專利名稱：確定眼鏡片的方法
確定眼鏡片的方法
技術領域：
本發明涉及為佩戴者確定眼鏡片(ophthalmic lens)的方法。該方法可互換地應用于單焦驗光處方(prescription)或多焦驗光處方。該方法還可應用于微結構鏡片(像素化鏡片、衍射鏡片、菲涅爾鏡片等)、自適應鏡片、梯度折射率鏡片以及更一般地應用于任何類型的眼鏡片。
本發明還涉及計算用于修剪(trim，裁剪，修整)和制造通過所述確定方法所獲得的眼鏡片的參數的方法。
可為佩戴者開出焦度(power，放大率)校正的驗光處方，所述焦度校正為正或負的(遠視或近視的佩戴者)；用于這類型驗光處方的鏡片是球面鏡片或非球面鏡片。為散光佩戴者開出的驗光處方是，在與注視方向垂直的平面中，沿不同軸的焦度不同；該驗光處方通常表達為這樣的驗光處方第一焦度值對應于沿主軸的焦度，第二焦度值對應于沿垂直于主軸的軸的焦度。用于這種類型驗光處方的鏡片是復曲面鏡片或非復曲面(atoric)鏡片。下面，我們將用于這樣的佩戴者的建議校正稱為單焦驗光處方。
對于遠視眼佩戴者，因為在近視情況下的適應困難，所以對于遠視與近視的焦度校正值不同。因此驗光處方包括針對遠視的焦度值和代表遠視與近視之間的焦度增加的焦度增加值。補償遠視的眼鏡片是多焦鏡片，最合適的是漸進多焦鏡片，該漸進多焦鏡片的焦度連續變化。雙焦或三焦鏡片也是已知的，這些鏡片的鏡片表面上的連續性有中斷。下面， 我們將用于這樣的佩戴者的建議校正稱為多焦驗光處方。
通過使用優化來計算多焦鏡片和單焦鏡片的前面和/或后面是已知的。例如， W0-A-98/12, 590披露了用于通過優化一組多焦眼鏡片而進行確定的方法。該文獻提議通過考慮鏡片的光學特性、以及在佩戴情況下的顯著焦度和斜象散來限定該組鏡片。根據將目標對象點與佩戴情況下每個注視方向相關聯的局部景觀(ergorama)，來使用射線追蹤來優化鏡片。
從ΕΡ-Α-0，990，939中也已知了用于通過優化具有散光驗光處方的佩戴者的眼鏡片來進行確定的方法。該文獻提議選擇參考鏡片并使用射線追蹤方法以及將剩余散光與參考鏡片的散光之間的差異最小化。本文中，將剩余散光定義為指定散光與鏡片所產生的散光之間的散光的振幅和軸的差異。該方法使鏡片更好地適應散光鏡片佩戴者，避免了由復曲面的增加所引起的光學像差。在與眼睛相聯系的參考坐標系中進行計算，該計算考慮了當佩戴者在偏離中心的方向上觀看時對眼睛的扭曲效應。
此外，近年，人們一直在期待定制漸進眼鏡片，以便更好地滿足每個佩戴者的需求。W0-A-2007/068，819中教導了為特定佩戴者(在近視情況下已經為該特定佩戴者開出了焦度增加的驗光處方)確定一組漸進眼鏡片的方法，該方法包括存在于測量近視情況佩戴者的個體生理參數中的步驟。該方法還包括確定局部景觀的步驟，所述局部景觀在每個鏡片上與在佩戴情況下對準每個注視方向的點相關，該方法還包括針對佩戴情況下的每個注視方向確定焦度缺陷和所產生的散光目標的步驟，根據對于佩戴者測量的生理參數來確定目標焦度缺陷和所產生的目標散光。所述方法還包括通過連續迭代來計算對于所述局部景觀每個鏡片上所需的焦度，以達到每個注視方向的目標焦度缺陷和目標散光缺陷。
從W0-A_2007/068，818中也已知了用于裁剪漸進鏡片的漸進長度的方法。
還有教導測量生理參數以及特別是眼睛轉動中心的位置的文獻。因此， W0-A-2008/132, 356披露了確定眼睛轉動中心的位置的方法。
