視覺測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種視覺測試系統(tǒng)，包括：圖像波陣面調(diào)節(jié)器、眼跟蹤系統(tǒng)、使用凹球面鏡的聚焦系統(tǒng)和患者站。在各種實施方式中，圖像波陣面調(diào)節(jié)器和患者的眼睛相對于聚焦鏡的光軸是偏離軸線定位的。這樣，在波陣面調(diào)節(jié)器中的光學(xué)元件可以自動調(diào)整，以校正由聚焦系統(tǒng)引入的像差。進一步地，光學(xué)元件還可以用來自動校正由患者在患者測試站內(nèi)的移動而引入的放大誤差。進一步地，眼跟蹤系統(tǒng)可以被用來確定由患者的眼睛的移動而引入的誤差。最后，所述波陣面調(diào)節(jié)器可以被用來在患者的視網(wǎng)膜上產(chǎn)生圖像，其準確地模擬如同患者在各種視線角度中正在通過特定設(shè)計的眼鏡鏡片觀看的圖像。
【專利說明】視覺測試系統(tǒng)
[0001] 優(yōu)先權(quán)要求
[0002] 本申請要求2012年2月28日遞交的編號為61/604, 310的美國臨時專利申請的 利益，并且通過引用包含其全部內(nèi)容。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明整體上涉及視覺測試的系統(tǒng)和方法，并且更具體地涉及用于測量患者的視 覺中的像差和在模擬包括眼鏡鏡片（spectacle lens)的校正形態(tài)中的像差，以允許患者分 析多個鏡片設(shè)計（例如，多焦點眼鏡鏡片或漸增鏡片（PAL))的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0004] 使用綜合屈光檢查儀技術(shù)的現(xiàn)有視覺測試裝置要求測試裝置位于患者和在墻或 屏幕上投射的圖像中間。綜合屈光檢查儀是笨重的并且常常在測試結(jié)果中引入儀器適應(yīng)誤 差。而且，因為投射的光路和反射的光路通常相對反射鏡的光軸是偏離軸線的，所以使用凹 透鏡來向患者反射圖像的系統(tǒng)通常引入更高階和更低階的像差。
[0005] 另外，目前還不存在測量患者的視覺系統(tǒng)中的誤差并且允許患者分析或比較優(yōu)化 患者的視覺的眼鏡鏡片設(shè)計的系統(tǒng)。例如，從市場上可以得到成千上萬的不同PAL設(shè)計， 并且現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中既不能向醫(yī)生也不能向患者提供任何實際工具來確定，如果存在的 話，哪種設(shè)計向患者提供了可接受的視覺功能。另外，現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)不允許患者事先查看 和比較不同PAL鏡片設(shè)計的視覺效果?，F(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)也不允許患者體驗不同透鏡鍍膜的 效果，例如光致變色鍍膜、偏振濾光器鍍膜或抗反射鍍膜。
[0006] 本系統(tǒng)和方法承認并解決了現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)和方法的前述及其他考慮。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 在一個實施方式中，本發(fā)明針對用于測量患者的視覺并模擬眼鏡鏡片的校正屬性 的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括：一個或更多處理器；可操作地耦合到所述處理器并且被配置 成調(diào)節(jié)被投射的圖像的波陣面的至少一個圖像波陣面調(diào)節(jié)器；患者測試區(qū)域，其具有當患 者位于所述患者測試區(qū)域內(nèi)時，患者的眼睛所在的檢查區(qū)域；以及反射鏡，其具有與所述反 射鏡的表面正交的光軸，其中所述光軸位于所述至少一個波陣面調(diào)節(jié)器和所述患者檢查區(qū) 域中間。在各種實施方式中，處理器被配置成調(diào)整所述至少一個波陣面調(diào)節(jié)器來最小化由 位于所述波陣面調(diào)節(jié)器和所述患者檢查區(qū)域中間的光軸產(chǎn)生的光學(xué)像差和光學(xué)誤差。在各 種實施方式中，所述至少一個波陣面調(diào)節(jié)器可以是可操作地耦合到所述處理器并且由其控 制的一個或更多可調(diào)整的光學(xué)元件。
[0008] 在另一個實施方式中，一種用于校正在眼睛檢查測試系統(tǒng)中引入的偏離軸線的誤 差的方法，包括下述步驟：將圖像的被調(diào)節(jié)的波陣面投射到具有光軸的鏡上，所述光軸與所 述反射鏡的表面大體正交；通過所述鏡將所述圖像的所述被調(diào)節(jié)的波陣面沿著反射光路反 射進在視覺測試程序期間患者的眼睛所在的檢查區(qū)域；以及通過至少一個處理器調(diào)整至 少一個可調(diào)整的光學(xué)元件來最小化由于所述偏離軸線的入射光路和反射光路而通過鏡引 入的一個或多個光學(xué)像差和光學(xué)誤差。在各個實施方式中，被調(diào)節(jié)的波陣面的入射光路相 對于光軸是偏離軸線的，所反射的光路相對于光軸也是偏離軸線的，圖像的波陣面被至少 一個可調(diào)整的光學(xué)元件調(diào)節(jié)，并且通過至少一個處理器控制所述至少一個可調(diào)整的光學(xué)元 件。
[0009] 在又一個實施方式中，一種用于測量患者的視覺和模擬校正透鏡的系統(tǒng)包括：至 少一個處理器；至少一個波陣面調(diào)節(jié)器，其可操作地耦合到所述至少一個處理器并且被配 置成調(diào)節(jié)被投射的圖像的波陣面；患者測試區(qū)域，其包括檢查區(qū)域；以及具有光軸的鏡，光 軸與反射鏡的表面正交。在各種實施方式中，所述光軸位于所述至少一個波陣面調(diào)節(jié)器和 所述患者檢查區(qū)域中間。在一些實施方式中，所述至少一個處理器被配置成接收至少一個 眼鏡鏡片設(shè)計并且調(diào)整所述至少一個波陣面調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)至少一個圖像，以便從所述鏡反 射進入所述患者測試區(qū)域的所述至少一個圖像模擬所述至少一個眼鏡鏡片設(shè)計的校正特 性。在這些實施方式中的一些實施方式中，所述至少一個處理器被配置成接收多個眼鏡鏡 片設(shè)計，并且調(diào)整所述至少一個波陣面調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)所述至少一個圖像，以便從所述鏡反 射進入所述患者測試區(qū)域的圖像模擬并列的至少兩個眼睛鏡片設(shè)計的校正特性，以允許被 測試的患者大致同時地預(yù)覽和比較所述至少兩個眼鏡鏡片設(shè)計。在一些實施方式中，該系 統(tǒng)還包括多個波陣面調(diào)節(jié)器和多個圖像。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是根據(jù)本系統(tǒng)的實施方式的視覺測試系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0011] 圖2是圖1的視覺測試系統(tǒng)的患者椅和塔臺的透視圖。
