CN102438503A - 镜片配制参数测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种镜片配制参数测量装置，具体而言验光者佩戴配有标尺以便提供长度标准的镜框后，站立在主机面前，引导其注视近距离和远距离物体，用机械内置的两部摄像机从两个方向连续拍摄获得镜片配制所需参数，并通过4个数字影像进行分析。根据所述本发明，利用两部摄像机准确拍摄瞳孔远用点和近用点，除了近用PD和远用PD等数据以外还可提取各眼球旋转点，可为患者准确设计镜片。

Description

镜片配制参数测量装置

技术领域

本发明涉及一种镜片配制参数测量装置，当眼睛折射能力有异常的人士为了矫正视觉折射能力到眼镜店接受验光配制时，为了根据验光者的视觉习惯或脸部形态等精确地配制镜框和镜片，提供各个参数。

背景技术

眼睛折射能力出现异常的人士为了矫正视觉折射能力，常会到眼镜店接受验光配镜，目前为止仅凭患者眼睛的折射能力状态和自觉症状给出了眼镜配制方案，但自从作为老花眼的渐进镜片等特殊镜片的上市，针对患者视觉习惯或脸部形态等精确配制镜框和镜片的必要性越来越得到了重视。

为此提到了利用用于缩放长度比例(scaling)的辅助工具，即标尺(ruler)，和高分辨率CCD摄像机，通过连续两次拍摄佩戴镜框的患者正面和侧面的图像以求出多个测量参数的技术。但该技术存在需要连续拍摄正面和侧面的缺陷。

并且还提到了利用两部高分辨率CCD摄像机从各自不同的角度同时拍摄佩戴眼镜的患者状态，以提供所需数据的技术。但该技术存在需要以一定的距离固定从摄像机到验光者之间的距离的问题。

发明内容

本发明为解决上述问题提供一种镜片配制参数测量装置，具体而言验光者佩戴配有标尺以便提供长度标准的镜框后，位于主机面前，引导其注视近距离和远距离物体，用机械内置的两部摄像机从两个方向连续拍摄获得镜片配制所需参数，并通过4个数字影像进行分析。

为了实现上述目的，本发明提供了一种镜片配制参数测量装置，其特征在于包括：主机10，在其前面包括印有能够使验光者2的远距离视线通过并且能够使近距离视线固定的视力表的透明镜子12；两部摄像机14，16，位于所述镜子12左右以对应于所述验光者2眼高，将所述验光者脸部右侧或右侧分别拍摄成数字影像20中的第一或第二数字影像，其中所述数字影像20与所述验光者2视线状态22，24对应，并且具有在多个标点P1至P17中的至少一个以上的所述标点；驱动装置30，位于所述主机的内侧，并且提供通过控制装置40的控制能够分别调整所述摄像机14，16的上下高度的动力；显示屏32，为用户提供图形界面，输出在所述控制装置40演算的用以镜片配制的参数；所述控制装置40，演算根据从所述数字影像20上被测量的所述标点坐标值的欧拉角(Euler Angle)(ψ、θ)并演算所述参数，以将其传送至所述显示屏或外部；标尺(ruler)70，具有以等间距排列在前面的、作为长度比例尺的所述标点P1，P2，P4，P5，P6以及形成在位于前面中央的所述标点P6上方的、能够提供3D长度信息的所述标点P3，并且其被安装在所述验光者2的镜框上。

其特征在于，所述数字影像20包括：远用数字影像中的第一或第二远用数字影像，分别对应于通过摄像机14，16的第一或第二摄像机将验光者2注视远距离的视线状态分别拍摄的第一数字影像或第二数字影像；近用数字影像中的第一或第二近用数字影像，分别对应于通过所述第一或第二摄像机将验光者2注视近距离的视线状态分别拍摄的第一数字影像或第二数字影像。

其特征在于，在所述标尺70设有由以垂直方向形成在前面的Z轴和形成在所述前面的XY平面构成的、以所述标点P6为原点表示(x，y，z)坐标值的第一XYZ坐标系；在所述摄像机14，16中的第一摄像机14上设有由以垂直方向形成在所述第一摄像机传感器面的Z轴和形成在所述第一摄像机传感器面的XY平面构成的、表示(X0，Y0，Z0)坐标值的第二XYZ坐标系；在所述摄像机14，16中第二摄像机16上设有由以垂直方向形成在所述第二摄像机传感器面的Z轴和形成在所述第二摄像机传感器面的XY平面构成的、表示(X0′，Y0′，Z0′)坐标值的第三XYZ坐标系；所述摄像机14，16，通过设置在控制装置40上的摄像机控制装置44的控制，将移动所述第二XYZ坐标系或所述第三XYZ坐标系的原点到所述第一XYZ坐标系的原点而生成的、以所述标尺70为基准的第四XYZ坐标系的(X、Y、Z)坐标值或第五XYZ坐标系的(X′，Y′，Z′)坐标值，分别设定在对应的所述第一数字影像或所述第二数字影像上，并且进行拍摄。

其特征在于，设置在所述控制装置40的欧拉角演算装置46，将(x、y、z)坐标值中预先设定的所述标点P1，P3的(x1，0，0)坐标值和所述标点P3的(0，0，z3)坐标值、以及(X、Y、Z)坐标值所述标点P1，P3的(X1，Y1，Z1)坐标值和(X3，Y3，Z3)坐标值代入预先设定为基本公式的[数学公式1]；并且通过[数学公式2]至[数学公式4]，从所述数字影像20演算出对于所述标点P1，P2，P3的欧拉角(ψ、

θ)。

[数学公式1]

$\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right)=R^{-1}(\mathrm{\ψ},\mathrm{\φ},\mathrm{\θ})=R^{-1}({\mathrm{\ψ}}^{\′},{\mathrm{\φ}}^{\′},{\mathrm{\θ}}^{\′})\left(\begin{array}{c}{X}^{\′}\\ Y^{\′}\\ Z^{\′}\end{array}\right),$

其中所述R^-1(ψ、θ)为：

[数学公式2]

$\mathrm{\ψ}={\tan }^{-1}\left(\frac{X_3}{Y_3}\right)$

[数学公式3]

$\mathrm{\φ}={\sin }^{-1}\left(\frac{X_3}{z_3\sin \mathrm{\ψ}}\right)$

[数学公式4]

$\mathrm{\θ}={\tan }^{-1}\left(\frac{\cos \mathrm{\ψ}+\frac{X_1}{Y_1}\sin \mathrm{\ψ}}{\sin \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}-\frac{X_1}{Y_1}\cos \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}}\right)$

其特征在于，设置在所述控制装置40的瞳孔距离演算装置48，通过[数学公式5]和[数学公式6]，从在所述第四XYZ坐标系上针对所述标点(P7，P8，P9)的(X，Y)坐标值或在所述第五XYZ坐标系上针对所述标点(P7，P8，P9)的(X′，Y′)坐标值，演算出(X_L，Y_L)坐标值、(X′_L，Y′_L)坐标值、(X_R，Y_R)坐标值或(X′_R，Y′_R)坐标值；通过[数学公式1]，从所述(X_L，Y_L)坐标值、所述(X′_L，Y′_L)坐标值、所述(X_R，Y_R)坐标值或所述(X′_R，Y′_R)坐标值，演算出X_L或X_R；并且将所述X_L设定为所述参数中的左侧瞳孔距离(LPD：Left Pupil Distance)、将所述X_R设定为参数中的右侧瞳孔距离(RPD：Right Pupil Distance)。

[数学公式5]

${\stackrel{\→}{L}}_{\mathrm{PD}}=(X_L,Y_L)=(X_9,Y_9)-(X_7,Y_7)$

${\stackrel{\→}{R}}_{\mathrm{PD}}=(X_R,Y_R)=(X_8,Y_8)-(X_7,Y_7)$

从脸部垂直中心线到左侧瞳孔中心的垂直距离

为与所述左侧瞳孔距离对应的矢量、从脸部垂直中心线到右侧瞳孔中心的垂直距离

为与所述右侧瞳孔距离对应的矢量。

[数学公式6]

${{\stackrel{\→}{L}}^{\′}}_{\mathrm{PD}}=({X^{\′}}_L,{Y^{\′}}_L)=({X^{\′}}_9,{Y^{\′}}_9)-({X^{\′}}_7,{Y^{\′}}_7)$

${{\stackrel{\→}{R}}^{\′}}_{\mathrm{PD}}=({X^{\′}}_R,{Y^{\′}}_R)=({X^{\′}}_8,{Y^{\′}}_8)-({X^{\′}}_7,{Y^{\′}}_7),$

