CN102918445A - 光学函数确定方法 - Google Patents

Abstract

一种籍助于计算机装置实施的方法适用于确定与指定佩戴者的眼镜镜片的光学函数相关的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观(ergorama)系统，包括：处方数据提供步骤，光学参考表面数据提供步骤，虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观确定步骤，标准选择步骤，目标数值定义步骤，估算步骤，修改步骤，其中修改与该眼镜镜片的基本曲线不同的该虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的至少一个参数，以便最小化目标数值和估算标准数值之间的差值。

Description

光学函数确定方法

技术领域

本发明涉及一种籍助于计算机装置实施的方法，用于为指定佩戴者确定与眼镜镜片的光学函数相关的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观(ergorama)系统。本发明还涉及具有与虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统相关的光学函数的眼镜镜片的计算和制造方法。

背景技术

根据惯例，为了获得与佩戴者处方相对应的一副眼镜镜片，半成品眼镜镜片毛坯由镜片制造商提供给处方实验室。通常，半成品眼镜镜片毛坯包括对应于光学参考表面的第一表面，例如在渐进式镜片的情况下为渐进表面，和第二球形表面。根据佩戴者的处方来选择具有适当光学特性的标准半成品镜片毛坯。最终，由处方实验室加工和抛光背面的球形表面，从而获得符合处方的球形复曲面的表面。于是，可获得符合处方的眼科光学镜片。

为了提升眼镜镜片的光学特性，使用眼镜镜片的参数优化方法。这种优化方法可设计成便于将眼镜镜片的光学函数尽可能接近于预定的目标光学函数。该目标光学函数代表眼镜镜片应具有的光学特性。

在某些情况下，虽然眼镜镜片已作了优化，但优化后的眼镜镜片的光学函数可能仍没有达到目标光学函数。在某些情况下，优化后的眼镜镜片的光学函数可能比未优化的眼镜镜片的光学特性还要差。

发明内容

本发明旨在改进这一现状。

为此，它提出了一种籍助于计算机装置实施的方法，用于确定与指定佩戴者的眼镜镜片的光学函数相关的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统，该方法包括：

-处方数据提供步骤，其中提供表示佩戴者处方的处方数据，

-光学参考表面数据提供步骤，其中提供表示对应于佩戴者处方的光学参考表面的表面数据，

-虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统确定步骤，其中使用处方和表面数据来确定虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统，

-标准选择步骤，其中选择与该虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统相关的光学函数的至少一个标准；

-目标数值定义步骤，其中根据至少一个所选择的标准来定义与所述标准相关的目标数值，

-估算步骤，其中估算与虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统相关的光学函数的至少一个所选择的标准的估算数值，

-修改步骤，其中修改与眼镜镜片的基本曲线不同的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的至少一个参数，以便最小化目标数值和估算标准数值之间的差值，

其中在修改步骤期间，表示与佩戴者处方对应的光学参考表面的表面数据未被改变。

有利地，根据本发明的方法提供一种虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统，并因此提供可能根据预先选择的标准来确定与这种系统相关的光学函数。

有利地，与现有技术的光学函数相比，与所确定的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统相关的光学函数具有较低水平的光学像差。

此外，在本发明的方法中使用光学参考表面有可能确保设计出一种具有与确定的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统相关的光学函数的光学镜片。

有利地，为了确保能够确定具有这种光学函数的眼镜镜片，可优化虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统以及与这种系统相关的光学函数，或者在至少优化眼镜镜片的参数以便使得它的光学函数对应于所期望的光学函数时，可以提升眼镜镜片的光学特性。

根据本发明的另一实施例，根据本发明的方法包括单个下述特征或者下述特征的结合：

-至少一个光学标准选自下述三个标准组中的一个或多个：

中央视觉标准(CVOC)组包括：中央视觉的屈光力，中央视觉的散光，中央视觉的高阶像差，中央视觉的敏锐度，中央视觉的对比度，中央视觉的棱镜偏差，眼球偏斜，中央视觉的物体视野，中央视觉的图像视野，中央视觉的放大率以及上述标准的变化；

周边视觉标准(PVOC)组包括：周边视觉的屈光力，周边视觉的散光，周边视觉的高阶像差，瞳孔场视线偏差，周边视觉的物体视野，周边视觉的图像视野，周边视觉的棱镜偏差，周边视觉的放大率以及上述标准的变化；

全局光学标准(GOC)组包括：眼睛的屈光力和太阳穴偏移；

并且其中在目标数值定义步骤期间定义每一项所选择的标准：

估算区包括一个或多个估算域以及与所述估算域相关的一组目标数值，只要所述标准属于中央或周边视觉标准组，或者，

目标数值与所述标准相关，只要所述标准属于全局标准组；

以及在估算步骤期间，如果所选择的标准属于中央或周边视觉标准组，则估算与所述估算域相关的一组标准数值，

-在修改步骤期间，修改虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的至少一个参数，以便最小化考虑目标数值的代价函数，通过重复估算步骤直到满足停止标准，

-该代价函数是覆盖所选标准的下列内容之和：

对于属于中央视觉和周边视觉标准组的标准来说，估算域内与估算域相关的标准数值和与所述估算域相关的目标数值之差的平方之和，以及

对于属于全局光学标准组的标准来说，标准数值和目标数值之差与其两者平方之和，

代价函数J的数学表达式为：

$J\left(v\right)=\underset{k=1}{\overset{N1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Mk}}{\mathrm{\Σ}}}{w^i}_k*{(H_k({D^i}_k,v)-{T^i}_k)}^2+\underset{k=1}{\overset{N2}{\mathrm{\Σ}}}{w^{\′}}_k*{({H^{\′}}_k\left(v\right)-{T^{\′}}_k)}^2$

其中：

k和i是整数变量，

N₁是大于或等于1的整数并且表示属于中央视觉和周边视觉标准组所选择的标准的数量；

N₂是大于或等于1的整数并且表示属于全局光学标准组所选择的标准的数量；

M_k是大于或等于1的整数并且表示属于中央视觉或周边视觉标准组的索引为k的标准所适用的估算域的数量；

v定义虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的参数；

wⁱ _k是相关于属于中央视觉或周边视觉标准组索引为k的标准以及属于索引为i的估算域的权重数值；

w’_k是相关于属于全局光学标准组的索引为k的标准的权重数值；

Dⁱ _k是相关于属于中央视觉或周边视觉标准组的索引为k的标准的估算区的索引为i的估算域；

H_k使得标准数值相关于属于中央视觉或周边视觉标准组的索引为k的标准、估算域Dⁱ _k以及由它的参数v所定义的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统；

H’_k使得标准数值相关于属于全局光学标准组的索引为k的标准以及由它的参数v所定义的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统；

Tⁱ _k是与属于中央视觉或周边视觉标准组的索引为k的标准的估算域Dⁱ _k相关的目标数值组的索引为i的目标数值，

T’_k是相关于属于全局光学标准组的索引为k的标准的目标数值，

-虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的至少一个参数选自下述四个参数组中的一个或多个：

眼睛参数组，包括：瞳孔的直径，瞳孔的位置，眼睛转动中心的位置，眼睛不同屈光度的位置，例如视网膜，眼睛不同屈光度的曲率，例如视网膜，眼睛不同环境的索引；

眼镜镜片参数组，包括：眼镜镜片在指定点的紧密性，眼镜镜片的棱镜，基片的索引；

佩戴参数组，包括：顶点距离，全景角度，包围角度；以及，

物体空间参数组，包括：作为眼睛各自注视方向和/或物体尺寸的函数的距离的重新划分，

-眼镜镜片是渐进式眼镜镜片，

-眼镜镜片参数组进一步包括渐进式眼镜镜片的不同表面的增量，

-选择的标准属于中央视觉标准组并且其中相关的估算域包括至少一个注视方向，所述方向考虑为与眼睛转动中心相关的参考轴并且用于针对标准估算来实施来自眼睛转动中心的视线追踪，

