光學函數確定方法

專利名稱：光學函數確定方法
技術領域：
本發明涉及一種籍助于計算機裝置實施的方法，用于為指定佩戴者確定與眼鏡鏡片的光學函數相關的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀(ergorama)系統。本發明還涉及具有與虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統相關的光學函數的眼鏡鏡片的計算和制造方法。
背景技術：
根據慣例，為了獲得與佩戴者處方相對應的一副眼鏡鏡片，半成品眼鏡鏡片毛坯由鏡片制造商提供給處方實驗室。通常，半成品眼鏡鏡片毛坯包括對應于光學參考表面的第一表面，例如在漸進式鏡片的情況下為漸進表面，和第二球形表面。根據佩戴者的處 方來選擇具有適當光學特性的標準半成品鏡片毛坯。最終，由處方實驗室加工和拋光背面的球形表面，從而獲得符合處方的球形復曲面的表面。于是，可獲得符合處方的眼科光學鏡片。為了提升眼鏡鏡片的光學特性，使用眼鏡鏡片的參數優化方法。這種優化方法可設計成便于將眼鏡鏡片的光學函數盡可能接近于預定的目標光學函數。該目標光學函數代表眼鏡鏡片應具有的光學特性。在某些情況下，雖然眼鏡鏡片已作了優化，但優化后的眼鏡鏡片的光學函數可能仍沒有達到目標光學函數。在某些情況下，優化后的眼鏡鏡片的光學函數可能比未優化的眼鏡鏡片的光學特性還要差。

發明內容
本發明旨在改進這一現狀。為此，它提出了一種籍助于計算機裝置實施的方法，用于確定與指定佩戴者的眼鏡鏡片的光學函數相關的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統，該方法包括-處方數據提供步驟，其中提供表示佩戴者處方的處方數據，-光學參考表面數據提供步驟，其中提供表示對應于佩戴者處方的光學參考表面的表面數據，-虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統確定步驟，其中使用處方和表面數據來確定虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統，-標準選擇步驟，其中選擇與該虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統相關的光學函數的至少一個標準；-目標數值定義步驟，其中根據至少一個所選擇的標準來定義與所述標準相關的目標數值，-估算步驟，其中估算與虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統相關的光學函數的至少一個所選擇的標準的估算數值，-修改步驟，其中修改與眼鏡鏡片的基本曲線不同的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的至少一個參數，以便最小化目標數值和估算標準數值之間的差值，其中在修改步驟期間，表不與佩戴者處方對應的光學參考表面的表面數據未被改變。有利地，根據本發明的方法提供一種虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統，并因此提供可能根據預先選擇的標準來確定與這種系統相關的光學函數。有利地，與現有技術的光學函數相比，與所確定的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統相關的光學函數具有較低水平的光學像差。此外，在本發明的方法中使用光學參考表面有可能確保設計出一種具有與確定的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統相關的光學函數的光學鏡片。有利地，為了確保能夠確定具有這種光學函數的眼鏡鏡片，可優化虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統以及與這種系統相關的光學函數，或者在至少優化眼鏡鏡片的參數以 便使得它的光學函數對應于所期望的光學函數時，可以提升眼鏡鏡片的光學特性。根據本發明的另一實施例，根據本發明的方法包括單個下述特征或者下述特征的
結合-至少一個光學標準選自下述三個標準組中的一個或多個中央視覺標準(CVOC)組包括中央視覺的屈光力，中央視覺的散光，中央視覺的高階像差，中央視覺的敏銳度，中央視覺的對比度，中央視覺的棱鏡偏差，眼球偏斜，中央視覺的物體視野，中央視覺的圖像視野，中央視覺的放大率以及上述標準的變化；周邊視覺標準(PVOC)組包括周邊視覺的屈光力，周邊視覺的散光，周邊視覺的高階像差，瞳孔場視線偏差，周邊視覺的物體視野，周邊視覺的圖像視野，周邊視覺的棱鏡偏差，周邊視覺的放大率以及上述標準的變化；全局光學標準(GOC)組包括眼睛的屈光力和太陽穴偏移；并且其中在目標數值定義步驟期間定義每一項所選擇的標準估算區包括一個或多個估算域以及與所述估算域相關的一組目標數值，只要所述標準屬于中央或周邊視覺標準組，或者，目標數值與所述標準相關，只要所述標準屬于全局標準組；以及在估算步驟期間，如果所選擇的標準屬于中央或周邊視覺標準組，則估算與所述估算域相關的一組標準數值，-在修改步驟期間，修改虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的至少一個參數，以便最小化考慮目標數值的代價函數，通過重復估算步驟直到滿足停止標準，-該代價函數是覆蓋所選標準的下列內容之和對于屬于中央視覺和周邊視覺標準組的標準來說，估算域內與估算域相關的標準數值和與所述估算域相關的目標數值之差的平方之和，以及對于屬于全局光學標準組的標準來說，標準數值和目標數值之差與其兩者平方之和，代價函數J的數學表達式為
NI MkN2J(V)=SE * (Hk{D\,v)-T\) 2 + Xw%*Ttk) *其中k和i是整數變量，N1是大于或等于I的整數并且表示屬于中央視覺和周邊視覺標準組所選擇的標準的數量；N2是大于或等于I的整數并且表示屬于全局光學標準組所選擇的標準的數量；Mk是大于或等于I的整數并且表示屬于中央視覺或周邊視覺標準組的索引為k的標準所適用的估算域的數量；V定義虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的參數；Wik是相關于屬于中央視覺或周邊視覺標準組索引為k的標準以及屬于索引為i的估算域的權重數值；w’ k是相關于屬于全局光學標準組的索引為k的標準的權重數值；