[0012] 圖3是在圖1的視覺測試系統(tǒng)中使用的波陣面調(diào)節(jié)器的俯視圖。
[0013] 圖4是在圖1的視覺測試系統(tǒng)中使用的波陣面調(diào)節(jié)器的詳細視圖。
[0014] 圖5是根據(jù)本系統(tǒng)的實施方式的具有多個波陣面調(diào)節(jié)器的視覺測試系統(tǒng)的側(cè)視 圖。
[0015] 圖6是系統(tǒng)計算機的輸入和輸出的框圖。
[0016] 圖7示出利用圖1的視覺系統(tǒng)測試患者的圖像，其中患者的眼睛和視線方向通過 根據(jù)本系統(tǒng)的實施方式的頭、眼和視線跟蹤系統(tǒng)識別。
[0017] 圖8是根據(jù)本系統(tǒng)的實施方式的示出近察附件的圖1的視覺測試系統(tǒng)的透視圖。
[0018] 圖9描述了患者如何能夠在使用圖5的視覺測試系統(tǒng)在同時并列的基礎(chǔ)上通過兩 個不同透鏡設(shè)計B和C比較遠處的視覺和近處的視覺。
[0019] 圖10是三個不同的PAL設(shè)計的描述。
[0020] 圖11示出三個不同的PAL設(shè)計A、B和C，這些設(shè)計將透鏡的放大率（power)描述 為堅直視線角度Θ和水平視線角度Λ的函數(shù)。
[0021] 圖12示出了對于每個PAL設(shè)計Α、Β和C的眼睛的瞳孔入口與透鏡表面在15個不 同的視線位置A-Ο的交叉。
[0022] 圖13是示出了通過本系統(tǒng)的誤差校正模塊執(zhí)行的方法步驟的框圖。

【具體實施方式】
[0023] 現(xiàn)在將詳細參考本系統(tǒng)和方法的實施方式，其中一個或多個例子在附圖中示出。 每一個例子都是以示例的方式給出，而不是對本系統(tǒng)的限定。實際上，對本領(lǐng)域技術(shù)人員明 顯的是，可以對本系統(tǒng)和方法做出修改和變化而不脫離其范圍或精神。例如，在一個實施方 式的一部分中示出或描述的特征也可以在另一個實施方式中使用來產(chǎn)生又一個實施方式。 這樣，在所附權(quán)利要求及其等效物的范圍內(nèi)，本系統(tǒng)和方法覆蓋這樣的修改和變化。
[0024] 概述
[0025] 本系統(tǒng)和方法整體上針對視覺測試系統(tǒng)，其遠程創(chuàng)建和投射校正圖像到正在測試 的患者的眼睛?？偟膩碚f，該系統(tǒng)包括患者測試單元和其內(nèi)具有反射鏡的遠程設(shè)置的觀察 口。該患者測試單元具有患者站（station)(例如檢查椅），以及在患者檢查椅上面的塔 臺內(nèi)設(shè)置的一個或多個圖像波陣面調(diào)節(jié)器。每個圖像波陣面調(diào)節(jié)器包含一個或多個可調(diào) 整光學(xué)元件，在優(yōu)選的實施方式中所述一個或多個可調(diào)整元件可以是連續(xù)可變放大率透鏡 (CVPL)元件，其在該圖像通過可調(diào)整透鏡元件投射時調(diào)節(jié)圖像的波陣面。可調(diào)整CVPL透鏡 元件基于對圖像波陣面施加球面校正的Alvarez鏡片對和對圖像波陣面施加散光校正的 Humphrey鏡片對（J90o和J45o)。該實施方式還可以包括校正高階軸對稱像差的其他CVPL 元件。當通過波陣面調(diào)節(jié)器傳遞被投射的圖像時，圖像波陣面被調(diào)節(jié)并且被引導(dǎo)為沿著入 射光路朝向觀察口內(nèi)設(shè)置的鏡傳播。在優(yōu)選的實施方式中，該鏡是具有與鏡面正交的光軸 和大約2-2. 5米的曲率半徑的球面凹透鏡。
[0026] 在優(yōu)選的實施方式中，波陣面調(diào)節(jié)器和觀察口鏡之間的距離、以及觀察口鏡和患 者檢查椅之間的距離分別大致等于鏡的曲率半徑，以便圖像波陣面產(chǎn)生器的校正鏡片和患 者的眼睛平面相對于鏡近似光學(xué)共軛到波陣面調(diào)節(jié)器組合的中點。進一步地，在這些條件 下，圖像波陣面調(diào)節(jié)器中的校正透鏡的放大率的放大相對于其在眼睛平面的所模擬的放大 率的比為1:1，或者是單位放大。在這種配置中，在波陣面調(diào)節(jié)器中包含的光學(xué)元件被有效 模擬，就像光學(xué)元件被設(shè)置在患者的眼睛附近。以這種方式，可以在測試程序期間測試患 者的視覺而不必須將光學(xué)元件置于患者的眼睛附近，從而允許在自然觀察條件下的視覺測 試。
[0027] 因為波陣面調(diào)節(jié)器和患者的眼睛偏離觀察口鏡的光軸，所以由鏡的定向?qū)е碌南?差被引入患者正在觀察的圖像的被調(diào)節(jié)的波陣面。因而，為了最小化在該偏離軸線的配置 下鏡的使用引入的像差，系統(tǒng)可以使用查找表中的校準數(shù)據(jù)來在圖像波陣面調(diào)節(jié)器中調(diào)整 光學(xué)元件來校正這些像差。而且，隨著患者坐在測試椅上時移動他們的頭，患者的眼睛和觀 察口鏡之間的距離可能變化，導(dǎo)致由該鏡中繼的校正透鏡的有效放大率中的變化。與上述 最小化偏離軸線的鏡像差的工具類似，系統(tǒng)可以采用能夠檢測并跟蹤患者眼睛位置的患者 視線跟蹤系統(tǒng)。系統(tǒng)計算機可以使用該數(shù)據(jù)來確定在患者眼睛和觀察口鏡之間的距離的實 時變化。使用該數(shù)據(jù)，系統(tǒng)計算機可以調(diào)整波陣面調(diào)節(jié)器中的光學(xué)元件來適應(yīng)單位放大的 損失。
[0028] 最后，還可以使用由系統(tǒng)計算機控制的可移動支架來安裝觀察口鏡。這樣，隨著跟 蹤系統(tǒng)檢測到在視覺測試系統(tǒng)內(nèi)的患者的頭和眼睛的移動，觀察口鏡就可以沿其堅直軸線 和/或水平軸線旋轉(zhuǎn)，以隨著患者的眼睛圍繞檢察區(qū)域自然移動將反射光路與患者的眼睛 對齊。
[0029] 示例系統(tǒng)設(shè)計
[0030] 參看圖1，示出視覺測試系統(tǒng)10,具有塔臺12、觀察口 14、檢察椅16和操作者控制 終端18。塔臺12具有光匣（tray) 20,光匣20內(nèi)具有一個或多個波陣面調(diào)節(jié)器21。塔臺 12還具有后部區(qū)域22,后部區(qū)域22內(nèi)具有系統(tǒng)計算機112 (圖6)、電源（未示出）和其他 專用電子產(chǎn)品（未示出），該其他專用電子產(chǎn)品可操作地耦合并控制波陣面調(diào)節(jié)器21、檢察 椅16、觀察口 14和控制終端18。可以使用在局部網(wǎng)絡(luò)內(nèi)鏈接的獨立的計算機控制上述任 意元件。
[0031] 檢察椅
