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【発明の名称】 携帯型の眼科装置用の調整システム
【発明者】 【氏名】ディビッド　ベヴァーリー
【要約】 【課題】オペレーターが患者眼を直接観察できる調整システムの提供。

【解決手段】調整システムは光軸を含み、オペレーターＯは患者眼Ｅを光軸に沿って直接見ることができ、患者Ｅは明るい背景により囲まれた暗い固定目標１８を凝視することができる。器械較正の際に重回帰により決定されて格納された幾何学的関係を利用する位置検出システム１６は対応する１組の側部の光源４０Ａから角膜反射光を受光する１組の側部の探知器４２Ａからの局所的ｘ−ｙ位置情報に基づいて患者眼Ｅに対応する器械のＸ−Ｙ−Ｚ調整状態を計算する。ヘッドアップディスプレイ２４の像は位置検出システムからの信号情報に基づいて提供され、オペレーターＯは患者眼Ｅを直接巨視的な像とディスプレイの像を両方見ることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸と、
眼に対応する器械の調整状態を示す信号情報を提供するための光電子工学位置検出手段と、
前記信号情報に基づき、視覚調整の手がかりを示すディスプレイと、
前記眼を映す前記光軸上の接眼レンズと、オペレーターが同時に見る無限遠の前記ディスプレイと
を具備する眼科医用器械。
【請求項２】
前記器械は前記眼に対応するＸ方向及びＹ方向の調整のための測定軸を含む
請求項１記載の眼科医用器械。
【請求項３】
前記器械はＺ方向における前記眼からの距離の移動の調整のための前記測定軸に沿う照合点を含む
請求項２記載の眼科医用器械。
【請求項４】
前記眼科医用器械が前記Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向において調整される際に前記ディスプレイは前記眼と同焦点である
請求項３記載の眼科医用器械。
【請求項５】
前記ディスプレイは前記光軸から外れて設置され、前記器械は前記光軸に沿う前記ディスプレイの像を映す前記光軸上のビームスプリッターを更に含む
請求項４記載の眼科医用器械。
【請求項６】
前記ディスプレイは表示軸の方向に面し、前記表示軸と前記光軸とから成る角度は９０度未満である
請求項５記載の眼科医用器械。
【請求項７】
前記器械は前記ディスプレイの像を前記ビームスプリッターに反射するための鏡を更に含む
請求項５記載の眼科医用器械。
【請求項８】
前記ディスプレイは表示軸の方向に面し、前記表示軸は前記光軸に平行である
請求項７記載の眼科医用器械。
【請求項９】
前記ディスプレイは前記接眼レンズを囲む
請求項４記載の眼科医用器械。
【請求項１０】
前記器械は中央の開き口を有する前記光軸上の輪状の表示レンズを含み、前記ディスプレイは前記眼と前記表示レンズの間に前記光軸に沿って設置され、前記ディスプレイは光伝送領域を含み、前記光軸は前記表示レンズの前記中央の開き口および前記ディスプレイの前記光伝送領域を通り抜け、前記表示レンズは前記ディスプレイの像の焦点を合わせる
請求項３記載の眼科医用器械。
【請求項１１】
前記ディスプレイは前記眼に対応する前記測定軸のＸ−Ｙ方向の調整の手がかりを示す極配列を含む
請求項２記載の眼科医用器械。
【請求項１２】
前記極配列の像は前記光軸の中心に置かれる
請求項１１記載の眼科医用器械。
【請求項１３】
前記ディスプレイは前記眼に対応する前記測定軸のＸ−Ｙ方向の調整の手がかりを示す極配列、および前記眼に対応する前記照合点のＺ方向の調整の手がかりを示す線形配列を含む
請求項３記載の眼科医用器械。
【請求項１４】
前記極配列の像は前記光軸の中心に置かれる
請求項１３記載の眼科医用器械。
【請求項１５】
前記眼および前記ディスプレイは前記オペレーターにより単位倍率で見られる
請求項１記載の眼科医用器械。
【請求項１６】
前記ディスプレイは前記ビームスプリッターに対応する前記ディスプレイの位置の調整を可能にするための配列手段により前記器械に搭載される
請求項５記載の眼科医用器械。
【請求項１７】
前記配列手段は１組のスロットを有するプラットホーム、１組のネジ部品穴を有する角ブラケット、および前記ネジ部品穴とかみ合うために前記１組のスロットを通してそれぞれ引き伸ばす１組のネジ部品を含み、前記プラットホームは前記ビームスプリッターに対応する固定された位置に設置される
請求項１６記載の眼科医用器械。
【請求項１８】
患者の眼に対応する前記器械の調整で眼科医用器械のオペレーターを指導するための表示システムにおいて、