Dik是相關于屬于中央視覺或周邊視覺標準組的索引為k的標準的估算區的索引為i的估算域；Hk使得標準數值相關于屬于中央視覺或周邊視覺標準組的索引為k的標準、估算域Dik以及由它的參數V所定義的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統；H’ k使得標準數值相關于屬于全局光學標準組的索引為k的標準以及由它的參數V所定義的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統；Tik是與屬于中央視覺或周邊視覺標準組的索引為k的標準的估算域Dik相關的目標數值組的索引為i的目標數值，T’ k是相關于屬于全局光學標準組的索引為k的標準的目標數值，-虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的至少一個參數選自下述四個參數組中的一個或多個眼睛參數組，包括瞳孔的直徑，瞳孔的位置，眼睛轉動中心的位置，眼睛不同屈光度的位置，例如視網膜，眼睛不同屈光度的曲率，例如視網膜，眼睛不同環境的索引；眼鏡鏡片參數組，包括眼鏡鏡片在指定點的緊密性，眼鏡鏡片的棱鏡，基片的索弓I ;佩戴參數組，包括頂點距離，全景角度，包圍角度；以及，物體空間參數組，包括作為眼睛各自注視方向和/或物體尺寸的函數的距離的重新劃分，-眼鏡鏡片是漸進式眼鏡鏡片，-眼鏡鏡片參數組進一步包括漸進式眼鏡鏡片的不同表面的增量，-選擇的標準屬于中央視覺標準組并且其中相關的估算域包括至少一個注視方向，所述方向考慮為與眼睛轉動中心相關的參考軸并且用于針對標準估算來實施來自眼睛轉動中心的視線追蹤，-選擇的標準屬于周邊視覺標準組并且相關的估算域包括至少一個周邊視線方向，所述方向考慮為關于與沿著確定注視方向移動的入射瞳孔中心相關的參考軸并用于針對標準估算來實施來自入射瞳孔中心的視線追蹤。本發明還涉及一種計算眼鏡鏡片的方法，該眼鏡鏡片由光學函數識別，至少兩個光學表面包括由第一等式定義的第一光學表面和由第二等式定義的第二表面，該方法進一步包括-光學函數確定步驟，其中該光學函數通過根據本發明所確定的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統來確定，
-計算步驟,其中第二等式根據光學函數和第一等式來計算。本發明進一步涉及一種制造眼鏡鏡片的方法，該眼鏡鏡片與光學函數相關，該眼鏡鏡片包括由第一等式定義的第一表面和由第二等式定義的第二表面，該方法包括-根據本發明的計算步驟，其中第二等式根據光學函數和第一等式來計算；-半成品眼鏡鏡片提供步驟，其中提供包括第一表面的半成品眼鏡鏡片；以及，-加工步驟，其中加工半成品眼鏡鏡片，以便進一步提供由第二等式所定義的第二表面，從而獲得眼鏡鏡片。本發明還涉及一種計算機程序產品，包括可由處理器訪問的一個或多個所存儲的 指令序列，當它由處理器執行時，使處理器執行根據本發明的方法的步驟，并且還涉及一種攜帶根據本發明的計算機程序產品的一個或多個指令序列的計算機可讀介質。除非特定說明，否則下文討論顯而易見可以理解為，說明書全文所討論使用的術語例如“計算(computing) ” “計算(calculating) ” “生成(generating) ”以及其它等等，均指計算機或計算系統或者相似電子計算裝置的動作和/或處理，將在計算系統的寄存器和/或存儲器內以物理(例如，電子的)量形式所展示的操作和/或轉換的數據，在計算系統的寄存器和/或存儲器中的量可以轉換為計算系統的寄存器或其它這種信息存儲、傳輸或顯示裝置中以物理量形式所展示的相同數據。本發明的實施例包括用于執行本文操作的裝置。這一裝置可專為期望目的構建，或者它可包括通用計算機或數字信號處理器(DSP)，并由存儲在計算機中的計算機程序選擇性激活或重構。這種計算機程序可存儲在計算機可讀存儲介質中，例如，但并不限制于，任意類型的磁盤，包括軟盤，光盤，CD-ROMs，磁光盤，只讀存儲器(ROMs)，隨機存取存儲器(RAMs)，電編程只讀存儲器(EPROMs)，電擦除可編程只讀存儲器(EEPROMs)，磁或光卡，或適于存儲電子指令并能耦合到計算機系統總線的任意其他類型的媒體。本文展示的處理或顯示并不固有地相關于任意特定的計算機或其它裝置。具有依照本文教導的程序的多種通用系統都可使用，或者可證明構建更加特定的裝置來執行所期望的方法是方便的。對于多種這些系統的期望結構將根據下文的說明呈現出來。此外，并不參考任何特定的程序語言描述本發明的實施例。可以理解的是，多種程序語言都可用于執行本文所述的本發明的教導。從本發明的意義上說，“優化”應優先理解為“最小化”一個實函數(realfunction) 0當然，所屬領域的技術人員將理解本發明并不被限制為最小化本身。優化還可為最大化一個實函數。也就是說，“最大化” 一個實函數等價于“最小化”的可逆。在本發明的范圍內，根據下述定義理解上述術語“光學系統”(OS)由它的所有表面定義，主要由所述表面的等式的系數、玻璃的折射率以及各個表面相對于彼此的位置(偏移、轉動和傾斜)定義。這些元素稱之為光學系統
(OS)的光學系統參數(OSP)。光學系統的表面通常使用基于B樣條或澤爾尼克(Zernile)多項式的模型所獲得的多項式或參數方程來表示。這些模型提供整個鏡片的連續曲率。表面還可為菲涅爾(Fresnel)或像素化表面。表面可為多個表面的函數(例如，該函數可為加權和)。材料的折射率可為不均勻的并且可依賴于光學系統(OS)的一些參數；“光學標準”定義為影響佩戴者和/或佩戴者的觀察者的視覺性能的標準。光學標準分類為三組
中央視覺光學標準(CVOC)組包括中央視覺的屈光力，中央視覺的散光，中央視覺的高階像差，中央視覺的敏銳度，中央視覺的對比度，中央視覺的棱鏡偏差，眼球偏斜，中央視覺的物體視野，中央視覺的圖像視野，中央視覺的放大率或上述標準的變化；周邊視覺光學標準(PVOC)組包括周邊視覺的屈光力，周邊視覺的散光，周邊視覺的高階像差，瞳孔場視線偏差，周邊視覺的物體視野，周邊視覺的圖像視野，周邊視覺的棱鏡偏差，周邊視覺的放大率或上述標準的變化；全局光學標準(GOC)組包括眼睛的放大率，太陽穴移位。根據本發明，“局部標準”應意味著該標準在由至少一個注視方向或周邊視線方向所定義的估算域上估算。特別地，上述中央視覺光學標準(CVOC)和周邊視覺光學標準(PVOC)都是局部性的標準。根據本發明，“全局標準”應意味著該全局標準考慮光學系統(OS)作為整體而估 笪
ο在本發明的范圍內，根據下述定義理解其它上述的術語“中央視覺”(還稱之為“中央窩視覺”)描述了中央窩的工作，它是含有豐富視錐細胞的視網膜中心的一塊小區域。在中央視覺的情況下，觀察者看著保持在注視方向上的物體并且該觀察者的中央窩被移動以跟隨該物體。中央視覺使人能夠閱讀，駕駛以及執行需要精細和銳利視覺的其他活動；“注視方向”由相關于以眼睛轉動中心為中心的參考軸測量的兩個角度來定義；“局部景觀(ergorama) ”是將物體點的普通距離與各個注視方向相關聯的函數；“周邊視覺”描述了看到物體以及視覺直線外部運動的能力。在周邊視覺的情況下，觀察者沿著固定的注視方向看去并能看到在其視覺直線之外的物體。于是，從該物體到眼睛的視線方向不同于注視方向，并稱之為周邊視線方向。周邊視覺主要是位于視網膜中央窩外部的視桿細胞(rods)、感光細胞的工作；“周邊視線方向”由相關于以眼睛入射瞳孔為中心并沿著注視方向軸移動的參考軸所測量的兩個角來定義；“子午線(meridian line) ”由鏡片前側(物體側)表面和當佩戴者徑直向前觀看位于子午面內、位于不同距離的物體時的平均佩戴者掃視的相交線構成；在這種情況下，根據平均佩戴者的眼睛轉動的姿勢點的定義、框架的位置、框架與垂線所呈的角度、近視覺距離等獲得該子午線；這些各種不同參數使得該子午線畫在鏡片的表面上。法國專利申請2，753，805是此類方法的一個示例，其中通過視線追蹤獲得子午線，并考慮閱讀面的緊密度以及棱鏡效果；“中央視覺的屈光力”意味著為考慮佩戴者所規定的屈光力。計算與光學函數相關的光學系統的參數，以便最小化對于每個注視方向的屈光力誤差；“中央視覺的散光”意味著計算與光學函數相關的光學系統的參數，以便最小化為佩戴者所規定的散光與由中間光學系統產生的散光之間的差值。無論是幅度還是其在與眼睛轉動中心(CRE)和各個注視方向相關參考軸中的軸,該差值都稱之為殘余散光；“中央視覺的高階像差”描述了修改除了通常的殘余屈光力和殘余散光(例如球面像差和彗形像差)外的在佩戴者中央視覺中所看到物體圖像的模糊度的像差。像差所指的階是通常由澤爾尼克多項式表示的階；