[0032] 檢查椅16被設(shè)置成毗鄰塔臺12并在其前面，并且優(yōu)選地與塔臺機械隔離，以便患 者在椅子上的移動不會傳送到塔臺內(nèi)的部件。檢察椅16具有座位部分24,其位置通過在檢 察椅16的底部26內(nèi)設(shè)置的電動機（未示出）可調(diào)。該電動機可以響應(yīng)系統(tǒng)計算機的輸出 而被調(diào)整。座位后部28具有頭枕30,可以通過手動或者通過響應(yīng)系統(tǒng)計算機的自動裝置來 調(diào)整頭枕30。在多種實施方式中，可以從光匣20的下側(cè)部署可選的頭部約束裝置（未示 出）來在檢查過程中幫助穩(wěn)定患者的頭。檢察椅16被配置成接納患者32并且將患者的眼 睛定位在檢查區(qū)域34。
[0033] 參看圖2,檢察椅16還具有扶手36,每一個扶手36都具有用于支撐患者輸入工具 40的平臺38。在優(yōu)選的實施方式中，輸入工具40是旋轉(zhuǎn)的觸覺控制器，在檢查過程中患者 可以旋轉(zhuǎn)、平移或按壓以提供向系統(tǒng)計算機的輸入。加利福尼亞州的圣何塞市的Immersion 技術(shù)公司95131生產(chǎn)了合適的觸覺控制器，并且這樣的控制器特別適合于在檢查過程中向 系統(tǒng)提供直觀的輸入。已知有大量其他的輸入工具，例如鼠標、控制桿、圓環(huán)控制、觸摸屏或 話音控制器，在可替換的實施方式中可以使用其中的任意一種其他的輸入工具。
[0034] 波陣面調(diào)節(jié)器
[0035] 圖3示出了分別用于患者的右眼和左眼的兩個特定的圖像波陣面調(diào)節(jié)器46和48 的俯視圖。每個圖像波陣面調(diào)節(jié)器46和48都包含可調(diào)整的光學(xué)元件和附屬元件50和 52(下文稱為"可調(diào)整的光學(xué)元件"，其可以是連續(xù)可變放大率透鏡（CVPL)元件）。圖像產(chǎn) 生投射器54和56 (下文稱為"圖像投射器"）創(chuàng)建圖像，該圖像通過它們各自的調(diào)節(jié)圖像的 波陣面的光學(xué)元件投射。為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，術(shù)語"圖像"應(yīng)當被解釋成表示任何顏色、 對比度、形狀或配置的任何靜態(tài)或動態(tài)圖像。在各種實施方式中，圖像投射器54和56可以 被配置成產(chǎn)生與患者的生活方式相關(guān)的真實世界的場景的圖像，并且這些圖像可以是靜態(tài) 的或完全動態(tài)的視頻。一個合適的圖像產(chǎn)生投射器是由華盛頓貝爾維尤的EMagin公司制 造的SXGA0LED-XL?型號。現(xiàn)有技術(shù)中已知許多其他圖像產(chǎn)生投射器，包括LED、0LED、DLP、 CRT和其他光產(chǎn)生技術(shù)，其中的任何一個或其全部可能在可替換的實施方式中都是合適的。
[0036] 由投射器54和56產(chǎn)生的圖像分別穿過各自的準直透鏡58和60來將發(fā)散光束轉(zhuǎn) 換成為平行光束。平行光束穿過各自的可調(diào)整的光學(xué)元件50和52 (圖4詳細示出）來調(diào)節(jié) 被投射的圖像的波陣面。然后對于一只眼睛通過調(diào)束鏡（beam turning mirror)62和64， 而對于另一只眼睛則通過調(diào)束鏡66和68,將用于被調(diào)節(jié)的圖像波陣面的光路61和63重定 向。隨著具有被調(diào)節(jié)的波陣面的圖像離開波陣面調(diào)節(jié)器46和48,光路61和63被引向場鏡 42(圖1)。為了正確地將光路61和63引導(dǎo)至場鏡42并且調(diào)整光路61和63之間的間距 70來匹配患者的瞳孔之間的距離，可以調(diào)整透鏡62、64、66和68的位置和角度。在各種實 施方式中，透鏡58、60、62、64、66和68可以耦合到對通過跟蹤系統(tǒng)112(圖6)得到的數(shù)據(jù) 進行響應(yīng)的致動器來幫助引導(dǎo)光路61和63沿著用于患者測試的期望路徑。在其他實施方 式中，波陣面調(diào)節(jié)器46和48或者其中的各種光組件可以是可移動的以將可調(diào)整的光學(xué)元 件50和52的位置保持在距離場鏡42的期望的距離，以便最小化由于如下解釋的單位放大 的損失而產(chǎn)生的誤差。
[0037] 用于波陣面調(diào)節(jié)器46和48的合適的連續(xù)可變放大率透鏡（CVPL)元件50和52包 括但不限于Alvarez透鏡?？偟膩碚f，每一個CVPL對都包括兩個透鏡元件，其中每一個的表 面可以通過三次多項式公式描述并且每一個透鏡元件是它的同伴透鏡元件的鏡像。因為透 鏡元件在與透鏡的光軸垂直的方向上相對于彼此平移，所以施加穿過透鏡對的圖像的光放 大率根據(jù)透鏡平移的量而變化。換句話說，Alvarez透鏡元件調(diào)節(jié)圖像的波陣面。這樣，在 各種實施方式中，CVPL對的每一個透鏡都被安裝在可移動的框架上（未示出），該可移動的 架可操作地耦合到由系統(tǒng)計算機11〇(圖6)控制的致動器（未示出）?？梢允褂玫闹聞悠?的例子包括但不限于由步進電動機驅(qū)動的蝸桿螺釘、壓電致動器和其他致動器。一個適于 本系統(tǒng)的這種步進電動機系統(tǒng)是可以從加利福尼亞州的利弗莫爾的Arcus技術(shù)公司94551 得到的Arcus NEMA DMX-K-DRV-11-2-1電動機。為了優(yōu)化CVPL元件，限定CVPL元件的形 狀的公式的系數(shù)可以被優(yōu)化，以改進它們的光學(xué)性能并最小化透鏡對自身的可能由以串行 陣列方式對齊的透鏡對產(chǎn)生的不期望的像差。例如，這樣的優(yōu)化可以使用諸如ZeMax(美國 華盛頓貝爾維尤，東北第3001112大道，202套房，Radiant ZEMAX LLC, 98004-8017)的合適 的光學(xué)設(shè)計軟件來執(zhí)行。
[0038] 圖4示出圖像波陣面調(diào)節(jié)器46的詳細視圖，其示出了用于調(diào)節(jié)由圖像產(chǎn)生投射 器54產(chǎn)生的圖像的波陣面的可調(diào)整的光學(xué)元件50。出于討論的目的，在圖4中示出的實 施方式使用連續(xù)可變放大率透鏡-Alvarez透鏡。具體地，第一透鏡對72和74可以是提供 用于球面放大率（spherical power)的校正的元件-Alvarez透鏡。第二透鏡對76和78 可以是0° _90°的Jackson交叉圓柱兀件-Humphrey透鏡。第三透鏡對80和82可以是 45° -135°的Jackson交叉圓柱元件-Humphrey透鏡。交叉圓柱元件提供對圓柱放大率的 校正。第四透鏡對84和86可以用于球面像差。最后，第五透鏡對88和90可以用于慧形像 差（comatic aberration)。其余的透鏡92-104可以是例如極化透鏡和各種具有透鏡鍍膜 的其他透鏡（例如光致變色鍍膜、防眩鍍膜等）的透鏡的附屬透鏡。當通過波陣面調(diào)節(jié)器 46將圖像投射時，透鏡對的每一個透鏡都調(diào)節(jié)圖像的波陣面。具有特定鍍膜的附屬透鏡的 每一個還根據(jù)鍍膜的屬性修改圖像?？梢赃x擇可調(diào)整的光學(xué)元件72-90來提供從-20D至 +20D的對屈光不正的全范圍的校正和直到或超過8D的散光校正。結(jié)果，可調(diào)整的光學(xué)元件 50除了提供球面和柱面放大率的校正外，可調(diào)整的光學(xué)元件還能夠校正適合儀器的應(yīng)用的 范圍的1?階像差。