-选择的标准属于周边视觉标准组并且相关的估算域包括至少一个周边视线方向，所述方向考虑为关于与沿着确定注视方向移动的入射瞳孔中心相关的参考轴并用于针对标准估算来实施来自入射瞳孔中心的视线追踪。

本发明还涉及一种计算眼镜镜片的方法，该眼镜镜片由光学函数识别，至少两个光学表面包括由第一等式定义的第一光学表面和由第二等式定义的第二表面，该方法进一步包括：

-光学函数确定步骤，其中该光学函数通过根据本发明所确定的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统来确定，

-计算步骤，其中第二等式根据光学函数和第一等式来计算。

本发明进一步涉及一种制造眼镜镜片的方法，该眼镜镜片与光学函数相关，该眼镜镜片包括由第一等式定义的第一表面和由第二等式定义的第二表面，该方法包括：

-根据本发明的计算步骤，其中第二等式根据光学函数和第一等式来计算；

-半成品眼镜镜片提供步骤，其中提供包括第一表面的半成品眼镜镜片；以及，

-加工步骤，其中加工半成品眼镜镜片，以便进一步提供由第二等式所定义的第二表面，从而获得眼镜镜片。

本发明还涉及一种计算机程序产品，包括可由处理器访问的一个或多个所存储的指令序列，当它由处理器执行时，使处理器执行根据本发明的方法的步骤，并且还涉及一种携带根据本发明的计算机程序产品的一个或多个指令序列的计算机可读介质。

除非特定说明，否则下文讨论显而易见可以理解为，说明书全文所讨论使用的术语例如“计算(computing)”“计算(calculating)”“生成(generating)”以及其它等等，均指计算机或计算系统或者相似电子计算装置的动作和/或处理，将在计算系统的寄存器和/或存储器内以物理(例如，电子的)量形式所展示的操作和/或转换的数据，在计算系统的寄存器和/或存储器中的量可以转换为计算系统的寄存器或其它这种信息存储、传输或显示装置中以物理量形式所展示的相同数据。

本发明的实施例包括用于执行本文操作的装置。这一装置可专为期望目的构建，或者它可包括通用计算机或数字信号处理器(DSP)，并由存储在计算机中的计算机程序选择性激活或重构。这种计算机程序可存储在计算机可读存储介质中，例如，但并不限制于，任意类型的磁盘，包括软盘，光盘，CD-ROMs，磁光盘，只读存储器(ROMs)，随机存取存储器(RAMs)，电编程只读存储器(EPROMs)，电擦除可编程只读存储器(EEPROMs)，磁或光卡，或适于存储电子指令并能耦合到计算机系统总线的任意其他类型的媒体。

本文展示的处理或显示并不固有地相关于任意特定的计算机或其它装置。具有依照本文教导的程序的多种通用系统都可使用，或者可证明构建更加特定的装置来执行所期望的方法是方便的。对于多种这些系统的期望结构将根据下文的说明呈现出来。此外，并不参考任何特定的程序语言描述本发明的实施例。可以理解的是，多种程序语言都可用于执行本文所述的本发明的教导。

从本发明的意义上说，“优化”应优先理解为“最小化”一个实函数(real function)。当然，所属领域的技术人员将理解本发明并不被限制为最小化本身。优化还可为最大化一个实函数。也就是说，“最大化”一个实函数等价于“最小化”的可逆。

在本发明的范围内，根据下述定义理解上述术语：

“光学系统”(OS)由它的所有表面定义，主要由所述表面的等式的系数、玻璃的折射率以及各个表面相对于彼此的位置(偏移、转动和倾斜)定义。这些元素称之为光学系统(OS)的光学系统参数(OSP)。光学系统的表面通常使用基于B样条或泽尔尼克(Zernile)多项式的模型所获得的多项式或参数方程来表示。这些模型提供整个镜片的连续曲率。表面还可为菲涅尔(Fresnel)或像素化表面。表面可为多个表面的函数(例如，该函数可为加权和)。材料的折射率可为不均匀的并且可依赖于光学系统(OS)的一些参数；

“光学标准”定义为影响佩戴者和/或佩戴者的观察者的视觉性能的标准。光学标准分类为三组：

中央视觉光学标准(CVOC)组包括：中央视觉的屈光力，中央视觉的散光，中央视觉的高阶像差，中央视觉的敏锐度，中央视觉的对比度，中央视觉的棱镜偏差，眼球偏斜，中央视觉的物体视野，中央视觉的图像视野，中央视觉的放大率或上述标准的变化；

周边视觉光学标准(PVOC)组包括：周边视觉的屈光力，周边视觉的散光，周边视觉的高阶像差，瞳孔场视线偏差，周边视觉的物体视野，周边视觉的图像视野，周边视觉的棱镜偏差，周边视觉的放大率或上述标准的变化；

全局光学标准(GOC)组包括：眼睛的放大率，太阳穴移位。

根据本发明，“局部标准”应意味着该标准在由至少一个注视方向或周边视线方向所定义的估算域上估算。特别地，上述中央视觉光学标准(CVOC)和周边视觉光学标准(PVOC)都是局部性的标准。

根据本发明，“全局标准”应意味着该全局标准考虑光学系统(OS)作为整体而估算。

在本发明的范围内，根据下述定义理解其它上述的术语：

“中央视觉”(还称之为“中央窝视觉”)描述了中央窝的工作，它是含有丰富视锥细胞的视网膜中心的一块小区域。在中央视觉的情况下，观察者看着保持在注视方向上的物体并且该观察者的中央窝被移动以跟随该物体。中央视觉使人能够阅读，驾驶以及执行需要精细和锐利视觉的其他活动；

“注视方向”由相关于以眼睛转动中心为中心的参考轴测量的两个角度来定义；

“局部景观(ergorama)”是将物体点的普通距离与各个注视方向相关联的函数；

“周边视觉”描述了看到物体以及视觉直线外部运动的能力。在周边视觉的情况下，观察者沿着固定的注视方向看去并能看到在其视觉直线之外的物体。于是，从该物体到眼睛的视线方向不同于注视方向，并称之为周边视线方向。周边视觉主要是位于视网膜中央窝外部的视杆细胞(rods)、感光细胞的工作；

“周边视线方向”由相关于以眼睛入射瞳孔为中心并沿着注视方向轴移动的参考轴所测量的两个角来定义；

“子午线(meridian line)”由镜片前侧(物体侧)表面和当佩戴者径直向前观看位于子午面内、位于不同距离的物体时的平均佩戴者扫视的相交线构成；在这种情况下，根据平均佩戴者的眼睛转动的姿势点的定义、框架的位置、框架与垂线所呈的角度、近视觉距离等获得该子午线；这些各种不同参数使得该子午线画在镜片的表面上。法国专利申请2,753,805是此类方法的一个示例，其中通过视线追踪获得子午线，并考虑阅读面的紧密度以及棱镜效果；