光學系統的高階像差可由下述參數特征化“高階像差RMS (均方根)值”，“斯太爾率(Strehl Ratio) 瞳孔率(Pupil Ratio) ”，“調制傳輸函數容積(Modulation Transferfunction volume)”。“高階像差均方根”通常記為HOA RMS ;它的單位通常為微米(μ m)。在不考慮像差的情況下，在高斯像點處亮度最大。“斯太爾率”用于特征化像差它是在高階像差存在時處于高斯像點的亮度(參考球體的原點是觀察面中的最大亮度點)除以在高階像差不存在時會獲得的亮度的比率。MTF是表不由光學系統針對每個空間頻率從物體獲得的圖像中的調制幅度(或者正弦周期結構的對比度)的函數(詳見，例如鏡片設計手冊(Handbook of lens design),作者為Malacara D.和Malacara Z.，第295至303頁，1994年，馬塞爾 德克爾公司)。通過在典型的介于O和無窮的空間頻率上對此函數進行積分，能夠計算MTF的容積。很多其他典型的參數在下列文獻中進行了描述“來自波前像差的目標折射的準確度和精密度(Accuracy and precision of objective refraction from wavefront aberrations)”, 作者為 Larry N. Thibos, Xin Hong, Arthur Bradley, Raymond A. Applegate,視覺雜志(Journal of Vision) (2004) 4，參見第 329 至 351 頁。”應當注意的是，高階像差水平越低，HOARMS值越低，則斯太爾率(最大值1)越高以及MTF容積越高。“中央視覺的視敏度”是視覺的敏銳度或清晰度。它是當黑色符號的尺寸改變時在標準距離下識別白色背景上的該黑色符號的能力的數量測試。視敏度表示能夠可靠識別的最小尺寸，并且是視覺功能的最普遍的臨床測試。視敏度可通過考慮中央視覺標準的模型估算出，例如屈光力誤差或散光，例如由FAUQUIER C. , BONNIN T.，MIEGE C. , ROLAND E.所公開的屈光力誤差和散光的結合對視敏度的影響(Influence of Combined Power Errorand Astigmatism on Visual Acuity),視覺科學及其應用(VSIA),新墨西哥州圣達菲(美國)，2月2-7日，1995年。“中央視覺的對比度(敏感度)”是檢測亮度對比的視覺能力，也就是在靜態圖像中不同等級的亮度之間進行辨別的能力。相較于標準視敏度測試，眼睛的對比敏感度的測試是更為完整的視覺評定。它提供了變化的空間頻率的以及變化的對比度的物體的檢測的估算(通常正弦光柵)并因此獲得對比敏感度函數(CSF)。對比敏感度還可根據例如由Peter G. J，Barten公開的模型作出估算詳見“人類眼睛的對比敏感度及其對圖像質量的影響”，Knegsel, 1999 年。“周邊視覺的屈光力”被定義為通過位于周邊視覺中的物體由光學系統產生的屈光力；“周邊視覺的散光”被定義為通過位于周邊視覺中的物體在幅度和軸方面由光學系統所產生的散光；“眼球偏斜”定義為在中央視覺中并且描述這一事實添加一鏡片導致眼睛轉動以便保持對同一物體的聚焦。該角度能夠以棱鏡屈光度或度數來測試；“中央視覺的物體視野”定義為由眼睛通過掃描至少兩個注視方向所定義的鏡片的角度部分可觀察到的空間部分的物體空間。例如，這些注視方向可由鏡框的形狀所定義或由阻礙以足夠好的銳利度對物體空間形象化的像差等級來定義；
“中央視覺的圖像視野”將在圖像空間(眼睛空間)中的中央視覺的確定和固定的物體視野定義為由眼睛掃描的角度部分，以形象化物體空間中的視野；“周邊視覺的高階像差”描述了修改除了通常的殘余屈光力和殘余散光(例如周邊球面像差和周邊彗形像差)外由佩戴者在周邊視覺中可觀察到的物體圖像的模糊度的像差。像差所指的階是通常由澤爾尼克多項式表示的階；“瞳孔場視線偏差”描述來自于位于周邊視野的物體的視線通過在其至眼睛入射瞳孔的路徑上添加鏡片而被修改；“周邊視覺的物體視野”定義為物體空間。它是在由產生于眼睛入射瞳孔中心的至少兩個視線所定義的周邊視野中眼睛可觀察到的空間部分(同時眼睛以固定的方向注視)。例如，這些視線可由鏡框的形狀所定義或者由阻礙以足夠好的銳利度對物體空間形象 化的像差等級來定義；“周邊視覺的圖像視野”將確定和固定的周邊物體視野定義為由眼睛的周邊視覺可觀察到的圖像空間中的相應角度部分；“中央視覺的棱鏡偏差”定義為鏡片的棱鏡的數量所引入的產生于眼睛轉動中心的視線的角度偏差的物體空間；“周邊視覺的棱鏡偏差”是由鏡片的棱鏡的數量所引入的產生于入射瞳孔中心的視線的角度偏差；“中央/周邊視覺的放大率”定義為在沒有鏡片的情況下在中央/周邊視覺中所看到的物體的表面角度大小(或立體角)與在中央/周邊視覺中通過鏡片所看到的物體的表面角度大小(或立體角)之間的比率；“眼睛的放大率”定義為由觀察者所估算的佩戴者的眼睛的放大率；“太陽穴移位”定義為由觀察者所估算的佩戴者太陽穴的偏移；“估算區”與要估算的局部標準相關；它由一個或多個估算域組成。對于屬于中央視覺光學標準(CVOC)組或幾何局部標準組的標準來說，估算域由一個或多個注視方向組成，對于屬于周邊視覺光學標準組(PVOC)的標準來說，估算域由一個或多個外圍視線方向組成；“目標數值”是標準要達到的數值。當所選的標準是局部標準時，目標數值與估算域相關。當所選的標準是全局標準時，目標數值與整個光學系統(OS)相關；“停止標準”用于查找迭代以停止最優化算法；也就是說系統已經達到“均衡”；“代價函數”是實(數)函數，用于計算全局代價函數(GCF)；“全局代價函數”(GCF)定義為至少一個代價函數的函數并提供中間光學系統(IOS)的性能等級；“紀律(discipline) ”是一組標準，并為這組標準定義了相同的可變參數向量；“均衡”是一種狀態，其中所考慮的系統不能以某種方式作進一步的優化。平衡的示例為納什(Nash)均衡和史塔克堡(Stackelberg)均衡；根據特定注視方向(Cii, ^i)的一個組分，歸因于該特定注視方向中的一個估算
函數而估算的中央視覺標準的偏差可理解為所述標準的所述估算函數關于所述組分的導
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數。考慮估算函數Hk,能夠考慮到Hk關于α的偏導數能夠考慮到Hk關于β
O;)//
的偏導數標準的偏差可估算為估算函數關于α和β的偏導數的組合，例如^K，A)或·ia^，β )或I普:根據特定視線方向(a' i7 β / J的一個組分，歸因于該特定視線方向中的一個估算函數而估算的周邊視覺標準的偏差可理解為所述標準的所述估算函數關于所述組分
