾向、有限的觀測視場、以及一些患者認為不明確的檢查任務(wù)， 其中測量分辨度受到其固定度數(shù)透鏡的度數(shù)差的限制。
[0004] 在美國專利3, 305, 294中，阿爾瓦雷茲（Alvarez)描述了能夠調(diào)節(jié)光學(xué)度數(shù)的兩 元件的透鏡系統(tǒng)。阿爾瓦雷茲透鏡包括配對的透鏡元件，其中每一個具有由三次多項式限 定的表面形狀。當阿爾瓦雷茲透鏡對中的一個元件在垂直于其光軸的方向上進行平移時， 該透鏡對的光學(xué)度數(shù)隨著平移量而變化。
[0005] 漢弗萊（Humphrey)的編號為3, 874, 774的美國專利描述了主觀、雙目筒視力測試 儀器，在本文其被稱為漢佛萊視力分析儀（"HVA"）。HVA并入了單對可變度數(shù)的阿爾瓦雷 茲透鏡以提供球面校正，以及沿著儀器的光軸串聯(lián)布置的第二和第三對阿爾瓦雷茲透鏡， 以分別提供沿著0° -90°和45° -135°軸的可變的散光校正度數(shù)，而不是使用固定度數(shù) 的透鏡。兩個固定軸的和可變度數(shù)的阿爾瓦雷茲柱狀透鏡的用途被用來在任何期望的軸上 生成采用〇. 12?或0.2?增量的產(chǎn)生柱狀度數(shù)。在HVA屈光度計中的可變度數(shù)的阿爾瓦 雷茲透鏡的使用是相對綜合屈光檢查儀中和類似現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備中的固定度數(shù)透鏡的發(fā)明 特征。
[0006] 在綜合屈光檢查儀和類似的現(xiàn)有的技術(shù)方法中，校正透鏡被直接物理地放在患者 的前方。在HVA中，透鏡被遠程地放置在機柜中，該機柜介于患者和操作者之間，且阿爾瓦 雷茲透鏡的光學(xué)特性通過被放置在患者前面大約3米處的凹形視場反射鏡來被成像，或被 光學(xué)傳遞到患者眼睛附近的合適的平面上。漢佛萊稱該布置為"虛像透鏡架構(gòu)"，并且其消 除了在患者眼睛附近放置大體積裝置。當用HVA視場反射鏡觀測圖像時，對于患者來說，看 起來就像隱形的"虛像"校正透鏡被放置在其眼睛的前面，并且其允許視力測試在自然觀測 條件下就能進行，而不需要引導(dǎo)儀器調(diào)節(jié)，儀器調(diào)節(jié)是綜合屈光檢查儀和類似現(xiàn)有技術(shù)設(shè) 備固有的常見誤差來源。
[0007] 專利3, 874, 774早在1975年就被公布，目前透鏡制造技術(shù)的改進，允許眼鏡鏡片 被制造成〇. 01D的分辨度，或者被制造成更小的分辨度，其比由綜合屈光檢查儀、HVA以及 其它現(xiàn)有技術(shù)的視力測試方法所提供的〇. 12?或0. 2?分辨度高出大約10倍的分辨度。 目前類似的分辨度可以在接觸式透鏡制造中實現(xiàn)，以及通過利用LASIK和PRK外科手術(shù)的 激光視力治療來實現(xiàn)。
[0008] 像差計、波前傳感器、以及空間分辨屈光度計最近也變得可用于測量眼睛的較高 階像差，諸如球面像差、彗形象差（coma)、以及三葉形（trefoil)。與僅僅根據(jù)具有被限制 在0. 12?或0. 2?的分辨度的球面和柱狀透鏡的常規(guī)眼科測量相比，將像差測量并入到各 種光學(xué)校正的設(shè)計中可以為患者提供更好的視力，增強的佩戴舒適度、以及提高的視場深 度。
[0009] 美國專利7, 703, 919B2和7, 926, 944B已經(jīng)公布了測量視力的新方法，該方法基 于神經(jīng)眼（neuro-ocular)波前誤差，并且其是發(fā)明人聲稱比常規(guī)眼科參數(shù)或視覺像差術(shù) (ocular aberrometry)測量結(jié)果更精確的度量。
[0010] 盡管漢佛萊視力分析器改進了現(xiàn)有技術(shù)雙目筒視力測試設(shè)備上的技術(shù)特征，但是 HVA的屈光分辨度并不比綜合屈光檢查儀的屈光分辨度好，這是因為該設(shè)備可調(diào)節(jié)透鏡被 用來模擬眼科參數(shù)，并且該設(shè)備的最大測量分辨度是0. 12?。HVA不具備獲取新可視度量 的能力，諸如，較高階像差或神經(jīng)眼波前誤差。換句話說，除非采用以〇. 12?的最小增量的 固定球面-柱狀模式，否則HVA不能調(diào)整圖像的波前。