“中央视觉的屈光力”意味着为考虑佩戴者所规定的屈光力。计算与光学函数相关的光学系统的参数，以便最小化对于每个注视方向的屈光力误差；

“中央视觉的散光”意味着计算与光学函数相关的光学系统的参数，以便最小化为佩戴者所规定的散光与由中间光学系统产生的散光之间的差值。无论是幅度还是其在与眼睛转动中心(CRE)和各个注视方向相关参考轴中的轴，该差值都称之为残余散光；

“中央视觉的高阶像差”描述了修改除了通常的残余屈光力和残余散光(例如球面像差和彗形像差)外的在佩戴者中央视觉中所看到物体图像的模糊度的像差。像差所指的阶是通常由泽尔尼克多项式表示的阶；

光学系统的高阶像差可由下述参数特征化：“高阶像差RMS(均方根)值”，“斯太尔率(Strehl Ratio)”，“瞳孔率(Pupil Ratio)”，“调制传输函数容积(Modulation Transfer function volume)”。

“高阶像差均方根”通常记为HOA RMS；它的单位通常为微米(μm)。

在不考虑像差的情况下，在高斯像点处亮度最大。“斯太尔率”用于特征化像差：它是在高阶像差存在时处于高斯像点的亮度(参考球体的原点是观察面中的最大亮度点)除以在高阶像差不存在时会获得的亮度的比率。

MTF是表示由光学系统针对每个空间频率从物体获得的图像中的调制幅度(或者正弦周期结构的对比度)的函数(详见，例如镜片设计手册(Handbook of lens design)，作者为Malacara D.和Malacara Z.，第295至303页，1994年，马塞尔·德克尔公司)。通过在典型的介于0和无穷的空间频率上对此函数进行积分，能够计算MTF的容积。很多其他典型的参数在下列文献中进行了描述：“来自波前像差的目标折射的准确度和精密度(Accuracy and precision of objective refraction fromwavefront aberrations)”，作者为Larry N.Thibos，Xin Hong，ArthurBradley，Raymond A.Applegate，视觉杂志(Journal of Vision)(2004)4，参见第329至351页。”

应当注意的是，高阶像差水平越低，HOARMS值越低，则斯太尔率(最大值：1)越高以及MTF容积越高。

“中央视觉的视敏度”是视觉的敏锐度或清晰度。它是当黑色符号的尺寸改变时在标准距离下识别白色背景上的该黑色符号的能力的数量测试。视敏度表示能够可靠识别的最小尺寸，并且是视觉功能的最普遍的临床测试。视敏度可通过考虑中央视觉标准的模型估算出，例如屈光力误差或散光，例如由FAUQUIER C.，BONNIN T.，MIEGEC.，ROLAND E.所公开的：屈光力误差和散光的结合对视敏度的影响(Influence of Combined Power Error and Astigmatism on Visual Acuity)，视觉科学及其应用(VSIA)，新墨西哥州圣达菲(美国)，2月2-7日，1995年。

“中央视觉的对比度(敏感度)”是检测亮度对比的视觉能力，也就是在静态图像中不同等级的亮度之间进行辨别的能力。相较于标准视敏度测试，眼睛的对比敏感度的测试是更为完整的视觉评定。它提供了变化的空间频率的以及变化的对比度的物体的检测的估算(通常正弦光栅)并因此获得对比敏感度函数(CSF)。对比敏感度还可根据例如由Peter G.J，Barten公开的模型作出估算：详见“人类眼睛的对比敏感度及其对图像质量的影响”，Knegsel，1999年。

“周边视觉的屈光力”被定义为通过位于周边视觉中的物体由光学系统产生的屈光力；

“周边视觉的散光”被定义为通过位于周边视觉中的物体在幅度和轴方面由光学系统所产生的散光；

“眼球偏斜”定义为在中央视觉中并且描述这一事实：添加一镜片导致眼睛转动以便保持对同一物体的聚焦。该角度能够以棱镜屈光度或度数来测试；

“中央视觉的物体视野”定义为由眼睛通过扫描至少两个注视方向所定义的镜片的角度部分可观察到的空间部分的物体空间。例如，这些注视方向可由镜框的形状所定义或由阻碍以足够好的锐利度对物体空间形象化的像差等级来定义；

“中央视觉的图像视野”将在图像空间(眼睛空间)中的中央视觉的确定和固定的物体视野定义为由眼睛扫描的角度部分，以形象化物体空间中的视野；

“周边视觉的高阶像差”描述了修改除了通常的残余屈光力和残余散光(例如周边球面像差和周边彗形像差)外由佩戴者在周边视觉中可观察到的物体图像的模糊度的像差。像差所指的阶是通常由泽尔尼克多项式表示的阶；

“瞳孔场视线偏差”描述来自于位于周边视野的物体的视线通过在其至眼睛入射瞳孔的路径上添加镜片而被修改；

“周边视觉的物体视野”定义为物体空间。它是在由产生于眼睛入射瞳孔中心的至少两个视线所定义的周边视野中眼睛可观察到的空间部分(同时眼睛以固定的方向注视)。例如，这些视线可由镜框的形状所定义或者由阻碍以足够好的锐利度对物体空间形象化的像差等级来定义；

“周边视觉的图像视野”将确定和固定的周边物体视野定义为由眼睛的周边视觉可观察到的图像空间中的相应角度部分；

“中央视觉的棱镜偏差”定义为镜片的棱镜的数量所引入的产生于眼睛转动中心的视线的角度偏差的物体空间；

“周边视觉的棱镜偏差”是由镜片的棱镜的数量所引入的产生于入射瞳孔中心的视线的角度偏差；

“中央/周边视觉的放大率”定义为在没有镜片的情况下在中央/周边视觉中所看到的物体的表面角度大小(或立体角)与在中央/周边视觉中通过镜片所看到的物体的表面角度大小(或立体角)之间的比率；

“眼睛的放大率”定义为由观察者所估算的佩戴者的眼睛的放大率；

“太阳穴移位”定义为由观察者所估算的佩戴者太阳穴的偏移；

“估算区”与要估算的局部标准相关；它由一个或多个估算域组成。对于属于中央视觉光学标准(CVOC)组或几何局部标准组的标准来说，估算域由一个或多个注视方向组成，对于属于周边视觉光学标准组(PVOC)的标准来说，估算域由一个或多个外围视线方向组成；

“目标数值”是标准要达到的数值。当所选的标准是局部标准时，目标数值与估算域相关。当所选的标准是全局标准时，目标数值与整个光学系统(OS)相关；

“停止标准”用于查找迭代以停止最优化算法；也就是说系统已经达到“均衡”；

“代价函数”是实(数)函数，用于计算全局代价函数(GCF)；

“全局代价函数”(GCF)定义为至少一个代价函数的函数并提供中间光学系统(IOS)的性能等级；

“纪律(discipline)”是一组标准，并为这组标准定义了相同的可变参数向量；

“均衡”是一种状态，其中所考虑的系统不能以某种方式作进一步的优化。平衡的示例为纳什(Nash)均衡和史塔克堡(Stackelberg)均衡；

根据特定注视方向(α_i，β_i)的一个组分，归因于该特定注视方向中的一个估算函数而估算的中央视觉标准的偏差可理解为所述标准的所述估算函数关于所述组分的导数。考虑估算函数H_k，能够考虑到H_k关于α的偏导数：