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的導數。考慮估算函數Hk，能夠考慮到Hk關于a '的偏導數能夠考慮到Hk關 ；)//
于β '的偏導數標準的偏差可估算為估算函數關于a '和β '的偏導數的組合,例如ψ±(as',^’)或’·AI或’凡)J +1普’Λ)j
·


現在將參考下述附圖描述本發明的非限制性實施例，附圖包括圖I表示根據本發明方法的步驟的流程圖。圖2示出了鏡片加上眼睛系統的示意圖。圖3示出了來自眼睛轉動中心的視線追蹤。圖4示出了來自眼睛入射瞳孔中心的視線追蹤。圖5圖解說明了周邊視覺的棱鏡偏差。圖6圖解說明了眼球偏斜。圖7圖解說明了瞳孔視線視野偏差。圖8圖解說明了中央視覺的物體視野。圖9圖解說明了水平的物體視野。圖10圖解說明了中央視覺的水平棱鏡偏差。圖11圖解說明了整個的物體視野。圖12圖解說明了中央視覺的圖像視野。圖13圖解說明了周邊視覺的物體視野。圖14圖解說明了周邊視覺的圖像視野。圖15圖解說明了眼睛的放大率。圖16a和b圖解說明了太陽穴移位。圖17a、17b和17c分別表示沿著示例I中使用的光學參考表面的子午線、球面輪廓圖和柱面輪廓圖的球面輪廓。圖18a、18b和18c分別表示沿著根據使用現有技術的方法獲得的示例I的漸進式鏡片的子午線、屈光力輪廓圖和散光輪廓圖的屈光力輪廓。圖19a、19b和19c分別表示沿著根據使用本發明的方法獲得的示例I的漸進式鏡片的子午線、屈光力輪廓圖和散光輪廓圖的屈光力輪廓。圖20a、20b和20c分別表示沿著示例2中使用的光學參考表面的子午線、球面輪廓圖和柱面輪廓圖的球面輪廓。圖21a、21b和21c分別表示沿著根據使用現有技術的方法獲得的示例2的漸進式鏡片的子午線、屈光力輪廓圖和散光輪廓圖的屈光力輪廓。圖22a、22b和22c表示沿著根據使用本發明的方法獲得的示例2的漸進式鏡片的子午線、屈光力輪廓圖和散光輪廓圖的屈光力輪廓。圖23a和23b分別表不不例3中使用的光學參考表面的球面輪廓圖和柱面輪廓圖。圖24a和24b分別表示根據使用現有技術的方法獲得的示例3的漸進式鏡片的屈光力輪廓圖和散光輪廓圖。圖25a和25b表示根據使用本發明的方法獲得的示例3的漸進式鏡片的屈光力輪廓圖和散光輪廓圖。圖26a和26b分別表不不例4中使用的光學參考表面的球面輪廓圖和柱面輪廓圖。
圖27表示根據使用現有技術的方法獲得的示例4的漸進式鏡片的漸進式表面的高階像差RMS圖。圖28表示根據使用本發明的方法獲得的示例4的漸進式鏡片的漸進式表面的高階像差RMS圖。
具體實施例方式本領域技術人員能夠理解，為了簡便和清晰而示出的附圖中的元件不必按比例繪制。例如，附圖中某些元件的尺寸可相對于其它元件放大，以幫助增進對本發明實施例的理解。圖17、20、23和26給出了所考慮的光學表面的幾何特性。圖17a和20a的水平軸指示關于位于遠視覺控制點的平均球面值沿著子午線的平均球面的變化。X軸以屈光度為單位，而y軸值以mm為單位。該連續的曲線對應于平均球面值。虛的曲線對應于最大和最小球面值。圖17b、20b、23a、26a是平均球面輪廓圖。該示意圖的垂直和水平坐標的單位為mm。這些示意圖中所表示的曲線連接著對應于相同平均球面值的位置。曲線的各自平均球面值在相鄰的曲線間增加O. 25屈光度，并表示在這些曲線的某些曲線上。圖17c、20c、23b、26b是柱面輪廓圖，其坐標相似于平均球面輪廓圖的坐標。所表示的曲線連接著對應于相同球面值的位置。圖18、19、21、22、24和25給出了所考慮的鏡片的光學分析。圖18a、19a、21a和22a的水平軸表示與為對應于遠視覺控制點的注視方向所產生的光學屈光力值相關的光學屈光力沿著子午線的變化。垂直軸表示眼睛偏轉角α的值，當眼睛方向向下時它具有正值。參考的眼睛方向定義為擬合交叉(fitting cross)。連續的曲線對應于平均光學屈光力，用于計算包括眼睛方向并繞著這一方向轉動的平面的平均值。不連續的曲線對應于在這些平面中產生的最大和最小光學屈光力值。圖18b、19b、21b、22b、24a和25a是光學屈光力示意圖。這些示意圖的垂直和水平坐標分別是眼睛偏轉角α和眼睛方位角β的值。這些示意圖中所表示的曲線連接著對應于相同光學屈光力值的眼睛方向。這些曲線各自的光學屈光力值在相鄰的曲線間增加O. 25屈光度，并表示在這些曲線的某些曲線上。
圖18c、19c、21c、22c、24b和25b是殘余散光輪廓圖,其坐標相似于光學屈光力不意圖的坐標。所表示的曲線連接著對應于相同散光值的眼睛方向。根據如圖I所示的本發明的一個實施例，確定眼鏡鏡片的光學性能的方法包括處方數據提供步驟SI，光學參考表面數據提供步驟S2，虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統確定步驟S3，標準選擇步驟S4,目標數值定義步驟S5， 估算步驟S6,以及，修改步驟S7。在處方數據提供步驟SI期間，提供表示佩戴者處方的處方數據H)。在光學參考表面數據提供步驟S2期間，提供表示符合佩戴者處方的光學參考表面的表面數據SD。在虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統確定步驟S3期間，至少使用處方和表面數據來確定虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統WLES。根據本發明的一個實施例，虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統WLES可能通過使用產生于佩戴者處方的變換的處方數據來確定。這種變換的一個不例在US6382789中描述。根據本發明的一個實施例，虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統確定步驟S3可包括眼睛特征提供步驟S31，眼鏡鏡片提供步驟S32，以及，局部景觀(ergorama)提供步驟S33。在眼睛特征提供步驟S31期間，提供表示佩戴者右眼和/或左眼特征的特征數據。眼睛特征數據可包括測試數值，例如單眼瞳孔間距或瞳孔高度，或佩戴者左右眼的相對位置，或右和/或左眼的轉動中心(CRE)的位置。有利地，所獲得的測試數值可提升全部方法的準確性。眼睛特征數據可包括基于佩戴者左右眼的相對位置的已知平均值的平均值。在一副眼鏡鏡片提供步驟S32期間，提供表示眼鏡鏡片的眼鏡數據。根據本發明的一個實施例，眼鏡數據包括眼鏡鏡片的裝配數據。根據本發明的一個實施例，裝配數據可為平均裝配數據。根據本發明的一個實施例，眼鏡數據包括相對于右和左眼鏡鏡片的頂點距離和/或全景角度和/或眼鏡鏡片的包圍角度。在局部景觀提供步驟S33期間，提供局部景觀數據。局部景觀數據表示提供作為注視方向函數的物體點的距離的視覺環境。在標準選擇步驟S4期間，選擇與虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統相關的光學函數的至少一個光學標準0C。光學準則可選自中央視覺標準組，中央視覺標準組包括中央視覺的屈光力，中央視覺的散光，中央視覺的高階像差，中央視覺的敏銳度，中央視覺的對比度，中央視覺的棱鏡偏差，眼球偏斜，中央視覺的物體視野，中央視覺的圖像視野，中央視覺的放大率以及上述標準的變化。