光軸と、
前記眼に対応する前記器械の調整状態を示す信号情報に基づき、視覚調整の手がかりを示すディスプレイと、
前記眼を映す前記光軸上の接眼レンズと、オペレーターが同時に見る無限遠の前記ディスプレイと
を具備する表示システム。
【請求項１９】
前記眼科医用器械が前記眼に対応して配置される際に前記ディスプレイは前記眼と同焦点である
請求項１８記載の表示システム。
【請求項２０】
前記ディスプレイは前記光軸から外れて設置され、前記ディスプレイシステムは前記光軸に沿って前記ディスプレイの像を映す前記光軸上のビームスプリッターを更に含む
請求項１９記載の表示システム。
【請求項２１】
前記ディスプレイは表示軸の方向に面し、前記表示軸と前記光軸とから成る角度は９０度未満である
請求項２０記載の表示システム。
【請求項２２】
前記表示軸と前記光軸から成る角度は３０度未満である
請求項２１記載の表示システム。
【請求項２３】
前記ディスプレイは前記眼に対応する前記器械のＸ−Ｙ方向の調整の手がかりを示す極配列を含む
請求項１９記載の表示システム。
【請求項２４】
前記極配列の像は前記光軸の中心に置かれる
請求項２３記載の表示システム。
【請求項２５】
前記ディスプレイは前記眼に対応する前記器械のＸ−Ｙ方向の調整の手がかりを示す極配列と、前記眼に対応する前記器械のＺ方向の調整の手がかりを示す線形配列とを含む
請求項１９記載の表示システム。
【請求項２６】
前記極配列の像は前記光軸の中心に置かれる
請求項２５記載の表示システム。
【請求項２７】
前記眼および前記ディスプレイは前記オペレーターにより単位倍率で見られる
請求項１８記載の表示システム。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オペレーターが眼科医用器械を患者の眼に対応して配置することが可能な調整システムに一般的に関し、特に、携帯型の眼科医用器械の使用に適し、配置することを補助することで、患者の眼の直接視野をオペレーターに提供する調整システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
オペレーターにより眼科医用器械を患者の眼に対応して配置することに使用する調整システムの複雑性は様々である。調整が測定精度にとって重要な器械、例えば、非接触視力計では、患者の凝視を向けるために器械の測定軸に沿った眼に見える固定目標像を投影する手段を提供すること、および眼に対応する器械の位置を感知することが可能な光電子工学の位置検出システムを更に提供することはありきたりである。眼科医用器械が流体パルスを眼に向けるために放電管を有する非接触視力計である場合、Ｘ−Ｙ調整は角膜の頂点と交差するように放電管の軸を調整することによって一般に達成され、Ｚ調整は角膜の頂点から所定の距離に放電管の流体出口端を配置することによって達成される。
【０００３】
Ｌａｖａｌｌｅｅ他の米国特許３７５６０７３号は、対物レンズからその対物レンズの像面まで調整軸に沿った目標の像を投影する目標投影システムを有する非接触視力計について説明している。従って、対物レンズの像面が患者の角膜の湾曲の中心と一致する際、目標の角膜の実像若しくは目標の鏡像が調整軸上の円形レチクルの面内の対物レンズと望遠レンズとにより再像される。調整軸に沿った接眼レンズを通して眼の方を見るオペレーターは、後方へ反射された目標像が円形のレチクルに重ねられるのを見ることができるとともに、レチクル印に関して目標像を中心にすることにより横および垂直（Ｘ−Ｙ調整）に器械を調整する。このシステムによれば、観察中の角膜の表面は角膜の表面の全体の望まれた小さい部分に制限される。’０７３号の特許はピンホール隙間の後方に配置された調整探知機と共同する赤外線ＬＥＤを含む受動の「動作／非動作」調整確認システムについても説明し、それによって探知機は調整中にトリガー信号を発生させる。
【０００４】