所述

为与所述左侧瞳孔距离对应的矢量、所述

为与所述右侧瞳孔距离对应的矢量。

其特征在于，设置在所述控制装置40的旋转角演算装置50，通过[数学公式7]，从在所述第四XYZ坐标系上针对所述标点P4，P5的(X，Y)坐标值或在所述第五XYZ坐标系上针对所述标点P4，P5的(X′，Y′)坐标值，演算出(X_PD，Y_PD)坐标值或(X′_PD，Y′_PD)坐标值；通过所述(X_PD，Y_PD)坐标值或所述(X′_PD，Y′_PD)坐标值，从拍摄在数字影像20的、显示验光者脸部的左右旋转或上下旋转程度的参数，演算上下旋转角 $(\mathrm{\λ}1={\tan }^{-1}\left(\frac{Y_{\mathrm{PD}}}{X_{\mathrm{PD}}}\right))$ 或左右旋转角 $(\mathrm{\λ}2={\tan }^{-1}\left(\frac{Z_{\mathrm{PD}}}{X_{\mathrm{PD}}}\right)).$

[数学公式7]

${\stackrel{\→}{P}}_D=(X_{\mathrm{PD}},Y_{\mathrm{PD}})=(X_9,Y_9)-(X_8,Y_8)$

${\stackrel{\→}{P^{\′}}}_D=({X^{\′}}_{\mathrm{PD}},{Y^{\′}}_{\mathrm{PD}})=({X^{\′}}_9,{Y^{\′}}_9)-({X^{\′}}_8,{Y^{\′}}_8)$

所述

或所述为在数字影像20中被测量的验光者瞳孔的瞳孔矢量。

其特征在于，设置在所述控制装置40的顶点距离(VD：VertexDistance)演算装置52，通过[数学公式9]或[数学公式9]，从在远用数字影像的所述第四XYZ坐标系上针对所述标点P10和P11的(X，Y)坐标值或在所述第五XYZ坐标系上针对所述标点P10和P11的(X′，Y′)坐标值，演算出(X_LVD，Y_LVD)坐标值、(X′_LVD，Y′_LVD，)坐标值、(X_RVD，Y_RVD)坐标值或(X′_RVD，Y′_RVD)坐标值；通过[数学公式1]，从所述(X_LVD，Y_LVD)坐标值、所述(X′_LVD，Y′_LVD)坐标值、所述(X_RVD，Y_RVD)坐标值或所述(X′_RVD，Y′_RVD)坐标值，演算出(Z_LVD)或(Z_RVD)；通过[数学公式10]，演算出所述参数中作为从右眼角膜端点(尖点)到右眼镜片曲率端点的垂直距离的右侧顶点距离(LVD：Left Vertex Distance)；通过[数学公式11]，演算处所述参数中作为左眼角膜端点(尖点)到左眼镜片曲率端点的垂直距离的左侧顶点距离(RVD：Right Vertex Distance)。

[数学公式8]

${\stackrel{\→}{L}}_{\mathrm{VD}}=(X_{\mathrm{LVD}},Y_{\mathrm{LVD}})=(X_{10},Y_{10})-(X_8,Y_8)$

${\stackrel{\→}{R}}_{\mathrm{VD}}=(X_{\mathrm{RVD}},Y_{\mathrm{RVD}})=(X_{11},Y_{11})-(X_9,Y_9)$

[数学公式9]

${\stackrel{\→}{L^{\′}}}_{\mathrm{VD}}=({X^{\′}}_{\mathrm{LVD}},{Y^{\′}}_{\mathrm{LVD}})=({X^{\′}}_{10},{Y^{\′}}_{10})-({X^{\′}}_8,{Y^{\′}}_8)$

${\stackrel{\→}{R^{\′}}}_{\mathrm{VD}}=({X^{\′}}_{\mathrm{RVD}},{Y^{\′}}_{\mathrm{RVD}})=({X^{\′}}_{11},{Y^{\′}}_{11})-({X^{\′}}_9,{Y^{\′}}_9)$

[数学公式10]

$\mathrm{LVD}=\sqrt{X_{\mathrm{LVD}}^2+Y_{\mathrm{LVD}}^2+Z_{\mathrm{LVD}}^2}$

[数学公式11]

$\mathrm{RVD}=\sqrt{X_{\mathrm{RVD}}^2+Y_{\mathrm{RVD}}^2+Z_{\mathrm{RVD}}^2}$

其特征在于，设置在所述控制装置40的广角演算装置54，通过[数学公式12]或[数学公式13]，从在所述远用数字影像的所述第四XYZ坐标系上针对所述标点P12，P13，P14，P15的(X，Y)坐标值或在所述第五XYZ坐标系上针对所述标点P12，P13，P14，P15的(X′，Y′)坐标值，演算出(A_x，A_y)坐标值、(A′_x，A′_y)坐标值、(B_x，B_y)坐标值或(B′_x，B′_y)坐标值；通过[数学公式1]，从所述(Ax，Ay)坐标值、所述(A′_x，A′_y)坐标值、所述(B_x，B_y)坐标值或所述(B′_x，B′_y)坐标值，演算出(A_z，B_z)；通过[数学公式14]，演算出所述参数中用于表示验光者佩戴的眼镜相对垂直于地表面的面倾斜的程度的角度PA(Pantascopic Angle)。

[数学公式12]

$\stackrel{\→}{A}=(A_x,A_y)=(X_{13},Y_{13})-(X_{12},Y_{12})$

$\stackrel{\→}{B}=(B_x,B_y)=(X_{15},Y_{15})-(X_{14},Y_{14})$

[数学公式13]

$\stackrel{\→}{A^{\′}}=({A^{\′}}_x,{A^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{13},{Y^{\′}}_{13})-({X^{\′}}_{12},{Y^{\′}}_{12})$

$\stackrel{\→}{B^{\′}}=({B^{\′}}_x,{B^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{15},{Y^{\′}}_{15})-({X^{\′}}_{14},{Y^{\′}}_{14})$

[数学公式14]

$\mathrm{PA}={\tan }^{-1}\left(\frac{B_x}{B_y}\right).$

其特征在于，设置在所述控制装置40的脸部框架角演算装置56，通过[数学公式1]，从所述

或所述

坐标值，演算出B_z；通过[数学公式15]，从Bz演算出所述参数中作为验光者佩戴的眼镜的两个镜片相互形成的角度的脸部框架角(FFA：Face Frame Angle)。

[数学公式15]

$\mathrm{FFA}={\tan }^{-1}\left(\frac{A_x}{A_y}\right)$

其特征在于，设置在所述控制装置40的箱体演算装置58，通过[数学公式16]，从所述

的坐标值，演算出在所述参数中能够围绕插入一个镜片的镜框的直角六面体的横向长度BOX A；通过[数学公式17]，从所述

的坐标值，演算出在所述参数中能够围绕插入一个镜片的镜框的直角六面体的纵向长度BOX B。

[数学公式16]

$\mathrm{BOX}\_A=\sqrt{A_x^2+A_y^2+A_z^2}$

[数学公式17]

$\mathrm{BOX}\_B=\sqrt{B_x^2+B_y^2+B_z^2}$

其特征在于，设置在所述控制装置40的眼高演算装置60，通过[数学公式18]或[数学公式19]，从在所述第四XYZ坐标系上针对所述标点P8，P9，P15，P17的(X，Y)坐标值或在所述第五XYZ坐标系上针对所述标点P8，P9，P15，P17的(X′，Y′)坐标值，演算出(L_x，L_y)坐标值、(L′_x，L′_y)坐标值、(R_x，R_y)坐标值或(R′_x，R′_y)坐标值；通过[数学公式1]，从所述(L_x，L_y)坐标值、所述(L′_x，L′_y)坐标值、所述(R_x，R_y)坐标值或所述(R′_x，R′_y)坐标值，演算出L_Z、R_Z；通过[数学公式20]或[数学公式21]，从所述L_Z或R_Z，演算出在所述参数中用于表示从左侧镜框底部到左侧远用视线经过的镜片的某一点的垂直距离的左侧眼高(LEH：Left Eye Height)或者用于表示从右侧镜框底部到右侧远用视线经过的镜片的某一点的垂直距离的右侧眼高(REH：Right Eye Height)。

[数学公式18]

$\stackrel{\→}{L}=(L_x,L_y)=(X_{15},Y_{15})-(X_8,Y_8)$

$\stackrel{\→}{R}=(R_x,R_y)=(X_{17},Y_{17})-(X_9,Y_9)$

[数学公式19]

$\stackrel{\→}{L^{\′}}=({L^{\′}}_x,{L^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{15},{Y^{\′}}_{15})-({X^{\′}}_8,{Y^{\′}}_8)$

$\stackrel{\→}{R^{\′}}=({R^{\′}}_x,{R^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{17},{Y^{\′}}_{17})-({X^{\′}}_9,{Y^{\′}}_9)$

[数学公式20]

$\mathrm{LEH}=\sqrt{{\left(L_y\right)}^2+{\left(L_z\right)}^2}$

[数学公式21]

