JP2023071644A - デジタル治療用矯正眼鏡 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2017年9月27日に出願された米国特許仮出願第62/563,770号(発明の名称:Digital Therapeutic Corrective Spectacles(デジタル治療用矯正眼鏡))の優先権を主張し、この米国特許仮出願の全内容が引用により本明細書に組み入れられる。
眼疾患によるものである。このようにぼやけていることを患者は、視野の一部分に雲がかかっていると言ったり、かすんでいると説明する。疾患が進行すると、視野のうち病変領域は、視力が失われる一方であり、最終的には完全に失明してしまうこともある。
する。
る。複数の単眼画像のうち少なくとも1つの単眼画像に対して、他の複数の単眼画像と相対的に、周辺選択的視野操作を実行することで、複数の単眼画像を組み合わせて合成画像を作成する。
rnew=r+αr3
αは定数である。
rnew=rβ
βは、径方向成分に対する定数の指数であり、β>1である。
者の網膜で感知するパターニング画像を示す視覚スコア信号を入力装置で受信し、
(B)視覚スコア信号を分析し、視覚スコア信号に基づいて網膜で感じている歪みの有無を判定し、歪みが存在している場合、視覚スコア信号に基づいてパターニング画像に対するパターン調整を決定し、
(C)パターン調整に基づいてパターニング画像を調整して、修正パターニング画像を形成して、修正パターニング画像を網膜に投影し、(A)を再度行う。
上記または別の例のいずれにおいても、画像処理装置は、被験者に対して、見えているシーンに重ねて修正用結像要素を表示するよう構成されているとしてよい。
は、少なくとも1つの光学素子の内側層または外側層である。
では「DTS」とも呼ぶ)を有するとしてよい。眼鏡装置の例を1つ挙げると、治療のための矯正以外の目的で、個人が利用するウェアラブルデジタル眼鏡を備えるとしてよい。例えば、眼鏡装置は、例えば、視野の拡大縮小、水平画角、垂直画角および/もしくは対角画角の変更、1または複数の領域に与えられる光の変更、視野の1または複数の領域内の物体または領域のサイズの変更、ならびに/または、物体または領域の視野の別の領域への再配置によって、被験者の正常な視力、視野または視野の知覚を改善するよう構成されているとしてよい。本明細書で説明する眼鏡装置は、例をいくつか挙げると、音声起動、遠隔制御(例えば、携帯電話)または体の動き(例えば、まばたき、または、2回のはっきりしたまばたき)、によって起動するとしてよい。
善するとしてよい。一部の例において、眼鏡装置を含むシステムまたは装置は、多数の眼球異常を治療するよう構成されているとしてよい。眼球異常には、例えば、視野欠損、視力低下、視野のゆがみ、副次的影響および複視のうち1または複数に関連するさまざまな種類の診断可能な症状が含まれる。本明細書で説明するシステムまたは装置の処理によって矯正可能な眼球異常には、これらに限定されないが、老眼、斜視に起因する複視、緑内障、加齢に伴う黄斑変性、単眼視、不同視および不等像視、光過敏性、瞳孔不同、緑内障、視神経炎および視神経症等の視神経の疾患、黄斑変性、網膜色素変性等の網膜の疾患、毛細血管の障害および腫瘍等の視経路の疾患、ならびに、老視、斜視、高次収差および低次収差、屈折異常および乱視等の症状のうち1または複数が含まれるとしてよい。
ックモードを含む視覚モードの動作中に、タブレット、スマートフォン、コンピュータまたは周辺機器を含むユーザインターフェースとのやり取りによってユーザが提供するとしてよい。一部の実施形態は、眼鏡装置に取り付けられているユーザインターフェースを含むとしてよい。例としては、スイッチ、タッチセンサ、容量センサ、または、視覚モードが画像を処理して被験者に画像を提示する際に利用する視力または修正プロフィールに関するパラメータをユーザが提供または調整し得るその他のインターフェースが挙げられる。
は表示された画像、または、被験者の目に投影された画像のずれを動的に通知するために用いられるとしてよい。
えば、本発明に係る技術を利用して、それぞれの目について別個に明るさの調整を行うことを可能にするとしてよい。一部の例によると、これはシステムまたは装置によって、瞳孔の大きさを検出すると、自動的に実行される。