能够考虑到H_k关于β的偏导数：标准的偏差可估算为估算函数关于α和β的偏导数的组合，例如：

或

或

根据特定视线方向(α′_i，β′_i)的一个组分，归因于该特定视线方向中的一个估算函数而估算的周边视觉标准的偏差可理解为所述标准的所述估算函数关于所述组分的导数。考虑估算函数H_k，能够考虑到H_k关于α′的偏导数：

能够考虑到H_k关于β′的偏导数：

标准的偏差可估算为估算函数关于α′和β′的偏导数的组合，例如：

或

或

附图说明

现在将参考下述附图描述本发明的非限制性实施例，附图包括：

图1表示根据本发明方法的步骤的流程图。

图2示出了镜片加上眼睛系统的示意图。

图3示出了来自眼睛转动中心的视线追踪。

图4示出了来自眼睛入射瞳孔中心的视线追踪。

图5图解说明了周边视觉的棱镜偏差。

图6图解说明了眼球偏斜。

图7图解说明了瞳孔视线视野偏差。

图8图解说明了中央视觉的物体视野。

图9图解说明了水平的物体视野。

图10图解说明了中央视觉的水平棱镜偏差。

图11图解说明了整个的物体视野。

图12图解说明了中央视觉的图像视野。

图13图解说明了周边视觉的物体视野。

图14图解说明了周边视觉的图像视野。

图15图解说明了眼睛的放大率。

图16a和b图解说明了太阳穴移位。

图17a、17b和17c分别表示沿着示例1中使用的光学参考表面的子午线、球面轮廓图和柱面轮廓图的球面轮廓。

图18a、18b和18c分别表示沿着根据使用现有技术的方法获得的示例1的渐进式镜片的子午线、屈光力轮廓图和散光轮廓图的屈光力轮廓。

图19a、19b和19c分别表示沿着根据使用本发明的方法获得的示例1的渐进式镜片的子午线、屈光力轮廓图和散光轮廓图的屈光力轮廓。

图20a、20b和20c分别表示沿着示例2中使用的光学参考表面的子午线、球面轮廓图和柱面轮廓图的球面轮廓。

图21a、21b和21c分别表示沿着根据使用现有技术的方法获得的示例2的渐进式镜片的子午线、屈光力轮廓图和散光轮廓图的屈光力轮廓。

图22a、22b和22c表示沿着根据使用本发明的方法获得的示例2的渐进式镜片的子午线、屈光力轮廓图和散光轮廓图的屈光力轮廓。

图23a和23b分别表示示例3中使用的光学参考表面的球面轮廓图和柱面轮廓图。

图24a和24b分别表示根据使用现有技术的方法获得的示例3的渐进式镜片的屈光力轮廓图和散光轮廓图。

图25a和25b表示根据使用本发明的方法获得的示例3的渐进式镜片的屈光力轮廓图和散光轮廓图。

图26a和26b分别表示示例4中使用的光学参考表面的球面轮廓图和柱面轮廓图。

图27表示根据使用现有技术的方法获得的示例4的渐进式镜片的渐进式表面的高阶像差RMS图。

图28表示根据使用本发明的方法获得的示例4的渐进式镜片的渐进式表面的高阶像差RMS图。

具体实施方式

本领域技术人员能够理解，为了简便和清晰而示出的附图中的元件不必按比例绘制。例如，附图中某些元件的尺寸可相对于其它元件放大，以帮助增进对本发明实施例的理解。

图17、20、23和26给出了所考虑的光学表面的几何特性。图17a和20a的水平轴指示关于位于远视觉控制点的平均球面值沿着子午线的平均球面的变化。x轴以屈光度为单位，而y轴值以mm为单位。该连续的曲线对应于平均球面值。虚的曲线对应于最大和最小球面值。

图17b、20b、23a、26a是平均球面轮廓图。该示意图的垂直和水平坐标的单位为mm。这些示意图中所表示的曲线连接着对应于相同平均球面值的位置。曲线的各自平均球面值在相邻的曲线间增加0.25屈光度，并表示在这些曲线的某些曲线上。

图17c、20c、23b、26b是柱面轮廓图，其坐标相似于平均球面轮廓图的坐标。所表示的曲线连接着对应于相同球面值的位置。

图18、19、21、22、24和25给出了所考虑的镜片的光学分析。图18a、19a、21a和22a的水平轴表示与为对应于远视觉控制点的注视方向所产生的光学屈光力值相关的光学屈光力沿着子午线的变化。垂直轴表示眼睛偏转角α的值，当眼睛方向向下时它具有正值。参考的眼睛方向定义为拟合交叉(fitting cross)。连续的曲线对应于平均光学屈光力，用于计算包括眼睛方向并绕着这一方向转动的平面的平均值。不连续的曲线对应于在这些平面中产生的最大和最小光学屈光力值。

图18b、19b、21b、22b、24a和25a是光学屈光力示意图。这些示意图的垂直和水平坐标分别是眼睛偏转角α和眼睛方位角β的值。这些示意图中所表示的曲线连接着对应于相同光学屈光力值的眼睛方向。这些曲线各自的光学屈光力值在相邻的曲线间增加0.25屈光度，并表示在这些曲线的某些曲线上。

图18c、19c、21c、22c、24b和25b是残余散光轮廓图，其坐标相似于光学屈光力示意图的坐标。所表示的曲线连接着对应于相同散光值的眼睛方向。

根据如图1所示的本发明的一个实施例，确定眼镜镜片的光学性能的方法包括：

处方数据提供步骤S1，

光学参考表面数据提供步骤S2，

虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统确定步骤S3，

标准选择步骤S4，

目标数值定义步骤S5，

估算步骤S6，以及，

修改步骤S7。

在处方数据提供步骤S1期间，提供表示佩戴者处方的处方数据PD。

在光学参考表面数据提供步骤S2期间，提供表示符合佩戴者处方的光学参考表面的表面数据SD。

在虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统确定步骤S3期间，至少使用处方和表面数据来确定虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统WLES。

根据本发明的一个实施例，虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统WLES可能通过使用产生于佩戴者处方的变换的处方数据来确定。这种变换的一个示例在US6382789中描述。

根据本发明的一个实施例，虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统确定步骤S3可包括：

眼睛特征提供步骤S31，

眼镜镜片提供步骤S32，以及，

局部景观(ergorama)提供步骤S33。

在眼睛特征提供步骤S31期间，提供表示佩戴者右眼和/或左眼特征的特征数据。

眼睛特征数据可包括测试数值，例如单眼瞳孔间距或瞳孔高度，或佩戴者左右眼的相对位置，或右和/或左眼的转动中心(CRE)的位置。有利地，所获得的测试数值可提升全部方法的准确性。

眼睛特征数据可包括基于佩戴者左右眼的相对位置的已知平均值的平均值。

在一副眼镜镜片提供步骤S32期间，提供表示眼镜镜片的眼镜数据。

根据本发明的一个实施例，眼镜数据包括眼镜镜片的装配数据。

根据本发明的一个实施例，装配数据可为平均装配数据。

根据本发明的一个实施例，眼镜数据包括相对于右和左眼镜镜片的顶点距离和/或全景角度和/或眼镜镜片的包围角度。

在局部景观提供步骤S33期间，提供局部景观数据。局部景观数据表示提供作为注视方向函数的物体点的距离的视觉环境。

在标准选择步骤S4期间，选择与虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统相关的光学函数的至少一个光学标准OC。