[0011] 在HVA中，患者在偏移垂直方向10°的角度處觀測視場反射鏡中的圖像。該離軸 觀測角度引起不希望的散光現(xiàn)象和較高階像差。為了試圖補償引起的散光現(xiàn)象，漢佛萊教 導(dǎo)了球面反射鏡的制造，且隨后利用專利號為4, 043, 644的美國專利中所描述的機械夾具 來將該反射鏡變形為環(huán)形形狀。然而，一旦該反射鏡被安裝在醫(yī)生的辦公室，就不能保證反 射鏡隨著時間的推移仍保持所需要的形狀。采用HVA設(shè)備，由于離軸觀測和/或由于反射 鏡形狀變形而引起的較高階像差既不會被檢測到也不會被校正。這些缺陷限制了設(shè)備的光 學(xué)性能和精確度以及由HVA進行的屈光測量結(jié)果，并且因此降低了利用該測量結(jié)果作為規(guī) 定的校正護目鏡的性能。
[0012] 發(fā)明3, 874, 774的另一個限制是：該復(fù)雜的方法需要將HVA設(shè)置在期望的校正度 數(shù)下。需要操作者首先撥動一個控制旋輪來設(shè)置球面度數(shù)，并且隨后撥動兩個不同的旋輪， 以便設(shè)置所期望的散光度數(shù)和散光軸。因為散光校正是兩個阿爾瓦雷茲柱狀透鏡的度數(shù)的 合成矢量總和，其中每個透鏡通過不同的標度盤控制，故對于操作者來說，設(shè)置散光度數(shù)和 散光軸是項困難和非直觀的任務(wù)，尤其是對于那些被訓(xùn)練來使用綜合屈光檢查儀的人來說 更是如此，其中單個旋鈕控制柱狀度數(shù)的軸，而第二個旋鈕控制柱狀度數(shù)。
[0013] HVA光學(xué)部件被封裝在大體積面板中，其中，該面板介于患者和檢查人員之間，其 占據(jù)了檢查室空間的很大部分空間。該面板干擾了醫(yī)生接近患者，且妨礙醫(yī)生使用裂隙燈 顯微鏡和間接檢眼鏡、用于實施眼睛健康檢查的必要儀器。這將引起工作流程的延遲和患 者的不方便。
[0014] 為了克服伴隨3, 874, 774設(shè)備的這些限制以及其它限制，本文描述了用于視力測 試的新穎方法和裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 所公開的視力測試方法包括：生成圖像；遠離患者調(diào)整圖像的波前；將被調(diào)整的 波前傳遞到患者眼睛附近、患者眼睛上、或患者眼睛內(nèi)部的平面上；根據(jù)患者或操作者的反 應(yīng)，改變圖像的波前的調(diào)整；以及將波前調(diào)整的值傳遞給操作者。
[0016] 公開了視力測試裝置，其提供如下工具：生成圖像的工具；調(diào)整圖像的波前的工 具，所述調(diào)整工具從物理上遠離患者；將被調(diào)整的圖像的波前光學(xué)傳遞到患者眼睛附近、患 者眼睛上、或患者眼睛內(nèi)的平面上的工具；根據(jù)患者或操作者的反應(yīng)，改變圖像的波前的調(diào) 整的工具；以及將被持續(xù)調(diào)整的波前的值傳遞給操作者的工具。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是患者坐在檢查椅上的裝置的概括的側(cè)視圖。
[0018] 圖2是患者椅子和背部塔式設(shè)備的透視圖。
[0019] 圖3是移除了可調(diào)節(jié)的透鏡的用于右眼和左眼的波前生成器的局部俯視圖。
[0020] 圖4是可調(diào)節(jié)的透鏡在適當位置的用于右眼的波前生成器的局部細節(jié)圖。
[0021] 圖5是列出了圖4所示的可調(diào)節(jié)的透鏡元件的特征的表。
[0022] 圖6是系統(tǒng)計算機的輸入和輸出的框圖。

【具體實施方式】
[0023] 通常，本裝置打算在具有典型尺寸8' xlO'的眼睛護理專家的檢查區(qū)中使用。如 圖1和2所示，該裝置包括：塔式設(shè)備1、檢查椅2Α、容納反射視場反射鏡4和一個或多個可 選攝像頭4Α的觀察點3、以及操作控制終端5。利用裝置接受視力測試的患者1Α坐在檢查 椅座位8中，該檢查椅座位8被調(diào)節(jié)，以將患者的眼睛放在箱子9所指示的期望的檢查位置 內(nèi)。圖像通過光學(xué)塔盤10中的波前生成器10Α、或其它裝置來生成，且被引導(dǎo)到觀察點3中 的視場反射鏡4,其中在觀察點3中它們被反射到位于期望檢查位置9內(nèi)的患者的眼睛中。 在患者的后面，背部機柜1容納了計算機、電源、以及控制位于光學(xué)塔盤10中的波前生成器 的其它專業(yè)電子設(shè)備。從光學(xué)塔盤投射的圖像被視場反射鏡4反射，且由患者進行觀測。