$\mathrm{REH}=\sqrt{{\left(R_y\right)}^2+{\left(R_z\right)}^2}$

其特征在于，设置在所述控制装置40的旋转中心点演算装置62，针对作为在所述远距离注视时的视线状态瞳孔点的远用瞳孔点进行测量，得出在所述数字影像20中所述第四XYZ坐标系上的(Xf₈，Yf₈，Zf₈)坐标值或所述第五XYZ坐标系上的(Xf₈′，Yf₈′，Zf₈′)坐标值；针对作为在所述近距离注视时的所述视线状态瞳孔点的近用瞳孔点进行测量，得出在所述数字影像20中所述第四XYZ坐标系上的(Xn₈，Yn₈，Zn₈)坐标值或所述第五XYZ坐标系上的(Xn₈′，Yn₈′，Zn₈′)坐标值；通过[数学公式22]，演算出在X，Y坐标值与所述远用瞳孔点的X，Y坐标值相一致的所述参数中作为用于交替观看远用物体和近用物体的眼球中心的旋转中心点(RC：Rotation Center)的Z坐标值。

[数学公式22]

$Z-{\mathrm{Zf}}_8=\sqrt{{({\mathrm{Xf}}_8-{\mathrm{Xn}}_8)}^2+{({\mathrm{Yf}}_8-{\mathrm{Yn}}_8)}^2+{(Z-{\mathrm{Zn}}_8)}^2}$

$Z=\frac{{\mathrm{Zn}}_8^2-{\mathrm{Zf}}_8^2+{({\mathrm{Xf}}_8-{\mathrm{Xn}}_8)}^2+{({\mathrm{Yf}}_8-{\mathrm{Yn}}_8)}^2}{2({\mathrm{Zn}}_8-{\mathrm{Zf}}_8)}$

综上所述，根据所述本发明，利用两部摄像机准确拍摄瞳孔远用点和近用点，除了近用LPD和远用LPD等数据以外还可提取各眼球旋转点，可为患者准确设计镜片。

附图说明

图1是本发明一实施例镜片配制参数测量装置配置图。

图2是本发明一实施例通过镜片配制参数测量装置依远距离注视或近距离注视的视线状态拍摄数字影像状态的图。

图3是本发明一实施例镜片配制参数测量装置的标尺正面图。

图4是本发明一实施例镜片配制参数测量装置的标尺侧面图。

图5至图8是本发明一实施例镜片配制参数测量装置中显示数字影像的图。

图9是本发明一实施例镜片配制参数测量装置的参数中显示旋转中心点的图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明，以便本发明所属领域凡拥有通常知识的人员均可方便实施。

图1是本发明一实施例镜片配制参数测量装置配置图，图2是本发明一实施例通过镜片配制参数测量装置依远距离注视或近距离注视的视线状态拍摄数字影像状态的图。

参照图1及图2，本发明特点在于包括：验光者2的远距离视线可以通过同时可固定近距离视线的、前面配备印有视力表的透明镜子12的主机10；为了对应所述验光者2眼高而位于所述镜子12左右，针对所述验光者脸部右或右侧，对应所述验光者2视线状态22，24同时在多个标点(P1乃至P17)中至少配备一个所述标点，在数字影像20中以第一或第二数字影像各自拍摄的2部摄像机14，16；位于所述主机的内侧且由控制装置40控制为所述摄像机14，16各自的上下高度调整提供动力的驱动装置30；为用户提供图形界面的同时输出在所述控制装置40演算的镜片配制参数的显示屏32；演算所述数字影像20上测量的根据所述标点坐标值的欧拉角(Euler Angle)(ψ、

θ)同时演算所述各个参数以传送至所述显示屏或外部的所述控制装置40；包括前面以相同间距排列并作为长度比例尺利用的所述标点(P1，P2，P4，P5，P6)和形成在前面中央所述标点P6的上部用以提供3D长度信息的所述标点P3，同时安装在所述验光者2镜框的标尺(ruler)70。

图3是本发明一实施例镜片配制参数测量装置的标尺正面图，图4是本发明一实施例镜片配制参数测量装置的标尺侧面图。

参照图3及图4，所述标尺70可以包括：具有前面相同间距排列并作为长度比例尺利用的标点(P1，P2，P4，P5，P6)、形成在正面中央标点P6上部用以提供3D长度信息的配有标点P3的标点提供装置72；各自位于标点提供装置72左右侧下部并与镜框4前面的前面挂架76以及位于镜框4后方的后方挂架78呈“ㄈ”字型，以便挂在验光者2镜框4的支架装置74。

所述标尺70易安装在镜框4上，且6个标点位置鲜明，为掌握拍摄距离和已拍摄影像倍率发挥重要作用。

所述标点(P1，P2，P4，P5，P6)为了作为长度比例尺使用最好以相同间距排列。

所述标点P3为了作为3D长度信息利用，最好向前面突出，而非与其它标点(P1，P2，P4，P5，P6)同处一个平面。

所述驱动装置30可由配置在控制装置40的驱动装置控制装置42，可以上下调整摄像机14，16高度。

所述显示屏32可为极大提高操作方便性而采用的触摸屏，且配有提供用户图形界面以便驱动本发明的15英寸触摸屏，可输出演算的参数。

所述数字影像20包括：使验光者2注视远距离的视线状态与通过摄像机14，16的第一或第二摄像机各自被拍摄的第一数字影像或第二数字影像分别相对应的远用数字影像中的第一或第二远用数字影像；使验光者2注视近距离的视线状态与通过第一或第二摄像机各自被拍摄的第一数字影像或第二数字影像分别相对应的近用数字影像中第一或第二近用数字影像。

本发明的设备操作人员可根据验光者2的视线状态22，24通过各摄像机14，16连接显示在显示屏32的验光者2视频，可以拍摄远距离注视视线状态22或近距离注视视线状态24的图像。

所述近用数字影像可在验光者2站立或自然坐姿状态下，以注视眼高前面约300mm左右的视线固定用目标的姿势拍摄为宜。

所述标尺70前面设有垂直方向形成的Z轴、与前面形成的XY平面组成并以所述标点P6作为原点表示(x、y、z)坐标值的第一XYZ坐标系；所述摄像机14，16由在摄像机传感器面垂直方向形成有Z轴、与第一摄像机传感器面形成有XY平面组成，在所述摄像机14，16中第一摄像机14上设有表示(X₀，Y₀，Z₀)坐标值的第二XYZ坐标系；在所述摄像机14，16中第二摄像机16上设有表示(X₀′，Y₀′，Z₀′)坐标值的第三XYZ坐标系。

所述摄像机14，16，通过在控制装置40上配备的摄像机控制装置44的控制，把将第二XYZ坐标系或第三XYZ坐标系的原点平行移动到第一XYZ坐标系原点生成的、以所述标尺70作为基准的第四XYZ坐标系的(X、Y、Z)坐标值或第五XYZ坐标系的(X′，Y′，Z′)坐标值，分别设置定在相对应的第一数字影像或第二数字影像上，从而进行拍摄。

所述(X、Y、Z)坐标值设定在第一摄像机14拍摄的数字影像20中的第一数字影像，所述(X′，Y′，Z′)坐标值可设定在第二摄像机拍摄的数字影像20中第二数字影像上。

调整验光者2位置使第二XYZ坐标系原点和第一XYZ坐标系原点相一致后拍摄数字影像20，可保持摄像机14，16到验光者2的恒定距离以及正确掌握2摄像机16的准确倍率。

所述控制装置40中配备的欧拉角演算装置46，将(x，y，z)坐标值中提前设定的所述标点P1，P3的(x₁，0，0)坐标值以及所述标点P3的(0，0，z₃)坐标值、(X，Y，Z)坐标值标点P1，P3的(X₁，Y₁，Z₁)坐标值及(X₃，Y₃，Z₃)坐标值，代入提供设定的作为基本公式的[数学公式1]。

下面，欧拉角演算装置46可在数字影像20中用[数学公式2]乃至[数学公式4]演算针对标点P1，P2，P3的欧拉角(ψ、

θ)。

[数学公式1]

$\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right)=R^{-1}(\mathrm{\ψ},\mathrm{\φ},\mathrm{\θ})=R^{-1}({\mathrm{\ψ}}^{\′},{\mathrm{\φ}}^{\′},{\mathrm{\θ}}^{\′})\left(\begin{array}{c}{X}^{\′}\\ Y^{\′}\\ Z^{\′}\end{array}\right)$

所述R^-1(ψ、θ)为

[数学公式2]

$\mathrm{\ψ}={\tan }^{-1}\left(\frac{X_3}{Y_3}\right)$

[数学公式3]

$\mathrm{\φ}={\sin }^{-1}\left(\frac{X_3}{z_3\sin \mathrm{\ψ}}\right)$

[数学公式4]

$\mathrm{\θ}={\tan }^{-1}\left(\frac{\cos \mathrm{\ψ}+\frac{X_1}{Y_1}\sin \mathrm{\ψ}}{\sin \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}-\frac{X_1}{Y_1}\cos \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}}\right)$

所述[数学公式1]作为(X、Y、Z)坐标值或(X′，Y′，Z′)坐标值以及(x、y、z)坐标值之间与欧拉角(Euler Angle)的关系公式，可提前在欧拉角演算装置46中进行设定。