光学准则可选自中央视觉标准组，中央视觉标准组包括：中央视觉的屈光力，中央视觉的散光，中央视觉的高阶像差，中央视觉的敏锐度，中央视觉的对比度，中央视觉的棱镜偏差，眼球偏斜，中央视觉的物体视野，中央视觉的图像视野，中央视觉的放大率以及上述标准的变化。

根据本发明的一个实施例，中央视觉标准组包括：中央视觉的屈光力，中央视觉的散光，中央视觉的高阶像差。

根据本发明的一个实施例，光学标准选自周边视觉标准组，周边视觉标准组包括：周边视觉的屈光力，周边视觉的散光，周边视觉的高阶像差，瞳孔场视线偏差，周边视觉的物体视野，周边视觉的图像视野，周边视觉的棱镜偏差，周边视觉的放大率，以及上述标准的变化。

根据本发明的一个实施例，光学标准选自全局光学标准组，全局光学标准组包括眼睛的放大率和太阳穴移位。

在目标数值定义步骤S5期间，定义或提供针对至少一个所选择的标准的至少一个目标数值。

在估算步骤S6期间，估算与虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统相关的光学函数的至少一个选择的光学标准的估算数值。

根据本发明的一个实施例，在目标数值定义步骤S5期间，对于每个选择的标准定义了：

估算区包括一个或多个估算域和与所述估算域相关的一组目标数值，只要所述标准属于中央或周边视觉标准组，或者，

与所述标准相关的目标数值，只要所述标准属于全局光学标准组，

此外，在估算步骤期间，如果选择的标准属于中央或周边视觉标准组，估算与估算域相关的一组标准数值。

在修改步骤S7期间，修改与眼镜镜片的基本曲线不同的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的至少一个参数，以便最小化目标数值和估算标准数值之间的差值。

根据本发明的一个实施例，虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的至少一个参数选自眼睛参数组，眼睛参数组包括：瞳孔的直径，瞳孔的位置，眼睛转动中心的位置，眼睛的不同屈光度的位置，例如视网膜，眼睛的不同屈光度的曲率，例如视网膜，眼睛的不同环境的索引。

根据本发明的一个实施例，虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的至少一个参数选自眼镜镜片参数组，眼镜镜片参数组包括：眼镜镜片位于指定点的紧密性，眼镜镜片的棱镜，基片的索引。

根据本发明的一个实施例，虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的至少一个参数选自佩戴参数组，佩戴参数组包括：顶点距离，全景角度，包围角度；以及

根据本发明的一个实施例，虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的至少一个参数选自物体空间参数组，物体空间参数组包括：作为每个眼睛的注视方向的函数的距离的重新划分。

我们关注根据视觉情况(中央或周边)的标准估算步骤。为了计算一个标准，可使用视线追踪方法。根据虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统，视线追踪具有特殊的特征。

图2示出了镜片和眼睛系统的示意图，可为佩戴者眼镜镜片局部景观系统的一部分。参考图2，眼睛的位置可由眼睛转动中心CRE和入射瞳孔中心点P来定义。PS是瞳孔大小(并未按比例制图)。CRE和镜片20之间的距离q′通常但并不限制于设置为25.5mm，并且p′定义了眼睛入射瞳孔相对于CRE的位置。

图3图解说明了一种用于中央视觉的模型，其目的在于通过视线追踪评定在中央视觉情况下的一个标准。在中央视觉情况下，与眼睛的入射瞳孔相同，眼睛绕其转动中心转动。注视方向由相对于以CRE为中心的参考轴R＝(X，Y，Z)测试的两个角度(α，β)来定义。对于评定沿着注视方向(α，β)的中央视觉标准，从CRE沿着注视方向(α，β)创建注视视线1。11是穿过镜片20后的入射视线。

图4图解说明了一种用于周边视觉的模型，其目的在于通过视线追踪评定在周边视觉情况下的一个标准。在周边视觉情况下，固定注视方向(α，β)(此处未示出)，并且沿着不同于该注视方向的周边视线方向观看物体。周边视线方向由相对于以眼睛入射瞳孔为中心的参考轴R′＝(X′，Y′，Z′)测量的并沿着由固定方向(α，β)所指定的在图4中由X′表示的注视方向轴移动的两个角度(α′，β′)来定义。为了沿着周边视线方向(α′，β′)评定周边视觉标准，沿着周边视线方向(α′，β′)从瞳孔中线P创建周边视线2。22是穿过镜片20后的入射视线。

根据注视视线1(在中央视觉中)或者根据周边视线2(在周边视觉中)，视线追踪软件计算相应的入射视线，二者择一地在图3和4的标记11和22下。然后，在物体空间中在该视线上选择一个物体点，并且从该物体创建一个光束，以便计算最终的图像。视线追踪然后使得能够计算选择的标准。

现在，图5至13图解说明根据本发明的标准的标准估算方法。

图5图解说明了用于估算周边视觉的棱镜偏差PD的视线追踪。周边视觉的棱镜偏差通过与周边视线方向(α′，β′)相关的视线追踪估算，该周边视线方向相对于以入射瞳孔中心为中心的参考轴给出并且沿着注视方向移动，如上文所述。追踪产生于入射瞳孔中心的沿着相对于注视方向轴X′的周边视线方向(α′，β′)的视线2。然后创建了对应于视线2的入射视线22。棱镜偏差表示入射视线22和产生于瞳孔中心沿着视线2的方向并且未被镜片20的棱镜偏移的虚拟视线3之间的角度。

图6描述了眼球偏斜OCD。它示出了当没有镜片位于物体10至CRE的路径之间时来自于物体的第一视线33，以及来自于相同物体的第二视线120由于第二视线的路径增加镜片20而被修改。视线12对应于穿过镜片20后在图像空间中的视线120。估算在中央视觉中沿着方向(α，β)的眼球偏斜OCD并定义为下面两者之间的角度：

没有镜片的情况下直视物体的眼睛方向(由视线33表示)和当所述镜片被放在观察者眼睛前时直视相同物体的眼睛方向(由视线12表示)。

图7图解说明了瞳孔视线域偏差PRFD，它示出了当没有镜片位于物体10至眼睛入射瞳孔的路径中时，来自于位于周边视野中的物体的第一视线34和来自于相同物体的第二入射视线230，第二入射视线的路径因镜片20的引入而修改。视线23在图像域中对应于入射视线230。

瞳孔场视线偏差PRFD在周边视觉中估算并定义为在图像空间中测量的下列两者之间的角度：

来自于位于眼睛的周边视野中的物体并进入瞳孔中心的直射视线34和来自于相同物体并当所述镜片被放在佩戴者眼睛上时进入瞳孔中心的视线23。

图8图解说明了在一平面中和两个由CRE随机选择的视线4和5的中央视觉的物体视野。该物体视野表示通过在物体空间中扫描由视线4和视线5所确定的镜片的角度部分眼睛可观察的空间部分。影线部分60表示中央视觉的物体视野。

图9图解说明了由CRE产生的两个视线41和51的中央视觉中的视野VF的一个示例。镜片20表示为具有散光线201-206的表面。视线41和51定义为由方向α所指定的预定水平轴与两个预定散光线201和204之间的交叉。这些交叉使得能够沿着方向(α，β1)追踪视线41并沿着方向(α，β2)追踪视线51。中央视觉的物体视野VF是棱镜偏差的函数并且针对两个视线的数学表达式为：