[0024] 圖2顯示了鄰接垂直塔式設(shè)備1，且在其前面放置的檢查椅2Α的透視圖，并且該檢 查椅2Α優(yōu)選地與塔式設(shè)備1中機械隔離，以便椅子上的患者的運動與塔式設(shè)備的光學(xué)組件 隔離。檢查椅具有座位部分8,通過可以對系統(tǒng)計算機做出響應(yīng)的被放置在椅子基底11中 的電動機工具，該座位部分8的位置是可調(diào)節(jié)的。座位靠背具有頭枕12,通過手動裝置或者 響應(yīng)于系統(tǒng)計算機的自動裝置，該頭枕12是可調(diào)節(jié)的?？蛇x頭靠（未顯示）可以被用在光 學(xué)塔盤10的下側(cè)，以便在檢查期間幫助穩(wěn)固患者。
[0025] 檢查椅具有扶手13,其中每個扶手具有用于支撐患者輸入工具15的平臺14。在 一個優(yōu)選實施方式中，輸入工具是旋轉(zhuǎn)式觸覺標度盤，患者在檢查期間可以旋轉(zhuǎn)、平移、或 壓下旋轉(zhuǎn)式觸覺標度盤來向系統(tǒng)計算機提供輸入。合適的觸覺控制器通過加利佛尼亞San Jose的下沉技術(shù)（Immersion Technologies)公司（95131)來制造，且這些控制器特別適用 于在檢查期間為系統(tǒng)提供直觀輸入。許多其它輸入設(shè)備是公知的，諸如鼠標、操作桿、旋轉(zhuǎn) 控制裝置、觸摸屏、聲音、以及其它控制工具，其中任意一個輸入設(shè)備都可以被用在使用本 裝置的可選實施方式中。
[0026] 圖3顯示了移除了可調(diào)節(jié)的透鏡和附屬透鏡的用于右眼18和左眼19的波前生成 器的俯視圖。用于右眼20和左眼21的顯示工具生成圖像。一種合適的圖像生成工具是由 華盛頓Bellevue的EMagin公司制造的模型SXGA 0LED-XL?。許多其它的圖像生成工具和 物理設(shè)備在本領(lǐng)域是公知的，其包括LED、OLED、DLP、CRT以及其它工具，它們中的任意一個 設(shè)備或所有設(shè)備都可能適用于使用本裝置的可選實施方式中。
[0027] 通過20和21生成的圖像經(jīng)過準直透鏡22和23。如圖4詳細所示，且下文所描 述的，圖像的準直光線隨后穿過可調(diào)節(jié)的阿爾瓦雷茲透鏡元件和附屬透鏡元件的管組，其 中它們通過用于右眼的光束轉(zhuǎn)向反射鏡24和26并且通過用于左眼的轉(zhuǎn)向反射鏡25和27 進行重定向，隨后它們被引導(dǎo)到視場反射鏡29。透鏡24、25、26、以及27的位置和角度對系 統(tǒng)計算機做出響應(yīng)，以便將光束引導(dǎo)到視場反射鏡，并且以便將左光束路徑和右光束路徑 之間的間隔調(diào)節(jié)為患者瞳孔間的距離間隔28。用于該裝置的合適的可調(diào)節(jié)的透鏡是阿爾 瓦雷茲在美國專利3, 305, 294中所描述的透鏡。這些透鏡由多對透鏡元件組成，其中每個 元件具有可以通過三次多項式所描述的表面形狀，并且每個元件是其同類元件的反射鏡圖 像。由于透鏡元件在垂直于元件光軸的位置上相對彼此進行平移，故被傳遞給穿過它們的 圖像的光學(xué)度數(shù)依據(jù)平移量的函數(shù)而變化。透鏡被安裝在周圍框架中，并且它們通過運動 裝置28平移，使得它們的運動響應(yīng)于系統(tǒng)計算機。當圖像的波前穿過每個透鏡元件時，圖 像的波前被改變。當圖像離開波前生成器的最后的光學(xué)元件時，所傳遞的總變化在本文被 稱作圖像的波前的調(diào)整。這種調(diào)整還可能受到本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其它合適光學(xué)工具 的影響。
[0028] 本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的是，定義阿爾瓦雷茲透鏡元件形狀的等式的系數(shù)可以被 優(yōu)化，以提高它們的光學(xué)性能，例如，通過利用諸如ZeMax(Radiant ZEMAX LLC，3001112th Avenue NE, Suite 202, Bellevue, WA98004-8017USA)的合適的光學(xué)設(shè)計軟件來提高光學(xué)性 能。提高其性能的可調(diào)節(jié)透鏡的這些改進在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)進行充分設(shè)想。