US-B-6, 637，880披露了用于射線追蹤和鏡片優化的方法，該方法考慮了鏡片后面上的參考點與佩戴者的眼睛轉動中心之間的距離。通過將以下距離相加而獲得該距離首先，是后表面上的參考點與角膜頂點之間的距離，以及，其次，是角膜頂點與眼睛轉動中心之間的距離。從與所選眼鏡框相關的數據來計算后表面上的參考點與角膜頂點之間的距離；該文獻提議僅考慮佩戴者的頭型、鏡片數據、鏡框的特性、和佩戴情況，而沒有提供計算的細節。通過測量眼睛深度并應用統計定律，建立眼睛深度與角膜頂點與眼睛轉動中心之間的距離間的關系，來獲得角膜頂點與眼睛轉動中心之間的距離。因此在該文獻中，所考慮的眼睛轉動中心的位置不是實際的位置。這將導致通過優化而獲得的鏡片沒有完全滿足佩戴者的需求。
因此需要更好地滿足佩戴者需求的確定眼鏡片的方法。
為了滿足這樣的需求，本發明提供了為佩戴者的眼睛確定眼鏡片的方法，該方法包括以下步驟
-在佩戴者雙目觀看的情況下，測量佩戴者的眼睛的轉動中心的三維坐標；
-測量自然姿勢下的至少一個注視方向；
-確定眼鏡片的所需位置；
-通過使用所測量的眼睛轉動中心的坐標、鏡片的確定位置以及在自然姿勢下測量的至少一個注視方向來計算眼鏡片的特性。
計算步驟可包括在確定位置中定位起始眼鏡片的步驟，以及通過波前分析修改起始眼鏡片的步驟。
替換地，計算步驟可包括在確定位置中定位起始眼鏡片的步驟，以及從起始鏡片開始根據測量坐標和確定位置使用射線追蹤的優化步驟。
根據一個實施方式，所述方法包括在佩戴者雙眼觀看的情況下測量眼睛瞳孔相對于眼睛轉動中心的位置的步驟，且其中計算步驟采用瞳孔的測量位置。
根據一個實施方式，計算步驟是在基于佩戴者頭部的參考坐標系、和/或基于眼鏡框的參考坐標系中、和/或基于佩戴者眼睛的參考坐標系中進行的。
根據另一個實施方式，所述方法還包括在佩戴者雙眼觀看的情況下測量佩戴者每只眼睛的轉動中心的三維坐標，且其中計算步驟是在基于佩戴者每只眼睛的轉動中心的三維坐標的參考坐標系中進行的。
根據另一個實施方式，測量眼睛轉動中心的三維坐標的步驟是在佩戴者的自然姿勢下進行的。
根據另一個實施方式，眼睛轉動中心是光學轉動中心。
根據一些實施方式，在自然姿勢下測量的至少一個注視方向是主要注視方向和/ 或佩戴者在近視狀態下觀看時的注視方向。在自然姿勢下可測量若干個注視方向。
根據另一個實施方式，在測量所述至少一個注視方向的步驟中，對應于主要注視方向與鏡片的后面和眼睛轉動中心的交叉點之間的距離來測量鏡片到眼睛轉動中心的距離，且在所述計算步驟中，計算采用了所述測量的距離。
根據另一個實施方式，在測量所述至少一個注視方向的步驟中，測量了鏡片的方位和鏡片位置，且在計算步驟中，計算采用了所述測量的鏡片方位和鏡片位置。
本發明還提供了針對佩戴者和由佩戴者選擇的眼鏡框來計算眼鏡片的安裝和/ 或修剪的參數的方法，包括以下步驟
-根據本發明的方法確定眼鏡片；
-測量眼鏡框在用于測量步驟和確定步驟的參考坐標系中的位置；
-根據鏡片和眼鏡框在參考坐標系中的位置來計算用于安裝和/或修剪眼鏡片的參數。
本發明還提供了模擬佩戴者通過眼鏡片所看到的圖像的方法，該方法包括以下步驟
-在佩戴者雙眼觀看的情況下，測量佩戴者的眼睛轉動中心的三維坐標；
-測量自然姿勢下的至少一個注視方向，
-定位鏡片；