VF(α)＝|β1+Dp_H(α，β1)|+|β2+Dp_H(α，β2)|

Dp_H(α，β1)表示沿着注视方向(α，β1)的水平棱镜偏差。水平棱镜偏差是棱镜偏差在图8中表示为P的水平面中的组份。

Dp_H(α，β2)表示沿着注视方向(α，β2)的水平棱镜偏差。

图10图解说明了中央视觉的水平棱镜偏差HPD。棱镜偏差定义为视线130和视线35之间的角度差。视线130是视线13在物体空间中的图像。如图10所示，在以眼睛转动中心为中心的固定参考轴(X，Y，Z)中根据方向(α，β)由眼睛转动中心所产生的视线13。视线35是根据方向(α，β)由眼睛转动中心所产生的虚拟视线，并且不被镜片的棱镜偏移。水平棱镜偏差HPD是棱镜偏差在平面(XOZ)中的组份并可通过下述等式计算：

其中 $V^h=V-\stackrel{\→}{y}(V\·\stackrel{\→}{y}),$ 并且V_ini和V_fin是二者择一的视线13和130的方向向量。

图11图解说明了由表示眼镜框形状210的一组注视方向所定义的中央视觉的物体视野的另一实施例。镜片20表示为具有散光线201-208的表面。对于所述注视方向的每个(αi，βi)，我们定义Pi平面包括：

-由注视方向(αi，βi)所定义的向量

-由注视方向(0，0)定义的向量，

-眼睛转动中心。

我们计算对于由(α，β)＝(0，0)所指定的注视方向投射在Pi上的棱镜偏差：Dp_i(0，0)。

我们计算对于由(αi，βi)指定的注视方向投射在Pi上的棱镜偏差：Dp_i(αi，βi)。

此视野称之为总对象视野并在数学上可表达为：

$\mathrm{VF}=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}|\mathrm{Dp}\_i\left(\mathrm{0,0}\right)+\mathrm{\βi}+\mathrm{Dp}\_i(\mathrm{\αi},\mathrm{\βi})|$

其中：

Dp_i(αi，βi)表示投射在平面Pi上的沿着注视方向(αi，βi)的棱镜偏差。

图12图解说明了在一个平面中并针对由CRE所产生的两个任意选择的视线4和5在中央视觉中的图像视野。物体视野表示通过扫描在物体空间中由视线4和视线5所确定的镜片的角度部分，眼睛能观察到的空间部分。点状部分70表示考虑在影线部分60中所表示的中央视觉的物体视野所考虑的中央视觉的图像视野。

图13图解说明了在一个平面中并针对产生于眼睛入射瞳孔P的两个任意选择的视线6和7在周边视觉中的物体视野。影线部分80表示周边视觉的物体视野。

图14图解说明了周边视觉的图像视野，视线6和7用于定义周边视觉的物体视野80并且点状部分90表示在影线部分80中表示的周边视觉的物体视野所考虑的周边视觉的图像视野。

图15图解说明了佩戴者眼睛的放大率。Ω和Ω′是作为选择的立体角，在它们下方观察者看到戴有或不戴镜片20的佩戴者的眼睛。观察者距离佩戴者的距离为d，佩戴者的眼睛表示为21，观察者入射瞳孔的中心表示为OP并且佩戴者眼睛21和镜片20之间的定点距离表示为q′。例如，距离d举例来说可以等于1米。

图16a和b图解说明了太阳穴移位TS。太阳穴移位归因于当佩戴者被观察者看到时由镜片20所带来的棱镜偏差。OP是观察者注视佩戴者头部25时的瞳孔中心点。佩戴者的眼睛表示为21，佩戴者的鼻子表示为27，佩戴者的太阳穴表示为26。佩戴者佩戴着眼镜的镜片。太阳穴移位定义为介于视线100和视线101之间的角度TS，当观察者注视不戴镜片的佩戴者的太阳穴时从太阳穴26产生视线100，当观察者通过镜片20注视佩戴者的太阳穴时从太阳穴26产生视线101。例如，佩戴者和观察者之间的距离可等于1米。

现在，描述代价函数的非限制性实施例，以便更好地说明本发明。

我们现在参考本发明的一个实施例，其中所选择的标准属于中央和周边标准组并且代价函数可定义为覆盖一组选择的标准(C₁，...C_N1)的每个选择标准的代价函数之和。

对于一个选择的标准C_k(k∈[1...N₁]，N₁是大于或等于1的整数)，为了定义一个标准代价函数，我们进一步扩展标准数值的表达式。

估算区D_k与标准C_k相关。估算区包括一个或多个估算域Dⁱ _k(i∈[1...M_k]，M_k是大于或等于1的整数，它表示与一个标准相关的估算域的数量)，所述估算域定义为至少一个注视方向(α，β)，只要所述标准属于中央标准组，或者定义为至少一个周边视线方向(α′，β′)，只要所述标准属于周边视觉标准组。

对于标准C_k和估算区D_k，估算函数H_k相关于D_k的一个估算域Dⁱ _k，对于一个由它的参数v定义的镜片来说标准数值为H_k(Dⁱ _k，v)。

目标数值也与估算域相关。目标数值由光学设计者通过多种方式来确定：

通过使用数据库，其中预定适用于标准和相应的估算域组的目标数值。

通过使用解析函数。

给定标准数值和相应的目标组，标准的代价函数可数学定义为：

$J_k\left(v\right)=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Mk}}{\mathrm{\Σ}}}{w^i}_k*{(H_k({D^i}_k,v)-{T^i}_k)}^2$

其中Tⁱ _k是与估算域Dⁱ _k相关的目标数值以及wⁱ _k是预定的权重数值。

能够注意到，根据至少两个方向(周边或注视)来计算与视野相关的标准。对于那些标准，估算域Dⁱ _k由多个方向(对于周边视觉的视野的周边视线方向或者对于中央视觉的视野的注视方向)组成。

然后，在数学上代价函数可表达为：

$J\left(v\right)=\underset{k=1}{\overset{N1}{\mathrm{\Σ}}}{J}_k\left(v\right)$

在一个实施例中，先前所选择的标准(C₁，...C_N1)进一步包括属于全局光学标准组的标准(C′₁，...C′_N2)。

对于属于(C′₁，...C′_N2)的标准C′_k(k∈[1...N₂]，N₂是大于或等于1的整数)，H′_k将一个单独的标准数值关联于参数v的光学系统。从而对于属于全局光学标准组的标准，标准的代价函数的数学表达式为：

J′_k(v)＝w′_k*(H′_k(v)-T′_k)²

其中T′_k是与C′_k相关的目标数值以及w′_k是一个预定权重数值。

于是，与所有选择的标准相关的代价函数可表达为：

$J\left(v\right)=\underset{k=1}{\overset{N1}{\mathrm{\Σ}}}{J}_k\left(v\right)+\underset{k=1}{\overset{N2}{\mathrm{\Σ}}}{J^{\′}}_k\left(v\right)$

通过使用下述示例将进一步说明本发明。

示例1

示例1对应于在渐进式眼镜镜片的情况下的本发明方法的应用。

图17a、17b和17c分别图解说明了在示例1中使用具有3D的基片和2.5D的增量的光学参考表面的沿着子午线的球面轮廓、球面轮廓图和柱面轮廓图。

佩戴者的处方为远视-4D屈光力以及增量2.5D。

光学函数所选择的标准是中央视觉的散光和中央视觉的屈光力。

对于中央视觉的散光，沿着介于远视点和近视点之间的子午线目标数值设置为0D。

对于中央视觉的屈光力，沿着对应于拟合交叉点之上20°的注视方向目标数值设置为-4D并且远视点和近视点之间的屈光力的差为2.88D。

可能修改的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的参数是虚拟渐进式眼镜镜片的表面的增量，虚拟渐进眼镜镜片的棱镜，全景角度以及作为注视方向函数的距离的重新划分。

虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的其它参数设置为标准数值，即眼睛转动中心和虚拟镜片之间的距离为25.5mm，虚拟眼镜镜片的基本曲线设置为3.6D，位于虚拟镜片侧的紧密度限制为0.3mm以及位于虚拟镜片中心处的紧密度限制为1.9mm。

由本发明的方法所确定的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统具有2.75D的虚拟渐进式眼镜镜片的表面增量，0棱镜屈光度的虚拟渐进式眼镜镜片的棱镜，7.8°的全景角度以及对于所有注视方向的无穷远的物体距离。

图18a、18b和18c分别表示使用现有技术方法所获得的渐进式镜片的沿着子午线的屈光力轮廓、屈光力轮廓图和散光轮廓图。

图19a、19b和19c分别表示使用本发明的方法所获得的渐进式镜片的沿着子午线的屈光力轮廓、屈光力轮廓图和散光轮廓图。

通过比较图18和19可知，通过使用根据本发明的方法，已经减少了沿着介于远视点和近视点之间的子午线的散光。例如，在近视点处散光已经从对于使用现有技术方案所获得的眼镜镜片的0.39D减少至对于使用根据本发明的方法所获得的眼镜镜片的0.08D。

示例2

示例2对应于在渐进式眼镜镜片的情况下的本发明的方法的应用。

图20a、20b和20c分别图解说明了在示例2中使用的具有8D基片和2.5D增量的光学参考表面的沿着子午线的球面轮廓、球面轮廓图和柱面轮廓图。

佩戴者的处方为远视6D屈光力和增量2D。

光学函数所选择的标准是中央视觉的散光和中央视觉的屈光力。

对于中央视觉的散光，目标数值在拟合交叉点、远视点和近视点设置为0D。

对于中央视觉的屈光力，目标数值在沿着对应于拟合交叉点上20°的注视方向设置为5.9D以及远视点和近视点之间的屈光力的差为1.93D。

可能修改的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的参数是虚拟渐进式眼镜镜片的棱镜以及全景角度。

虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的其它参数设置为标准数值，即表面增量为2D，眼睛转动中心和虚拟镜片之间的距离为25.5mm，虚拟眼镜镜片的基本曲线设置为1.53D，位于虚拟镜片侧的紧密度限制为0.3mm以及位于虚拟镜片中心处的紧密度限制为1.9mm，以及包围角度为0°。

由本发明的方法所确定的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统具有2D的虚拟渐进式眼镜镜片的表面增量，0棱镜屈光度的虚拟渐进式眼镜镜片的棱镜，7.8°的全景角度。

图21a、21b和21c分别表示使用现有技术方法所获得的渐进式镜片的沿着子午线的屈光力轮廓、屈光力轮廓图和散光轮廓图。

图22a、22b和22c分别表示使用本发明的方法所获得的渐进式镜片的沿着子午线的屈光力轮廓、屈光力轮廓图和散光轮廓图。

通过比较图21和22可知，位于近视点的散光已经从对于使用现有技术方法所获得的眼镜镜片的0.08D减少为对于使用根据本发明的方法所获得的眼镜镜片的0.02D。此外，在位于拟合交叉点的散光已经从对于使用现有技术方案所获得的眼镜镜片的0.10D减少至对于使用根据本发明的方法所获得的眼镜镜片的0.05D。

示例3

示例3对应于在渐进式眼镜镜片的情况下的本发明的方法的应用。

图23a和23b分别图解说明了在示例3中使用的具有5.5D基片和2.5D增量的光学参考表面的球面轮廓图和柱面轮廓图。

佩戴者的处方为在远视点处2.5D屈光力以及增量2.5D。

光学函数所选择的标准是中央视觉的散光和中央视觉的屈光力。

对于中央视觉的散光，目标数值设置为在对应于角度为40°的眼睛下倾处在对应于散光1D的等散光(isoastigmatism)线之间具有的角度为29.5°。

对于中央视觉的屈光力，目标数值设置为在对应于角度为40°的眼睛下倾处，在对应于近视点5D的屈光力的等屈光力(isopower)线之间具有的角度为17.5°。

可能修改的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的参数是增量，虚拟渐进式眼镜镜片的棱镜，全景角度以及作为注视方向的函数的物体距离的重新划分。

虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的其它参数设置为标准数值，即眼睛转动中心和虚拟镜片之间的距离为25.5mm，虚拟眼镜镜片的基本曲线设置为6.25D，位于虚拟镜片侧的紧密度限制为0.3mm以及位于虚拟镜片中心处的紧密度限制为1.9mm，包围角度为0°。

由本发明的方法所确定的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统具有2.55D的虚拟渐进式眼镜镜片的表面增量，0棱镜屈光度的虚拟渐进式眼镜镜片的棱镜，10°的全景角度以及对于所有注视方向的无穷远的物体距离。

图24a和24b分别表示使用现有技术方法所获得的渐进式镜片的屈光力轮廓图和散光轮廓图。

图25a和25b分别表示使用本发明的方法所获得的渐进式镜片的屈光力轮廓图和散光轮廓图。

通过比较图24a和25a可知，在对应于角度为40°的注视方向处，对应于5D的等屈光力(isopower)线20的宽度已经从对于使用现有技术的方法所获得的眼镜镜片的11°移至对于使用根据本发明的方法所获得的眼镜镜片的17.5°。

此外，通过比较24b和25b可知，在对应于角度为40°的注视方向，对应于散光为1D的等散光线22之间的宽度未被改变，对于使用现有技术的方法所获得的眼镜镜片为29.5°，对于使用根据本发明的方法所获得的眼镜镜片也为29.5°。

示例4

示例4对应于在渐进式眼镜镜片的情况下的本发明的方法的应用。

图26a和26b分别图解说明了在示例4中使用的具有4D基片和2.5D增量的光学参考表面的球面轮廓图和柱面轮廓图。

佩戴者的处方为在远视点处0D屈光力和2.5D增量。

光学函数所选择的标准是高阶像差。对于高阶像差的目标数值设置为具有减小1.5倍的高阶像差的均方根RMS的最大值。

可能修改的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的参数是佩戴者瞳孔的直径。

虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的其它参数设置为标准数值，即眼睛转动中心和虚拟镜片之间的距离为25.5mm，虚拟眼镜镜片的基本曲线设置为6.25D，位于虚拟镜片侧的紧密度限制为0.3mm以及位于虚拟镜片中心处的紧密度限制为1.9mm，包围角度为0°。

由本发明的方法所确定的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统具有设置为6mm的瞳孔直径。

图27图解说明了不使用本发明的方法所获得的眼镜镜片的等高阶像差RMS值。

图28图解说明了基于由本发明的方法所确定的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统在使用优化方法后所获得的眼镜镜片的等高阶像差RMS值。

通过比较图27和28可知，等高阶像差30的RMS的最大值已经从对于使用现有技术的方法所获得的眼镜镜片的2.4μm减少为对于使用根据本发明的方法所获得的眼镜镜片的1.3μm。