[0029] 在本領(lǐng)域是公知的是，其它類型的可調(diào)節(jié)透鏡和反射鏡也可以被用在波前生成 器中以調(diào)整圖像的波前，并且它們被認為是在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)?？梢詫τ嬎銠C進行 響應(yīng)的可變形反射鏡是公知的，諸如由位于NJ的巴林頓的lOlEast Gloucester Pike的 Edmunds光學(xué)（08007-1380)制造的那些反射鏡。作為一個可選實施方式，上文所描述的可 調(diào)節(jié)阿爾瓦雷茲透鏡可以被固定透鏡、被一個或多個可變形反射鏡、或被固定透鏡、可變形 反射鏡和阿爾瓦雷茲透鏡以及本公開內(nèi)容范圍內(nèi)的剩余透鏡的任何組合取代。在另外的可 選實施方式中，被布置在機架或其它布置中的一個或多個分離的透鏡可以被替換，以便調(diào) 整圖像的波前。
[0030] 圖4顯示了用于右眼的波前生成器的更詳細的圖，其顯示了可調(diào)節(jié)的阿爾瓦雷茲 透鏡對和附屬透鏡對29-45,其被用來修正由顯示工具20所創(chuàng)建的圖像的波前。這些透鏡 的特征（identity)如圖5所示。
[0031] 在一個優(yōu)選實施方式中，阿爾瓦雷茲透鏡元件和圖像的波前的球面調(diào)整的線性分 離之間的關(guān)系被證明是：2. 1mm = 1D，并且關(guān)于阿爾瓦雷茲透鏡元件和圖像的波前的柱狀 調(diào)整之間的線性分離被證明是：1. 8mm = 1D。
[0032] 合適的磁位置編碼器或光位置編碼器（諸如由Renishaw的編碼器讀取頭 (Encoder Read Head)T 100115A 和編碼器規(guī)格（Encoder Scale)A-9420-0006M 提供的）， 可以被放置在透鏡元件29-45的底端，并且被發(fā)送給系統(tǒng)計算機的信號用來確定透鏡元件 的位置。這些工具可以用于校正或用于持續(xù)操作的目的。
[0033] 總之，可以預(yù)見的是，圖5中所列出的光學(xué)元件將被選來調(diào)整圖像的波前，以提供 從-20D到+20D的球面-柱狀屈光誤差的全范圍校正，并且提供高達或超過8D的散光校正。 該裝置能夠以操作者所期望的、在0.00?到20D增量范圍之間的任意增量提供持續(xù)可調(diào)節(jié) 的波前調(diào)整?？勺兊姆直娑鹊倪@種持續(xù)可調(diào)節(jié)的波前調(diào)整是針對現(xiàn)有技術(shù)HVA、綜合屈光 檢查儀以及其它現(xiàn)有技術(shù)的主要的改進措施，因為高分辨度步長（例如0.01D)可以被選來 提供非常精細的波前調(diào)整，以獲得最佳視力，并創(chuàng)建用于具有比常規(guī)眼科鏡片參數(shù)的分辨 度高得多的分辨度的校正護目鏡的規(guī)范，其中常規(guī)眼科鏡片參數(shù)的分辨度被限制為〇. 12? 和0. 2?分辨度。通過提供該發(fā)明特征，本裝置可以提供關(guān)于校正護目鏡針對分辨度的規(guī) 范，并且目前可以精確地創(chuàng)建新一代眼鏡鏡片的制造技術(shù)。對于操作者在某些情況下將裝 置設(shè)置為低分辨度步長（例如1.0D)，諸如檢查具有較差視力的患者以便加速他們的視力 檢查，這些可變的分辨度也是有用的。
[0034] 除了調(diào)整圖像的波前的球面和柱狀組件，本文描述的波前生成器還能夠調(diào)整波前 以實現(xiàn)對較高階像差的校正，諸如，通過控制透鏡元件31和32的運動的球面像差、以及通 過控制透鏡元件33和34的運動的彗形象差。如一個可選實施方式，波前生成器可以利用 固定的和可調(diào)節(jié)的透鏡元件來調(diào)整球面誤差和散光誤差，并且利用可變形的反射鏡元件來 調(diào)整圖像的波前的較高階像差。
[0035] 圖1顯示了觀察點3的側(cè)視圖，觀察點3容納了視場反射鏡4。在一個優(yōu)選實施方 式中，視場反射鏡呈圓形形狀且具有球面凹曲度，所述球面凹曲度具有大約2. 5M的曲率半 徑和在10"和24"之間的直徑。這些反射鏡在望遠鏡應(yīng)用中是公知的，并且合適的反射鏡 可以從GA紐曼的星儀器（Star Instruments)公司（30263-7424)獲得。關(guān)于球面反射鏡 的可選實施方式是公知的，諸如可以從亞利桑那（Arizona)的復(fù)合反射鏡應(yīng)用公司獲得的 CFRP(碳纖維增強聚合物）的球面矩形反射鏡。