[0039] 除了在可調(diào)整的光學(xué)元件50內(nèi)包括附屬透鏡，例如通過將PMMA片或其他合適的 光材料的表面用車床加工成需要的形狀而準備的相位板也可以被插進附件插槽92-104。這 些相位板可以被用于向模擬正在被模擬的眼鏡鏡片設(shè)計可能需要的圖像的波陣面施加附 加的調(diào)節(jié)。另外，可調(diào)整的光學(xué)元件50還可以被用于模擬隱形眼鏡、人工晶狀體、以及例如 LASIK或PRK的各種屈光手術(shù)配置的光學(xué)屬性，來允許患者評估每個呈現(xiàn)給患者的潛在視 覺校正選項的效果。
[0040] 應(yīng)當理解，參看本公開，在波陣面調(diào)節(jié)器46和48內(nèi)可以使用其他類型的可調(diào)整的 光學(xué)元件和鏡。例如，波陣面調(diào)節(jié)器46和48可以使用固定的和可調(diào)整的透鏡元件來調(diào)節(jié)球 面和散光誤差，以及可變形鏡元件來對圖像的波陣面施加高階像差。這樣的可以響應(yīng)計算 機的可變形鏡由 Edmunds Optics, 101 East Gloucester Pike, Barrington, NJ 08007-1380 制造。在另外的其他實施方式中，可以通過固定透鏡、通過一個或多個可變形鏡或者通過固 定透鏡、可變形鏡和CVPL元件的任意組合來替換可調(diào)整的CVPL。在各個實施方式中，可調(diào) 整的CVPL元件可以被應(yīng)用來校正球面誤差和散光的低階像差，并且可變形鏡可以被用來 校正高階像差從而僅為了創(chuàng)建高階校正而使用可調(diào)整的鏡的動態(tài)范圍。
[0041] 觀察口
[0042] 再次參看圖1，觀察口 14具有反射場鏡42和一個或多個患者跟蹤攝像機44。在 各種實施方式中，跟蹤攝像機44可操作地耦合到使用由跟蹤攝像機44提供的信息來測量 患者（例如瞳孔距離、眼睛位置、患者位置等）的特征的頭、眼和視線跟蹤系統(tǒng)112 (圖6)。 在各種實施方式中，場鏡42是圓形并且具有球面凹曲率，該球面凹曲率具有大約2. 5M的曲 率半徑和在10"至24"之間的直徑?？梢詮男莾x器公司，Newnan，GA 30263-7424獲得合適 的鏡。在其他實施方式中，系統(tǒng)可以包括對非球面鏡、環(huán)形鏡、非圓形形狀的鏡或者平鏡的 使用。
[0043] 在使用凹球場鏡42的實施方式中，從毗鄰患者的眼睛（在檢查區(qū)域34)的眼鏡平 面至場鏡42的距離和從可調(diào)整的光學(xué)元件50和52的中心至場鏡42的距離應(yīng)當各自大致 等于鏡的曲率半徑。在這種配置中，圖像波陣面調(diào)節(jié)器中的校正透鏡和眼鏡平面相對場鏡 光學(xué)共軛。進一步地，在這些條件下圖像相對于對象是1:1放大或者單位放大。因為波陣 面調(diào)節(jié)器46和48以及檢查區(qū)域34被設(shè)置在與場鏡實質(zhì)上共軛的光平面，所以可調(diào)整的光 學(xué)元件50和52被光學(xué)中繼到在檢查區(qū)域34內(nèi)設(shè)置的眼鏡平面，并且在眼鏡平面產(chǎn)生與他 們在波陣面調(diào)節(jié)器中產(chǎn)生的同樣有效的放大率。因而，坐在視覺測試系統(tǒng)10內(nèi)的患者如同 可調(diào)整的光學(xué)元件50和52被放置在他們的眼睛附近觀察圖像。
[0044] 具有比較特征的視覺測試系統(tǒng)
[0045] 圖5示出了視覺測試系統(tǒng)200的另一個實施方式的側(cè)視圖，其中在光匣20內(nèi)容納 (house) 了用于每一只眼睛的兩個波陣面產(chǎn)生器202和204,這樣共四個。這樣，來自上波陣 面調(diào)節(jié)器202和下波陣面調(diào)節(jié)器204的圖像的調(diào)制的波陣面被通過束合并元件206合并， 并且然后沿著入射光路126從波陣面調(diào)節(jié)器被向外朝向場鏡42引導(dǎo)。與關(guān)于圖1的描述 類似，被調(diào)節(jié)的圖像波陣面從場鏡42被反射出并沿著反射光路128進入檢查區(qū)域34。如同 下面將要描述的，每一只眼睛的多個波陣面產(chǎn)生器不僅允許患者比較可能的各個校正，還 允許患者在并行和同時或者大致同時的基礎(chǔ)上查看并比較將會通過多個眼鏡鏡片設(shè)計產(chǎn) 生的各個圖像，以允許患者選擇被認為是最好質(zhì)量的或者另外優(yōu)選的眼鏡鏡片設(shè)計。
[0046] 控制終端
[0047] 再次參看圖1，操作者控制終端18可以包括觸摸顯示終端106,觸摸顯示終端106 被操作者用來向系統(tǒng)計算機11〇(圖6)提供控制輸入和接收來自系統(tǒng)計算機的顯示。系統(tǒng) 還可以接收來自操作者通過傳統(tǒng)輸入裝置108 (例如鍵盤、鼠標或觸覺撥號盤）的輸入，以 在檢查過程中控制視覺測試系統(tǒng)。觸摸顯示屏106和輸入裝置108通過傳統(tǒng)線纜、光纖或 無線連接而連接到系統(tǒng)計算機110 (圖6)。
[0048] 圖6示出了視覺測試系統(tǒng)10的示意圖，其包括可操作地耦合到各種子系統(tǒng)的系統(tǒng) 計算機110。出于本公開的目的，應(yīng)當理解對系統(tǒng)計算110的引用包括可操作地連接和配置 成執(zhí)行描述的功能的一個或多個系統(tǒng)計算機。具體地，系統(tǒng)計算機50從跟蹤系統(tǒng)112接收 患者跟蹤信息，其使用從跟蹤攝像機44接收的信息來確定三維的頭、眼和視線信息。可以 通過系統(tǒng)計算機110使用頭、眼和視線信息來調(diào)整可調(diào)整的光學(xué)元件50和52,以校正由患 者的頭在檢查區(qū)域34內(nèi)的移動而引入的誤差。
[0049] 系統(tǒng)計算機110還被配置成接收來自觸摸顯示器106和操作者輸入裝置108的輸 入?？梢酝ㄟ^檢察椅位置控制單元114,使用這些輸入來控制檢查椅16的位置，以確?；?者的眼睛被正確地定位在檢查區(qū)域34內(nèi)。在一些實施方式內(nèi)，當操作者遠離視覺測試系統(tǒng) 10時，可以通過例如通過因特網(wǎng)連接116的遠程控制輸入接收操作者輸入。進一步地，系統(tǒng) 計算機110還被配置成接收來自患者輸入裝置40的患者輸入。以這種方式，患者可以在檢 查過程中提供各種輸入，這些輸入將使系統(tǒng)計算機110調(diào)整各自的可調(diào)節(jié)的光學(xué)元件50和 52。這樣，系統(tǒng)可以被配置成使用患者輸入來促進檢查。
[0050] 除了從各種子系統(tǒng)（例如，患者和操作者控制和跟蹤系統(tǒng)）接收輸入，系統(tǒng)計算機 110還向驅(qū)動圖像投射器54和56的顯示驅(qū)動118提供輸出。系統(tǒng)計算機110還向引導(dǎo)致 動器（未示出）的透鏡移動控制系統(tǒng)120提供輸出，該致動器驅(qū)動各個可調(diào)整的分別用于 波陣面調(diào)節(jié)器46和48的右通道和左通道的光透鏡50和52。透鏡移動控制器120還控制 附屬透鏡92-104的位置。
