【発明の詳細な説明】
主観的制御による自動屈折矯正装置
技術分野
本発明は、眼科医または眼鏡製造業者が、患者ごとに最適な眼鏡を決定する際
の支援装置に関するものである。
従来技術
現在の状況では、眼鏡（またはコンタクト・レンズ）の処方は、通常以下に述
べる段階を経て行われている。
まず最初に、左右それぞれの単眼について、いわゆる「客観的屈折矯正」が決
定される。このための手段として、眼球の屈折媒体経由で網膜に画像を投射して
からその画像を取り戻して、検査を行う眼科医がモデルごとに異なるパラメータ
ーを調べて、検査対象の眼の視力を補正するレンズを決定するための装置がある
。過去数十年使用されてきたこの装置のほか、画像を網膜に投射して患者用の補
正レンズを計算する自動屈折矯正装置も、ここ数年市場に出まわっている。
一般に、客観的屈折矯正の結果は、最適な眼鏡の処方に使用するにはかなり精
度が低い。その理由は、次の通りである。ほとんどの場合、客観的屈折矯正の光
軸は、最適な主観的視軸と正確には一致しない。客観的屈折矯正検査の間、瞳孔
は外光の下で生理学的にし
かるべき状態より開いている。患者は、観察されずに、適応によって水晶体の屈
折力を変化させることがある。単眼ごとに最適補正された眼鏡は、両眼の視覚印
象にとっては最適でないことが多い。
上記の理由により、まず単眼ごとに眼鏡の主観的補正を施して、さらに両眼の
相互作用を調べるために主観的補正を行う必要がある。この目的のために、被験
者に各種の眼鏡を試着してもらい、適当な視力検査用文字（例えば、8 4 6 1 7
）を投射し、「6か8を見てください」というような指示を与え、「数字がぼやけ
て見えますか」という設問を行う。多くの場合、両眼の平衡を見るために偏光を
使用して、左右の眼の視覚印象を分離できるように、左右の眼の偏光面が互いに
直交するようにする。赤色と緑色のフィルターを使用して、両眼の視覚印象を分
離することも可能である。ここで用いるいくつかのレンズは、「フォロプター（
phoropter）」と称する装置で配置・調整されるが、これを使用して、直接手動
によるか、あるいはキーボードを操作して遠隔操作により、単純かつ高速のレン
ズ交換が可能である。
「屈折矯正の主観的決定」のための手順は、文献に詳しく解説されており、眼
科医や視力検定医の訓練の一部を構成している。
眼鏡の処方は、眼科医の診療時間の大半を占めている。手順が複雑なために助
手がこれを行うのは容易で
はない一方で、その手順は論理的には明確に規定されている。その理由は、原理
的には、患者が両眼で主観的に「最高」に見える眼鏡を見つける上で、数学的に
近似値を求める問題に還元されるためである。
最適な眼鏡は、球状屈折（単位：ジオプター、dpt）、円柱補正（単位：dpt）
、および円柱軸（単位：度）により決定できる。球状屈折と円柱屈折に関する最
小目盛りは、0.25dptであり、円柱軸（度）では、整数値である。
主観的屈折矯正処理が明確に規定できることから、コンピューターの使用は、
明らかな解決法のように見えることであろう。米国特許第3,969,020号および第4
,105,302号に示されたある手順では、まず単眼ごとの客観的屈折矯正を求め、次
にコンピューター制御によって視力検査用文字とレンズを用いて主観的屈折矯正
を求める。単眼屈折矯正を求めた後で、両眼の平衡を求める。患者は、同じコン
ピューターで制御されるテープ・レコーダーの音声による指示を聞いて、ジョイ
スティックを動かして回答する。1978年に公開されたこの手順を使用して、原理
的には完全な屈折矯正が得られそうであるが、この方法はそれほど普及していな
い。その理由は、特に、認知および区別の限界にあるような視覚印象と、聴覚に
与えられる指示とに対して同時に反応し、さらに同時にジョイスティックを動か
して回答する操作が、多くの患者にとって複雑すぎるから
である。同様の理由により、米国特許第4,697,895号に示された、眼鏡処方をし