[0036] 關(guān)于視場反射鏡的可選實施方式包括非球面反射鏡的使用、環(huán)形反射鏡的使用、 呈現(xiàn)非圓形形狀的反射鏡的使用、以及平光反射鏡（Plano mirror)的使用。
[0037] 在一個優(yōu)選實施方式中，反射鏡的曲率半徑對應(yīng)于患者眼睛的眼鏡平面（位于標 稱測試位置9)到反射鏡之間的大概距離，并且對應(yīng)于從波前生成器的透鏡的中心到視場 反射鏡的距離。本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的是，被放置在凹形球面反射鏡的兩倍焦距（或者 曲率半徑）距離處的實際物體將產(chǎn)生放大一倍或"單位放大"的物體的實際倒像。在這種 配置中，物體和圖像被認為占據(jù)共軛平面，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的透鏡和反射鏡的 特性。換句話說，可以說的是，當物體和其圖像占據(jù)共軛平面時，物體平面中的物體的光學(xué) 特性被圖像平面中的圖像精確地復(fù)制，就像是實際物體本身被放置在圖像平面中。還可以 說的是，物體已經(jīng)被光學(xué)傳遞到共軛圖像平面中。
[0038] 專利3, 874, 774的發(fā)明特征認識到凹形反射鏡的光學(xué)傳遞特性可以被應(yīng)用到校 正光學(xué)透鏡和實際物體中。具體地，漢佛萊認識到：可調(diào)節(jié)的阿爾瓦雷茲透鏡的校正度數(shù)可 以被有效地傳遞到與共軛圖像平面上的凹形反射鏡等距離的位置中，其中阿爾瓦雷茲透鏡 被放置在等于凹形視場反射鏡的曲率半徑的距離處。當患者的眼鏡平面位于視場反射鏡的 曲率中心且校正可調(diào)節(jié)透鏡都在相等的距離之外時（雖然在相對反射鏡稍微不同的角度 上），那么校正可調(diào)節(jié)透鏡的特性可以被光學(xué)傳遞到患者的眼鏡平面中。
[0039] 本領(lǐng)域技術(shù)人員還將清楚的是，在"單位放大"條件下或接近該條件下（即當校 正透鏡和患者的眼鏡鏡片被放置在離凹形球面視場反射鏡的距離等于曲率半徑的距離處） 操作裝置是一種優(yōu)選的實施方式。然而，所公知的是，由阿爾瓦雷茲透鏡以非單位放大進行 成像而引發(fā)有效透鏡度數(shù)的變化，其可以通過下列等式來補償：
[0040] Po = Pc (Μ)2
[0041] 其中，Ρ〇是患者眼鏡平面處的透鏡的有效度數(shù)，Pc是波前生成器中的校正透鏡的 度數(shù)，以及Μ是由Do/Di給定的放大，其中Do是校正透鏡和視場反射鏡之間的距離且Di是 視場反射鏡和患者眼睛之間的距離。當患者眼睛位于遠離視場反射鏡的距離處，而不是位 于曲率半徑處時，這種關(guān)系可以被用來調(diào)節(jié)Po。
[0042] 如圖1所示，面板5A被提供來支撐顯示終端5,顯示終端5被操作者用來向計算機 提供控制輸入，以及接收來自設(shè)備的顯示。在檢查期間，可以通過常規(guī)鍵盤、鼠標、或可選的 觸覺工具15來提供控制裝置的操作者對系統(tǒng)的輸入。通過常規(guī)電纜、光導(dǎo)纖維、或無線工 具，這些設(shè)備被連接到系統(tǒng)計算機。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其它輸入工具是公知的， 諸如聲音輸入和姿勢輸入，并且這些輸入和其它輸入被認為在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。
[0043] 圖6顯示了到裝置的不同子系統(tǒng)的系統(tǒng)計算機50的輸入和輸出。攝像頭46給患 者位置檢測器49提供信息，并且患者位置檢測器49向系統(tǒng)計算機50提供輸入。操作者輸 入47和患者輸入48被提供給系統(tǒng)計算機。
[0044] 系統(tǒng)計算機50接收輸入，且向數(shù)據(jù)庫儲存系統(tǒng)52提供輸出，其在一個優(yōu)選實施方 式中可以通過因特網(wǎng)51進行傳遞。
[0045] 系統(tǒng)計算機50將輸出提供給運行數(shù)據(jù)顯示器57和58的顯示驅(qū)動器55,其在一個 優(yōu)選實施方式中可以是上文所描述的有機發(fā)光二極管。系統(tǒng)計算機50將輸出提供給透鏡 運動控制系統(tǒng)56,其中透鏡運動控制系統(tǒng)56控制執(zhí)行器，執(zhí)行器分別驅(qū)動用于波前生成器 的右通道和左通道的可調(diào)節(jié)透鏡59和60。