測量步驟和定位步驟在相同參考坐標系中發生或簡化至相同參考坐標系，
-使用射線追蹤計算佩戴者所看到的圖像，考慮眼睛轉動中心的測量位置、在自然姿勢下測量的注視方向和鏡片位置。
根據一個實施方式，所述模擬方法包括在參考坐標系中測量眼睛瞳孔位置的步驟，且其中計算步驟采用瞳孔的測量位置。
本發明還提供了生產眼鏡片的方法，該方法包括以下步驟
-在佩戴者雙眼觀看的情況下，在相同參考坐標系中在第一位置處，測量佩戴者的眼睛轉動中心的三維坐標和佩戴者所選的眼鏡框的位置；
-測量自然姿勢下的至少一個注視方向，
-將所測量的坐標和位置發送至第二位置；
-在第二位置處，通過使用所測量的坐標和位置進行計算來確定鏡片，以及
-制造如此確定的鏡片。
根據實施方式，用于生產的方法還包括測量代表佩戴者的自然姿勢在參照坐標系中在第一位置處的角度的步驟，其中
-發送步驟包括發送所測量的角度和姿勢；以及
-確定步驟采用所測量的姿勢角度。
根據另一個實施方式，用于生產的方法還包括以下步驟
-測量眼鏡框在用于確定的參考坐標系中的位置；
-根據鏡片和眼鏡框在參考坐標系中的位置來計算眼鏡片的修剪參數，以及
-修剪鏡片。
本發明還提供了數據集，包括
-在佩戴者雙眼觀看的情況下在參考坐標系中測量的三維坐標，或佩戴者的一只眼睛轉動中心；
-在相同坐標系中代表佩戴者的自然姿勢的角度；
-眼鏡框在相同參考坐標系中的位置。
本發明還提供了佩戴者通過眼鏡片所看到的圖像的模擬器，該模擬器包括用于實施根據本發明的模擬方法的計算裝置以及用于顯示通過計算裝置所計算的圖像的裝置。
本發明還提供了一種計算機程序，該計算機程序包括用于在所述程序在計算機上運行時執行根據本發明的確定眼鏡片的方法的步驟的程序裝置，以及提供了一種計算機程序產品，該計算機程序產品包括存儲在計算機可讀介質中的程序代碼裝置，以用于在所述程序產品在計算機上運行時實施根據本發明的確定眼鏡片的方法的步驟。
本發明又提供了一種計算機程序，該計算機程序包括用于當所述程序在計算機上運行時執行根據本發明的模擬方法的步驟，以及提供了一種計算機程序產品，該計算機程序產品包括存儲在計算機可讀介質中的程序代碼裝置，以用于在所述程序產品在計算機上運行時實施根據本發明的模擬方法。
在一個替換實施方式中，如上所述的確定眼鏡片的方法的特征在于，在計算步驟過程中，通過在針對給定注視方向所測量的經過眼睛轉動中心的平均射線的碰撞點處局部修改眼鏡片來計算眼鏡片的特性。
在通過參考附圖閱讀了以下本發明的僅以實例方式給出的實施方式的詳細描述之后，本發明的其他特征和優點將變得顯而易見。
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圖1示出了用于通過分析波前傳播來實施確定眼鏡片的方法的實例的流程-圖2示出了通過使用射線追蹤的優化來實施確定眼鏡片的方法的另一個實例的流程-圖3為實施用于計算修剪眼鏡片的參數的方法的實例的流程-圖4為實施用于生產眼鏡片的方法的實例的流程-圖5為實施用于模擬眼鏡片的方法的實例的流程-圖6和圖7以圖形示出了對于普通佩戴者的現有技術鏡片的光學特性；
-圖8至圖10以圖形示出了對于實際佩戴者的現有技術鏡片的光學特性；以及
-圖11至圖13以圖形示出了通過確定方法對于實際佩戴者確定的鏡片的光學特性；
-圖14至圖16為非零頭部姿勢的效果示意-圖17至圖21根據是否考慮姿勢參數以圖形示出了若干個鏡片的散光缺陷；