眼科医用器械を患者の眼に対応して配置することに使用するより精巧な光電子工学の調整システムは、Ｌｕｃｅ他の米国特許４８８１８０７号で説明されている。このシステムおよび従来技術の他のシステムによれば、三角法での測定は器械に対応する眼の立体的な位置の測定に使用される。一例として、前述の米国特許４８８１８０７号は眼の反対側に配置された２つの光源が散開する光線で眼を照明するシステムについて明らかにし、光に過敏な画素の２次元配列をそれぞれ含む１組のＣＣＤ領域探知器は、光源の対応する１つから発する小さな反射光線の束を受光するために、関連するピンホール隙間の後方に配置される。光がＣＣＤ配列に衝突する局所的ｘ−ｙ位置は、応答信号のピークを記録している画素を確認することにより決定される。光がそれぞれのＣＣＤ配列に衝突する局所的ｘ−ｙ位置、および所定のシステム構成要素の幾何学的配置を説明する詳述は、マイクロプロセッサへの入力として提供され、その時マイクロプロセッサーは調整を達成するために必要な包括的Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の移動量を計算する。ビデオ画像探知器もＣＲＴディスプレイに眼の巨視的な像を供給するために提供され、調整ＣＣＤ機器からの出力はビデオ表示画像上に調整照明点のシンボルを提供するためにＣＲＴディスプレイ機器に加えられる。
【０００５】
Ｘ、ＹおよびＺの調整状態を活発に監視する従来の調整システムは、調整軸に沿った眼の直接巨視的視野、若しくは調整を目的とする器械の主光軸をオペレーターに与えない。事実上、多くの従来技術のシステムは眼のビデオ画像を描くことおよび表示すること、および調整を達成する器械の移動のために表示ビデオ画像に調整手がかりを重ね合わせることに頼っている。このアプローチは器械の規模、重さおよび費用を加えた器械使用を必要とし、それによって、そのようなシステムを携帯型の眼科装置の使用に実用することは困難である。
【０００６】
「ヘッドアップディスプレイ」若しくはＨＵＤｓと呼ばれるものは、パイロットがフロントガラスを通して前方を見ている際、パイロットの視野に飛行パラメーターに関するシンボルおよび手がかりを投影する航空機産業の分野では周知であり、下向きの計器パネルに対立する。これらの表示システムはユーザが密集した表示を通して遠方の物を見るために倍率および焦点位置を変更する多重光学系を必要とし、これらの表示システムは眼科医用器械の調整に関連する使用には適さない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、器械の光軸に沿った患者の眼の直接視野をオペレーターに与える眼科医用器械に調整システムを提供することが本発明の目的である。
【０００８】
調整中にオペレーターに対する自動制御として調整手がかりを同時に供給するため、オペレーターの視野内の直接見える眼の実像に重ね合わされた有益な表示像を含む眼科医用器械に調整システムを提供することが本発明の別の目的である。
【０００９】
光軸に沿って患者に固定目標を同時に提供する際に、器械の光軸に沿った患者の眼の直接視野とオペレーターの視野に重ね合わされた有益な表示像とをオペレーターに与える眼科医用器械に調整システムを提供することが本発明の別の目的である。
【００１０】
軽量で、携帯型の眼科装置に組み込む構成要素が少数である眼科医用器械に調整システムを提供することが本発明の更なる目的である。
【００１１】
更に、製造コストが比較的安価な眼科医用器械に調整システムを提供することが本発明の更なる目的である。
【００１２】
提起された具体例に基づく調整システムは患者の眼に対応する器械のＸ−Ｙ−Ｚの調整状態を決定する焦点位置検出システムを更に含む。その位置検出システムは器械の中央光軸の反対側にある第１の光源および第２の光源、および角膜により反射された後、関連する光源からの光を受光するために配置された一致する第１の光過敏領域探知器と第２の光過敏領域探知器とを含む。その探知器はその上に形成された照明点の局所的ｘ−ｙ位置を示す信号情報を提供する。提起された具体例では、第１の探知器および第２の探知器は４つの四分円を有する回路セル探知器であり、照明点の大きさは四分円の一つとほぼ同じ大きさであり、それによって、四分円により発生する４つの信号レベルに基づいてｘ−ｙ位置は決定される。それぞれの光源の後方にあり、それぞれの探知機の前方にある収集レンズは、光線が眼を照らしている時、および光線が探知機に到達する時、両眼運動を最小限度にする。
【００１３】
それぞれの探知器からの局所的ｘ−ｙのデータは眼に対応する器械のＸ−Ｙ−Ｚの包括的調整状態を与える器械較正の際に、蓄積された限定幾何学的関係の連続に対する入力として提供される。その幾何学的関係はＸ、ＹおよびＺの重回帰方程式であり、それぞれの重回帰方程式における回帰係数は較正の際に複数の周知Ｘ−Ｙ−Ｚ位置に人工眼を配置する探知機から局所的ｘ−ｙデータを読み出すことにより決定される。その回帰係数は較正の際に蓄積されるとともに、オペレーターが患者の眼に対応して器械を配置する時、その回帰係数は探知機からの局所的ｘ−ｙデータに基づくＸ座標、Ｙ座標およびＺ座標を迅速に計算する通常器械操作の際に使用される。