ないで視覚精度を検査する自動装置も普及していない。この場合も、ジョイステ
ィックを回答用装置として使用する。回答に音声を使用する場合、例えば、ヨー
ロッパ特許文献EP0319446A1号に示された視力障害をスクリーニングする装置で
の音声回答の場合でも、真の問題解決にはならない。その理由は、患者は、自由
に回答できるようになっている場合、経験が示すところでは、患者の回答には不
要な繰り返しが多いからである。したがって、例えば、レンズ1とレンズ2のどち
らの方で数字がはっきり見えるかという設問に対して、患者は求められる回答の
「1」または「2」ではなく、数字を読んだり、目に涙がたまっていると回答した
りする。キーボードやマウスやライトペンなどを装備したコンピューターを使用
して、画面上に表示された回答の選択肢を選択する仕組みからなるよく知られた
他の回答用装置の場合でも、操作に慣れていない患者が扱うには複雑すぎるので
ある。
最後に、従来の方法である口頭による指示や設問の場合も、同一言語や同一方
言の地域においてさえ、経験が示すように社会的な理由によってしばしば誤解が
生じるために、すべての患者に等しく理解されるものと期待することはできない
。診療の実用面では、ドイツ国内で眼科医の専門技術として規定されているにも
かかわらず、視力検査用文字の「Landoltのリング」さ
え、眼鏡処方に使用するには複雑すぎるとともに時間がかかりすぎるため、使用
することができない。
本発明の目的は、コンピューター制御による自動化によって、屈折矯正の決定
という眼科医の日常作業の負担をできるだけ軽減し、その一方で、できるだけ人
間が操作することから得られる柔軟性と学習機能を保つことである。しかし、特
に強調さるべき目的は、被験者が特別な知識や訓練なしで操作でき、できるだけ
簡単に個々の設問に対して回答を選択できるような回答用インターフェースを提
供することである。
発明の概要
上記の目的は、以下に述べる方法で本発明により達成される。被験者は、市販
の視力検査表プロジェクターまたはコンピューター・ビデオ画面によって視力検
査用記号を提示される。同じく市販されているフォロプター（phoropter）によ
ってレンズが重ねられ、音声による設問と指示が与えられる。視力検査表、フォ
ロプター、および音声出力は、屈折矯正のためによく知られている規則に従って
コンピューター制御される。音声による設問と同時に、視力検査記号と同じ視界
に回答の選択肢が文字や図形で示される。したがって、被験者は、頭部を固定し
たままで、目を動かすだけで検査記号と選択肢の両方を見ることができる。回答
用の装置は被験者のひざの上に置かれるので、装置に置いた両手と装置を同時に
見ることができる。被験者は、
選択肢の1つを手で押すことにより回答する。
被験者に個々の設問と同時に回答の選択肢が与えられる結果、回答の選択肢か
ら1つだけ選択することは、それほど困難でないだけでなく、すでに聞かされた
回答の選択肢を見直して明確な回答を行わなければならないため、口頭による自
由な回答ができる場合よりずっと簡単である。
装置の操作者は、自分で設問や指示を考案して装置に入力することができる。
また、屈折矯正決定手順において、さまざまな可能な分岐を選択することもでき
る。このようにして、操作者は、過去の経験に基づいて担当する患者グループに
最適な処理を構成することが可能となる。
好適実施例とそれに代わる実施例
視力検査用記号は、プロジェクターにより投射するが、現行のガイドラインに
より、投射壁（またはビデオ画面）までの距離は4〜6メートルでなければならな
い。個々の段階（偏光や色付きフィルターを必要とする段階も含め）でコンピュ
ーターにより投射される検査用記号の選択は、RS232準拠のシリアル・インター
フェースなどのディジタル・インターフェースを使用して行う。通常の市販フォ