[0046] 在一個優(yōu)選實施方式中，來自一個或多個攝像頭4A的信息可以被發(fā)送到合適的 眼睛跟蹤軟件（諸如由瑞典哥德堡的Smart Eye AB制造的SmartEye、由瑞典Danderyd的 Tobii 技術(shù) AB 制造的 Tobbi、或來自 AZ 的 Tucson 的 Seeing Machines 公司的 faceLAB)，以 確定患者眼睛和觀察點反射鏡之間的距離。一旦知道了該距離，上文所列出的公式就可以 被用來計算在患者實際位置處的透鏡的有效度數(shù)。該特征允許患者在被限定的范圍9內(nèi)自 由移動，同時系統(tǒng)自動計算將被應(yīng)用到波前生成器中的透鏡的有效度數(shù)的校正。對于現(xiàn)有 技術(shù)來說，這是一個重要的發(fā)明特征，因為其允許患者在自然觀測條件下進行測試，并且可 以自由地到處活動，而不必受到前額枕或頭枕的限制。通過保證根據(jù)患者實際位置應(yīng)用合 適的校正因子還提高了測量結(jié)果的準確性。
[0047] 該公式可以通過校準表和/或通過調(diào)節(jié)阿爾瓦雷茲管組25A中的透鏡來提供校正 轉(zhuǎn)換，以校正這種非單位放大設(shè)備的操作。這些校正可以通過系統(tǒng)計算機自動進行，而不需 要操作者輸入。同樣公知的是，阿爾瓦雷茲管組中只有一個位置可以位于曲率中心，并且所 述校正因子必須被應(yīng)用到鄰接曲率中心放置的管組中的透鏡。為了進一步地提高裝置的校 正和準確性，在測試期間，諸如空間可分辨的屈光度計、或Hartmann Schack設(shè)備的波前傳 感器，可以被放置在可能被患者眼睛潛在占據(jù)的位置。通過把波前傳感器放置在箱子9內(nèi) 部的每個位置中，并且通過設(shè)置波前生成器以在每個位置產(chǎn)生其全范圍的波前調(diào)整，提供 用于每個位置的校準值或校正值以及波前調(diào)整程度是可能的。
[0048] 如上文所描述的，本公開內(nèi)容提供了具有遠程波前生成器且具有改進的配置的屈 光度計，該配置降低了重量和體積，并且比起現(xiàn)有技術(shù)HVA設(shè)備所需的占用面積，其占據(jù)檢 查區(qū)面積的一小部分，同時允許醫(yī)生不受阻礙地接近患者和他們的診斷儀器。
[0049] 通過避免使用機械壓接的視場反射鏡，并且通過提供散光校正和提供對現(xiàn)有技術(shù) HVA設(shè)備中沒有進行測量或補償?shù)?、由通過視場反射鏡離軸觀測導(dǎo)致的較高階像差的校正， 與HVA相比，本裝置的特征為極大地提高了光學(xué)性能。通過根據(jù)由患者眼睛位置、以離軸方 式使用視場反光鏡、以及可調(diào)節(jié)透鏡元件的累積誤差所引起的已知光學(xué)誤差的波前生成器 中的可調(diào)節(jié)透鏡元件的自動調(diào)節(jié)來校正光學(xué)誤差，本裝置的光學(xué)性能得到進一步提高。本 裝置還采用可調(diào)節(jié)的阿爾瓦雷茲透鏡，其形狀被優(yōu)化為提供比現(xiàn)有技術(shù)HVA中使用的透鏡 對所提供的圖像質(zhì)量更好的圖像質(zhì)量。
[0050] 本裝置提供用于生成所期望的任意形狀、顏色或?qū)Ρ榷鹊膱D像的改進工具，其包 括高逼真現(xiàn)實世界場景的投射，以便比較由各種參數(shù)和不同校正產(chǎn)品所提供的可視性能。 固定場景的圖像或移動場景的圖像可以被提供用于視力測試，相比現(xiàn)有技術(shù)方法，其進一 步提高了患者的測試體驗。本裝置提供了改進的數(shù)字工具和用來校準儀器的改進工具，其 中該數(shù)字工具用于在測試期間的校正透鏡的度數(shù)的高度準確的確定。本裝置為操作者提供 了以所期望的任意離散范圍，例如〇. 01D或1. 0D步長改變屈光度數(shù)的裝置。操作者還可以 指定假設(shè)透鏡將采用的不需要操作者注意的校正。裝置提供了用于操作者和患者控制輸入 的改進裝置，所述改進裝置是更直觀的、更精確的、并且更易于操作者和患者使用。相比于 現(xiàn)有技術(shù)的視力測試設(shè)備的使用，本裝置將允許更快的主觀折射，其導(dǎo)致更準確和更高分 辨度的測量結(jié)果，同時為患者提供新穎的和吸引人的臨床體驗。
[0051] 設(shè)備的波前生成器中的校正透鏡通過計算機自動運動，緩解了如現(xiàn)有技術(shù)裝置所 需的操作者手動操作和高熟練度的需要。