根據本發明的一個實施例，中央視覺標準組包括中央視覺的屈光力，中央視覺的散光，中央視覺的高階像差。根據本發明的一個實施例，光學標準選自周邊視覺標準組，周邊視覺標準組包括周邊視覺的屈光力，周邊視覺的散光，周邊視覺的高階像差，瞳孔場視線偏差，周邊視覺的物體視野，周邊視覺的圖像視野，周邊視覺的棱鏡偏差，周邊視覺的放大率，以及上述標準的變化。根據本發明的一個實施例，光學標準選自全局光學標準組，全局光學標準組包括眼睛的放大率和太陽穴移位。在目標數值定義步驟S5期間，定義或提供針對至少一個所選擇的標準的至少一個目標數值。·在估算步驟S6期間，估算與虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統相關的光學函數的至少一個選擇的光學標準的估算數值。根據本發明的一個實施例，在目標數值定義步驟S5期間，對于每個選擇的標準定義了 估算區包括一個或多個估算域和與所述估算域相關的一組目標數值，只要所述標準屬于中央或周邊視覺標準組，或者，與所述標準相關的目標數值，只要所述標準屬于全局光學標準組，此外，在估算步驟期間，如果選擇的標準屬于中央或周邊視覺標準組，估算與估算域相關的一組標準數值。在修改步驟S7期間，修改與眼鏡鏡片的基本曲線不同的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的至少一個參數，以便最小化目標數值和估算標準數值之間的差值。根據本發明的一個實施例，虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的至少一個參數選自眼睛參數組，眼睛參數組包括瞳孔的直徑，瞳孔的位置，眼睛轉動中心的位置，眼睛的不同屈光度的位置，例如視網膜，眼睛的不同屈光度的曲率，例如視網膜，眼睛的不同環境的索引。根據本發明的一個實施例，虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的至少一個參數選自眼鏡鏡片參數組，眼鏡鏡片參數組包括眼鏡鏡片位于指定點的緊密性，眼鏡鏡片的棱鏡，基片的索引。根據本發明的一個實施例，虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的至少一個參數選自佩戴參數組，佩戴參數組包括頂點距離，全景角度，包圍角度；以及根據本發明的一個實施例，虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的至少一個參數選自物體空間參數組,物體空間參數組包括作為每個眼睛的注視方向的函數的距離的重新劃分。我們關注根據視覺情況(中央或周邊)的標準估算步驟。為了計算一個標準，可使用視線追蹤方法。根據虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統，視線追蹤具有特殊的特征。圖2示出了鏡片和眼睛系統的示意圖，可為佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的一部分。參考圖2，眼睛的位置可由眼睛轉動中心CRE和入射瞳孔中心點P來定義。PS是瞳孔大小(并未按比例制圖)。CRE和鏡片20之間的距離q'通常但并不限制于設置為25. 5mm,并且V定義了眼睛入射瞳孔相對于CRE的位置。圖3圖解說明了一種用于中央視覺的模型，其目的在于通過視線追蹤評定在中央視覺情況下的一個標準。在中央視覺情況下，與眼睛的入射瞳孔相同，眼睛繞其轉動中心轉動。注視方向由相對于以CRE為中心的參考軸R = (X，Y，Z)測試的兩個角度(α，β )來定義。對于評定沿著注視方向(α，β)的中央視覺標準，從CRE沿著注視方向(α，β)創建注視視線I。11是穿過鏡片20后的入射視線。圖4圖解說明了一種用于周邊視覺的模型，其目的在于通過視線追蹤評定在周邊視覺情況下的一個標準。在周邊視覺情況下，固定注視方向(α，β)(此處未示出)，并且沿著不同于該注視方向的周邊視線方向觀看物體。周邊視線方向由相對于以眼睛入射瞳孔為中心的參考軸R' = (X' ,Y' ,1')測量的并沿著由固定方向(α，β)所指定的在圖4中由Γ表示的注視方向軸移動的兩個角度(α '，β ')來定義。為了沿著周邊視線方向(α'，β')評定周邊視覺標準，沿著周邊視線方向(α ' , β / )從瞳孔中線P創建周邊視線2。22是穿過鏡片20后的入射視線。 根據注視視線I (在中央視覺中)或者根據周邊視線2 (在周邊視覺中)，視線追蹤軟件計算相應的入射視線，二者擇一地在圖3和4的標記11和22下。然后，在物體空間中在該視線上選擇一個物體點，并且從該物體創建一個光束，以便計算最終的圖像。視線追蹤然后使得能夠計算選擇的標準。現在，圖5至13圖解說明根據本發明的標準的標準估算方法。圖5圖解說明了用于估算周邊視覺的棱鏡偏差H)的視線追蹤。周邊視覺的棱鏡偏差通過與周邊視線方向(α '，β ')相關的視線追蹤估算，該周邊視線方向相對于以入射瞳孔中心為中心的參考軸給出并且沿著注視方向移動，如上文所述。追蹤產生于入射瞳孔中心的沿著相對于注視方向軸X,的周邊視線方向(α'，β')的視線2。然后創建了對應于視線2的入射視線22。棱鏡偏差表示入射視線22和產生于瞳孔中心沿著視線2的方向并且未被鏡片20的棱鏡偏移的虛擬視線3之間的角度。圖6描述了眼球偏斜O⑶。它示出了當沒有鏡片位于物體10至CRE的路徑之間時來自于物體的第一視線33，以及來自于相同物體的第二視線120由于第二視線的路徑增加鏡片20而被修改。視線12對應于穿過鏡片20后在圖像空間中的視線120。估算在中央視覺中沿著方向(α，β)的眼球偏斜O⑶并定義為下面兩者之間的角度沒有鏡片的情況下直視物體的眼睛方向(由視線33表示)和當所述鏡片被放在觀察者眼睛前時直視相同物體的眼睛方向(由視線12表示)。圖7圖解說明了瞳孔視線域偏差PRFD，它示出了當沒有鏡片位于物體10至眼睛入射瞳孔的路徑中時，來自于位于周邊視野中的物體的第一視線34和來自于相同物體的第二入射視線230，第二入射視線的路徑因鏡片20的引入而修改。視線23在圖像域中對應于入射視線230。瞳孔場視線偏差PRFD在周邊視覺中估算并定義為在圖像空間中測量的下列兩者之間的角度來自于位于眼睛的周邊視野中的物體并進入瞳孔中心的直射視線34和來自于相同物體并當所述鏡片被放在佩戴者眼睛上時進入瞳孔中心的視線23。
圖8圖解說明了在一平面中和兩個由CRE隨機選擇的視線4和5的中央視覺的物體視野。該物體視野表示通過在物體空間中掃描由視線4和視線5所確定的鏡片的角度部分眼睛可觀察的空間部分。影線部分60表示中央視覺的物體視野。圖9圖解說明了由CRE產生的兩個視線41和51的中央視覺中的視野VF的一個示例。鏡片20表示為具有散光線201-206的表面。視線41和51定義為由方向α所指定的預定水平軸與兩個預定散光線201和204之間的交叉。這些交叉使得能夠沿著方向(α，β I)追蹤視線41并沿著方向(α，β 2)追蹤視線51。中央視覺的物體視野VF是棱鏡偏差的函數并且針對兩個視線的數學表達式為VF(a ) = | β l+Dp_H(a，β I) + β 2+Dp_H(a，β 2)Dp_H( a , β I)表不沿著注視方向(α , β I)的水平棱鏡偏差。水平棱鏡偏差是棱鏡偏差在圖8中表示為P的水平面中的組份。