覚システムは、眼鏡装置、画像プロセッサ、および、視覚モードおよび/または検査モードを実行するための対応する命令を含み、このような命令は眼鏡装置において単独で具現化されるとしてもよいし、または、ラップトップコンピュータ等の1または複数の外部装置と組み合わせて具現化されるとしてもよい。このような視覚システムは、視覚モードおよび、もう一つの検査モードの2つのモードで動作するとしてよい。
コル装置を介しているとしてよい。無線接続は、WiFi、NFC、iBeacon(登録商標)、Bluetooth、Bluetooth Low Energyなどの任意の適切な無線通信プロトコルを介して行うことができる。
視覚システムの実装例において、検査は4人の被験者に対して実施された。検査プロトコルは、眼鏡装置の1または複数の表示モニタにおいて複数の異なる位置に文字列を表示することを含むとした。被験者の視野のうち欠損領域を評価するべく、「text」という単語をそれぞれの目の眼鏡モニタに表示し、被験者に「text」を特定出来るか聞いた。まず、「text」という単語のうち「xt」の部分を、操作側が被験者の盲点に意図的に配置した。4人の被験者は全員、単語のうち「te」の部分のみが見えると答えた。この後、表示を制御するためのソフトウェアを用いて文字を移動させた。具体的には、「text」という文字列を被験者の盲点から離して、被験者に再度単語を読むように頼んだ。被験者は「text」を読むことが可能となり、この時点において単語のうち「x
t」の部分が見えるようになったと述べた。
図7Aから図7Cは、検査モードの処理の別の例を示す図である。本例では、「text」を利用する代わりに、被験者には、瞳孔を追跡し病変領域を決定するべく、視野の複数の異なる部分に配置される車両700が見えるかどうかを決定するという検査を実施した。瞳孔追跡機能によって、視覚システムは、投影画像を被験者の視野に位置合わせすることが可能になる。
るかの選択肢が与えられるとしてよい。一部の実施形態において、検査モードは、所定の位置において刺激シーケンスを利用して、中央の20度以上の半径をカバーするコントラスト階段状刺激を含む応用高速しきい値化方式を含むとしてよい。例えば、検査モードは、所定の位置において52個の刺激シーケンスを利用して中央の40度半径をカバーし、4段階のコントラストである刺激を含む応用高速しきい値化方式を含むとしてよい。これについては、図35Aおよび図35Bを参照して以下でさらに説明する。
808を持つ。一部の例において、ユーザ装置808は、検査刺激に対する入力応答を提供するためのやり取りのためにユーザが用いるジョイスティック、電子集計器、キーボード、マウス、ジェスチャ検出器/モーションセンサ、コンピュータ、スマートフォン等の電話、専用装置および/またはタブレットPCを含むとしてよい。ユーザ装置808はさらに、プロセッサと、命令を格納しているメモリとを含むとしてよい。命令は、プロセッサによって実行されると、ユーザがやり取りするためのGUIの表示を生成させる。ユーザ装置808は、メモリ、信号を送受信する送受信機(XVR)、および、視覚補正フレームワーク810と有線接続または無線接続するための入出力インターフェースを含むとしてよい。視覚補正フレームワーク810は、画像処理装置に格納されているとしてよい。視覚補正フレームワーク810は、眼鏡装置、ユーザ装置等に格納されているとしてよいが、図示した例では、フレームワーク810は外部画像処理装置に格納されている。フレームワーク810は、検査モジュール802からの検査モード情報、および、ユーザ装置808からのユーザ入力データを受信する。
強化学習、教師あり学習、ベイズ式、決定木アルゴリズム、線形分類器、教師なし学習、人工ニューラルネットワーク、アソシエーションルール学習、階層的クラスタ分析、クラスタ分析、ディープラーニング、半教師あり学習が含まれるとしてよい。
する最近接点の重み付け平均を利用するとしてよい。例えば、最近接点は中心位置に最も近い点を発見することによって決定するとしてよい。最良の中心は、以下のうち1または複数によって決定するとしてよい。1)最大成分の重心、2)最大内接円、最大内接正方形、最大内接ひし形および/または最大内接矩形の中心、または、3)局所的に最大の内接円、内接正方形、内接ひし形および/または内接矩形の中心(例えば、図14を参照されたい)例えば、フレームワークは最大形状を検索するが、これに代えて、黄斑視覚領域から離れてしまわないように、フレームワークは複数の方法による最近接点の重みづけ平均を採用してよい。