[0051] 除了接收本地輸入和發(fā)送本地輸出，系統(tǒng)計算機110還可以通過網(wǎng)絡(luò)連接124(例 如因特網(wǎng)、廣域網(wǎng)或蜂窩網(wǎng)）可操作地耦合到中央貯存（r印ository)服務(wù)器122。進一步 地，在一些實施方式中，多個視覺測試系統(tǒng)10A和10B可以通過網(wǎng)絡(luò)124被可操作地耦合到 中央貯存器122。例如，服務(wù)器122可以包括諸如高容量硬盤或其他非易失性存儲介質(zhì)的信 息儲存裝置，以允許患者數(shù)據(jù)被儲存和傳送到透鏡生產(chǎn)設(shè)備。服務(wù)器122還可以被配置成 響應(yīng)來自一個或多個的視覺測試系統(tǒng)的10、10A和10B的查詢，并且可以提供任何被請求的 服務(wù)，例如對通過視覺測試系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)執(zhí)行統(tǒng)計分析。
[0052] 示例系統(tǒng)操作
[0053] 再次參看圖1，患者32占用定位在光匣20下面的檢察椅16。使用觸摸顯示器106 或輸入工具108的操作者調(diào)整座位24的位置來在檢查區(qū)域34內(nèi)移動患者的眼睛。由投射 器54和56產(chǎn)生的圖像穿過光匣20內(nèi)的圖像波陣面調(diào)節(jié)器46和48,其中通過可調(diào)整的光 學(xué)元件50和52調(diào)節(jié)圖像波陣面。然后圖像被引導(dǎo)為沿著朝向觀察口 14的入射光路126。 被調(diào)節(jié)的圖像波陣面被從場鏡42反射出去并沿著反射光路128朝向患者的眼睛所在的檢 查區(qū)域34。在圖1示出的配置中，入射光路126偏離場鏡42的光軸130角度α。而且，反 射光路128也偏離光軸130實質(zhì)上相同的角度α '。通過參考本公開應(yīng)當理解，當患者在檢 查區(qū)域34內(nèi)移動他們的頭時，角度α '可以稍微改變。另外，如果患者的眼睛與波陣面調(diào) 節(jié)器46和48不在同一平面，還存在與角度α和α '垂直的第二角度β (未示出）。當患 者坐在檢查椅16上左右移動他們的頭偏離光軸130時就會出現(xiàn)第二角度β。
[0054] 可以以各種方式將散光、高階像差和其他光學(xué)誤差引入視覺測試系統(tǒng)10。例如，偏 離軸線角度α、α '和β將散光和高階像差和低階像差引入被調(diào)節(jié)的圖像波陣面。在各種 實施方式中，通過在各個波陣面調(diào)節(jié)器46和48內(nèi)調(diào)整合適的可調(diào)整的光學(xué)元件50和52， 可以完全或部分地補償這些像差。也就是說，可以調(diào)整一個或多個透鏡對76-90來消除或 最小化由偏軸入射光路和反射光路引入的像差。進一步地，因為當患者的眼睛的位置關(guān)于 檢查區(qū)域34移動時α、α'和β可以改變，所以系統(tǒng)計算機110(圖6)可以使用由跟蹤系 統(tǒng)112提供的信息來動態(tài)地改變可調(diào)整的光學(xué)元件50和52來補償由于患者的頭移動而產(chǎn) 生的像差。這樣的調(diào)整確保當患者的眼睛的位置關(guān)于檢查區(qū)域34移動時對屈光不正、像差 和校正的模擬的測量保持正確。
[0055] 如前所述，優(yōu)選地的是以單位放大或近似單位放大操作的視覺測試系統(tǒng)10。但是， 因為在測試過程中患者自由地關(guān)于檢查區(qū)域34移動，所以可能不總是單位放大。也就是 說，隨著患者的眼睛朝向和遠離場鏡42移動，可以產(chǎn)生有效透鏡放大率的變化。視覺測試 系統(tǒng)10可以通過使用下面的公式補償在有效透鏡放大率中的這些變化：
[0056] Po = Pc (Μ)2
[0057] 其中，Po是在患者的眼鏡平面處的透鏡的有效放大率，Pc是校正透鏡的實際放大 率，以及Μ是放大倍數(shù)，由Di/Do給出，其中Do是校正透鏡和場鏡之間的距離，Di是場鏡和 患者的眼睛之間的距離。上述公式提供可以存儲在校準表中，并且由系統(tǒng)計算機110使用 的校正轉(zhuǎn)換來，以調(diào)整在可調(diào)整的光學(xué)元件50和52內(nèi)的一個或多個透鏡來校正這樣的非 單位放大。通過使用由跟蹤攝像機44和跟蹤系統(tǒng)112提供的患者跟蹤信息數(shù)據(jù)，系統(tǒng)計算 機110可以自動進行這樣的校正而不需要操作者輸入。
[0058] 參看圖7,跟蹤系統(tǒng)112使用跟蹤攝像機44捕獲患者的頭的圖像并且識別患者的 右眼132和左眼134的位置。在優(yōu)選的實施方式中，跟蹤攝像機44對近紅外（IR)光敏感， 并且IR照明器位于患者的右側(cè)和左側(cè)（未示出）。IR照明器被配置成將IR光引導(dǎo)進入患 者的眼睛以便可以通過跟蹤攝像機44檢測到由患者的角膜反射的IR光。這樣，通過跟蹤 系統(tǒng)112使用由IR照明器產(chǎn)生的已知幾何結(jié)構(gòu)和位置的圖像的反射，來測量在患者32和 場鏡42之間的距離。在各種實施方式中，可以設(shè)置兩個或多于兩個的跟蹤攝像機44間隔 一定距離，以提供三維立體測量能力來改善距離測量。通過比較患者的瞳孔的大小和位置 與由角膜反射的IR圖像的大小和位置，跟蹤系統(tǒng)112可能通過獲取角膜球面的中心和瞳 孔的中心并計算空間上連接這兩個點的矢量來計算視線的方向，為系統(tǒng)提供患者視線的準 確方向。分別計算的以及在不同視線領(lǐng)域內(nèi)對每一只眼睛的視線方向矢量的例子示出為 136R、136L、138R、138L、140R和140L。跟蹤系統(tǒng)112可以計算視線的每一個位置的偏軸角 度Θ (堅直的）和△(水平的）。這些角度同時是患者的頭的位置和眼睛的位置的函數(shù)。
[0059] 參看圖8和圖9,為了清楚，將視覺系統(tǒng)10示出為去掉波陣面調(diào)節(jié)器并帶有近察顯 示設(shè)備142,其允許患者查看在他們的近場圖像。也就是說，通過使用允許場鏡繞它的堅直 軸和水平軸旋轉(zhuǎn)的可移動的裝備43來移動場鏡42,可以轉(zhuǎn)移被反射的光路128。這樣，當 使用近察設(shè)備142時，場鏡42繞它的水平軸旋轉(zhuǎn)以便反射光路128A被轉(zhuǎn)移到近察設(shè)備142 的背部，近察設(shè)備142通過觀察表面144將被反射的被調(diào)節(jié)的圖像波陣面重定向至患者的 眼睛。也就是說，在近察設(shè)備142里面的鏡（未示出）將反射光路128A重定向至患者的眼 睛。在近察設(shè)備142里面的鏡（未示出）使被調(diào)節(jié)的圖像相對彼此偏離，并且呈現(xiàn)至在檢 查椅中的患者，好像它們從近察設(shè)備142的觀察表面144中出現(xiàn)一樣。以這種方式，近察設(shè) 備142模擬近場圖像來允許患者體驗由雙焦或PAL透鏡提供的視覺校正。