-圖22至圖M示意性地示出了眼睛和鏡片光學系統。
圖22至圖M為眼睛和鏡片光學系統的圖示，示出了描述中使用的定義。更具體地說，圖22為示出了用于定義注視方向的參數α和β的系統的透視圖。圖23為與佩戴者頭部的前后軸平行并且在參數β為0的情況下穿過眼睛轉動中心的豎直平面中的視圖。
我們稱Q’為眼睛轉動中心；圖23中以點劃線表示的軸Q’ F’為通過眼睛轉動中心并在佩戴者前面延伸的水平軸-換句話說，軸Q’F’為主要注視方向。該軸與鏡片的復曲面在稱作配合十字(fitting cross)的點處相交，所述點在鏡片上標記以允許由眼鏡師來定位鏡片。我們定義點0為鏡片的后表面與軸Q’ F’的交點。我們利用中心Q’和射線q’ 來定義頂點球面，所述頂點球面在水平軸上的點處與鏡片的后表面相切。
給定的注視方向(在圖23中以實線所示)對應于與眼睛圍繞Q’轉動時在頂點球面上的點J處的位置；角度β為軸Q’ F’與直線Q’ J在包含軸Q’ F’的水平面上的投影之間的角度；可以在圖22的圖上看到這個角度。角度α為軸Q’J與直線Q’J在包含軸Q’F’ 的水平面上的投影之間的角度；可以在圖22和圖23的圖上看到這個角度。因此，給定的注視方向對應于頂點球面上的點J或一對角度(α和β)。注視角度α的值下降的越大，注視將越降低，且該值越負，則注視將越升高。
點沿主視方向、在給定的物體距離處在物體空間中的圖像在與最小焦距和最大焦距對應的兩個點S和T之間形成，其中，在轉動表面(surfacesof revolution)的情況下， 所述最大焦距和最小角度將為矢狀的且切向的焦距。在光軸上，點在物體空間在無限遠處的圖像在點F’處形成。距離D為眼睛-鏡片系統的焦距。
所謂的局部景觀為物點的普通距離與每個注視方向相關聯的函數。通常情況下， 對于沿主要注視方向的遠視，物點在無限遠處。在近視情況下，在基本與約35°的角度α 對應的方向上以及在朝向鼻側的絕對值約5°的角度β處，物距為30em至50em的等級。 對于局部景觀的可能定義的更多詳情，可參考FR-A-2，753，805 (對應于US+6，318，859)。 該文獻描述了局部景觀、其定義和建模方法。一個特別的局部景觀僅在于獲得無窮遠處的點。對于本發明的方法，可以將點認為是在無窮遠處或者不是在無窮遠處。局部景觀也可為佩戴者的屈光不正的函數。
使用這些元素，我們可以定義每個注視方向上的焦度和散光。對于注視方向(α、 β )，我們考慮了通過局部景觀給定的物距處的物點Μ。在物體空間中，對于在對應光線上的點Μ，我們將物體接近度ProxO定義為點M與頂點球面的點J之間的距離MJ的倒數
ProxO = 1/MJ
這允許通過在用于確定局部景觀的頂點球面上的任何點上的薄鏡片近似來計算物體接近度。對于實際鏡片，可以在對應射線上，使用射線追蹤程序來將物體接近度認為是物體與鏡片前表面之間的距離的倒數。
對于相同個注視方向(α、β )，在分別對應于最小焦距和最大焦距(在轉動曲面的情況下，所述最小焦距和最大焦距將為矢狀的且切向的焦距)的兩個點S與T之間形成具有給定物體接近度的點M的圖像。我們稱點M的圖像接近度為量ProxI
權利要求