、盲点である視野は黒である。
タは、ガラス、フィルムおよび/またはレイヤを含むとしてよい。これらの透明度は本明細書で説明するように制御可能である。
ら入射する光を視野のうち特定の位置において遮蔽または通過させるべく、画像を表示する眼鏡装置表面の透明度を調整するよう制御される層であってよい。被験者の視覚を増強するべく操作する部分が視野にある場合(例えば、周辺視覚部分または黄斑視覚部分または一部が黄斑部分で一部が周辺部分である部分)、眼鏡のうちその部分の透明度を下げて、眼鏡のうちその部分を通して外環境が見えないように遮蔽し、眼鏡のうちその部分で表示される操作済みの画像を患者がより明確に見えるようにするとしてよい。さまざまな実施形態において、視覚システムまたはカスタム現実眼鏡装置は、頭部の動きだけでなく目の動きによって目の方向が変化する場合、被験者が外環境について自然な視覚が得られるように領域ごとの透明度を動的に制御するとしてよい。例えば、瞳孔追跡データ、例えば、瞳孔および/または視線追跡を利用して、透明度が下がった領域が被験者の目と相対的に平行移動するように、眼鏡のうち透明度が下がった部分を変更するとしてよい。
修正後の周辺領域画像を周辺領域2404’内に表示させるように、周辺領域2404’の透明度を変更して光を遮蔽する。
である。
れぞれの目に見せるとしてよい。そして、被験者はユーザ装置で、修正後の画像で異常が見当たらないかどうかを指摘することができ、異常が見当たらない場合には、補正が成功したといえる。例えば、図31Eは、ユーザが感知すべき、実際のシーンを図示している図である。図31Fは補正された視野を示す図であり、アムスラーグリッド方法によって決定される視覚歪みを持つ被験者に提供される場合、図31Fの視野を見ている被験者は、図31Eの実際の視野を感知することになる。
りの機能している視野に適合させて投影する。このため、視野の盲点(または視力低下部分)が患者の視機能に対して与える悪影響が最小限に抑えられる。さらに、眼鏡装置は、視野欠損を診断するために別の医療装置を利用しないということから、厳しい環境または孤立した環境において特に有用性が高まる。同様に、本明細書で説明している技術は、正常な被験者の視野を増強させて、正常よりも良好な視野または視力を実現するために利用されるとしてよい。
正されて、視覚の乱れを抑制するとしてよい。
本明細書で説明する技術を視野検査プロトコルに適用する例を説明する。検査モードは、高速しきい値化方式を適用して、所定の位置における52個の刺激シーケンスを利用した中央の40度の半径をカバーする4段階のコントラストである刺激を利用した。これについては、図35Aに図示している。他の例では、コントラストである刺激、カバー範囲および刺激の位置の数が異なるとしてよい。本例では、刺激は図35Aに図示する各セルの中心に配置した。12個の隅部のセルは、ディスプレイのレンズが円形であるために刺激が見えない位置であり、検査の対象ではないとした。刺激位置同士の間の間隔は、約10度とした。刺激シーケンスはそれぞれ、背景に対して、コントラストレベルが異なる連続する刺激を4つ含むとした。刺激となるコントラストは、コントラストレベル同士は、33dBと24dBとの間で3dB単位で降順に変動するとした。しきい値は、最後に見せた刺激で記録された。患者が特定の位置においていずれの刺激となるコントラストも見なかった場合、この位置を見えないものとして、0dBの値を与えた。
ル方向を送信して、被験者が適切に中心に焦点を合わせているか否かをプログラムに通知する。
位置を一時的に格納した。この後、検索アルゴリズムを利用して、「見えなかった」点の位置から成る境界上の全ての「見えた」点の位置を発見した。そして、これら2種類の点の集合を再度検査して参加者のランダムな応答エラーを除外し、視野領域が連続したものになるようにした。誤った肯定的な応答、誤った否定的な応答、および、固定損失(存在する場合)を、検査が終了するまでに、算出して報告した。この結果、52個の応答の全てをキュービック法を利用して補間して、検査対象の参加者の連続的視野プロットを生成した。