所述标点P1，P3的(x、y、z)坐标值最好提前测量后提供给欧拉角演算装置46。

所述标点P1，P3的(X、Y、Z)坐标值或(X′，Y′，Z′)坐标值可通过拍摄的数字影像(20)进行测量。

于是，所述欧拉角演算装置(46)中，将第一数字影像拥有的欧拉角(ψ、

θ)，如图5所示一样，可用标点P1，P3的(X₁，Y₁，Z₁)坐标值、(X₃，Y₃，Z₃)坐标值、(x₁，0，0)坐标值以及(0，0，z₃)坐标值通过以下过程进行演算。

$\left(\begin{array}{c}{X}_1\\ Y_1\\ Z_1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\θ}-\sin \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\ψ}\sin \mathrm{\θ}+\sin \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\ψ}\sin \mathrm{\φ}\\ -\sin \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\θ}-\cos \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\ψ}\sin \mathrm{\θ}+\cos \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\ψ}\sin \mathrm{\φ}\\ \sin \mathrm{\ψ}\sin \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\φ}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}{x}_1\\ 0\\ 0\end{array}\right)$

$\left(\begin{array}{c}{X}_3\\ Y_3\\ Z_3\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\θ}-\sin \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\ψ}\sin \mathrm{\θ}+\sin \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\ψ}\sin \mathrm{\φ}\\ -\sin \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\θ}-\cos \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\ψ}\sin \mathrm{\θ}+\cos \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\ψ}\sin \mathrm{\φ}\\ \sin \mathrm{\ψ}\sin \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\φ}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}0\\ 0\\ z_3\end{array}\right)$

从第二行列式开始如

X₃＝z₃sinψsinφ

Y₃＝z₃cosψsinφ

等关系式经过演算过程后，通过[数学公式2]演算所述ψ。

且，从第一行列式中可以导出下列关系式。

X₁＝(cosψcosθ-sinψcosφsinθ)x₁

Y₁＝(-sinψcosθ-cosψcosφsinθ)x₁

Z₁＝(sinψsinθ)x₁

所述θ及所述

可通过[数学公式3]及[数学公式4]进行演算。

同样，所述第二数字影像中形成的欧拉角(ψ、

θ)如图6所示一样，可通过标点P1，P2，P3的(X′，Y′，Z′)坐标值进行演算。

所述数字影像20内拍摄的标点第四XYZ坐标系或第五XYZ坐标系的Z轴坐标，可以利用改变视线方向拍摄的两个远用数字影像和近用数字影像的所述欧拉角，通过[数学公式1]求得。

所述参数经演算后可向显示屏32输出或通过在线方式发到镜片加工厂、或传输到眼镜店内镜片加工机器上，并作为加工镜片的数据使用。

所述控制装置40中配备的瞳孔距离演算装置48通过标点P4，P5，P7的第四XYZ坐标系(X，Y)坐标值或第五XYZ坐标系(X′，Y′)坐标值以及[数学公式5]及[数学公式6]，演算出(X_L，Y_L)坐标值、(X′_L，Y′_L)坐标值、(X_R，Y_R)坐标值或(X′_R，Y′_R)坐标值。

其次瞳孔距离演算装置48通过(X_L，Y_L)坐标值、(X′_L，Y′_L)坐标值、(X_R，Y_R)坐标值或(X′_R，Y′_R)坐标值以及[数学公式1]演算出(X_L)或(X_R)。

再次，瞳孔距离演算装置48把x_L设为参数中的左侧瞳孔距离(LPD：Left Pupil Distance)、x_R设为参数中右侧瞳孔距离(RPD：Right PupilDistance)。

[数学公式5]

${\stackrel{\→}{L}}_{\mathrm{PD}}=(X_L,Y_L)=(X_9,Y_9)-(X_7,Y_7)$

${\stackrel{\→}{R}}_{\mathrm{PD}}=(X_R,Y_R)=(X_8,Y_8)-(X_7,Y_7)$

脸部垂直中心线到左侧瞳孔中心为止的垂直距离

是对应于左侧瞳孔距离的矢量，脸部垂直中心线到右侧瞳孔中心为止的垂直距离

是对应于右侧瞳孔距离的矢量。

[数学公式6]

${{\stackrel{\→}{L}}^{\′}}_{\mathrm{PD}}=({X^{\′}}_L,{Y^{\′}}_L)=({X^{\′}}_9,{Y^{\′}}_9)-({X^{\′}}_7,{Y^{\′}}_7)$

${{\stackrel{\→}{R}}^{\′}}_{\mathrm{PD}}=({X^{\′}}_R,{Y^{\′}}_R)=({X^{\′}}_8,{Y^{\′}}_8)-({X^{\′}}_7,{Y^{\′}}_7),$

所述

是对应左侧瞳孔距离的矢量，所述

是对应右侧瞳孔距离的矢量。

所述标点(P1乃至P9)如图5及图6所示，各自设置在第一及第二数字图像上，可通过(X、Y、Z)坐标值进行测量。

所述欧拉角演算装置46可通过[数学公式2]乃至[数学公式4]将第一及第二数字影像的欧拉角以(ψ、

θ)或(ψ′、

θ′)各自求得。

所述第一及第二数字影像中利用标点(P1乃至P9)的(X、Y、Z)坐标值，利用[数学公式5]及[数学公式6]演算出所述左侧瞳孔距离(LPD：Left Pupil Distance)矢量

及右侧瞳孔距离(RPD：Right PupilDistance)矢量的2D平面坐标值。

演算的(X_L，Y_L，Z_L)坐标值或(X′_L，Y′_L，Z′_L)坐标值代入[数学公式1]中，

$\left(\begin{array}{c}{x}_L\\ y_L\\ z_L\end{array}\right)=R^{-1}(\mathrm{\ψ},\mathrm{\φ},\mathrm{\θ})\left(\begin{array}{c}{X}_L\\ Y_L\\ Z_L\end{array}\right)=R^{-1}({\mathrm{\ψ}}^{\′},{\mathrm{\φ}}^{\′},{\mathrm{\θ}}^{\′})\left(\begin{array}{c}{X^{\′}}_L\\ {Y^{\′}}_L\\ {Z^{\′}}_L\end{array}\right)$

以(x_L，y_L，z_L)坐标值演算。

演算的所述(X_R，Y_R，Z_R)坐标值或所述(X′_R，Y′_R，Z′_R)坐标值，代入所述[数学公式1]后以(x_R，y_R，z_R)坐标值演算。

所述x_L通过拍摄远距离注视视线状态的数字影像20进行演算，则会成为左侧瞳孔距离中远用左侧瞳孔距离(FLPD：Far Left Pupil Distance)值；通过拍摄近距离注视视线状态的数字影像20进行演算，则会成为左侧瞳孔距离中的近用左侧瞳孔距离(NLPD：Near Left Pupil Distance)值。

所述x_R通过拍摄远距离注视视线状态的数字影像20进行演算，则会成为右侧瞳孔距离中远用右侧瞳孔距离(FLPD：Far Right Pupil Distance)值；通过拍摄近距离注视视线状态的数字影像20进行演算，则会成为右侧瞳孔距离中的近用右侧瞳孔距离(NLPD：Near Right Pupil Distance)值。

所述控制装置40中配备的旋转角演算装置50，通过标点P4，P5中4XYZ坐标系的(X，Y)坐标值或第五XYZ坐标系的(X′，Y′)坐标值以及[数学公式7]演算出(X_PD，Y_PD)坐标值或(X′_PD，Y′_PD)坐标值。

其次旋转角演算装置50通过所述(X_PD，Y_PD)坐标值或所述(X′_PD，Y′_PD)坐标值可以演算出数字影像20拍摄的验光者脸部的、显示左右旋转或上下旋转程度的参数中上下旋转角

或所述参数中左右旋转角 $(\mathrm{\λ}2={\tan }^{-1}\left(\frac{Z_{\mathrm{PD}}}{X_{\mathrm{PD}}}\right)).$

[数学公式7]

${\stackrel{\→}{P}}_D=(X_{\mathrm{PD}},Y_{\mathrm{PD}})=(X_9,Y_9)-(X_8,Y_8)$

${\stackrel{\→}{P^{\′}}}_D=({X^{\′}}_{\mathrm{PD}},{Y^{\′}}_{\mathrm{PD}})=({X^{\′}}_9,{Y^{\′}}_9)-({X^{\′}}_8,{Y^{\′}}_8)$

所述

或

是验光者瞳孔在数字影像20中被测量的瞳孔矢量。

即，所述上下旋转角或左右旋转角可通过[数学公式7]及[数学公式1]如下演算。

所述瞳孔矢量以

${\stackrel{\→}{P}}_D=(X_{\mathrm{PD}},Y_{\mathrm{PD}})=(X_9,Y_9)-(X_8,Y_8)$

${\stackrel{\→}{P^{\′}}}_D=({X^{\′}}_{\mathrm{PD}},{Y^{\′}}_{\mathrm{PD}})=({X^{\′}}_9,{Y^{\′}}_9)-({X^{\′}}_8,{Y^{\′}}_8)$