1.一種用于為佩戴者的眼睛確定眼鏡片的方法，所述方法包括以下步驟-在所述佩戴者雙眼觀看的情況下測量所述佩戴者的眼睛的轉動中心(COR)的三維坐標(10)；-測量自然姿勢中的至少一個注視方向(15)；-確定所述眼鏡片的期望位置00)；-通過使用對于所述眼睛的轉動中心的測量坐標、所述鏡片的確定位置以及在自然姿勢中測量的所述至少一個注視方向來計算所述眼鏡片的特性。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述計算步驟包括-在所述確定位置處定位起始眼鏡片的步驟(30)；-通過波前分析修改所述起始眼鏡片的步驟GO)。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述計算步驟包括-在所述確定位置處定位起始眼鏡片的步驟；-從所述起始鏡片開始，根據所述測量坐標和所述確定位置使用射線追蹤的優化步驟。
4.根據權利要求1、2或3所述的方法，其中，所述方法包括在所述佩戴者雙眼觀看的情況下測量所述眼睛的瞳孔相對于所述眼睛的轉動中心的位置的步驟，并且其中，所述計算步驟采用所述瞳孔的測量位置。
5.根據權利要求1至4中一項所述的方法，其中，所述計算步驟在基于所述佩戴者的頭部的參考坐標系內進行，和/或在基于眼鏡框的參考坐標系內進行，和/或在基于所述佩戴者的眼睛的參考坐標系內進行。
6.根據權利要求1至4中一項所述的方法，還包括在所述佩戴者雙眼觀看的情況下測量所述佩戴者的每只眼睛的轉動中心的三維坐標，并且其中，所述計算步驟在基于所述佩戴者的每只眼睛的轉動中心的三維坐標的參考坐標系內完成。
7.根據權利要求1至6中一項所述的方法，其中，測量所述眼睛的轉動中心的三維坐標的步驟在所述佩戴者處于自然姿勢的情況下進行。
8.根據權利要求1至7中一項所述的方法，其中，所述眼睛的轉動中心是光學轉動中心。
9.根據權利要求1至8中一項所述的方法，其中，在自然姿勢中測量的所述至少一個注視方向是主要注視方向。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，在測量所述至少一個注視方向的步驟中，測量所述鏡片到所述眼睛的轉動中心的距離，所述距離對應于所述主要注視方向和所述鏡片的后面的交點與所述眼睛的轉動中心之間的距離，且在所述計算步驟中，所述計算采用所述測量距離。
11.根據權利要求1至10中一項所述的方法，其中，在自然姿勢中測量的所述至少一個注視方向是所述佩戴者在近視的情況下觀看時的注視方向。
12.根據權利要求1至10中一項所述的方法，其中，在自然姿勢中測量多個注視方向。
13.根據權利要求1至12中一項所述的方法，其中，在測量步驟中，測量所述至少一個注視方向、所述鏡片的方位以及鏡片位置，且在所述計算步驟中，計算采用所述測量所述鏡片的方位以及所述鏡片的位置。
14.一種計算用于佩戴者以及用于由所述佩戴者選擇的眼鏡框的眼鏡片的安裝和/或修剪參數的方法，包括以下步驟-根據權利要求1至13中一項所述的方法來確定眼鏡片； -在用于所述測量步驟和所述確定步驟的參考坐標系中測量所述眼鏡框的位置； -根據所述鏡片和所述眼鏡框在所述參考坐標系中的位置來計算所述眼鏡片的安裝和/或修剪參數。
15.一種模擬佩戴者通過眼鏡片所看到的圖像的方法，包括以下步驟-在佩戴者雙眼觀看的情況下，測量所述佩戴者的眼睛的轉動中心的三維坐標； -在自然姿勢中測量至少一個注視方向， -定位所述鏡片；測量步驟和定位步驟在相同的參考坐標系中發生或被簡化至相同的參考坐標系， -使用射線追蹤來計算所述佩戴者所看到的圖像，其中考慮所述眼睛的轉動中心的測量位置、所述鏡片的位置以及在自然姿勢中測量的注視方向。