【００１４】
「ヘッドアップ」のディスプレイはＸ−Ｙ−Ｚ位置データを受信するため、および調整達成のための器械の移動の指示手がかりをオペレーターに提供するために接続される。本具体例では、ヘッドアップディスプレイは所望のＸ−Ｙの移動方向を指示するために選択的に照らされる発光ダイオードの極配列、および所望のＺの移動方向を指示するために選択的に照らされる発光ダイオードの線形配列を含む。ヘッドアップディスプレイの像はビームスプリッターの使用により器械光軸に沿ってオペレーターに提供され、ビームスプリッターは患者の眼の巨視的な像を光軸に沿って同様に送ることを可能とし、それによって、Ｘ−Ｙ極配列は直接見られた眼の巨視的な像に対して円周で配置される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の全ての調整システムを含む眼科医用器械を図１に例示し、図１内の参照数字１０が眼科医用器械を示す。器械１０は眼圧を測定する目的で、患者の角膜の変形を観察できるようにするために、流体放電管１２を通して流体パルスを放出することが可能な非接触視力計のように示されている。しかし、眼に対応する器械のＸ−Ｙ調整状態若しくはＸ−Ｙ−Ｚ調整状態を確かめる必要がある場合、本発明は他の型の眼科医用器械に実施される可能性がある。
【００１６】
器械１０は、一直線の放電管１２に沿う光軸１４、以後説明するように器械の種々の光学素子および光電子工学素子を搭載するために器械の前方部付近に固定された鼻当て１６、光軸１４に沿う患者に可視の固定目標を与えるビームスプリッター２０と共同する固定目標投影システム１８、オペレーターＯが光軸１４に沿う器械を通して患者の眼Ｅを見ることを可能にするための接眼レンズ２２およびマクロレンズ２３、ヘッドアップディスプレイ２４、光軸１４に沿うオペレーターにヘッドアップディスプレイの像を与えるビームスプリッター２８と共同する鏡２６を含む。マクロレンズ２３はオペレーターが拡大しない状態で眼を見るような平面レンズが望ましいのだが、眼に関する必要な他の視野をいくつか提供するため、光の倍率を有するマクロレンズを使用することが適している。
【００１７】
図２は、固定目標投影システム１８をより詳細に示す図である。ＬＥＤ１９は半透明の赤に塗装された中心目標点２５を有するきめ細かく研摩された拡散板素子２１を通り抜ける光を放出する。平行にされた目標光が光軸１４に続くビームスプリッター２０により反射される前、拡散板素子２１からの光はコリメートレンズ２７を通り抜ける。明るい背景光が光軸１４に沿うオペレーターの直接視野を補助するために患者の眼Ｅを照らすのに役立つので、明るい背景に対して比較的暗い目標点を使用する方が良い。鼻当て１６内、若しくは鼻当て１６付近に搭載された追加光源（図示せず）は眼Ｅを照らすのに使用される場合がある。
【００１８】
鼻当て１６内、若しくは鼻当て１６上に搭載された素子について今までに説明してきた。以上のように、器械１０は非接触視力計のように示され、従って、流体パルスの放出の際に眼を斜めに照らす圧平エミッター３０、眼の反対側に配置され、角膜からの反射光を受光し、および角膜表面が流体パルスにより平らにされた（圧平された）瞬間のピーク信号を登録する圧平探知器３２を含む。非接触視力計に詳しい人は圧平エミッター３０および圧平探知器３２が角膜表面からの反射光に基づいて圧平発生の瞬間を決定する周知の従来技術の改作の一部であることを認めるであろう。
【００１９】
また、鼻当て１６内に本発明の具体例に従う調整システムの一部を形成する位置検出システムの素子がある。より明確に、図１の概略図は位置検出に使用される光軸１４の片側にある光源４０Ａ、および位置検出に使用される光軸１４を挟んだ反対側にある探知器４２Ａを示す。実施例において、鼻当て１６は第２の光源４０Ｂおよび第２の探知機４２Ｂを支えており、これらは図３にて見ることができる。上記で説明している具体例では、光源４０Ａおよび光源４０Ｂは光軸１４を含む水平面の真下に設置され、一方、探知器４２Ａおよび探知機４２Ｂは光軸１４を含む水平面の真上に設置され、それによって、圧平エミッター３０および圧平探知器３２のための水平面の場所は離れている。第１の光源４０Ａは眼Ｅを照らすために第１の照明軸４１Ａに沿う第１の光線を誘導し、第１の探知器４２Ａは眼からの反射光により形成された第１の光源４０Ａの像を受け取る第１の光検出領域を限定する。第１の照明軸４１Ａに沿って進む光は収集レンズ４４Ａを通過するとともに、一般的には球面である角膜の表面に斜めに入射し、それは第１の探知器４２Ａの方に反射される。