ロプター（phoropter）（偏光、色付きフィルター、またはピン・アパーチャー
を含む）による被験者に重ねるレンズの選択にも、このようなインターフェース
を使用する。加えて、コンピュータ
ーがディジタル・アナログ変換器を通してヘッドフォンやスピーカーに音声を出
力し、被験者に必要な指示や説明を与え、設問を行う。これらの指示、説明、お
よび設問は、ディジタル形式でコンピューターに記憶される。装置の操作者は、
マイクロフォンとアナログ・ディジタル変換器を使用して、指示、説明、および
設問をコンピューターに音声入力する必要があるが、表現の選択は操作者の経験
や判断に委ねられる。この場合、操作者は、経験を踏まえて同じ方法で入力を後
日修正することも可能である。実際には、個々の指示や設問がすでに定型化され
ている「サンプル・カタログ」に従うだけでよい。以下に、この種のサンプル・
カタログを示す。
1) 2つの窓から画面を見てください。そこには、正確に観察していただく数
字や文字が見えるはずです。また、上方の鏡には、あなたの両手と回答用の装置
が映っています。これから、いろいろな眼鏡を示しながら、同時に質問を行いま
す。回答用装置の該当するボタンを押して回答してください。ボタンを押すと、
画面がしばらく消えます。これまでの説明がおわかりになった場合は「はい」を
押してください。おわかりにならない場合は、「いいえ」か「もう一度」を押し
てください。
2) 表示された文字のどれかが読めますか？
3) これが読めますか？
4) 次の眼鏡の方がよく見えますか？
5) この方がよく見えますか？
6) 次の眼鏡の方が見えにくいですか？
7) 見えにくいですか？
8) この眼鏡1の方がよく見えますか？
9) １の方がよく見えますか？
10) それとも、眼鏡2の方がよく見えますか？どちらでも同じですか？
11) ２の方がよく見えますか？
12) 上下に2段に並んだ数字が見えますか？
13) ２段に並んだ数字を比べてください。両方ともそれほどはっきりとは見
えません。どちらかの方がはっきり見えますか？違いがわかりますか？
14) どちらかの段の方がよりはっきり見えますか？
15) 上の段の数字の方がはっきり見えますか？それとも、下の段の方ですか
？
16) 上の段と下の段の片方がはっきり見えますか？
17) 今度は表示を見えにくくします。文字がはっきり見えなくなります。
18) 4つの数字がわかりますか？
19) 全部の数字が同じ程度にはっきり黒く見えますか？
20) 赤い部分と緑の背景の中の数字が同じ程度に黒く見えますか？
21) 赤い部分と緑の部分の数字の片方がより黒く見
えますか？
22) 文字の曲がった部分を注意して見てください。順番に2つの眼鏡を比較
します。
23) Ｅの文字はどちらを向いていますか？
24) 9と6は同じくらい黒く見えますか？
25) 9と6の片方がより黒く見えますか？
26) 3と5は同じくらい黒く見えますか？
27) 3と5の片方がより黒く見えますか？
28) 文字がはっきり見えなくなるまで順番に眼鏡を取り替えます。読みにく
い場合でも、読むようにしてください。
29) まだ文字が読めますか？
30) まだ読めますか？
31) 小さな孔を通すとよりはっきり見えますか？
32) 前を見てください。
33) 今度は特に注意してください。
34) 集中してください。
35) 注意して見てください。
このサンプル・カタログで、設問3、5、7、9、11、14、16、および30は、それ
ぞれすぐ前の設問の省略版であり、同じ設問を繰り返す場合に使用される。指示
32〜35は、被験者の注意を促すためのもので、適当な状況下で設定した頻度で順
序に関係なく提示される。
被験者は、回答用装置のキーまたはボタンの１つを押して手動で回答する。こ
の場合、設問ごとに有効な回
答の選択肢が文字や図形で装置のキーまたはボタンに表示される。回答用装置は
、被験者のひざに載せ、フォロプター（phoropter）開口部の視界の上部に取り
