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人眼自己波面補償光学の視知覚の学習訓練器具

国内特許コード P150011679
掲載日 2015年3月30日
出願番号 特願2010-190413
公開番号 特開2011-125681
登録番号 特許第5248563号
出願日 平成22年8月27日(2010.8.27)
公開日 平成23年6月30日(2011.6.30)
登録日 平成25年4月19日(2013.4.19)
優先権データ
  • 200910262470.4 (2009.12.18) CN
発明者
  • 張雨東
  • 周逸峰
  • 戴雲
  • 饒学軍
  • 趙豪欣
出願人
  • 中国科学院光電技術研究所
  • 中国科学技▲術▼大学
発明の名称 人眼自己波面補償光学の視知覚の学習訓練器具
発明の概要 【課題】人眼に対して視知覚訓練を施すことにより視知覚の学習訓練効果及び人眼の視機能を有効的に向上させることができる、人眼波面補償光学の視知覚の学習訓練方法及び学習訓練器具を提供する。
【解決手段】被検者の人眼波面収差を測定して得るための人眼波面収差の測定サブシステムと、測定して得られた被検者の人眼波面収差に基づいて、ウェーブフロント矯正器を駆動制御し、被検者の人眼波面収差を矯正するための人眼波面収差の矯正サブシステムと、異なる空間周波数、異なるコントラストを有する視標を処理し、表示させ、駆動制御されたウェーブフロント矯正器を介して被検者に表示して、人眼の視機能の測定及び視知覚の学習訓練を行うための視知覚の学習訓練サブシステムとを備える、人眼波面補償光学の視知覚の学習訓練器具。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



人類の視力発育は次第に成熟する過程である。眼球の発育は、人が生まれた時に概ね完成する。しかし、解剖学から見ても、生理機能から見ても、発育が完全になったとは言えない。発育は生まれてから相当の時間をかけて続いている。視力が正常に発育するためには、2つの要件を満たさなければならず、1つは生まれた後の自然な成長、発育過程であり、もう1つは外界からの視覚刺激である。視力発育に最も重要な期間中(0~7歳)において、目を覆うことが長く続けば、外界から物の映像による正常な視覚刺激を受けられないため、視力が正常に発育することができなくなり、低視力の状態にとどまる。





眼球の機能は視力に影響を与える重要な要素である。眼球の光学特性は完璧ではなく、その性能は瞳孔の回折、角膜及び水晶体の収差、房水の散乱などの多種の要因により影響されている(R.Williams, D.,&Hofer,H..Formation and Acquisition of the Retinal Image. In:J.S.W.Leo M.Chalupa (Ed.) The Visual Neurosciences, the MIT Press, Cambridge, Massachusetts, London, England, 2003)。





一般的に言えば、房水の散乱は無視してもよい。瞳孔が大きい場合は、収差が大きいが、回折が小さい。一方、瞳孔が小さい場合は、収差が小さいが、回折が大きい。人眼収差は低次収差及び高次収差に分かれており、低次収差は矯正しやすく、高次収差の矯正は比較的に困難である。





最近、波面補償光学(Adaptive Optics)の技術を視覚科学の研究に応用し、高次収差と人の正常な視力との関係、及び空間視力の極限を探求している研究者が沢山いる(Geun-Young Yoon and David R.Williams, Visual Performance after correcting the monochromatic and chromatic aberrations of the eye, J. Opt. Soc. Am. A/Vol.19,No.2)。しかし、視覚システムのすべての収差(低次収差と高次収差)が矯正された後、超視力が実現できるか否かについて、まだ一致した結論が得られていない(Marcos, S., Sawides, L., Gambra, E., & Dorronsoro,C.,Influence of adaptive-optics ocular aberration correction on visual acuity at different Luminances and contrast polarities. 8:1-12, 2008)。





視覚システムの機能が正常に発育するためには視覚経験の関与が必要である(Chiu,C.,&Weliky,M., The Role of Neural Activity in the Development of Orientation Selectivity. In:J.S.W.Leo M.Chalupa (Ed.) The Visual Neurosciences, The MitPress, Cambridge, Massachusetts, London, England,2003)。精細な視力の発育のために、視覚神経系の精細な発育が必要であり、当該発育は眼球の光学系により網膜に形成された映像の鮮明さによって決められる。人眼の高次収差と回折との共同作用で、網膜に十分に鮮明な映像が形成できず、この映像の鮮明さに制限されているため、視覚神経系の識別できるカットオフ空間周波数は、眼球が網膜に形成できる映像の最高空間周波数を超えない。