$\left(\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{PD}}\\ y_{\mathrm{PD}}\\ z_{\mathrm{PD}}\end{array}\right)=R^{-1}(\mathrm{\ψ},\mathrm{\φ},\mathrm{\θ})\left(\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{PD}}\\ Y_{\mathrm{PD}}\\ Z_{\mathrm{PD}}\end{array}\right)=R^{-1}({\mathrm{\ψ}}^{\′},{\mathrm{\φ}}^{\′},{\mathrm{\θ}}^{\′})\left(\begin{array}{c}{X^{\′}}_{\mathrm{PD}}\\ {Y^{\′}}_{\mathrm{PD}}\\ {Z^{\′}}_{\mathrm{PD}}\end{array}\right)$

得到演算。

所述控制装置40中配备的顶点距离(VD：Vertex Distance)演算装置52，通过标点P10和P11的远用数字影像上的第四XYZ坐标系(X，Y)坐标值或第五XYZ坐标系(X′，Y′)坐标值以及[数学公式8]或[数学公式9]演算出(X_LVD，Y_LVD)坐标值、(X′_LVD，Y′_LVD，)坐标值、(X_RVD，Y_RVD)坐标值或(X′_RVD，Y′_RVD)坐标值。

顶点距离演算装置52通过所述(X_LVD，Y_LVD)坐标值、(X′_LVD，Y′_LVD)坐标值、(X_RVD，Y_RVD)坐标值或(X′_RVD，Y′_RVD)坐标值以及[数学公式1]演算出(Z_LVD)或(Z_RVD)。

顶点距离演算装置52通过[数学公式10]演算参数中右眼角膜端点(尖点)到右眼镜片曲率端点的垂直距离，即右侧顶点距离(LVD：LeftVertex Distance)；通过[数学公式11]演算参数中左眼角膜端点(尖点)到左眼镜片曲率端点的垂直距离，即左侧顶点距离(RVD：Right VertexDistance)。

[数学公式8]

${\stackrel{\→}{L}}_{\mathrm{VD}}=(X_{\mathrm{LVD}},Y_{\mathrm{LVD}})=(X_{10},Y_{10})-(X_8,Y_8)$

${\stackrel{\→}{R}}_{\mathrm{VD}}=(X_{\mathrm{RVD}},Y_{\mathrm{RVD}})=(X_{11},Y_{11})-(X_9,Y_9)$

[数学公式9]

${\stackrel{\→}{L^{\′}}}_{\mathrm{VD}}=({X^{\′}}_{\mathrm{LVD}},{Y^{\′}}_{\mathrm{LVD}})=({X^{\′}}_{10},{Y^{\′}}_{10})-({X^{\′}}_8,{Y^{\′}}_8)$

${\stackrel{\→}{R^{\′}}}_{\mathrm{VD}}=({X^{\′}}_{\mathrm{RVD}},{Y^{\′}}_{\mathrm{RVD}})=({X^{\′}}_{11},{Y^{\′}}_{11})-({X^{\′}}_9,{Y^{\′}}_9)$

[数学公式10]

$\mathrm{LVD}=\sqrt{X_{\mathrm{LVD}}^2+Y_{\mathrm{LVD}}^2+Z_{\mathrm{LVD}}^2}$

[数学公式11]

$\mathrm{RVD}=\sqrt{X_{\mathrm{RVD}}^2+Y_{\mathrm{RVD}}^2+Z_{\mathrm{RVD}}^2}$

如图7所示，所述第一及第二远用数字影像上的4个标点(P8，P9，P10，P11)坐标值可通过[数学公式8]及[数学公式9]如下演算。

${\stackrel{\→}{L}}_{\mathrm{VD}}=(X_{\mathrm{LVD}},Y_{\mathrm{LVD}})=(X_{10},Y_{10})-(X_8,Y_8)$

${\stackrel{\→}{R}}_{\mathrm{VD}}=(X_{\mathrm{RVD}},Y_{\mathrm{RVD}})=(X_{11},Y_{11})-(X_9,Y_9)$

${\stackrel{\→}{L^{\′}}}_{\mathrm{VD}}=({X^{\′}}_{\mathrm{LVD}},{Y^{\′}}_{\mathrm{LVD}})=({X^{\′}}_{10},{Y^{\′}}_{10})-({X^{\′}}_8,{Y^{\′}}_8)$

${\stackrel{\→}{R^{\′}}}_{\mathrm{VD}}=({X^{\′}}_{\mathrm{RVD}},{Y^{\′}}_{\mathrm{RVD}})=({X^{\′}}_{11},{Y^{\′}}_{11})-({X^{\′}}_9,{Y^{\′}}_9)$

$\left(\begin{array}{c}{x}_L\\ y_L\\ z_L\end{array}\right)=R^{-1}(\mathrm{\ψ},\mathrm{\φ},\mathrm{\θ})\left(\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{LVD}}\\ Y_{\mathrm{LVD}}\\ Z_{\mathrm{LVD}}\end{array}\right)=R^{-1}({\mathrm{\ψ}}^{\′},{\mathrm{\φ}}^{\′},{\mathrm{\θ}}^{\′})\left(\begin{array}{c}{X^{\′}}_{\mathrm{LVD}}\\ {Y^{\′}}_{\mathrm{LVD}}\\ {Z^{\′}}_{\mathrm{LVD}}\end{array}\right)$

从上面行列式求得ZLVD后，可通过[数学公式10]演算LVD值如下。

$\mathrm{LVD}=\sqrt{{\left(X_{\mathrm{LVD}}\right)}^2+{\left(Y_{\mathrm{LVD}}\right)}^2+{\left(Z_{\mathrm{LVD}}\right)}^2}$

通过上述方法、通过[数学公式11]求得RVD的值。

此时，镜片上的所述标点P10，P11最好由验光师(optician)提前用签字笔手动(manual)对齐所述验光者2眼睛后在镜片上做好标记。

所述控制装置40中配备的广角演算装置54通过所述标点P12，P13，P14，P15的远用数字影像上第四XYZ坐标系(X，Y)坐标值或第五XYZ坐标系(X′，Y′)坐标值及[数学公式12]或[数学公式13]，演算出(A_x，A_y)坐标值、(A′_x，A′_y)坐标值、(B_x，B_y)坐标值或(B′_x，B′_y)坐标值。

广角演算装置54通过所述(A_x，A_y)坐标值、所述(A′_x，A′_y)坐标值、所述(B_x，B_y)坐标值或所述(B′_x，B′_y)坐标值以及[数学公式1]演算(A_z，)。

广角演算装置54利用[数学公式14]在所述参数中演算出验光者佩戴的眼镜与垂直于地表面的面倾斜程度，即角度PA(Pantascopic Angle)。

[数学公式12]

$\stackrel{\→}{A}=(A_x,A_y)=(X_{13},Y_{13})-(X_{12},Y_{12})$

$\stackrel{\→}{B}=(B_x,B_y)=(X_{15},Y_{15})-(X_{14},Y_{14})$

[数学公式13]

$\stackrel{\→}{A^{\′}}=({A^{\′}}_x,{A^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{13},{Y^{\′}}_{13})-({X^{\′}}_{12},{Y^{\′}}_{12})$

$\stackrel{\→}{B^{\′}}=({B^{\′}}_x,{B^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{15},{Y^{\′}}_{15})-({X^{\′}}_{14},{Y^{\′}}_{14})$

[数学公式14]

$\mathrm{PA}={\tan }^{-1}\left(\frac{B_x}{B_y}\right)$

利用所述远用数字影像的欧拉角(ψ、θ)演算值，如图8所示，方形55投射(projection)在远用数字影像上即可。

所述远用数字影像中镜框4和方形55相遇的上下左右点各自设定为标点P12，P13，P14，P15。

此时，所述PA值通过[数学公式12]或[数学公式13]以及[数学公式1]如下演算。

$\stackrel{\→}{A}=(A_x,A_y)=(X_{13},Y_{13})-(X_{12},Y_{12})$

$\stackrel{\→}{B}=(B_x,B_y)=(X_{15},Y_{15})-(X_{14},Y_{14})$

$\stackrel{\→}{A^{\′}}=({A^{\′}}_x,{A^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{13},{Y^{\′}}_{13})-({X^{\′}}_{12},{Y^{\′}}_{12})$

$\stackrel{\→}{B^{\′}}=({B^{\′}}_x,{B^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{15},{Y^{\′}}_{15})-({X^{\′}}_{14},{Y^{\′}}_{14})$

$\left(\begin{array}{c}{b}_x\\ b_y\\ b_z\end{array}\right)=R^{-1}(\mathrm{\ψ},\mathrm{\φ},\mathrm{\θ})\left(\begin{array}{c}{B}_x\\ B_y\\ B_z\end{array}\right)=R^{-1}({\mathrm{\ψ}}^{\′},{\mathrm{\φ}}^{\′},{\mathrm{\θ}}^{\′})\left(\begin{array}{c}{B^{\′}}_x\\ {B^{\′}}_y\\ {B^{\′}}_z\end{array}\right)$