1)画素を単位とした明領域
2)領域の境界となるボックス
3)重み付けされた領域の重心
4)視野のうち明領域を構成する全ての画素のリスト
境界となるボックスは、明領域を構成する全ての画素を取り囲む最小矩形とした。領域の重心は、水平座標および垂直座標に関して算出された当該領域の質量中心とした。この特性の値は、出力画像の新たな中心に対応し、マッピングに必要となる画像シフトの量に対応する。
Widthmap1=中央値(BFwidths)
Heightmap1=中央値(BFheights)
BFwidthsおよびBFheightsはそれぞれ、算出された明視野の境界を定める画素の幅および高さである。このスケーリング方法では、上記で特定したように、新たな出力画像サイズとして、各方向における明視野サイズの中央値を算出し、新しい画像の中心とする。このように中央値を特定する方法は、平均値に代えて利用され、大き過ぎるか、または、小さ過ぎる明視野の寸法に関連するサイズ変更歪みを回避するためであった。この方法のマッピング挙動は、可能な限りで最大の明るい領域内に画像をはめ込むためであるが、この方法ではアスペクト比を維持しないので画像の拡大または縮小が発生し得る。
十の差分方程式を最適化プロセスで利用して、見えている視野のうち画像にはめ込む部分を多くできるのはどちらかを決定するとしてよい。操作者のフィードバックに基づいて、システムは、補正すべき特定の視野に基づき他の方程式に比べてある方程式を好むように学習するとしてよい。
ールは、複数の地理的場所にわたって分散させてもよい。
Claims (30)
- システムであって、
視覚モードにおいて被験者の少なくとも一方の目に対して画像を表示するよう構成されているディスプレイ、および、ハウジングを有するウェアラブル眼鏡装置と、
前記ウェアラブル眼鏡装置に結合されており、前記被験者の視線および/または瞳孔の物理的状態を追跡するよう構成されている内向き画像センサと、
前記視覚モードにおいて前記被験者の視野を撮像するよう構成されている外向き視野カメラと、
プロセッサおよびメモリを有し、前記メモリに命令を格納する画像処理装置と
を備え、前記命令は、実行されると、前記プロセッサに、
検査モードにおいて、(i)検査視野における1もしくは複数の検査位置で複数の検査刺激を前記被験者に向けて表示するよう前記ディスプレイに対して指示すること、(ii)前記複数の検査刺激を表示している間に前記視線および/もしくは前記瞳孔の物理的状態の位置指標を取得するよう前記内向き画像センサに指示すること、(iii)前記検査視野において1もしくは複数の病変領域を決定すること、および、前記被験者の1もしくは複数の視覚疾患を決定すること、を実行させ、ならびに/または、
前記視覚モードにおいて、前記視野を改善するべく、および/もしくは、前記1もしくは複数の病変領域を補償するべく前記画像を修正すること、および、修正された前記画像を前記ウェアラブル眼鏡装置を着用している前記被験者に向けて表示するよう前記ディスプレイに指示すること、を実行させ、
前記複数の刺激は、コントラストレベルが、互いに、そして、基準コントラストレベルとは異なる、システム。 - 前記画像処理装置は命令を格納し、前記命令は、実行されると、前記プロセッサに、
前記視覚モードにおいて、前記視野の前記画像を撮像するよう前記視野カメラに指示すること、前記検査視野において決定された前記1または複数の病変領域に応じて前記画像を処理すること、前記1または複数の病変領域を補償するよう前記画像を修正すること、および、修正された前記画像をデジタル画像として前記被験者に対して前記ウェアラブル眼鏡装置において表示するよう指示することを実行させる、請求項1に記載のシステム。 - 前記ウェアラブル眼鏡装置はさらに、第1のデジタルモニタおよび第2のデジタルモニタを有し、前記第1のデジタルモニタおよび前記第2のデジタルモニタのそれぞれは、前記複数の刺激のうち1つを前記検査モードにおいて前記被験者の対応する方の目に対して表示するよう構成されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記視野カメラは、第1の視野カメラおよび第2の視野カメラを有し、前記第1の視野カメラは前記第1のデジタルモニタに対応し、前記第2の視野カメラは前記第2のデジタルモニタに対応する、請求項3に記載のシステム。