付けた小型凹面鏡に映して、被験者が回答するために手順の進行の妨げになる動
作、つまり頭部を動かす必要をなくすようにする。同時に、被験者は、装置を操
作する自分の手も見ることができる。約1.5dptの凹面鏡を使用すれば、被験者は
4〜6メートルの距離に表示された検査用記号と同じ視界の範囲に回答用装置を認
識できる。回答用装置の画像の鮮明度は、装置に表示される文字や図形の視角が
視力検査表プロジェクターの文字や図形に比べてかなり大きいので、それほど重
要ではない。したがって、回答用装置の画像が多少ぼけても構わない場合は、凹
型鏡の代わりに平面鏡を使用してもよい。
フォロプターの視界に回答用装置を重ねるために1枚の鏡や奇数枚の鏡を使用
する場合は、回答用装置の文字や図形情報を反転して表示する必要がある。これ
は、画像を複数枚の平面鏡や凹面鏡を持つ光学系、プリズム系、あるいは光ファ
イバー伝送を使用する本発明の代替的なバージョンにより回避される。
以下に、サンプル・カタログの設問に対する回答の組を示す。
最も便利な実現方法は、回答用装置として透明なタッチ・パネルを上に重ねた
ＬＣＤディスプレーを使用する方法である。別の方法としては、キーを使用する
方法で、例えば、キー「1」の上に、「はい」、「1」、「上」、「赤」、「Ｅ」
、「9」、「3」を選択的な照明で強調表示するか、あるいはLCDディスプレーま
たはLED文字の形で表示する。
主観的屈折矯正の論理シーケンスの詳細は、専門書ではいくぶん異なるいくつ
かの方法で記述されている。したがって、このコンピュータ・プログラムでは、
屈折矯正の個々のサブセクションにいくつかの代替法を提供して、眼科医が好み
の手順を選択できるようにし、また特に患者の使用難易度に対応できるようにす
る。いくつかの手順の相互間で重複する部分があるため、安全面からも完全に望
ましい冗長性が得られる。シーケンスの概要は、以下の通りである。
単眼ごとの客観的屈折矯正、またはもし実施したことがある場合は以前に行っ
た屈折矯正の結果を使用して開始する。最初に、検査用記号をしだいに小さくす
る。それと同時に、患者に、「これが読めますか？」という設問を提示する。回
答は、「はい」か「いいえ」である。患者の回答が「いいえ」の場合は、検査用
記号を1段階拡大する。次に、屈折力を上げた凸面レンズを重ねて、「見えにく
くなりましたか？」という設問を提示する。回答は、「はい」、「いいえ」、ま
たは「もう一度」である。回答が「はい」の場合は、屈折力を上げた凹面レンズ
を重ね、「見えやすくなりましたか？」という設問を提示する。回答は、「はい
」、「いいえ」、または「もう一度」である。凹面レンズで視覚精度が大幅に向
上した場合は、再度検査用記号を縮小する。全体として、「最適な球面レンズ」
は、屈折力をそれ以上上げると視覚が低下し、屈折力を下げても改善されないも
のとして決定される。
乱視が存在する場合は、まず軸平衡を取り、次に円柱倍率を最適化する。患者
には次の指示を与える。「見えにくくなるかもしれません」、そして「数字や文
字の曲がった部分を見てください」。まず、互いに直交する２つの方向で+0.5dp
tと-0.5dptの乱視を持つレンズを重ねて、「交差円柱法」を行って、実際に患者
が乱視かどうかを判定する。乱視の場合は、患者の円柱が交差円柱の２つの軸の
中央（すなわち、４５°の角度）に来るように最適化する。この方法では患者の
視覚印象が最適になることはないが、患者は２つの視覚印象を比較して、「同じ
」か「良い」か「悪い」かを判断す
る。設問は、「位置1の方がよく見えますか？」、眼鏡を交換して「それとも、
こちらの位置2の方がよく見えますか？」である。回答は、「1」、「2」、「同
じ」、または「もう一度」である。両方の位置の視覚印象が同じになった場合に
、求める軸が見つかったことになる。
円柱軸が確定したら、円柱強度も交差円柱法で最適化できる。ただし、得られ