第１の探知器４２Ａの前方の収集レンズ４６Ａは一般的には球面である角膜の表面から来る発散光を実質上平行にし、それによって、照明点が第１の探知器４２Ａにより限定された光検出領域で受け取られる。本質的に、第１の探知器４２Ａは角膜の後方に現実の源若しくは仮想の源を検出する。第２の光源４０Ｂ、第２の照明軸４１Ｂ、収集レンズ（４４Ｂ、４６Ｂ）、および第２の探知器４２Ｂは、同様のシステムを形成し、光軸１４を含む垂直面に対して反対称に配置されるのが良い。提起された構造において、光源（４０Ａ、４０Ｂ）および圧平エミッター３０の位置には、患者には不可視の赤外線発光ダイオードがあり、器械の組み立てをより容易にするためにシングルフレキシブル回路板に搭載若しくは形成される。同様に、第１の探知器４２Ａおよび第２の探知器４２Ｂは、容易な組み立てのためにフレキシブル回路板により収容されるのが良い。
【００２０】
図３では、流体放電管１２の出口端により表されているような器械、および角膜の頂点Ｖにより表されているような眼は、立体的な（Ｘ−Ｙ−Ｚ）調整の状態で示される。本具体例では、光軸１４が交差しているとともに、角膜の頂点Ｖと垂直である時、調整は達成され、流体放電管１２の出口端はＺ軸の方向に角膜の頂点Ｖから所定の作用距離（発射距離Ｄ）離れている。角膜反射された照明光線と一致する主要な光線が関連する探知器の光検出領域に対して垂直になるとともに、Ｘ−Ｙ−Ｚ調整が存在する時、光検出領域の主要な点に実質的に到達するように、第１の探知器４２Ａの向きおよび第２の探知器４２Ｂの向きが選択される。
【００２１】
図４は、第１の探知器４２Ａの光検出領域４８を示し、付随の記述も第２の探知器４２Ｂについても同様に適用することを了解とする。光源４０Ａの像は光検出領域４８にスポット５０として表れる。本具体例では、第１の探知器４２Ａはそれに関して受け取られた照明の光力に比例する信号をそれぞれ提供する４つの四分円Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４を含む回路セル探知器である。それぞれの四分円の大きさは約１．３ｍｍ×１．３ｍｍ、隣接する四分円の縁間が約０．１ｍｍの距離で分離していれば良い。照明スポット５０の大きさは重要なｘ−ｙ分析のために１つの四分円の大きさであれば良い。器械１０が眼からより近くに、若しくはより遠くに動かされるようなＺ軸の調整の際に照明スポット５０の大きさは変化するであろう。更に、器械が眼に近付くと、スポットの大きさの変化の割合は増加する。従って、範囲の至る所にＺ軸位置を表すスポットの大きさの変化が最小になるよう、所定の発射距離Ｄ（すなわち、＋／−２．００ｍｍ）あたりに集中するＺ軸位置の範囲を得るためにシステムを最適化することは望ましい。器械がＺ軸位置の範囲を通って眼の方に移動される際に僅かな収束から僅かな発散への変化のために光が探知器（４２Ａ、４２Ｂ）に衝突することを引き起こす収集レンズ（４６Ａ、４６Ｂ）に対して適切な前焦点長を選択することにより最適化が実行されることができ、そこで、器械が所定の発射距離Ｄにある時、光の探知器（４２Ａ、４２Ｂ）への衝突はおおよそ平行にされる。実際には、発射距離Ｄが収集レンズ（４６Ａ、４６Ｂ）の前焦点長をちょうど超えるのが良いことが分かる。
【００２２】
理解されているように、第１の探知器４２Ａの四分円Ｑ１−Ｑ４からの信号は光検出領域４８内のスポット像５０の図心の局所的二次元位置（ｘ１、ｙ１）を示しており、第２の探知器４２Ｂの四分円Ｑ１−Ｑ４からの信号は第２の探知器の光検出領域に形成された同様のスポットの局所的二次元位置（ｘ２、ｙ２）を示す。局所的ｘ位置は以下に示すようにそれぞれの四分円からの信号の強さを比較することにより与えられる：
ｘ＝（Ｑ３＋Ｑ４−Ｑ１−Ｑ２）／（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋Ｑ４）
同様に、局所的ｙ位置は以下に示すようにそれぞれの四分円からの信号の強さを比較することにより与えられる：
ｙ＝（Ｑ１＋Ｑ４−Ｑ２−Ｑ３）／（Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３＋Ｑ４）
干渉を避けるため、十分な照明強度を提供するため、および電力消費量を抑えるため、第１の光源４０Ａおよび第２の光源４０Ｂは連続して照らされ、第１の探知器４２Ａおよび第２の探知器４２Ｂは連続してサンプルを抜き出される。図５は、１つの光源が抽出した約１００μｓの期間のパルス状にされ、サンプルを抜き出され、その時、もう１つの光源が同様の期間のパルス状にされ、サンプルを抜き出されることを説明するタイムチャートである。そのサイクルはほぼ２ｍｓ毎に繰り返される。