- 前記瞳孔の物理的状態は、前記被験者の(i)1または複数の瞳孔の瞳孔動き、(ii)角膜縁、(iii)視線および/または(iv)視軸である、請求項1に記載のシステム。
- 前記視野カメラは、前記ウェアラブル眼鏡装置の内面から内向きに延在する少なくとも1つの視野カメラを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記視野カメラは、前記ウェアラブル眼鏡装置の外面から外向きに延在する少なくとも1つの視野カメラを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記視覚モードにおいて、前記視野カメラは前記視野の複数の連続画像を撮像する、請求項1に記載のシステム。
- 前記複数の検査刺激は、物体または文字列を示す検査画像を少なくとも1つ含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記1または複数の病変領域は、視覚感度が低減した領域、または、高次光学収差もしくは低次光学収差の領域を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記1または複数の病変領域は、明るさが低下した領域を含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記複数の刺激は、互いに、そして、基準コントラストレベルに対して、コントラストレベルが少なくとも20dB異なる、請求項1に記載のシステム。
- 前記複数の刺激は、互いに、そして、基準コントラストレベルに対して、コントラストレベルが少なくとも30dB異なる、請求項1に記載のシステム。
- 前記画像処理装置は命令を格納しており、前記命令は、実行されると、前記プロセッサに、
前記検査モードにおいて、コントラストが高い順または低い順に、前記複数の検査刺激を前記被験者に対して前記ウェアラブル眼鏡装置によって表示するよう指示すること、を実行させる、請求項1に記載のシステム。 - システムであって、
被験者の目に対して画像を表示するよう構成されている少なくとも1つのデジタルモニタを有するウェアラブル眼鏡装置と、
一のシーンについて複数の単眼視画像を撮像するよう構成されている少なくとも1つの視野カメラであって、前記単眼視画像はそれぞれ、他の前記単眼視画像とずれている、少なくとも1つの視野カメラと、
プロセッサおよびメモリを有し、前記少なくとも1つのデジタルモニタに結合されている画像処理装置であって、前記メモリに命令を格納している画像処理装置と
を備え、前記命令は、実行されると、前記プロセッサに、
前記複数の単眼視画像を組み合わせて、前記複数の単眼視画像のうちいずれの視野よりも大きい視野を持つ合成画像を作成することと、
前記シーンについて視野を広げて前記被験者に提示するべく前記少なくとも1つのデジタルモニタに対して前記合成画像を表示することとを実行させる、システム。 - 前記画像処理装置は前記メモリに命令を格納しており、前記命令は、実行されると、前記プロセッサに、
前記複数の単眼視画像のうち少なくとも1つに対して前記複数の単眼視画像のうち他のものと相対的に選択的視野シフトを実行して、前記合成画像について周辺領域を広げることで、前記複数の単眼視画像を組み合わせて前記合成画像を作成することを実行させる、請求項15に記載のシステム。 - 前記画像処理装置は前記メモリに命令を格納しており、前記命令は、実行されると、前記プロセッサに、
前記複数の単眼視画像のうち少なくとも1つに対して前記複数の単眼視画像のうち他のものと相対的に周辺選択的視野操作を実行することで、前記複数の単眼視画像を組み合わせて前記合成画像を作成することを実行させる、請求項15に記載のシステム。 - 前記周辺選択的視野操作は、前記複数の単眼視画像の中央黄斑領域または周辺領域に対して縮小または拡大を実行することを含む、請求項17に記載のシステム。
- 前記画像処理装置は前記メモリに命令を格納しており、前記命令は、実行されると、前記プロセッサに、