る平均球状屈折倍率は一定でなければならない。設問と回答は、軸平衡の場合と
同じである。円柱強度が大きい場合、測定の間に軸の最適化が必要になることが
ある。求める値は、交差円柱の位置1（求める値より0.25dpt大きい）と位置2（
求める値より0.25dpt小さい）を同じに感じる場合に得られる。
単眼ごとの屈折力が別々に決定されたら、両眼の平衡を微調整する。この方法
の1つの可能性は、次の通りである。視力検査表プロジェクターとフォロプター
（phoropter）の両方の上に互いに直交するように置いた偏光フィルターを使用
して、患者に同時に2段の検査用記号を提示する。患者は同時に両眼で両方の段
を見ている印象を受けるが、実際には、例えば、右眼で上の段、左眼で下の段を
見るだけである。設問は「上の段と下の段のどちらがはっきり見えますか？」で
、回答は「上」、「下」、または「同じ」である。鮮明に見えない方の眼の球状
屈折倍率を、最大0.5dptを限度
として0.25dpt下げて、同じ設問を繰り返し、左眼と右眼の差がなくなるまで続
ける。
単眼平衡と両眼平衡は、色収差を使用して屈折倍率をわずかに変更させて実施
することもできる（文献では「赤緑法」と呼ばれている）。この場合の設問は、
「赤の緑のどちらの背景で記号が黒く見えますか、それともどちらでも同じです
か」である。この方法の目的は、両眼の平衡を図ることである。
遠方用の屈折力に加えて、高齢者の読書用眼鏡を処方するために近接用の屈折
力も決定する場合は、必要な読書距離がわかっている場合には、本件に述べた発
明を使用すれば、眼科医の側の介入なしで処方することができる。ただし、この
場合は、単眼ごとの許容幅を判定しなければならない。これを行う方法は、患者
がこれ以上の幅を許容できなくなって、遠方に示された検査用記号を判別できな
くなるまで、強度を上げて負の屈折力を持つ追加の眼鏡を重ねて行う。眼鏡ごと
に「まだ記号を判別できますか」という設問を提示する。ここで、許容幅は判別
可能な最大の屈折倍率により与えられる。この検査は単眼で実施しなければなら
ない。両眼だと、患者は、生理学的な許容に関連した収れんによって、2重の像
を見ることになるためである。左右の単眼ごとの2つの値の最小値または平均値
として得た許容幅から、読書用眼鏡用の近接用の補正値がただちに導かれる。通
常は、読書用の眼鏡をかけた患者
が読書距離での許容幅のちょうど半分を使用するように、この近接用の補正値を
選択する。1/2（半分）の値を使用するか、別の値を使用するかは、眼科医の判
断に委ねられる。
上に概略説明したシーケンスに加えて、コンピューター・プログラムは、患者
が非論理的な回答をしていないかを検査しなければならない。例えば、視覚精度
が、屈折倍率を上げると低下し、下げると向上することはありえない。非論理的
な回答がなされた場合は、まずその時点での設問を、付帯的な設問も含めて繰り
返す。再度、非論理的な回答がなされた場合は、操作者（眼科医）は視覚的（例
えば、コンピューター端末）あるいは音声による通知を受け取る。この場合は、
患者は自動検査には適していない。
本件に記載されている屈折矯正判定の個々のステップは、一部冗長であったり
、少なくとも重複している。さらに、いろいろな修正が可能である。この理由か
ら、操作者の個人的な経験にしたがって、操作者ごとに異なる評価、選択を行う
。また、適用の度合は患者の知能にかなり依存するため、患者ごとにもこの選択
は異なることがある。したがって、問題が理論的には明確に判定できるとはいえ
、いったん確定されたシーケンスが平均的な意味でも最適な結果を与えると期待
すべきではない。この理由から、このような装置を操作する眼科医が、単純かつ
融通性をもって、彼自身の「屈
折矯正手順」を決め、修正することができなければならない。これを実現する方
法を、以下に示す。コンピューターは、屈折力の個々のステップを順次実行する