上述行列式中得出A_z，通过[数学公式14]可演算出PA值。

所述控制装置40配备的脸部框架角演算装置56通过

或坐标值及[数学公式1]演算B_z。

脸部框架角演算装置56通过B_z和[数学公式15]演算出参数中验光者佩戴的眼镜的两个镜片面相互形成的角度，即脸部框架角(FFA：FaceFrame Angle)。

[数学公式15]

$\mathrm{FFA}={\tan }^{-1}\left(\frac{A_x}{A_y}\right)$

利用所述

或

如下演算出FFA值。

首先通过[数学公式1]，

$\left(\begin{array}{c}{a}_x\\ a_y\\ a_z\end{array}\right)=R^{-1}(\mathrm{\ψ},\mathrm{\φ},\mathrm{\θ})\left(\begin{array}{c}{A}_x\\ A_y\\ A_z\end{array}\right)=R^{-1}({\mathrm{\ψ}}^{\′},{\mathrm{\φ}}^{\′},{\mathrm{\θ}}^{\′})\left(\begin{array}{c}{A^{\′}}_x\\ {A^{\′}}_y\\ {A^{\′}}_z\end{array}\right)$

演算行列式。

从上述行列式中演算所述B_z后，通过[数学公式15]求得所述FFA值。

所述控制装置40中配备的箱体演算装置58通过

坐标值和[数学公式16]在所述参数中演算出可围绕插入一个镜片的镜框的直角六面体的横向长度箱体A。

箱体演算装置58通过所述

的坐标值和[数学公式17]，在所述参数中演算出可围绕插入一个镜片的镜框的直角六面体的纵向长度箱体B。

[数学公式16]

$\mathrm{BOX}\_A=\sqrt{A_x^2+A_y^2+A_z^2}$

[数学公式17]

$\mathrm{BOX}\_B=\sqrt{B_x^2+B_y^2+B_z^2}$

所述控制装置40中配备的眼高演算装置60，通过标点P8，P9，P15，P17的第四XYZ坐标系(X，Y)坐标值或第五XYZ坐标系(X′，Y′)坐标值以及[数学公式18]或[数学公式19]，演算出(L_x，L_y)坐标值、(L′_x，L′_y)坐标值、(R_x，R_y)坐标值或(R′_x，R′_y)坐标值。

眼高演算装置60通过所述(L_x，L_y)坐标值、所述(L′_x，L′_y)坐标值、所述(R_x，R_y)坐标值或所述(R′_x，R′_y)坐标值以及[数学公式1]演算出L_z，R_Z。

眼高演算装置60通过所述L_z或R_Z以及[数学公式20]或[数学公式21]，在所述参数中演算出左侧镜框底部到左侧远用视线经过的镜片某一点为止的垂直距离，即左侧眼高(LEH：Left Eye Height)；或者从右侧镜框底部到右侧远用视线经过的镜片某一点为止的垂直距离，即右侧眼高(REH：Right Eye Height)。

[数学公式18]

$\stackrel{\→}{L}=(L_x,L_y)=(X_{15},Y_{15})-(X_8,Y_8)$

$\stackrel{\→}{R}=(R_x,R_y)=(X_{17},Y_{17})-(X_9,Y_9)$

[数学公式19]

$\stackrel{\→}{L^{\′}}=({L^{\′}}_x,{L^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{15},{Y^{\′}}_{15})-({X^{\′}}_8,{Y^{\′}}_8)$

$\stackrel{\→}{R^{\′}}=({R^{\′}}_x,{R^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{17},{Y^{\′}}_{17})-({X^{\′}}_9,{Y^{\′}}_9)$

[数学公式20]

$\mathrm{LEH}=\sqrt{{\left(L_y\right)}^2+{\left(L_z\right)}^2}$

[数学公式21]

$\mathrm{REH}=\sqrt{{\left(R_y\right)}^2+{\left(R_z\right)}^2}$

所述标点P8，P9，P15，P17的坐标值通过[数学公式17]或[数学公式18]以及[数学公式1]可如下演算。

$\stackrel{\→}{L}=(L_x,L_y)=(X_{15},Y_{15})-(X_8,Y_8)$

$\stackrel{\→}{R}=(R_x,R_y)=(X_{17},Y_{17})-(X_9,Y_9)$

$\stackrel{\→}{L^{\′}}=({L^{\′}}_x,{L^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{15},{Y^{\′}}_{15})-({X^{\′}}_8,{Y^{\′}}_8)$

$\stackrel{\→}{R^{\′}}=({R^{\′}}_x,{R^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{17},{Y^{\′}}_{17})-({X^{\′}}_9,{Y^{\′}}_9)$

$\left(\begin{array}{c}{l}_x\\ l_y\\ l_z\end{array}\right)=R^{-1}(\mathrm{\ψ},\mathrm{\φ},\mathrm{\θ})\left(\begin{array}{c}{L}_x\\ L_y\\ L_z\end{array}\right)=R^{-1}({\mathrm{\ψ}}^{\′},{\mathrm{\φ}}^{\′},{\mathrm{\θ}}^{\′})\left(\begin{array}{c}{L^{\′}}_x\\ {L^{\′}}_y\\ {L^{\′}}_z\end{array}\right)$

$\left(\begin{array}{c}{r}_x\\ r_y\\ r_z\end{array}\right)=R^{-1}(\mathrm{\ψ},\mathrm{\φ},\mathrm{\θ})\left(\begin{array}{c}{R}_x\\ R_y\\ R_z\end{array}\right)=R^{-1}({\mathrm{\ψ}}^{\′},{\mathrm{\φ}}^{\′},{\mathrm{\θ}}^{\′})\left(\begin{array}{c}{R^{\′}}_x\\ {R^{\′}}_y\\ {R^{\′}}_z\end{array}\right)$

从上述两个行列式中演算L_z和R_z，通过[数学公式19]或[数学公式20]演算LEH或REH的值。

所述控制装置40配备的旋转中心点演算装置62，针对作为远距离注视视线状态的瞳孔点，即远用瞳孔点，在数字影像(20)中利用第四XYZ坐标系(Xf₈，Yf₈，Zf₈)坐标值或第五XYZ坐标系(Xf₈′，Yf₈′，Zf₈′)坐标值进行测量。

旋转中心点演算装置62针对近距离注视视线状态的瞳孔点，即近用瞳孔点，在数字影像20中利用第四XYZ坐标系(Xn₈，Yn₈，Zn₈)坐标值或第五XYZ坐标系(Xn₈′，Yn₈′，Zn₈′)坐标值进行测量。

旋转中心点演算装置62在X，Y坐标值与远用瞳孔点的X，Y坐标值相一致的参数中，通过[数学公式22]演算旋转中心点(RC：RotationCenter)的Z坐标值。

[数学公式22]

$Z-{\mathrm{Zf}}_8=\sqrt{{({\mathrm{Xf}}_8-{\mathrm{Xn}}_8)}^2+{({\mathrm{Yf}}_8-{\mathrm{Yn}}_8)}^2+{(Z-{\mathrm{Zn}}_8)}^2}$

$Z=\frac{{\mathrm{Zn}}_8^2-{\mathrm{Zf}}_8^2+{({\mathrm{Xf}}_8-{\mathrm{Xn}}_8)}^2+{({\mathrm{Yf}}_8-{\mathrm{Yn}}_8)}^2}{2({\mathrm{Zn}}_8-{\mathrm{Zf}}_8)}$

所述(Xf₈，Yf₈，Zf₈)坐标值和(Xn₈，Yn₈，Zn₈)坐标值如前所述可通过第一及第二摄像机14，16拍摄的所述数字影像20进行测量。

如图9所示，所述旋转中心点的X，Y坐标值最好与远用瞳孔点的X，Y坐标值相一致。

下面说明本发明的工作过程。

输入所述验光者2信息并保存于本发明配备的数据库中。

其次，在验光者2选择的镜框4上安装标尺70，并令验光者2佩戴。

本发明设备操作人员观看显示屏32，通过控制装置40运行驱动装置30，使得在摄像机14，16显示的影像中心与验光者2佩戴的标尺70中心相互匹配。

通过各自摄像机14，16拍摄验光者2的远用数字影像及近用数字影像。

通过控制装置40从拍摄的共计4张数字影像20中演算镜片设计所需的各个参数。

在镜片Lab上在线方式传输参数数据。

利用镜片提取和设计服务的，将4张数字影像20和客户选择的镜框4、镜片信息在线方式传输给服务供应商。

综上所述，本发明就以上图示意的实施例作为参考进行了说明，但本发明并不受限于此，应按权利要求书范围进行解释。且在该发明所属技术领域，凡拥有本发明技术领域通常知识的人士均能了解到本发明可进行多种修改或变形，这些变形均属于本发明范围。

Claims (12)