[0060] 圖9示出了場鏡42的患者的右眼視野以及近察設(shè)備142的觀察表面144。在每只 眼睛有兩個或多于兩個波陣面產(chǎn)生器的實施方式中（圖5)，患者能夠同時在并列的基礎(chǔ)上 預(yù)覽和比較由眼鏡鏡片設(shè)計B和C產(chǎn)生的圖像，通過近察設(shè)備142的近距離的圖像Bn 146 和Cn 148,以及通過場鏡42的遠的察看距離的圖像Bd 150和Cd 152。這樣，患者可以同 時評估被提供用來在近處和遠處查看的透鏡設(shè)計。
[0061] 圖10示出了三個不同的多焦點透鏡設(shè)計A、B和C的平面視圖。線?連接相似的 光放大率的區(qū)域。典型的漸變鏡頭具有沿已知為通路Co的透鏡的中心通道向下逐漸增加 的放大率，以及發(fā)現(xiàn)在透鏡的下角落具有逐漸增加的散光程度。為了清楚，在圖10中省略 了放大率標記。如前所述，可以使用跟蹤系統(tǒng)112來計算患者視線的每個位置的角度Θ (水 平的）和△(堅直的）。視線角度Θ (水平的）和△(堅直的）同時是患者的頭的位置和 眼睛的位置的函數(shù)。這樣，圖11中對于每個PAL透鏡設(shè)計，都示出了患者的視線角度橫穿 的眼鏡鏡片的表面的部分，以及作為視線角度Θ和Λ的函數(shù)的當觀看以角度（〇,〇)指示 無限遠處的主視線矢量。代替角度，眼鏡鏡片上的位置還可以以距離透鏡的光中心的毫米 (mm)距離示出。在大約14mm的頂點距離的情況下，20度的視線角度相當于眼鏡鏡片上大 約1mm的橫向距離。
[0062] 通過基于透鏡設(shè)計調(diào)節(jié)圖像波陣面，視覺測試系統(tǒng)10可以被配置成模仿漸變透 鏡。例如，在系統(tǒng)計算機110內(nèi)可以載入漸變透鏡設(shè)計，其描述對于透鏡的區(qū)域的球面、柱 面和Η0Α的唯一值，該透鏡的區(qū)域被包含在對于每一視線角度對Θ和Λ的眼睛的瞳孔入 口。透鏡設(shè)計可以通過透鏡制造商提供，通過合適的透鏡映射器測量或者通過空間分辨折 射儀測量，空間分辨折射儀可以被提供為視覺測量系統(tǒng)10的附件。然后可以使用透鏡信息 來調(diào)節(jié)圖像波陣面以便為患者將透鏡設(shè)計的屬性模仿為視線角度的函數(shù)。
[0063] 在各種實施方式中，當患者的視線角度變化時，系統(tǒng)計算機110使用通過跟蹤系 統(tǒng)112接收的信息以例如10-30ΗΖ的速率計算視線角度對，并且使用跟蹤信息來驅(qū)動透鏡 移動控制器120來調(diào)整在各個波陣面調(diào)節(jié)器46和48中的可調(diào)整的光學(xué)元件50和52,來準 確地將PAL設(shè)計的放大率復(fù)制為如同患者正在佩戴漸變透鏡并且正在通過其以測量的視 線角度觀看一樣。圖11示出了被不同的視線角度包含的透鏡表面的區(qū)域的例子，對于每個 透鏡設(shè)計A、B、C，通過字母A-Μ指示包含的不同透鏡的位置。因為跟蹤系統(tǒng)112和透鏡移 動控制器120快速工作，所以視覺測試系統(tǒng)10為患者提供了隨著患者的視線角度根據(jù)自然 的頭的移動和眼的移動變化時的漸變透鏡設(shè)計的逼真模仿。
[0064] 如圖12所示，除了眼鏡鏡片設(shè)計，通過將來自選擇的框架F'的患者的裝配信息加 載進系統(tǒng)計算機110,其包括頂點距離V和框架包裹角FW，視覺系統(tǒng)10還可以提高患者查 看的眼鏡鏡片模仿的準確性。也就是說，V和FW的值影響由瞳孔入口包含的透鏡的每一個 表面點的有效光放大率和像差。
[0065] 示例誤差校正模塊操作
[0066] 圖13描述了用于校正高階像差和低價像差的示例方法，所述像差是由下述引入： (1)相對場鏡42的光軸130偏離軸線的入射光路126和反射128光路，以及由于患者在測 試過程中的移動產(chǎn)生的有效放大率變化。通過參考本公開應(yīng)當理解，誤差校正模塊300描 述了通過本系統(tǒng)執(zhí)行的方法步驟的示例實施方式，并且通過添加其他步驟或者通過去除圖 3描述的一個或多個方法步驟可以創(chuàng)建其他的示例實施方式。
[0067] 在步驟302,圖像投射器54、56(圖3)通過對應(yīng)的波陣面調(diào)節(jié)器46、48投射圖 像，波陣面調(diào)節(jié)器46、48將被調(diào)節(jié)的圖像波陣面導(dǎo)向具有與鏡的表面正交的光軸130的鏡 42(圖1)。被調(diào)節(jié)的圖像波陣面的入射光路126相對場鏡的光軸130是偏離軸線的。波 陣面調(diào)節(jié)器可以具有通過系統(tǒng)計算機110 (圖7)控制的一個或多個可調(diào)整的光學(xué)元件50、 52(圖 3)。
[0068] 在步驟304,通過鏡42將被調(diào)節(jié)的圖像的波陣面沿著相對光軸130也是偏離軸線 的反射光路128反射。在各種實施方式中，鏡42可以是凹球面鏡，其在入射光路和反射光 路相對鏡的光軸是偏離軸線時，向被調(diào)節(jié)的圖像的波陣面施加高階像差和低階像差。這樣， 在步驟306,系統(tǒng)計算機110可以被配置成在各個波陣面調(diào)節(jié)器46、48中調(diào)整光學(xué)元件50、 52來最小化由鏡引入的像差?？梢栽谝曈X測試系統(tǒng)10的校準的過程中確定并且在校準查 找表中儲存調(diào)整因子。
[0069] 在各種實施方式中，在步驟308,系統(tǒng)被配置成使用跟蹤系統(tǒng)112來跟蹤患者的 頭、眼睛和視線的位置?；颊叩念^、眼睛和視線的位置可以用來確定患者的眼睛相對于波陣 面調(diào)節(jié)器46、48、鏡42和反射光路128的位置。在各種實施方式中，在步驟310,系統(tǒng)計算 機110可以被配置成使用通過跟蹤系統(tǒng)112計算的數(shù)據(jù)來調(diào)整光學(xué)元件50、52,以最小化由 于患者的眼睛移出光學(xué)元件50、52的共軛平面的結(jié)果而引入的像差和誤差（例如，有效透 鏡放大率的變化），從而導(dǎo)致在可調(diào)整的透鏡和患者眼鏡平面的當前位置之間的單位放大 的損失。再一次，系統(tǒng)計算機110可以使用在查找表中儲存的校準數(shù)據(jù)來對光學(xué)元件50、52 施加合適的調(diào)整，以適應(yīng)患者在視覺測試裝置內(nèi)的移動。
[0070] 在各種實施方式中，可以使用耦合到場鏡42和系統(tǒng)計算機110的可移動的鏡裝備 43關(guān)于患者在檢查區(qū)域34移動時將被反射的光路128與患者的眼睛對齊。以這種方式，當 通過跟蹤系統(tǒng)112得到眼跟蹤數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)計算機110可以使可移動的鏡裝備繞鏡42的堅 直軸和水平軸樞轉(zhuǎn)鏡42,以結(jié)合患者的眼睛的移動來移動反射光路128 (圖1)。以這種方 式，可以相對患者保持光路的入射角度和反射角度來最小化通過光系統(tǒng)和鏡引入的像差。
[0071] 結(jié)論