Dp_H(a，β 2)表示沿著注視方向(a，β 2)的水平棱鏡偏差。圖10圖解說明了中央視覺的水平棱鏡偏差HPD。棱鏡偏差定義為視線130和視線35之間的角度差。視線130是視線13在物體空間中的圖像。如圖10所示，在以眼睛轉動中心為中心的固定參考軸(X，Y，Ζ)中根據方向(α，β)由眼睛轉動中心所產生的視線
13。視線35是根據方向(α，β)由眼睛轉動中心所產生的虛擬視線，并且不被鏡片的棱鏡偏移。水平棱鏡偏差HPD是棱鏡偏差在平面(XOZ)中的組份并可通過下述等式計算
(Vk. λ V”. I 一、其中^ ν/ ·]并且ν-和ν-是二者擇一的
HPO - 、、"V =V — v(V · V)
視線13和130的方向向量。圖11圖解說明了由表示眼鏡框形狀210的一組注視方向所定義的中央視覺的物體視野的另一實施例。鏡片20表不為具有散光線201-208的表面。對于所述注視方向的每個(a i，β i),我們定義Pi平面包括-由注視方向(ai，β i)所定義的向量-由注視方向(0，0)定義的向量，-眼睛轉動中心。我們計算對于由(α，β) = (0,0)所指定的注視方向投射在Pi上的棱鏡偏差Dp_i(0,0)ο我們計算對于由(a i，β i)指定的注視方向投射在Pi上的棱鏡偏差Dp_i (a i,β i)。此視野稱之為總對象視野并在數學上可表達為
PflO1 Ol νΡ = Σ
iI DpJ.. ((I, G) + P I. + .1 (a.i, β .1.) I其中Dp_i (a i, β i)表示投射在平面Pi上的沿著注視方向(a i，β i)的棱鏡偏差。圖12圖解說明了在一個平面中并針對由CRE所產生的兩個任意選擇的視線4和5在中央視覺中的圖像視野。物體視野表示通過掃描在物體空間中由視線4和視線5所確定的鏡片的角度部分，眼睛能觀察到的空間部分。點狀部分70表示考慮在影線部分60中所表示的中央視覺的物體視野所考慮的中央視覺的圖像視野。
圖13圖解說明了在一個平面中并針對產生于眼睛入射瞳孔P的兩個任意選擇的視線6和7在周邊視覺中的物體視野。影線部分80表示周邊視覺的物體視野。圖14圖解說明了周邊視覺的圖像視野，視線6和7用于定義周邊視覺的物體視野80并且點狀部分90表示在影線部分80中表示的周邊視覺的物體視野所考慮的周邊視覺的圖像視野。圖15圖解說明了佩戴者眼睛的放大率。Ω和Ω '是作為選擇的立體角，在它們下方觀察者看到戴有或不戴鏡片20的佩戴者的眼睛。觀察者距離佩戴者的距離為d，佩戴者的眼睛表示為21，觀察者入射瞳孔的中心表示為OP并且佩戴者眼睛21和鏡片20之間的定點距離表示為q,。例如，距離d舉例來說可以等于I米。圖16a和b圖解說明了太陽穴移位TS。太陽穴移位歸因于當佩戴者被觀察者看到時由鏡片20所帶來的棱鏡偏差。OP是觀察者注視佩戴者頭部25時的瞳孔中心點。佩戴者的眼睛表示為21，佩戴者的鼻子表示為27，佩戴者的太陽穴表示為26。佩戴者佩戴著眼鏡的鏡片。太陽穴移位定義為介于視線100和視線101之間的角度TS，當觀察者注視不戴鏡 片的佩戴者的太陽穴時從太陽穴26產生視線100，當觀察者通過鏡片20注視佩戴者的太陽穴時從太陽穴26產生視線101。例如，佩戴者和觀察者之間的距離可等于I米。現在，描述代價函數的非限制性實施例，以便更好地說明本發明。我們現在參考本發明的一個實施例，其中所選擇的標準屬于中央和周邊標準組并且代價函數可定義為覆蓋一組選擇的標準(C1, . . . Cni)的每個選擇標準的代價函數之和。對于一個選擇的標準Ck (k e [I... N1J7N1是大于或等于I的整數)，為了定義一個標準代價函數，我們進一步擴展標準數值的表達式。估算區Dk與標準Ck相關。估算區包括一個或多個估算域DikQ e [I··· MkLMk是大于或等于I的整數，它表示與一個標準相關的估算域的數量)，所述估算域定義為至少一個注視方向(α，β)，只要所述標準屬于中央標準組，或者定義為至少一個周邊視線方向(α'，β')，只要所述標準屬于周邊視覺標準組。對于標準Ck和估算區Dk，估算函數Hk相關于Dk的一個估算域Dik,對于一個由它的參數V定義的鏡片來說標準數值為Hk (Dik, V)。目標數值也與估算域相關。目標數值由光學設計者通過多種方式來確定通過使用數據庫，其中預定適用于標準和相應的估算域組的目標數值。通過使用解析函數。給定標準數值和相應的目標組，標準的代價函數可數學定義為
MkJk(V)= J；* (HK(D\, V) — Tik) 2其中Tik是與估算域Dik相關的目標數值以及Wik是預定的權重數值。能夠注意到，根據至少兩個方向(周邊或注視)來計算與視野相關的標準。對于那些標準，估算域Dik由多個方向(對于周邊視覺的視野的周邊視線方向或者對于中央視覺的視野的注視方向)組成。然后，在數學上代價函數可表達為
AlJ(V) = J k (V)
在一個實施例中，先前所選擇的標準(C1,. . . Cni)進一步包括屬于全局光學標準組的標準(c'N2)。對于屬于(C' ,, ...C' N2)的標準C' k(k e [I··· N2], N2是大于或等于I的整數)，H, k將一個單獨的標準數值關聯于參數V的光學系統。從而對于屬于全局光學標準組的標準，標準的代價函數的數學表達式為J' k(v) = W1 k*(H' k(v)_T' k)2其中T' k是與C' k相關的目標數值以及w' k是一個預定權重數值。于是，與所有選擇的標準相關的代價函數可表達為
MNI J{v) = Z J K (V) + , Jr k(v)
MH通過使用下述示例將進一步說明本發明。示例 I示例I對應于在漸進式眼鏡鏡片的情況下的本發明方法的應用。圖17a、17b和17c分別圖解說明了在示例I中使用具有3D的基片和2. 5D的增量的光學參考表面的沿著子午線的球面輪廓、球面輪廓圖和柱面輪廓圖。佩戴者的處方為遠視-4D屈光力以及增量2. 光學函數所選擇的標準是中央視覺的散光和中央視覺的屈光力。對于中央視覺的散光，沿著介于遠視點和近視點之間的子午線目標數值設置為OD0對于中央視覺的屈光力，沿著對應于擬合交叉點之上20°的注視方向目標數值設置為-4D并且遠視點和近視點之間的屈光力的差為2. 88D。可能修改的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的參數是虛擬漸進式眼鏡鏡片的表面的增量，虛擬漸進眼鏡鏡片的棱鏡，全景角度以及作為注視方向函數的距離的重新劃分。虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的其它參數設置為標準數值，即眼睛轉動中心和虛擬鏡片之間的距離為25. 5_，虛擬眼鏡鏡片的基本曲線設置為3. 6D，位于虛擬鏡片側的緊密度限制為O. 3mm以及位于虛擬鏡片中心處的緊密度限制為I. 9mm。由本發明的方法所確定的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統具有2. 75D的虛擬漸進式眼鏡鏡片的表面增量，O棱鏡屈光度的虛擬漸進式眼鏡鏡片的棱鏡，7. 8°的全景角度以及對于所有注視方向的無窮遠的物體距離。圖18a、18b和18c分別表示使用現有技術方法所獲得的漸進式鏡片的沿著子午線的屈光力輪廓、屈光力輪廓圖和散光輪廓圖。圖19a、19b和19c分別表示使用本發明的方法所獲得的漸進式鏡片的沿著子午線的屈光力輪廓、屈光力輪廓圖和散光輪廓圖。通過比較圖18和19可知，通過使用根據本發明的方法，已經減少了沿著介于遠視點和近視點之間的子午線的散光。例如，在近視點處散光已經從對于使用現有技術方案所獲得的眼鏡鏡片的O. 39D減少至對于使用根據本發明的方法所獲得的眼鏡鏡片的O. 08Do示例 2示例2對應于在漸進式眼鏡鏡片的情況下的本發明的方法的應用。