[0052] 包括被放置在不是介于檢查者和患者之間的位置上的波前傳感器的裝置的獨特 架構(gòu)，其使將許多光學(xué)附件添加到設(shè)備上成為可能，諸如空間可分辨的屈光度計、視網(wǎng)膜 鏡、Schack-Hartmann像差計、裂隙燈活組織顯微鏡、裂隙燈攝像頭、以及眼底攝像頭。對裝 置的這些附件添加可以為眼睛護理專家提供新穎且有用的功能，這些是HVA或其他現(xiàn)有技 術(shù)設(shè)備所不能提供的。
[0053] 在本裝置的使用中，包括具備可變的球面、散光度數(shù)以及可選的較高階光學(xué)度數(shù) 的光學(xué)元件的波前生成器被放置在遠離患者眼睛的位置并且對計算機做出響應(yīng)。在校正光 學(xué)部件和患者眼睛之間放置了聚焦或光學(xué)傳遞部件，其優(yōu)選采用球面或環(huán)形凹面視場反射 鏡的形式，并且其將校正光學(xué)部件的實際圖像聚焦到患者的眼睛或眼鏡平面上。投影儀，優(yōu) 選為處于設(shè)備計算機控制下的數(shù)字顯示器，其通過波前生成器將實際圖像投射到波前生成 器和患者之間的共軛圖像位置。對于視力測試和折射，校正光學(xué)部件根據(jù)主觀的患者反應(yīng) 而變化，以確定用于視力校正的參數(shù)。
[0054] 在計算機的控制下，校正光學(xué)部件進行用于聚焦誤差、和用于在離軸觀測角度使 用視場反射鏡所引起的其它像差、用于視場反射鏡自身的像差，用于受驗者的位置，以及用 于可調(diào)節(jié)的校正光學(xué)部件的累積誤差的自動校正。患者通過聲音命令或數(shù)字-輸入控制器 將輸入提供到設(shè)備。
[0055] 這些裝置提供了具備遠程波前生成器的屈光度計，其具有新穎的發(fā)明特征，克服 了現(xiàn)有技術(shù)虛像透鏡屈光度計和其它現(xiàn)有技術(shù)的屈光度計的缺陷，以便測量視力障礙并且 設(shè)計用于視力校正的參數(shù)。本裝置被設(shè)計為被眼睛護理專家用來以高于現(xiàn)有技術(shù)方法的精 確度和準確度來測量視力，以及用來指定用于校正的設(shè)計，其中，相比于易錯的現(xiàn)有技術(shù)裝 置，該校正設(shè)計提供了更好的視力和提高的佩戴舒適度。
【權(quán)利要求】
1. 一種視力測試方法，包括如下步驟： a. 生成患者可觀測的靜態(tài)或動態(tài)（影片）圖像； b. 調(diào)整所述圖像的波前，用于調(diào)整所述波前的工具物理上遠離所述患者； c. 將所調(diào)整的所述圖像的波前光學(xué)傳遞到所述患者眼睛附近、所述患者眼睛上、或所 述患者眼睛內(nèi)的平面上；以及 d. 根據(jù)患者的反應(yīng)，改變所述圖像的波前的調(diào)整。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括： a.將所調(diào)整的波前的值傳遞給所述操作者。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述波前的所述調(diào)整是持續(xù)可調(diào)節(jié)的。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述生成的圖像通過從以下集合所選取的設(shè)備來 生成，所述集合包括： a. OLED、LED 以及 SLM、或 DLP。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，用于調(diào)整所述波前的所述工具將球面和柱狀變化 傳遞給所述波前。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，用于調(diào)整所述波前的所述工具將球面、柱狀、以及 較高階像差傳遞給所述波前。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，用于調(diào)整所述波前的所述工具利用從以下集合所 選取的一個或多個元件，所述集合包括： a. 阿爾瓦雷茲透鏡； b. 阿爾瓦雷茲透鏡和可變形反射鏡； c. 計算機的控制工具； d. Jackson交叉圓柱鏡； e. 可變形反射鏡； f. 校正偏離標稱的患者觀測位置的工具；以及 g. -個或多個分離的透鏡。