【００２３】
また、図６について参照すると、探知機（４２Ａ、４２Ｂ）の四分円Ｑ１−Ｑ４からのアナログ信号はアンプ５２に送られてから、和／差回路５４に入力する。和／差回路５４は３つの出力をそれぞれの位置探知器（４２Ａ、４２Ｂ）に供給する。２つの出力は上記の式においてそれぞれのｘおよびｙの分子になり、３つ目の出力は両式にとって共通の分母になる。出力信号はマルチプレクサー５６により多重送信されてから、マイクロプロセッサー６０にアナログ入力として提供され、マイクロプロセッサーは基盤での信号のＡ／Ｄ変換を提供する。マイクロプロセッサー６０は最終的なスポット位置（ｘ１、ｙ１）および（ｘ２、ｙ２）を計算するようにプログラムされている。
【００２４】
本具体例は回路セル探知器を使用するように記述されているが、本発明の目的のために他の探知器の型および他の構成を代わりに用いることは可能である。例えば、局所的ｘ−ｙ信号情報を提供することができる種々の位置高感度装置（ＰＳＤｓ）は業務用に利用可能である。また、上記で説明した回路セル探知器を模造する４つの離散感光性探知器を四分円構成に配置することは可能である。
【００２５】
眼に対応する眼科医用器械１０の包括的Ｘ−Ｙ−Ｚ調整状態は器械１０の較正の際にメモリ６２に格納された複数の所定の幾何学的関係に第１の探知器４２Ａからの座標ｘ１、ｙ１および第２の探知器４２Ｂからの座標ｘ２、ｙ２を入力することにより計算される。より明確に、包括的位置の座標Ｘ、ＹおよびＺを与える幾何学的関係は以下に示すように重回帰により決定されることができる：
Ｘ＝Ｒ１ｘ１＋Ｒ２ｙ１＋Ｒ３ｘ２＋Ｒ４ｙ２＋Ｒ５
Ｙ＝Ｒ６ｘ１＋Ｒ７ｙ１＋Ｒ８ｘ２＋Ｒ９ｙ２＋Ｒ１０
Ｚ＝Ｒ１１ｘ１＋Ｒ１２ｙ１＋Ｒ１３ｘ２＋Ｒ１４ｙ２＋Ｒ１５
人工眼を使用する器械較正の測定の際に回帰係数Ｒ１−Ｒ１５は求められる。
【００２６】
図７は、本発明の位置検出システムを較正する手順を示すフローチャートである。まず最初に、ステップ７０に従って、人工の「テスト」の眼は器械１０に対応する既知の位置Ｘ、Ｙ、Ｚに無作為に配置される。次に、ステップ７２および７４により示されるように、局所的スポット位置（ｘ１、ｙ１）および（ｘ２、ｙ２）は位置検出システムから読み出され、対応する既知の包括的座標Ｘ、Ｙ、Ｚとともにテーブルに格納される。質問７６に従って十分な数のデータポイントが測定されれば、回帰係数Ｒ１−Ｒ１５を求めるためにステップ７８で重回帰が実行され、次に、ステップ８０に従ってＲ１−Ｒ１５はメモリに格納される。質問７６に従ってより多くのデータポイントが必要であれば、処理はステップ７０に戻り、繰り返される。多くの無作為な人工眼の位置を使用して位置検出システムを較正することは望ましく、故に、これが回帰係数の決定でより良い精度を提供するとともに、結局、計算された患者の眼の位置Ｘ、Ｙ、Ｚで改良された精度を提供するであろう。
【００２７】
主として、本発明の位置検出システムが多くの画素を有するＣＣＤ配列を走査する必要性を不要にするため、それは従来技術のシステムよりはるかに高い反復率でＸ−Ｙ−Ｚ調整状態の情報を提供する。上述したように、より速いシステムは特に携帯型の器械の調整に役立ち、Ｘ−Ｙ−Ｚ調整が確認されるとすぐに、測定を行うために作動するであろう。従って、調整の確認と測定の間の立ち遅れ時間の間に器械と眼の間の相対的の動きが生じることがあり、そのシステムは立ち遅れ時間を減少させる。そのうえ、本発明の位置検出システムは調整の精度を確実にするためにメーカーの職員により定期的に較正されることができる。
【００２８】
図８は、オペレーターが光軸１４に沿って接眼レンズ２２を通して見ていると思えるような器械１０のヘッドアップディスプレイ２４および眼Ｅの拡大図を示す。ディスプレイ２４は調整を達成するために必要な器械の移動に関してオペレーターを指示する形式で計算されたＸ−Ｙ−Ｚ調整状態を表示することにより、オペレーターが器械を調整することを助ける。ヘッドアップディスプレイ２４はＸ−Ｙ調整の指示をオペレーターに提供する光が伝わる方向のポインター８８を有するオーバーレイ８６により隠された発光ダイオード８４の極配列８２を含む。極配列８２のＬＥＤ８４はＩ２Ｃ線６１およびシリアルからパラレルへの変換器（図示せず）を通してマイクロプロセッサー６０にそれぞれ接続され、それによって、眼に対応する器械のＸ−Ｙ調整状態によってＬＥＤは選択的に照らされる。