圖20a、20b和20c分別圖解說明了在示例2中使用的具有8D基片和2. 5D增量的光學參考表面的沿著子午線的球面輪廓、球面輪廓圖和柱面輪廓圖。佩戴者的處方為遠視6D屈光力和增量2D。光學函數所選擇的標準是中央視覺的散光和中央視覺的屈光力。對于中央視覺的散光，目標數值在擬合交叉點、遠視點和近視點設置為0D。對于中央視覺的屈光力，目標數值在沿著對應于擬合交叉點上20°的注視方向設置為5. 9D以及遠視點和近視點之間的屈光力的差為I. 93D。可能修改的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的參數是虛擬漸進式眼鏡鏡片的棱鏡以及全景角度。
虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的其它參數設置為標準數值，即表面增量為2D，眼睛轉動中心和虛擬鏡片之間的距離為25. 5mm，虛擬眼鏡鏡片的基本曲線設置為I. 53D，位于虛擬鏡片側的緊密度限制為O. 3mm以及位于虛擬鏡片中心處的緊密度限制為I. 9mm，以及包圍角度為0°。由本發明的方法所確定的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統具有2D的虛擬漸進式眼鏡鏡片的表面增量，O棱鏡屈光度的虛擬漸進式眼鏡鏡片的棱鏡，7. 8°的全景角度。圖21a、21b和21c分別表示使用現有技術方法所獲得的漸進式鏡片的沿著子午線的屈光力輪廓、屈光力輪廓圖和散光輪廓圖。圖22a、22b和22c分別表示使用本發明的方法所獲得的漸進式鏡片的沿著子午線的屈光力輪廓、屈光力輪廓圖和散光輪廓圖。通過比較圖21和22可知，位于近視點的散光已經從對于使用現有技術方法所獲得的眼鏡鏡片的O. 08D減少為對于使用根據本發明的方法所獲得的眼鏡鏡片的O. 02D。此夕卜，在位于擬合交叉點的散光已經從對于使用現有技術方案所獲得的眼鏡鏡片的O. IOD減少至對于使用根據本發明的方法所獲得的眼鏡鏡片的O. 05D。示例 3示例3對應于在漸進式眼鏡鏡片的情況下的本發明的方法的應用。圖23a和23b分別圖解說明了在示例3中使用的具有5. 基片和2. 增量的光學參考表面的球面輪廓圖和柱面輪廓圖。佩戴者的處方為在遠視點處2. 5D屈光力以及增量2.光學函數所選擇的標準是中央視覺的散光和中央視覺的屈光力。對于中央視覺的散光，目標數值設置為在對應于角度為40°的眼睛下傾處在對應于散光ID的等散光(isoastigmatism)線之間具有的角度為29. 5°。對于中央視覺的屈光力，目標數值設置為在對應于角度為40°的眼睛下傾處，在對應于近視點的屈光力的等屈光力(isopower)線之間具有的角度為17. 5°。可能修改的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的參數是增量，虛擬漸進式眼鏡鏡片的棱鏡，全景角度以及作為注視方向的函數的物體距離的重新劃分。虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的其它參數設置為標準數值，S間艮睛轉動中心和虛擬鏡片之間的距離為25. 5mm，虛擬眼鏡鏡片的基本曲線設置為6. 25D，位于虛擬鏡片側的緊密度限制為O. 3mm以及位于虛擬鏡片中心處的緊密度限制為I. 9mm，包圍角度為0° 0
由本發明的方法所確定的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統具有2. 55D的虛擬漸進式眼鏡鏡片的表面增量，O棱鏡屈光度的虛擬漸進式眼鏡鏡片的棱鏡，10°的全景角度以及對于所有注視方向的無窮遠的物體距離。圖24a和24b分別表示使用現有技術方法所獲得的漸進式鏡片的屈光力輪廓圖和散光輪廓圖。圖25a和25b分別表示使用本發明的方法所獲得的漸進式鏡片的屈光力輪廓圖和散光輪廓圖。通過比較圖24a和25a可知，在對應于角度為40°的注視方向處，對應于的等屈光力(isopower)線20的寬度已經從對于使用現有技術的方法所獲得的眼鏡鏡片的11°移至對于使用根據本發明的方法所獲得的眼鏡鏡片的17.5°。 此外，通過比較24b和25b可知，在對應于角度為40°的注視方向，對應于散光為ID的等散光線22之間的寬度未被改變，對于使用現有技術的方法所獲得的眼鏡鏡片為29.5°，對于使用根據本發明的方法所獲得的眼鏡鏡片也為29. 5°。示例 4示例4對應于在漸進式眼鏡鏡片的情況下的本發明的方法的應用。圖26a和26b分別圖解說明了在示例4中使用的具有4D基片和2. 增量的光學參考表面的球面輪廓圖和柱面輪廓圖。佩戴者的處方為在遠視點處OD屈光力和2. 5D增量。光學函數所選擇的標準是高階像差。對于高階像差的目標數值設置為具有減小I. 5倍的高階像差的均方根RMS的最大值。可能修改的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的參數是佩戴者瞳孔的直徑。虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的其它參數設置為標準數值，S間艮睛轉動中心和虛擬鏡片之間的距離為25. 5mm，虛擬眼鏡鏡片的基本曲線設置為6. 25D，位于虛擬鏡片側的緊密度限制為O. 3mm以及位于虛擬鏡片中心處的緊密度限制為I. 9mm，包圍角度為
0° 0由本發明的方法所確定的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統具有設置為6mm的瞳孔直徑。圖27圖解說明了不使用本發明的方法所獲得的眼鏡鏡片的等高階像差RMS值。圖28圖解說明了基于由本發明的方法所確定的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統在使用優化方法后所獲得的眼鏡鏡片的等高階像差RMS值。通過比較圖27和28可知，等高階像差30的RMS的最大值已經從對于使用現有技術的方法所獲得的眼鏡鏡片的2. 4μπι減少為對于使用根據本發明的方法所獲得的眼鏡鏡片的I. 3 μ m。在不限制一般發明構思的情況下，已經在上文借助于實施例描述了本發明。特別地，本發明提出了一種用于通過優化虛擬光學系統進行計算的方法，該光學系統為所有類型的光學鏡片，特別為眼鏡鏡片，例如單視(球面，復曲面)，雙焦點，漸進，非球面鏡片(等
坐')
寸/ ο
權利要求