1.一种镜片配制参数测量装置，其特征在于包括：

主机(10)，在其前面包括印有能够使验光者(2)的远距离视线通过并且能够使近距离视线固定的视力表的透明镜子(12)；

两部摄像机(14，16)，位于所述镜子(12)左右以对应于所述验光者(2)眼高，将所述验光者脸部右侧或右侧分别拍摄成数字影像(20)中的第一或第二数字影像，其中所述数字影像(20)与所述验光者(2)视线状态(22，24)对应，并且具有在多个标点(P1至P17)中的至少一个以上的所述标点；

驱动装置(30)，位于所述主机的内侧，并且提供通过控制装置(40)的控制能够分别调整所述摄像机(14，16)的上下高度的动力；

显示屏(32)，为用户提供图形界面，输出在所述控制装置(40)演算的用以镜片配制的参数；

所述控制装置(40)，演算根据从所述数字影像(20)上被测量的所述标点坐标值的欧拉角(ψ、

θ)并演算所述参数，以将其传送至所述显示屏或外部；

标尺(70)，具有以等间距排列在前面的、作为长度比例尺的所述标点(P1，P2，P4，P5，P6)以及形成在位于前面中央的所述标点(P6)上方的、能够提供3D长度信息的所述标点(P3)，并且其被安装在所述验光者(2)的镜框上。

2.根据权利要求1所述的镜片配制参数测量装置，其特征在于，所述数字影像(20)包括：

远用数字影像中的第一或第二远用数字影像，分别对应于通过摄像机(14，16)的第一或第二摄像机将验光者(2)注视远距离的视线状态分别拍摄的第一数字影像或第二数字影像；

近用数字影像中的第一或第二近用数字影像，分别对应于通过所述第一或第二摄像机将验光者(2)注视近距离的视线状态分别拍摄的第一数字影像或第二数字影像。

3.根据权利要求2所述的镜片配制参数测量装置，其特征在于，

在所述标尺(70)设有由以垂直方向形成在前面的Z轴和形成在所述前面的XY平面构成的、以所述标点(P6)为原点表示(x，y，z)坐标值的第一XYZ坐标系；

在所述摄像机(14，16)中的第一摄像机(14)上设有由以垂直方向形成在所述第一摄像机传感器面的Z轴和形成在所述第一摄像机传感器面的XY平面构成的、表示(X₀，Y₀，Z₀)坐标值的第二XYZ坐标系；

在所述摄像机(14，16)中第二摄像机(16)上设有由以垂直方向形成在所述第二摄像机传感器面的Z轴和形成在所述第二摄像机传感器面的XY平面构成的、表示(X₀′，Y₀′，Z₀′)坐标值的第三XYZ坐标系；

所述摄像机(14，16)通过设置在控制装置(40)上的摄像机控制装置(44)的控制，将移动所述第二XYZ坐标系或所述第三XYZ坐标系的原点到所述第一XYZ坐标系的原点而生成的、以所述标尺(70)为基准的第四XYZ坐标系的(X、Y、Z)坐标值或第五XYZ坐标系的(X′，Y′，Z′)坐标值，分别设定在对应的所述第一数字影像或所述第二数字影像上，并且进行拍摄。

4.根据权利要求3所述的镜片配制参数测量装置，其特征在于，

设置在所述控制装置(40)的欧拉角演算装置(46)将(x、y、z)坐标值中预先设定的所述标点(P1，P3)的(x₁，0，0)坐标值和所述标点(P3)的(0，0，z₃)坐标值、以及(X、Y、Z)坐标值所述标点(P1，P3)的(X₁，Y₁，Z₁)坐标值和(X₃，Y₃，Z₃)坐标值代入预先设定为基本公式的[数学公式1]；

并且通过[数学公式2]至[数学公式4]，从所述数字影像(20)演算出对于所述标点(P1，P2，P3)的欧拉角(ψ、

θ)。

[数学公式1]

$\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ z\end{array}\right)=R^{-1}(\mathrm{\ψ},\mathrm{\φ},\mathrm{\θ})=R^{-1}({\mathrm{\ψ}}^{\′},{\mathrm{\φ}}^{\′},{\mathrm{\θ}}^{\′})\left(\begin{array}{c}{X}^{\′}\\ Y^{\′}\\ Z^{\′}\end{array}\right),$

其中所述R^-1(ψ、θ)为：

[数学公式2]

$\mathrm{\ψ}={\tan }^{-1}\left(\frac{X_3}{Y_3}\right)$

[数学公式3]

$\mathrm{\φ}={\sin }^{-1}\left(\frac{X_3}{z_3\sin \mathrm{\ψ}}\right)$

[数学公式4]

$\mathrm{\θ}={\tan }^{-1}\left(\frac{\cos \mathrm{\ψ}+\frac{X_1}{Y_1}\sin \mathrm{\ψ}}{\sin \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}-\frac{X_1}{Y_1}\cos \mathrm{\ψ}\cos \mathrm{\φ}}\right)$

5.根据权利要求4所述的镜片配制参数测量装置，其特征在于，

设置在所述控制装置(40)的瞳孔距离演算装置(48)通过[数学公式5]和[数学公式6]，从在所述第四XYZ坐标系上针对所述标点(P7，P8，P9)的(X，Y)坐标值或在所述第五XYZ坐标系上针对所述标点(P7，P8，P9)的(X′，Y′)坐标值，演算出(X_L，Y_L)坐标值、(X′_L，Y′_L)坐标值、(X_R，Y_R)坐标值或(X′_R，Y′_R)坐标值；

通过[数学公式1]，从所述(X_L，Y_L)坐标值、所述(X′_L，Y′_L)坐标值、所述(X_R，Y_R)坐标值或所述(X′_R，Y′_R)坐标值，演算出X_L或X_R；

并且将所述X_L设定为所述参数中的左侧瞳孔距离(LPD：Left PupilDistance)、将所述X_R设定为参数中的右侧瞳孔距离(RPD：Right PupilDistance)。

[数学公式5]

${\stackrel{\→}{L}}_{\mathrm{PD}}=(X_L,Y_L)=(X_9,Y_9)-(X_7,Y_7)$

${\stackrel{\→}{R}}_{\mathrm{PD}}=(X_R,Y_R)=(X_8,Y_8)-(X_7,Y_7)$

从脸部垂直中心线到左侧瞳孔中心的垂直距离

为与所述左侧瞳孔距离对应的矢量、从脸部垂直中心线到右侧瞳孔中心的垂直距离

为与所述右侧瞳孔距离对应的矢量。

[数学公式6]

${{\stackrel{\→}{L}}^{\′}}_{\mathrm{PD}}=({X^{\′}}_L,{Y^{\′}}_L)=({X^{\′}}_9,{Y^{\′}}_9)-({X^{\′}}_7,{Y^{\′}}_7)$

${{\stackrel{\→}{R}}^{\′}}_{\mathrm{PD}}=({X^{\′}}_R,{Y^{\′}}_R)=({X^{\′}}_8,{Y^{\′}}_8)-({X^{\′}}_7,{Y^{\′}}_7)$

所述为与所述左侧瞳孔距离对应的矢量、所述

为与所述右侧瞳孔距离对应的矢量。

6.根据权利要求4所述的镜片配制参数测量装置，其特征在于，

设置在所述控制装置(40)的旋转角演算装置(50)通过[数学公式7]，从在所述第四XYZ坐标系上针对所述标点(P4，P5)的(X，Y)坐标值或在所述第五XYZ坐标系上针对所述标点(P4，P5)的(X′，Y′)坐标值，演算出(X_PD，Y_PD)坐标值或(X′_PD，Y′_PD)坐标值；

通过所述(X_PD，Y_PD)坐标值或所述(X′_PD，Y′_PD)坐标值，从拍摄在数字影像(20)的、显示验光者脸部的左右旋转或上下旋转程度的参数，演算上下旋转角

或左右旋转角 $(\mathrm{\λ}2={\tan }^{-1}\left(\frac{Z_{\mathrm{PD}}}{X_{\mathrm{PD}}}\right)).$

[数学公式7]

${\stackrel{\→}{P}}_D=(X_{\mathrm{PD}},Y_{\mathrm{PD}})=(X_9,Y_9)-(X_8,Y_8)$

${\stackrel{\→}{P^{\′}}}_D=({X^{\′}}_{\mathrm{PD}},{Y^{\′}}_{\mathrm{PD}})=({X^{\′}}_9,{Y^{\′}}_9)-({X^{\′}}_8,{Y^{\′}}_8)$

所述

或所述

为在数字影像(20)中被测量的验光者瞳孔的瞳孔矢量。

7.根据权利要求4所述的镜片配制参数测量装置，其特征在于，

设置在所述控制装置(40)的顶点距离(VD)演算装置(52)通过[数学公式9]或[数学公式9]，从在远用数字影像的所述第四XYZ坐标系上针对所述标点(P10和P11)的(X，Y)坐标值或在所述第五XYZ坐标系上针对所述标点(P10和P11)的(X′，Y′)坐标值，演算出(X_LVD，Y_LVD)坐标值、(X′_LVD，Y′_LVD，)坐标值、(X_RVD，Y_RVD)坐标值或(X′_RVD，Y′_RVD)坐标值；