前記複数の単眼視画像のうち少なくとも1つにおいて欠損視野領域を特定して、前記欠損視野領域を撮像して、撮像された前記欠損視野領域を無欠損視野領域に移動させて、前記被験者に対して表示するべく、移動させた前記撮像された欠損視野領域を含むよう前記合成画像を作成することで、前記複数の単眼視画像を組み合わせて前記合成画像を作成することを実行させる、請求項15に記載のシステム。 - 前記画像処理装置は前記メモリに命令を格納しており、前記命令は、実行されると、前記プロセッサに、
前記複数の単眼視画像のそれぞれの共通中央領域を特定して、前記複数の単眼視画像において異なる周辺領域を特定することで、前記複数の単眼視画像を組み合わせて前記合成画像を作成することと、
前記共通中央領域に対応する第1の領域、および、前記異なる周辺領域を組み合わせて前記第1の領域の周囲を取り囲む拡大周辺領域を形成することで得られる第2の領域を含むよう前記合成画像を形成することとを実行させる、請求項15に記載のシステム。 - 前記画像処理装置は前記メモリに命令を格納しており、前記命令は、実行されると、前記プロセッサに、
前記第2の領域が前記被験者の目の収差および視野欠損を補正するように前記合成画像を形成することを実行させる、請求項20に記載のシステム。 - 前記少なくとも1つのデジタルモニタは、前記被験者の対応する目に前記合成画像を表示するようそれぞれ構成されている第1のデジタルモニタおよび第2のデジタルモニタを含む、請求項20に記載のシステム。
- 装置であって、
見えているシーンの画像を被験者に透過させる少なくとも1つの光学素子を有するウェアラブル眼鏡装置を備え、
前記ウェアラブル眼鏡装置はさらに、前記少なくとも1つの光学素子に対応する少なくとも1つのデジタルモニタを含み、前記少なくとも1つのデジタルモニタは、補正用結像要素を、前記少なくとも1つの光学素子の前記見えているシーンの画像に重ねるよう構成されており、
前記装置はさらに、
プロセッサおよびメモリを有する画像処理装置であって、前記少なくとも1つのデジタルモニタに結合されている画像処理装置を備え、前記画像処理装置は、
周辺視野欠損を補正するべく前記見えているシーンの前記画像の周辺要素として前記補正用結像要素を生成するか、または、中央視覚欠陥を補正するべく前記見えているシーンの前記画像の中央要素として前記補正用結像要素を生成するよう構成されており、
前記被験者に対して見えているシーンに重ねて前記補正用結像要素を表示するよう構成されている、装置。 - 前記補正用結像要素は、前記見えているシーンの中央画像領域と相対的な前記周辺要素の調整した強度、または、前記見えているシーンの周辺画像領域と相対的な前記中央要素の調整した強度である、請求項23に記載の装置。
- 前記画像処理装置は、
前記被験者の目の動きを検出した結果に応じて前記補正用結像要素の位置および/または構成を調整するよう構成されている、請求項23に記載の装置。 - 前記画像処理装置は、
前記被験者の片目または両目の1または複数の病変領域を特定するよう、および、前記1または複数の病変領域を補償する前記補正用結像要素を決定するよう構成されている、請求項23に記載の装置。 - 前記画像処理装置は、
検査モードにおいて、(i)検査視野における1または複数の検査位置で複数の検査刺激を前記被験者に向けて表示するよう前記少なくとも1つのデジタルモニタに対して指示すること、(ii)前記1または複数の検査位置において前記複数の検査刺激を表示している間に前記視線および/または前記瞳孔の物理的状態の位置指標を取得するよう前記装置の画像センサに指示すること、および、(iii)前記検査視野において前記1または複数の病変領域を決定すること、および、前記被験者の1または複数の視覚疾患を決定することを実行するよう構成されている、請求項23に記載の装置。 - 前記複数の刺激は、互いに、そして、基準コントラストレベルに対して、コントラストレベルが異なる、請求項27に記載の装置。
- 前記少なくとも1つのデジタルモニタは、前記少なくとも1つの光学素子の層で封止されている、請求項23に記載の装置。
- 前記層は、前記少なくとも1つの光学素子の内側層または外側層である、請求項23に記載の装置。
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