視知覚学習は、学習の後に、特定の映像に対する成人神経システムの識別能力が大いに向上すること、即ち成人神経システムの可塑性を反映している。既に行われた沢山の心理学テストによれば、成人は学習を通して、多種の視知覚の任務を達成する成功率及び速度が大いに向上できることが明らかになった(Zhou YF, Huang CB, Xu PJ, Tao LM, Qiu ZP, Li XR and Lu ZL, Perceptual Learning Improves Contrast Sensitivity and Visual Acuity in Adults with Anisometropic Amblyopia. Vision Research, 46(5):739-750, 2006)。しかし、従来の視知覚学習は、通常、レンズを用いて人眼の低次収差を矯正するものであり、人眼の高次収差と回折の共同作用で、網膜に十分に鮮明な映像が形成できず、この映像の鮮明さにリミットがあるため、単純な視知覚学習による人眼の視機能の改善幅は制限されている。





視覚神経系の可塑性に鑑み、本発明では、波面補償光学の収差矯正技術と視知覚の学習訓練とを組合せ、波面補償光学技術により人眼収差を矯正した後、網膜上に形成される映像の質を大きく向上させることができ、このような精細な視覚の刺激で、視知覚の学習訓練を行い、視覚神経系の識別能力を向上させることで、視知覚の学習訓練の効果及び人眼の視機能を有効的に上げることを提案している。

産業上の利用分野



本発明は、人眼収差の矯正、視機能測定(コントラスト閾値測定を含むがそれに限らない)、視知覚学習訓練などの多機能を備え、波面補償光学系により人眼収差を矯正し、精細な視覚刺激を受けることができ、この状況では、極限状態での人眼の識別能力を測定できるとともに、人眼に対して視知覚訓練を施すことにより視知覚の学習訓練効果及び人眼の視機能を有効的に向上させることができる、人眼波面補償光学の視知覚の学習訓練方法及び学習訓練器具に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
近赤外基準光源、ウェーブフロント矯正器及びウェーブフロントセンサーを含み、被検者の人眼波面収差を測定して得るための人眼波面収差の測定サブシステムと、
制御装置及び前記ウェーブフロント矯正器を含み、測定して得られた被検者の人眼波面収差に基づいて前記ウェーブフロント矯正器を駆動制御して、被検者の人眼波面収差を矯正するための人眼波面収差の矯正サブシステムと、
ビデオ処理回路、視標表示装置及び前記ウェーブフロント矯正器を含み、前記ビデオ処理回路により異なる空間周波数、異なるコントラストを有する視標を処理し、前記視標表示装置に表示させ、駆動制御された前記ウェーブフロント矯正器を介して被検者に表示して、人眼のコントラスト閾値の測定及び視知覚の学習訓練を行うための視知覚の学習訓練サブシステムとを備える、人眼波面補償光学の視知覚の学習訓練器具。

【請求項2】
前記ウェーブフロント矯正器は、可変形反射鏡、液晶ウェーブフロント矯正器、マイクロ加工薄膜可変形鏡、MEMS可変形鏡、バイモルフ可変形鏡、液体可変形鏡からいずれか一つ選ばれたものであることを特徴とする請求項に記載の人眼波面補償光学の視知覚の学習訓練器具。

【請求項3】
前記ウェーブフロントセンサーがマイクロレンズアレイに基づくハルトマンウェーブフロントセンサー、マイクロプリズムアレイに基づくハルトマンウェーブフロントセンサー、曲率ウェーブフロントセンサー、ピラミッドウェーブフロントセンサーからいずれか一つ選ばれたものであることを特徴とする請求項に記載の人眼波面補償光学の視知覚の学習訓練器具。

【請求項4】
前記視標表示装置は、CRTディスプレイ、商用オーバーヘッドプロジェクタ、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ELディスプレイからいずれか一つ選ばれたものであることを特徴とする請求項に記載の人眼波面補償光学の視知覚の学習訓練器具。

【請求項5】
前記ビデオ処理回路は、一般ビデオ出力中のRチャネルとBチャネルとを組合せて、14ビット以上のグレイ・スケールを実現するものであることを特徴とする請求項に記載の人眼波面補償光学の視知覚の学習訓練器具。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
分野
  • 生活必需品
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