通过[数学公式1]，从所述(X_LVD，Y_LVD)坐标值、所述(X′_LVD，Y′_LVD)坐标值、所述(X_RVD，Y_RVD)坐标值或所述(X′_RVD，Y′_RVD)坐标值，演算出(Z_LVD)或(Z_RVD)；

通过[数学公式10]，演算出所述参数中作为从右眼角膜端点(尖点)到右眼镜片曲率端点的垂直距离的右侧顶点距离(LVD)；

通过[数学公式11]，演算处所述参数中作为左眼角膜端点(尖点)到左眼镜片曲率端点的垂直距离的左侧顶点距离(RVD)。

[数学公式8]

${\stackrel{\→}{L}}_{\mathrm{VD}}=(X_{\mathrm{LVD}},Y_{\mathrm{LVD}})=(X_{10},Y_{10})-(X_8,Y_8)$

${\stackrel{\→}{R}}_{\mathrm{VD}}=(X_{\mathrm{RVD}},Y_{\mathrm{RVD}})=(X_{11},Y_{11})-(X_9,Y_9)$

[数学公式9]

${\stackrel{\→}{L^{\′}}}_{\mathrm{VD}}=({X^{\′}}_{\mathrm{LVD}},{Y^{\′}}_{\mathrm{LVD}})=({X^{\′}}_{10},{Y^{\′}}_{10})-({X^{\′}}_8,{Y^{\′}}_8)$

${\stackrel{\→}{R^{\′}}}_{\mathrm{VD}}=({X^{\′}}_{\mathrm{RVD}},{Y^{\′}}_{\mathrm{RVD}})=({X^{\′}}_{11},{Y^{\′}}_{11})-({X^{\′}}_9,{Y^{\′}}_9)$

[数学公式10]

$\mathrm{LVD}=\sqrt{X_{\mathrm{LVD}}^2+Y_{\mathrm{LVD}}^2+Z_{\mathrm{LVD}}^2}$

[数学公式11]

$\mathrm{RVD}=\sqrt{X_{\mathrm{RVD}}^2+Y_{\mathrm{RVD}}^2+Z_{\mathrm{RVD}}^2}$

8.根据权利要求4所述的镜片配制参数测量装置，其特征在于，

设置在所述控制装置(40)的广角演算装置(54)，通过[数学公式12]或[数学公式13]，从在所述远用数字影像的所述第四XYZ坐标系上针对所述标点(P12，P13，P14，P15)的(X，Y)坐标值或在所述第五XYZ坐标系上针对所述标点(P12，P13，P14，P15)的(X′，Y′)坐标值，演算出(A_x，A_y)坐标值、(A′_x，A′_y)坐标值、(B_x，B_y)坐标值或(B′_x，B′_y)坐标值；

通过[数学公式1]，从所述(Ax，Ay)坐标值、所述(A′x，A′y)坐标值、所述(Bx，By)坐标值或所述(B′x，B′y)坐标值，演算出(A_z，B_z)；

通过[数学公式14]，演算出所述参数中用于表示验光者佩戴的眼镜相对垂直于地表面的面倾斜的程度的角度PA。

[数学公式12]

$\stackrel{\→}{A}=(A_x,A_y)=(X_{13},Y_{13})-(X_{12},Y_{12})$

$\stackrel{\→}{B}=(B_x,B_y)=(X_{15},Y_{15})-(X_{14},Y_{14})$

[数学公式13]

$\stackrel{\→}{A^{\′}}=({A^{\′}}_x,{A^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{13},{Y^{\′}}_{13})-({X^{\′}}_{12},{Y^{\′}}_{12})$

$\stackrel{\→}{B^{\′}}=({B^{\′}}_x,{B^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{15},{Y^{\′}}_{15})-({X^{\′}}_{14},{Y^{\′}}_{14})$

[数学公式14]

$\mathrm{PA}={\tan }^{-1}\left(\frac{B_x}{B_y}\right).$

9.根据权利要求8所述的镜片配制参数测量装置，其特征在于，

设置在所述控制装置(40)的脸部框架角演算装置(56)通过[数学公式1]，从所述

或所述

坐标值，演算出B_z；

通过[数学公式15]，从Bz演算出所述参数中作为验光者佩戴的眼镜的两个镜片相互形成的角度的脸部框架角(FFA)。

[数学公式15]

$\mathrm{FFA}={\tan }^{-1}\left(\frac{A_x}{A_y}\right)$

10.根据权利要求8所述的镜片配制参数测量装置，其特征在于，

设置在所述控制装置(40)的箱体演算装置(58)通过[数学公式16]，从所述

的坐标值，演算出在所述参数中能够围绕插入一个镜片的镜框的直角六面体的横向长度BOX A；

通过[数学公式17]，从所述

的坐标值，演算出在所述参数中能够围绕插入一个镜片的镜框的直角六面体的纵向长度BOX B。

[数学公式16]

$\mathrm{BOX}\_A=\sqrt{A_x^2+A_y^2+A_z^2}$

[数学公式17]

$\mathrm{BOX}\_B=\sqrt{B_x^2+B_y^2+B_z^2}$

11.根据权利要求4所述的镜片配制参数测量装置，其特征在于，

设置在所述控制装置(40)的眼高演算装置(60)通过[数学公式18]或[数学公式19]，从在所述第四XYZ坐标系上针对所述标点(P8，P9，P15，P17)的(X，Y)坐标值或在所述第五XYZ坐标系上针对所述标点(P8，P9，P15，P17)的(X′，Y′)坐标值，演算出(L_x，L_y)坐标值、(L′_x，L′_y)坐标值、(R_x，R_y)坐标值或(R′_x，R′_y)坐标值；

通过[数学公式1]，从所述(L_x，L_y)坐标值、所述(L′_x，L′_y)坐标值、所述(R_x，R_y)坐标值或所述(R′_x，R′_y)坐标值，演算出L_Z、R_Z；

通过[数学公式20]或[数学公式21]，从所述L_Z或R_Z，演算出在所述参数中用于表示从左侧镜框底部到左侧远用视线经过的镜片的某一点的垂直距离的左侧眼高(LEH)或者用于表示从右侧镜框底部到右侧远用视线经过的镜片的某一点的垂直距离的右侧眼高(REH)。

[数学公式18]

$\stackrel{\→}{L}=(L_x,L_y)=(X_{15},Y_{15})-(X_8,Y_8)$

$\stackrel{\→}{R}=(R_x,R_y)=(X_{17},Y_{17})-(X_9,Y_9)$

[数学公式19]

$\stackrel{\→}{L^{\′}}=({L^{\′}}_x,{L^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{15},{Y^{\′}}_{15})-({X^{\′}}_8,{Y^{\′}}_8)$

$\stackrel{\→}{R^{\′}}=({R^{\′}}_x,{R^{\′}}_y)=({X^{\′}}_{17},{Y^{\′}}_{17})-({X^{\′}}_9,{Y^{\′}}_9)$

[数学公式20]

$\mathrm{LEH}=\sqrt{{\left(L_y\right)}^2+{\left(L_z\right)}^2}$

[数学公式21]

$\mathrm{REH}=\sqrt{{\left(R_y\right)}^2+{\left(R_z\right)}^2}$

12.根据权利要求4所述的镜片配制参数测量装置，其特征在于，

设置在所述控制装置(40)的旋转中心点演算装置(62)针对作为在所述远距离注视时的视线状态瞳孔点的远用瞳孔点进行测量，得出在所述数字影像(20)中所述第四XYZ坐标系上的(Xf₈，Yf₈，Zf₈)坐标值或所述第五XYZ坐标系上的(Xf₈′，Yf₈′，Zf₈′)坐标值；

针对作为在所述近距离注视时的所述视线状态瞳孔点的近用瞳孔点进行测量，得出在所述数字影像(20)中所述第四XYZ坐标系上的(Xn₈，Yn₈，Zn₈)坐标值或所述第五XYZ坐标系上的(Xn₈′，Yn₈′，Zn₈′)坐标值；

通过[数学公式22]，演算出在X，Y坐标值与所述远用瞳孔点的X，Y坐标值相一致的所述参数中作为用于交替观看远用物体和近用物体的眼球中心的旋转中心点(RC)的Z坐标值。

[数学公式22]

$Z-{\mathrm{Zf}}_8=\sqrt{{({\mathrm{Xf}}_8-{\mathrm{Xn}}_8)}^2+{({\mathrm{Yf}}_8-{\mathrm{Yn}}_8)}^2+{(Z-{\mathrm{Zn}}_8)}^2}$

$Z=\frac{{\mathrm{Zn}}_8^2-{\mathrm{Zf}}_8^2+{({\mathrm{Xf}}_8-{\mathrm{Xn}}_8)}^2+{({\mathrm{Yf}}_8-{\mathrm{Yn}}_8)}^2}{2({\mathrm{Zn}}_8-{\mathrm{Zf}}_8)}$

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