在不限制一般发明构思的情况下，已经在上文借助于实施例描述了本发明。特别地，本发明提出了一种用于通过优化虚拟光学系统进行计算的方法，该光学系统为所有类型的光学镜片，特别为眼镜镜片，例如单视(球面，复曲面)，双焦点，渐进，非球面镜片(等等)。

Claims (14)

1.一种籍助于计算机装置实施的方法，用于为指定佩戴者确定一种与眼镜镜片的光学函数相关的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统，该方法包括：

-处方数据提供步骤S1，其中提供表示佩戴者处方的处方数据(PD)，

-光学参考表面数据提供步骤S2，其中提供表示符合佩戴者处方的光学参考表面的表面数据(SD)，

-虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统确定步骤S3，其中使用所述处方和所述表面数据来确定所述虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统(WLES)，

-标准选择步骤S4，其中选择与所述虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统(WLES)相关的光学函数的至少一个光学标准；

-目标数值定义步骤S5，其中为至少一个所选择的标准定义一与所述标准相关的目标数值，

-估算步骤S6，其中估算与所述虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统(WLES)相关的光学函数的至少一个所选择的光学标准的估算数值，

-修改步骤S7，其中修改与眼镜镜片的基本曲线不同的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的至少一个参数，以便最小化所述目标数值和所述估算标准数值之间的差值，

其中在所述修改步骤S7期间，表示与佩戴者的处方对应的光学参考表面的表面数据(SD)未被改变。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个光学标准选自下述三个标准组中的一个或多个：

-中央视觉标准(CVOC)组，其包括：中央视觉的屈光力，中央视觉的散光，中央视觉的高阶像差，中央视觉的敏锐度，中央视觉的对比度，中央视觉的棱镜偏差，眼球偏斜，中央视觉的物体视野，中央视觉的图像视野，中央视觉的放大率以及上述标准的变化；

-周边视觉标准(PVOC)组包括：周边视觉的屈光力，周边视觉的散光，周边视觉的高阶像差，瞳孔场视线偏差，周边视觉的物体视野，周边视觉的图像视野，周边视觉的棱镜偏差，周边视觉的放大率，以及上述标准的变化；

-全局光学标准(GOC)组包括：眼镜的放大率和太阳穴移位；

以及其中在所述目标数值定义步骤期间，对于每个选择的标准定义了：估算区，其包括一个或多个估算域以及与所述估算域相关的一组目标数值，只要所述标准属于中央或周边视觉标准组，或者，

与所述标准相关的目标数值，只要所述标准属于全局光学标准组；

并且在估算步骤期间，如果所选择的标准属于中央或周边视觉标准组，则估算与所述估算域相关的一组标准数值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述修改步骤期间，修改所述虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的至少一个参数，以便通过重复估算步骤直到满足停止标准，从而最小化考虑目标数值的代价函数。

4.根据权利要求2和3所述的方法，其特征在于，所述代价函数是覆盖所选标准的下列内容之和：

-对于属于所述中央视觉和周边视觉标准组的标准来说，覆盖估算域、与估算域相关的标准数值和与所述估算域相关的目标数值之差的平方之和，以及

-对于属于全局光学标准组的标准来说，标准数值和目标数值之间的差的平方。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述代价函数J数学表达式为：

$J\left(v\right)=\underset{k=1}{\overset{N1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Mk}}{\mathrm{\Σ}}}{w^i}_k*{(H_k({D^i}_k,v)-{T^i}_k)}^2+\underset{k=1}{\overset{N2}{\mathrm{\Σ}}}{w^{\′}}_k*{({H^{\′}}_k\left(v\right)-{T^{\′}}_k)}^2$

其中：

k和i是整数变量，

N₁是大于或等于1的整数并且表示属于中央视觉和周边视觉标准组所选择的标准的数量；

N₂是大于或等于1的整数并且表示属于全局光学标准组所选择的标准的数量；

M_k是大于或等于1的整数并且表示针对属于中央视觉或周边视觉标准组的索引为k的标准的估算域的数量；

v定义了虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的参数；

w_i ^k是相关于属于中央视觉或周边视觉标准组的索引为k的标准并且相关于索引为i的估算域的权重数值；

w′_k是相关于属于全局光学标准组的索引为k的标准的权重数值；

Dⁱ _k是相关于属于中央视觉或周边视觉标准组的索引为k的标准的估算区的索引为i的估算域；

H_k使得标准数值相关于属于中央视觉或周边视觉标准组的索引为k的标准、估算域Dⁱ _k以及由其参数v定义的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统；

H′_k使得标准数值相关于属于全局光学标准组的索引为k的标准以及由其参数v定义的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统；

Tⁱ _k是与属于中央视觉或周边视觉标准组的索引为k的标准的估算域Dⁱ _k相关的目标数值组的索引为i的目标数值；

T′_k是相关于属于全局光学标准组的索引为k的标准的目标数值。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统的至少一个参数选自下述四个参数组的一个或多个：

-眼睛参数组，包括：瞳孔的直径，瞳孔的位置，眼睛转动中心的位置，眼睛的不同屈光度的位置，例如视网膜，眼睛的不同屈光度的曲率，例如视网膜，眼睛的不同环境的索引；

-眼镜镜片参数组，包括：眼镜镜片位于指定点的紧密性，眼镜镜片的棱镜，基片的索引；

-佩戴参数组，包括：顶点距离，全景角度，包围角度；以及，

-物体空间参数组，包括：作为每个眼睛的注视方向的函数的距离的重新划分。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述眼镜镜片是渐进式眼镜镜片。

8.根据权利要求6和7所述的方法，其特征在于，所述眼镜镜片参数组进一步包括渐进式眼镜镜片的不同表面的增量。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述选择的标准属于中央视觉标准组并且其中相关的估算域包括至少一个注视方向，所述方向考虑相关于与眼睛转动中心相关的参考轴并且用于针对标准估算来实施来自眼睛转动中心的视线追踪。

10.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述选择的标准属于周边视觉标准组并且相关的估算域包括至少一个周边视线方向，所述方向考虑相关于沿着确定注视方向移动的入射瞳孔中心的参考轴并用于针对标准估算来实施来自入射瞳孔中心的视线追踪。

11.一种计算眼镜镜片的方法，所述眼镜镜片由光学函数标识，至少两个光学表面包括由第一等式所定义的第一光学表面和由第二等式所定义的第二表面，该方法进一步包括：

-光学函数确定步骤，其中所述光学函数可根据上述权利要求任一所述确定的虚拟佩戴者眼镜镜片局部景观系统来确定，

-计算步骤，其中第二等式根据光学函数和第一等式来计算。

12.一种制造眼镜镜片的方法，所述眼镜镜片与光学函数相关，所述眼镜镜片包括由第一等式所定义的第一表面和由第二等式所定义的第二表面，该方法包括：

-根据权利要求11的计算步骤，其中，所述第二等式根据光学函数和第一等式来计算；

-半成品眼镜镜片提供步骤，其中提供包括第一表面的半成品眼镜镜片；以及，

-加工步骤，其中加工所述半成品眼镜镜片，以便进一步提供由第二等式所定义的第二表面，从而获得眼镜镜片。

13.一种计算机程序产品，包括可由处理器访问的一个或多个存储的指令序列，并且当由处理器执行时，它使得处理器执行权利要求1至12任一项权利要求所述的步骤。

14.一种携带权利要求13所述的计算机程序产品的一个或多个指令序列的计算机可读介质。

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