特に、ＬＥＤ８４は角膜の頂点Ｖとともに光軸１４を整列させるために器械を移動させる方向をオペレーターに指示する適切な方向のポインターに一致すると照らされる。Ｘ−Ｙ調整が達成される時、極配列８２の全てのＬＥＤ８４はＸ−Ｙ調整の状態をオペレーターに伝えるために連続的に若しくはパルス状にする方法で照らされることができる。ヘッドアップディスプレイ２４はＺ軸の調整の目的のため、オーバレイ８６の光が伝わる矩形９４に一致するために配置された発光ダイオード９２の線形配列９０を更に含む。線形配列９０のＬＥＤ９２はＩ２ｃ線およびシリアルからパラレルへの変換器（図示せず）を通してマイクロプロセッサー６０にそれぞれ接続され、それによって、眼に対応する器械のＺ調整状態によってＬＥＤは選択的に照らされる。より明確に、非制限の例の場合として、線形配列９０の最上および最下のＬＥＤは同色（すなわち、赤）であり、中央のＬＥＤは別の色（すなわち、緑色）であり、最上のＬＥＤと中央のＬＥＤとの間、および最下のＬＥＤと中央のＬＥＤとの間の全ＬＥＤはさらに別の全ての色（すなわち、黄色）である。器械が眼にあまりに近くにある時、両方の赤色ＬＥＤはオペレーターに対する警告として点灯する。下部の赤色ＬＥＤおよび黄色ＬＥＤは器械が眼から遠くに移動させるべきであることを示し、一方、上部の赤色ＬＥＤおよび黄色ＬＥＤは器械が眼に向かって移動されるべきであることを示す。緑色ＬＥＤはＺ軸調整が達成されたことを示す。一般に、単一の回路基盤上のＬＥＤ８４、９２を提供すること、およびオーバレイ８６を形成するために写真用フィルムを使用することが望まれ、それらはスペーサー（図示せず）によりＬＥＤ回路基盤から分離されるかもしれない。
【００２９】
図１で示される具体例では、実際のヘッドアップディスプレイ２４は器械の中の光軸１４から外れた位置に設置される。ヘッドアップディスプレイ２４の像は鏡２６、ビームスプリッター２８および接眼レンズ２２の中にある接眼レンズ１７により光軸１４に沿ってオペレーターに呈示される。Ｘ−Ｙの極配列８２は患者の眼の巨視的な像の周辺に配置され、それによって、オペレーターはヘッドアップディスプレイ２４により提供された重なり合った指示の表示手がかりと一緒に瞳孔および周囲の虹彩を見ることができる。例えば、図８では、オペレーターはＸ−Ｙ調整のために下に且つ左に、そしてＺ調整のために眼に近付くように器械を移動させるように指示されている。具体例で示すように、眼科医用器械１０が光軸１４に沿って眼からの動かせる距離、例えば発射距離Ｄ、にある時、ヘッドアップディスプレイ２４および鏡２６は、ディスプレイが眼Ｅと同焦点のように配置される。接眼レンズ１７は弛緩した眼によって見る無限遠にディスプレイおよび眼共に映すために選ばれる。例えば、眼Ｅに対応する器械の適切なＸ、ＹおよびＺ調整が接眼レンズ１７から２５０ｍｍに眼を配置する器械では、接眼レンズは＋４のジオプトリーの力を持つように選ばれることが望まれる。当業者によって認識できるように、位置検出システムが最適化されるためのＺ軸位置の範囲（すなわち、発射距離Ｄの＋／−２．００ｍｍ）に観察された眼Ｅが存在するように器械１０が配置される時、オペレーターはディスプレイ２４および一定の倍率の眼Ｅの明確に焦点が合わされた像を見るであろう。
【００３０】
図９は、本発明に従った一般的に用いられるヘッドアップディスプレイシステムの光学回路図である。図９のシステムにおいて、ディスプレイ２４は光軸１４と９０°未満の角度θを形成するディスプレイ軸３３の方向に面している。最も望ましいのは、角度θは３０°未満で、光軸１４に沿う視界を妨げるディスプレイ２４を有さない程度のようなほぼ０°とする。市販用の具体例では、θは２０°である。従って、ビームスプリッター２８はディスプレイ軸３３および光軸１４により形成された角度θを二等分するような方向に面するように向きを合わされ、それによって、ディスプレイ軸３３に沿ってディスプレイ２４から来る光はビームスプリッター２８により反射され、光軸１４に沿ってオペレーターに向かって進む。非制限の例として、ビームスプリッター２８が部分的に反射する鏡とする構成にすることができる。眼への距離Ａ＋Ｂがディスプレイへの距離Ａ＋Ｂ’に等しい場合、ディスプレイ２４および眼Ｅの同焦点の関係は、図９に示されるように維持される。
【００３１】