16.根據權利要求15所述的模擬方法，其中，所述方法包括在所述參考坐標系中測量所述眼睛的瞳孔位置的步驟，并且其中，所述計算步驟采用所述瞳孔的測量位置。
17.—種生產眼鏡片的方法，包括以下步驟-在佩戴者雙眼觀看的情況下，在第一地點處并在相同的參考坐標系內測量所述佩戴者的眼睛的轉動中心的三維坐標以及所述佩戴者所選的眼鏡框的位置； -測量自然姿勢中的至少一個注視方向， -將所測量的坐標和位置發送至第二地點；-在所述第二地點處通過使用所測量的坐標和位置的計算來確定鏡片，以及 -制造如此確定的鏡片。
18.根據權利要求17所述的方法，還包括在所述第一地點測量代表所述佩戴者的自然姿勢在所述參照坐標系內的角度的步驟，其中-發送步驟包括發送所測量的姿勢角度； -確定步驟采用所測量的姿勢角度。
19.根據權利要求17或18所述的方法，還包括以下步驟 -測量所述眼鏡框在用于所述確定的參考坐標系內的位置；-根據所述鏡片和所述眼鏡框在所述參考坐標系內的位置計算用于所述眼鏡片的修剪參數，以及-修剪所述鏡片。19.一種數據集，包括-在佩戴者雙眼觀看的情況下在參考坐標系內測量的所述佩戴者的一只眼睛的轉動中心的三維坐標；-在相同的坐標系內代表所述佩戴者的自然姿勢的角度； -眼鏡框在相同的參考坐標系內的位置。
20.一種佩戴者通過眼鏡片所看到的圖像的模擬器，所述模擬器包括適于實施根據權利要求15或16的其中一項所述的模擬方法的計算裝置以及用于顯示通過所述計算裝置計算的圖像的裝置。
21.一種計算機程序，包括用于在所述程序在計算機上運行時執行根據權利要求1至13中任一項所述的步驟的程序裝置。
22.—種計算機程序產品，包括存儲在計算機可讀介質上的程序代碼裝置，以便在所述程序產品在計算機上運行時實施根據權利要求1至13中任一項。
23.一種計算機程序，包括用于在所述程序在計算機上運行時執行權利要求15或16的其中一項所述的步驟的程序裝置。
24.一種計算機程序產品，包括存儲在計算機可讀介質上的程序代碼裝置，以便在所述程序產品在計算機上運行時實施根據權利要求15或16的其中一項。
25.根據權利要求1所述的用于確定眼鏡片的方法，其特征在于，在所述計算步驟期間，通過在與針對給定的注視方向所測量的經過所述眼睛的轉動中心的平均射線的碰撞點處局部修改所述眼鏡片來計算所述眼鏡片的特性。
全文摘要
本發明涉及為佩戴者的眼睛確定眼鏡片的方法，該方法包括以下步驟在佩戴者雙眼觀看的情況下測量佩戴者的眼睛轉動中心(COR)的三維坐標；測量自然姿勢下的至少一個注視方向(10)；確定眼鏡片的期望位置；使用所測量的坐標和所確定的位置以及在自然姿勢下所測量的方向來計算眼鏡片的特性。在雙眼觀看的情況下測量眼睛轉動中心的位置，這確保獲得最適合佩戴者的鏡片。
文檔編號G02C7/02GK102498430SQ201080027339
公開日2012年6月13日 申請日期2010年4月19日 優先權日2009年4月17日
發明者克里斯蒂安·喬庫爾, 埃萊娜·德羅斯, 弗雷德里克·杜波依斯, 梅拉妮·特斯耶爾斯, 西里爾·吉尤, 讓-皮埃爾·紹沃 申請人:依視路國際集團(光學總公司)