[0072] 本系統(tǒng)和方法提供視覺測試系統(tǒng)，其測量患者的視覺系統(tǒng)中的光學(xué)誤差（例如， 低階和高階像差）而無需處理毗鄰患者的臉布置光學(xué)透鏡或者光學(xué)儀器。進一步地，該系 統(tǒng)允許患者預(yù)覽和比較可能的光校正并且選擇優(yōu)選的方案。進一步地，該系統(tǒng)還可以允許 患者比較多個透鏡設(shè)計來確定哪種設(shè)計提供了最好的圖像質(zhì)量或者根據(jù)其他方式是優(yōu)選 的。這些圖像可以在并行基礎(chǔ)上被同時比較或者大致同時比較。這樣，患者可以同時模擬 或同時感知多個眼鏡鏡片。通過啟動每只眼睛的波陣面調(diào)節(jié)器，對于每個眼鏡鏡片設(shè)計可 以預(yù)覽并比較各個透鏡的圖像的雙眼對比。結(jié)果，提供系統(tǒng)和方法來表征任何眼鏡鏡片的 光學(xué)屬性，并且對于患者在通過近距離、中等距離和遠距離以及圖像照明、顏色和對比度的 范圍的真實查看條件下的這些光學(xué)屬性進行準確地模擬。通過調(diào)整圖像投射器的輸出，患 者可以看到如何隨亮度和對比度的升高或下降以及隨顏色變化比較眼鏡鏡片的設(shè)計。這允 許患者基于患者的主觀評價預(yù)覽、比較和選擇他們更喜歡的特定的眼鏡鏡片的設(shè)計或者特 征。
[0073] 通過使用頭、眼和視線跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以將圖像穩(wěn)定在合適的圖像平面中，從 而解放了患者，使其無需在測試中保持靜止并且便于其在自然查看條件下的眼鏡鏡片的性 能的更逼真的模擬。該測試同時在沒有儀器或在患者的視場中的其他障礙物的情況下執(zhí) 行。對照現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)和方法提供的〇. 25D的增量，可以以例如0. 01D的更高分辨率的 增量來確定用于制造或選擇眼鏡鏡片的光學(xué)參數(shù)。
[0074] 受益于前述說明書和關(guān)聯(lián)的附圖中提供的教導(dǎo)，所公開的系統(tǒng)和方法的許多修改 和其他實施方式將被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員想到。盡管上述各個例子覆蓋了本發(fā)明在視覺測 試系統(tǒng)的環(huán)境中的使用，但是本發(fā)明可以用于其他任何合適的環(huán)境中，例如通過眼鏡鏡片、 隱形眼鏡、人工植入晶體和激光外科手術(shù)的模擬視覺校正。因而，應(yīng)當理解，本發(fā)明不限于 公開的特定的實施方式，并且那些修改和其他實施方式旨在被包含在所附權(quán)利要求的范圍 內(nèi)。雖然本文使用了特定的術(shù)語，但是它們僅是出于一般地說明性的意義而使用，并不用于 限制的目的。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于測量患者的視覺的系統(tǒng)，包括： a. 至少一個處理器； b. 至少一個圖像波陣面調(diào)節(jié)器，其可操作地耦合到所述至少一個處理器并且被配置成 調(diào)節(jié)被投射的圖像的波陣面； c. 患者測試區(qū)域，其包括檢查區(qū)域,其中所述檢查區(qū)域包括當患者位于所述患者測試 區(qū)域內(nèi)時在其中定位患者的眼睛的區(qū)域；以及 d. 反射鏡，其具有與所述反射鏡的表面正交的光軸，其中所述光軸位于所述至少一個 波陣面調(diào)節(jié)器和所述患者檢查區(qū)域中間； 其中，所述至少一個處理器被配置成調(diào)整所述至少一個波陣面調(diào)節(jié)器來最小化由位于 所述波陣面調(diào)節(jié)器和所述患者檢查區(qū)域中間的所述光軸產(chǎn)生的光學(xué)像差和光學(xué)誤差。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個波陣面調(diào)節(jié)器還包括從組中選擇的可 調(diào)整的光學(xué)元件，所述組包括： a. 連續(xù)可變放大率透鏡； b. 可變形鏡； c. 一個或更多離散透鏡； d. 相位板； e. a、b、c或d中的一個或多個的組合。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)像差和光學(xué)誤差是從組中選擇的一個或多 個光學(xué)像差和光學(xué)誤差，所述組包括： a. 球面散焦； b. 散光像差；以及 c. 商階像差。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述患者測試區(qū)域還包括座位，所述座位可操作地 耦合到所述至少一個處理器并且被配置成被移動來合適地設(shè)置患者的眼睛在所述檢查區(qū) 域內(nèi)的位置。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括可操作地耦合到所述至少一個處理器的跟蹤系 統(tǒng)，其中所述跟蹤系統(tǒng)被配置成隨著患者的眼睛關(guān)于所述檢查區(qū)域移動而跟蹤被測試的患 者的眼睛。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個處理器被配置成基于從所述跟蹤系統(tǒng) 接收的數(shù)據(jù)來動態(tài)地調(diào)整所述至少一個波陣面調(diào)節(jié)器，以當被測試的患者的眼睛關(guān)于所述 檢查區(qū)域移動時最小化通過所述反射鏡引入的和來自單位放大的損失的所述光學(xué)像差和 光學(xué)誤差。
7. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，還包括可移動的裝備，所述可移動的裝備： a. 適于耦合到所述反射鏡；并且 b. 可操作地耦合到所述至少一個處理器， 其中所述可移動的裝備基于通過所述跟蹤系統(tǒng)獲得的眼睛位置數(shù)據(jù)來移動所述反射 鏡。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個處理器被配置成調(diào)整所述至少一個波 陣面調(diào)節(jié)器以便在穿過所述至少一個波陣面調(diào)節(jié)器的圖像上模擬至少一個眼鏡鏡片設(shè)計 的校正特性。
9. 一種測量視覺的系統(tǒng)，包括： a. 至少一個處理器； b. 反射鏡，其具有與所述反射鏡的表面正交的光軸； c. 可調(diào)整的光學(xué)元件，其可操作地耦合到所述至少一個處理器并且被配置成調(diào)節(jié)通過 所述可調(diào)整的光學(xué)元件投射到所述反射鏡上的圖像的波陣面，其中，所調(diào)節(jié)的波陣面和所 述反射鏡之間的入射光路相對于所述反射鏡的所述光軸是偏離軸線的；以及 d. 反射光路，其來自所述反射鏡并且相對于所述反射鏡的所述光軸是偏離軸線的； 其中，所述至少一個處理器被配置成調(diào)整所述可調(diào)整的光學(xué)元件來最小化由于所述入 射光路和所述反射光路的偏離軸線的角度而引入到所調(diào)節(jié)的波陣面的光學(xué)像差和光學(xué)誤 差。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述反射鏡還包括球面凹曲率。
11. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述誤差和像差是從組中選擇的一個或多個誤差 和像差，所述組包括： a. 球面散焦誤差； b. 圓柱誤差；以及 c. 商階像差。
12. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述反射光路大致上位于在視覺測試過程中患者 的眼睛所位于的檢查區(qū)域內(nèi)。
13. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，還包括跟蹤系統(tǒng)，所述跟蹤系統(tǒng)可操作地耦合到所述 至少一個處理器并且被配置成當患者被測試時檢測并跟蹤患者的眼睛。
14. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述可調(diào)整的光學(xué)元件適于當患者被測試時動態(tài) 地最小化由患者的眼睛關(guān)于所述檢查區(qū)域移動而產(chǎn)生的一個或多個光學(xué)誤差和光學(xué)像差。
15. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括可移動的裝備，所述可移動的裝備耦合到所述 反射鏡，其中所述可移動的裝備被可操作地耦合到所述至少一個處理器并且被配置成基于 通過所述跟蹤系統(tǒng)獲得的眼跟蹤數(shù)據(jù)來移動所述反射鏡。
16. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個處理器被配置成調(diào)整所述可調(diào)整的 光學(xué)元件以便在穿過所述可調(diào)整的光學(xué)元件的圖像上模擬至少兩個眼鏡鏡片設(shè)計的校正 特性，以允許被測試的患者預(yù)覽并比較所述至少兩個眼鏡鏡片設(shè)計。
17. -種用于校正在眼睛檢查測試系統(tǒng)中引入的偏離軸線的誤差的方法，所述方法包 括： a. 將圖像的被調(diào)節(jié)的波陣面投射到具有光軸的鏡上，所述光軸與所述反射鏡的表面大 體正交，其中 i. 所述被調(diào)節(jié)的波陣面的入射光路相對于所述光軸是偏離軸線的； ii. 所述圖像的波陣面被至少一個可調(diào)整的光學(xué)元件調(diào)節(jié)，以及 iii. 通過至少一個處理器控制所述至少一個可調(diào)整的光學(xué)元件； b. 通過所述鏡將所述圖像的所述被調(diào)節(jié)的波陣面沿著反射光路反射進在視覺測試程 序中患者的眼睛所在的檢查區(qū)域內(nèi)，其中所述反射光路相對于所述光軸是偏離軸線的；以 及 C.通過所述至少一個處理器調(diào)整所述至少一個可調(diào)整的光學(xué)元件來最小化由于所述 偏離軸線的入射光路和反射光路而由所述鏡引入的一個或多個光學(xué)像差和光學(xué)誤差。
18. 如權(quán)利要求17所述的計算機實施的方法，其中所述至少一個可調(diào)整的光學(xué)元件包 括多個可移動的Alvarez透鏡。
19. 如權(quán)利要求17所述的計算機實施的方法，還包括： a. 通過跟蹤系統(tǒng)跟蹤患者的眼睛的位置；以及 b. 通過所述至少一個處理器調(diào)整所述至少一個可調(diào)整的光學(xué)元件來最小化由于患者 的眼睛關(guān)于所述檢查區(qū)域移動而引入的一個或多個光學(xué)像差和光學(xué)誤差。
20. 如權(quán)利要求19所述的計算機實施的方法，其中調(diào)整所述至少一個可調(diào)整的光學(xué)元 件的步驟還包括：響應(yīng)于患者的眼睛關(guān)于所述檢查區(qū)域移動而自動地調(diào)整所述至少一個可 調(diào)整的光學(xué)元件。
21. 如權(quán)利要求17所述的計算機實施的方法，還包括： a. 通過跟蹤系統(tǒng)跟蹤患者的眼睛的位置；以及 b. 基于通過所述跟蹤系統(tǒng)獲得的跟蹤數(shù)據(jù)來移動所述鏡以便保持所述反射光路與患 者的眼睛的對齊。
22. 如權(quán)利要求21所述的計算機實施的方法，還包括：通過所述至少一個處理器調(diào)整 所述至少一個可調(diào)整的光學(xué)元件來最小化由患者的眼睛關(guān)于所述檢查區(qū)域移動而引入的 一個或多個光學(xué)像差和光學(xué)誤差。
23. 如權(quán)利要求17所述的計算機實施的方法，還包括： a. 通過所述至少一個處理器接收至少一個眼鏡鏡片設(shè)計；以及 b. 基于所接收的至少一個眼鏡鏡片設(shè)計來調(diào)整所述至少一個可調(diào)整的光學(xué)元件來模 擬由所述至少一個眼鏡鏡片設(shè)計提供的校正特性。
24. -種用于測量患者的視覺和模擬校正透鏡的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： a. 至少一個處理器； b. 至少一個波陣面調(diào)節(jié)器，其可操作地耦合到所述至少一個處理器并且被配置成調(diào)節(jié) 被投射的圖像的波陣面； c. 患者測試區(qū)域，其包括檢查區(qū)域；以及 d. 鏡，其具有與所述反射鏡的表面正交的光軸，其中所述光軸位于所述至少一個波陣 面調(diào)節(jié)器和所述患者檢查區(qū)域中間； 其中所述至少一個處理器被配置成： i. 接收至少一個眼鏡鏡片設(shè)計； ii. 調(diào)整所述至少一個波陣面調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)至少一個圖像以便從所述鏡反射進所述患 者測試區(qū)域的至少一個圖像模擬所述至少一個眼鏡鏡片設(shè)計的校正特性。
25. 如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個處理器還被配置成： a. 接收多個眼鏡鏡片設(shè)計；以及 b. 調(diào)整所述至少一個波陣面調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)所述至少一個圖像，以便從所述鏡反射進所 述患者測試區(qū)域的所述圖像模擬并列的至少兩個眼鏡鏡片設(shè)計的校正特性來允許被測試 的患者大致上同時預(yù)覽和比較所述至少兩個眼鏡鏡片設(shè)計。
26. 如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，還包括多個波陣面調(diào)節(jié)器和多個圖像。
【文檔編號】A61B3/00GK104144634SQ201380011434
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月28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任公司