さいに、可能な場合は常に、眼科医が決断できるように選択肢を提供する。例え
ば、「単眼の最適球面眼鏡を決定するために、赤緑検査を使用しますか」という
選択を出し、回答が「はい」の場合は、次に「現在までに得られた視覚精度レベ
ル以下で、赤緑検査を実行しますか」という設問が続く。以下同様である。この
場合、ある段階までに既に下された決定は、それ以後に可能な決定にも影響を与
える。コンピューター・プログラムは、この影響の度合をチェックする。このよ
うにして、プロセス全体の論理的一貫性が保証されるとともに、眼科医はすべて
の追加決定すべき修正を定める。
原理的に、本発明による屈折矯正の決定は、いかなる言語（あるいは方言）で
も実施することができる。利便性を考慮して、言語に応じて音声による設問およ
び指示をいくつかと、回答の選択肢を複数の言語で用意し、例えば、操作者がコ
ンピューター端末の支援を得て、ケースごとに必要になる言語を選択できるよう
にする方法を提案する。
【手続補正書】特許法第１８４条の８
【提出日】１９９３年４月２６日
【補正内容】
請求の範囲（補正）
１．被験者の眼の前にいろいろな眼鏡を提示するためのフォロプターなどの両
眼光学システムと、
被験者から規定距離にある検査用記号の提示用の視力検査表プロジェクターま
たはコンピューター・ビデオ画面と、
プログラム制御により被験者に説明および設問を提示する音声出力装置と、
被験者が提示された設問に回答する操作を行う手動操作の回答装置と、
光学システム、視力検査表プロジェクター、音声出力装置、および回答装置に
インターフェースを介して接続され、被験者にわかりやすい方法により被験者が
与えた回答に合わせて、視力検査用記号の提示順、提示すべきレンズの選択、な
らびに設問と説明の順序を制御するコンピューターと、
を有する眼鏡の主観的決定用装置において、
上記回答用装置が文字または図形の形でその時点での有効な回答の選択肢を表
示するための表示手段を有し、
上記被験者が頭を固定したまま眼を動かすだけで提示されている検査用記号の
ほかに回答選択肢、ならびにその中から選択した回答を光学システムの視野の一
部において見ることができるように、被験者の両手を
含む回答用装置の画像を重ねる画像重畳装置を有することを特徴とする眼鏡の主
観的決定用装置。
２．言語表現された個々の「サンプル・カタログ」を基礎として、上記説明お
よび設問をコンピューターに入力し、眼鏡を処方するための論理的手順を設定す
るための、コンピューターと装置操作者の間に介在する追加インターフェースを
有する請求項１に記載の装置。
３．画像重畳装置が一または複数の平面鏡または曲面鏡から構成される請求項
２に記載の装置。
４．画像重畳装置がプリズム・システムから構成される請求項３に記載の装置
。
５．画像重畳装置が光ファイバー・システムから構成される請求項１に記載の
装置。
６．音声による説明および設問ならびに回答用装置の表示装置に文字で示され
る回答選択肢が言語と関連付けられ、その言語がコンピューターに用意された複
数の言語または方言から選択できる請求項１または２に記載の装置。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，Ｎ
Ｌ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ
，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ
，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，
ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，Ｌ
Ｕ，ＭＧ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ
，ＳＥ，ＵＳ