1.一種籍助于計算機裝置實施的方法，用于為指定佩戴者確定一種與眼鏡鏡片的光學函數相關的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統，該方法包括 -處方數據提供步驟SI，其中提供表示佩戴者處方的處方數據(PD)， -光學參考表面數據提供步驟S2,其中提供表不符合佩戴者處方的光學參考表面的表面數據(SD)， -虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統確定步驟S3，其中使用所述處方和所述表面數據來確定所述虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統(WLES)， -標準選擇步驟S4，其中選擇與所述虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統(WLES)相關的光學函數的至少一個光學標準； -目標數值定義步驟S5，其中為至少一個所選擇的標準定義一與所述標準相關的目標數值， -估算步驟S6，其中估算與所述虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統(WLES)相關的光學函數的至少一個所選擇的光學標準的估算數值， -修改步驟S7，其中修改與眼鏡鏡片的基本曲線不同的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的至少一個參數，以便最小化所述目標數值和所述估算標準數值之間的差值， 其中在所述修改步驟S7期間，表示與佩戴者的處方對應的光學參考表面的表面數據(SD)未被改變。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述至少一個光學標準選自下述三個標準組中的一個或多個 -中央視覺標準(CVOC)組，其包括中央視覺的屈光力，中央視覺的散光，中央視覺的高階像差，中央視覺的敏銳度，中央視覺的對比度，中央視覺的棱鏡偏差，眼球偏斜，中央視覺的物體視野，中央視覺的圖像視野，中央視覺的放大率以及上述標準的變化； -周邊視覺標準(PVOC)組包括周邊視覺的屈光力，周邊視覺的散光，周邊視覺的高階像差，瞳孔場視線偏差，周邊視覺的物體視野，周邊視覺的圖像視野，周邊視覺的棱鏡偏差，周邊視覺的放大率，以及上述標準的變化； -全局光學標準(GOC)組包括眼鏡的放大率和太陽穴移位； 以及其中在所述目標數值定義步驟期間，對于每個選擇的標準定義了 估算區，其包括一個或多個估算域以及與所述估算域相關的一組目標數值，只要所述標準屬于中央或周邊視覺標準組，或者， 與所述標準相關的目標數值，只要所述標準屬于全局光學標準組； 并且在估算步驟期間，如果所選擇的標準屬于中央或周邊視覺標準組，則估算與所述估算域相關的一組標準數值。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，在所述修改步驟期間，修改所述虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的至少一個參數，以便通過重復估算步驟直到滿足停止標準，從而最小化考慮目標數值的代價函數。
4.根據權利要求2和3所述的方法，其特征在于，所述代價函數是覆蓋所選標準的下列內容之和 -對于屬于所述中央視覺和周邊視覺標準組的標準來說，覆蓋估算域、與估算域相關的標準數值和與所述估算域相關的目標數值之差的平方之和，以及-對于屬于全局光學標準組的標準來說，標準數值和目標數值之間的差的平方。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述代價函數J數學表達式為
6.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的至少一個參數選自下述四個參數組的一個或多個 -眼睛參數組，包括瞳孔的直徑，瞳孔的位置，眼睛轉動中心的位置，眼睛的不同屈光度的位置，例如視網膜，眼睛的不同屈光度的曲率，例如視網膜，眼睛的不同環境的索引； -眼鏡鏡片參數組，包括眼鏡鏡片位于指定點的緊密性，眼鏡鏡片的棱鏡，基片的索弓I ; -佩戴參數組，包括頂點距離，全景角度，包圍角度；以及， -物體空間參數組，包括作為每個眼睛的注視方向的函數的距離的重新劃分。
7.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述眼鏡鏡片是漸進式眼鏡鏡片。
8.根據權利要求6和7所述的方法，其特征在于，所述眼鏡鏡片參數組進一步包括漸進式眼鏡鏡片的不同表面的增量。
9.根據權利要求2至8中任一項所述的方法，其特征在于，所述選擇的標準屬于中央視覺標準組并且其中相關的估算域包括至少一個注視方向，所述方向考慮相關于與眼睛轉動中心相關的參考軸并且用于針對標準估算來實施來自眼睛轉動中心的視線追蹤。
10.根據權利要求2至8中任一項所述的方法，其特征在于，所述選擇的標準屬于周邊視覺標準組并且相關的估算域包括至少一個周邊視線方向，所述方向考慮相關于沿著確定注視方向移動的入射瞳孔中心的參考軸并用于針對標準估算來實施來自入射瞳孔中心的視線追蹤。
11.一種計算眼鏡鏡片的方法，所述眼鏡鏡片由光學函數標識，至少兩個光學表面包括由第一等式所定義的第一光學表面和由第二等式所定義的第二表面，該方法進一步包括 -光學函數確定步驟，其中所述光學函數可根據上述權利要求任一所述確定的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統來確定， -計算步驟，其中第二等式根據光學函數和第一等式來計算。
12.一種制造眼鏡鏡片的方法，所述眼鏡鏡片與光學函數相關，所述眼鏡鏡片包括由第一等式所定義的第一表面和由第二等式所定義的第二表面，該方法包括 -根據權利要求11的計算步驟，其中，所述第二等式根據光學函數和第一等式來計算； -半成品眼鏡鏡片提供步驟，其中提供包括第一表面的半成品眼鏡鏡片；以及， -加工步驟，其中加工所述半成品眼鏡鏡片，以便進一步提供由第二等式所定義的第二表面，從而獲得眼鏡鏡片。
13.一種計算機程序產品，包括可由處理器訪問的一個或多個存儲的指令序列，并且當由處理器執行時，它使得處理器執行權利要求I至12任一項權利要求所述的步驟。
14.一種攜帶權利要求13所述的計算機程序產品的一個或多個指令序列的計算機可讀介質。
全文摘要
一種籍助于計算機裝置實施的方法適用于確定與指定佩戴者的眼鏡鏡片的光學函數相關的虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀(ergorama)系統，包括處方數據提供步驟，光學參考表面數據提供步驟，虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀確定步驟，標準選擇步驟，目標數值定義步驟，估算步驟，修改步驟，其中修改與該眼鏡鏡片的基本曲線不同的該虛擬佩戴者眼鏡鏡片局部景觀系統的至少一個參數，以便最小化目標數值和估算標準數值之間的差值。
文檔編號G02C7/02GK102918445SQ201080056347
公開日2013年2月6日 申請日期2010年10月7日 優先權日2009年10月7日
發明者勞倫特·卡利克斯特, 西里爾·古伊勞克斯 申請人:依視路國際集團(光學總公司)