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述光學(xué)傳遞步驟使用凹形和球面的視場反射鏡。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述光學(xué)傳遞步驟使用凹形和環(huán)形的視場反射鏡。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過利用從以下集合所選取的設(shè)備來得到所述患 者的反應(yīng)，所述集合包括： a. 觸覺控制器； b. 操縱桿； c. 游戲控制器； d. 手勢控制器； e. 眼睛運動控制器； f. 聲音識別工具；以及 g. 操作者控制器。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，調(diào)整所述圖像的波前是根據(jù)所述患者眼睛中的一 只眼睛的位置、或另一只眼睛的位置、或兩只眼睛的位置來調(diào)節(jié)的。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，用于調(diào)整所述圖像的波前的所述工具不會被物理 地介入到所述患者和所述操作者之間。
13. -種視力測試設(shè)備，包括： a. 用于生成患者可觀測的靜態(tài)或動態(tài)（影片）圖像的工具； b. 用于調(diào)整所述圖像的波前的工具，所述用于調(diào)整所述波前的工具物理上遠離所述患 者； c. 用于將所調(diào)整的圖像的波前光學(xué)傳遞到所述患者眼睛附近、所述患者眼睛上、或所 述患者眼睛內(nèi)的平面上的工具；以及 d. 用于根據(jù)患者的反應(yīng)，改變所述圖像的波前的調(diào)整的工具。
14. 如權(quán)利要求13所述的視力測試設(shè)備，還包括： e. 用于將所調(diào)整的波前的值傳遞給所述操作者的工具。
15. 如權(quán)利要求13所述的視力測試設(shè)備，其中，所述波前的所述調(diào)整是持續(xù)可調(diào)節(jié)的。
16. 如權(quán)利要求13所述的視力測試設(shè)備，其中所述生成的圖像通過從以下集合所選取 的設(shè)備生成，所述集合包括： f. OLED、LED 以及 SLM、或 DLP。
17. 如權(quán)利要求13所述的視力測試設(shè)備，其中，用于調(diào)整所述波前的所述工具將球面 和柱狀變化傳遞給所述波前。
18. 如權(quán)利要求13所述的視力測試設(shè)備，其中，用于調(diào)整調(diào)所述波前的所述工具將球 面、柱狀、以及較高階像差傳遞給所述波前。
19. 如權(quán)利要求13所述的視力測試設(shè)備，其中，用于調(diào)整所述波前的所述工具利用了 從以下集合所選取的一個或多個元件，所述集合包括： g. 阿爾瓦雷茲透鏡； h. 阿爾瓦雷茲透鏡和可變形反射鏡； i. 計算機的控制工具； g. Jackson交叉圓柱鏡； k. 可變形反射鏡；以及 l. 校正偏離標稱的患者觀測位置的工具；以及 m. -個或多個分離的透鏡。
20. 如權(quán)利要求13所述的視力測試設(shè)備，其中，所述光學(xué)傳遞步驟使用凹形和球面的 視場反射鏡。
21. 如權(quán)利要求13所述的視力測試設(shè)備，其中，所述光學(xué)傳遞步驟使用凹形和環(huán)形的 視場反射鏡。
22. 如權(quán)利要求13所述的視力測試設(shè)備，其中，通過利用從以下集合所選取的設(shè)備來 得到所述患者的反應(yīng)，所述集合包括： η.觸覺控制器； 〇.操縱桿； Ρ.游戲控制器； q. 手勢控制器； r. 眼睛運動控制器； s. 聲音識別工具；以及 t.操作者控制器。
23. 如權(quán)利要求13所述的視力測試設(shè)備，其中，調(diào)整所述圖像的波前是根據(jù)所述患者 的眼睛的位置來調(diào)節(jié)的。
24. 如權(quán)利要求13所述的視力測試設(shè)備，其中，用于調(diào)整所述圖像的波前的所述工具 不會被物理地介入到所述患者和所述操作者之間。
【文檔編號】A61B3/032GK104159498SQ201380013388
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月10日
【發(fā)明者】基思·P·湯普森, 喬斯·R·加西亞 申請人:迪吉塔爾視覺有限責(zé)任公司