図１０は、ヘッドアップディスプレイ２４およびビームスプリッター２８が器械１０の組立品の間に搭載された光学ブロック組立品１００を示す。ヘッドアップディスプレイ２４は角ブラケット１０２の垂直な部分に固定され、角ブラケットの水平な部分はプラットホーム１０４のそれぞれのスロット１０８を貫いて伸びる一組のねじ１０６により薄板プラットホーム１０４にしっかりと固定される。光軸１４上の極配列８２の反射像を中心に置くことが重要であるので、スロット１０８はディスプレイのビームスプリッター２８に対応して正確に調整される表示を可能にするためにヘッドアップディスプレイ２４の面に平行な方向に引き伸ばされる。プラットホーム１０４は組立品１００の光学ブロック１１０にしっかりと固定される。
【００３２】
認識されるように、図９および図１０に示すヘッドアップディスプレイシステムは、図１および図２に示すシステムより確実な利点を有する。特別なコーティング若しくは高価な薄膜のビームスプリッターが必要とされないため、スペースを確保することによって、およびビームスプリッター２８からの裏面反射の問題を減少することによって、ディスプレイ軸３３と光軸１４が交差する角度は実用的な最小値に保たれる。また、鏡２６はシステムから排除される。
【００３３】
図１１は、眼科医用器械１０の調整の際にオペレーターを補助する代替可能なヘッドアップディスプレイシステムを図式的に例示する。図１１のシステムでは、ヘッドアップディスプレイ２４は極配列８２の内部領域に対応する丸穴１２０を含み、ディスプレイ２４はディスプレイ２４が接眼レンズ１７を囲むように穴１２０により受け入れられた接眼レンズ１７とともに光軸１４上に配置される。ビームスプリッター２８は部分的に眼Ｅが伝送により見られ、ディスプレイ２４が映像により見られるように、光軸１４に対して直角に配置された反射鏡であることがある。
【００３４】
ヘッドアップディスプレイ・システムの別の可能な構成は図１２で図式的に示される。図１２のシステムはディスプレイ２４が光軸上に搭載された複焦点システムであり、光軸１４に沿って見ることを妨げないように、穴１２０の形で、極配列８２の内部領域に対応する光の伝送領域を含む。眼Ｅからの光が光軸１４に沿って通り過ぎさせる間に、中央の空き口１２６を有する環状レンズ１２５はディスプレイの像の焦点を合わせる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の調整システムを含む眼科医用器械の光学回路図である。
【図２】図１に示す眼科医用器械の光学ブロック部の断面図である。
【図３】本発明の提起された具体例に従う調整システムの一部から成る位置検出システムの構成の配置を示す概要の透視図である。
【図４】図３に示す位置検出システムの回路セル探知器の詳細図である。
【図５】図４に示す回路セル探知器の照明およびサンプリングに関する電子タイムチャートである。
【図６】図１に示す眼科医用器械の電子ブロック図である。
【図７】図３に示す位置検出システムを較正するために行われる処理手順のフローチャートである。
【図８】検査される眼に対応して器械を調整するために、調整指示をオペレーターに提供する本発明の調整システムの一部から成るヘッドアップディスプレイの拡大図である。
【図９】本発明の一般に提起された具体例に従って形成されたヘッドアップディスプレイシステムの光学回路図である。
【図１０】図９に図式的に示すヘッドアップディスプレイシステムを含む眼科医用器械の光学ブロック部の平面図である。
【図１１】有益な表示がシステムの全ての接眼レンズの周りに設置される本発明の代替の具体例に従って形成されたヘッドアップディスプレイシステムの光学回路図である。
【図１２】有益な表示がシステムの接眼レンズと患者の眼との間に設置される本発明の別の代替の具体例に従って形成されたヘッドアップディスプレイシステムの光学回路図である。
【出願人】 【識別番号】５０３１２６７０６
【氏名又は名称】レイチャート　インコーポレーテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｒｅｉｃｈｅｒｔ　Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】３３７４　Ｗａｌｄｅｎ　Ａｖｅｎｕｅ，　Ｄｅｐｅｗ，　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ　１４０４３，　Ｕ．Ｓ．Ａ．
【出願日】 平成１５年４月４日（２００３．４．４）
【代理人】 【識別番号】１０００７１０５４
【弁理士】
【氏名又は名称】木村　高久
【公開番号】 特開２００４−３３７４４（Ｐ２００４−３３７４４Ａ）
【公開日】 平成１６年２月５日（２００４．２．５）
【出願番号】 特願２００３−１０１６７９（Ｐ２００３−１０１６７９）