CN104428709B - 用于向佩戴者的眼睛提供可定制的眼镜片的方法及相关联的主动视觉系统 - Google Patents

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CN104428709B CN201380037724.7A CN201380037724A CN104428709B CN 104428709 B CN104428709 B CN 104428709B CN 201380037724 A CN201380037724 A CN 201380037724A CN 104428709 B CN104428709 B CN 104428709B
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Abstract

本发明提出了一种用于向眼睛提供可定制的眼镜片的方法，该可定制的眼镜片包括与所述镜片的表面并列的透明电活性单元格集合（24），所述单元格集合是可激活的并适用于提供光相移分布函数，所述方法包括以下步骤：提供（402）被适配成用于提供一个给定屈光函数DF（α，b）的参考相移分布函数；确定（404）眼睛的实际注视方向（αa，ba）；选择（406）参考注视方向（αR，bR）；计算（408）一个实际点Pa和一个参考点PR，所述实际点Pa是眼睛的实际注视方向和透明电活性单元格集合之间的交点，并且所述参考点PR是眼睛的参考注视方向和透明电活性单元格集合之间的交点；通过根据一个向量对该参考相移分布函数进行移位来计算（410）一个经修改的相移分布函数；以及根据所述经修改的相移分布函数激活（412）这些电活性单元格，以便向这只眼睛提供一个定制的眼镜片。

Description

用于向佩戴者的眼睛提供可定制的眼镜片的方法及相关联的主动视觉系统
发明领域
本发明涉及一种用于向佩戴者的眼睛提供可定制的眼镜片的方法，并涉及一种被适配成用于实施所述方法的步骤的主动视觉系统。
本发明进一步涉及一种计算机程序产品及一种计算机可读介质。
发明背景
本发明涉及主动像素化透明光学元件领域，具体用于实现眼镜片。
在本发明的意义内，当自己横穿光学元件的观察者可以观看位于该光学元件的第一侧的物体而没有显著对比度损失时，该光学元件是透明。物体和观察者各自位于距离光学元件一定距离处。换言之，通过该光学元件形成物体的图像并且观察者(还称为“佩戴者”)的视觉感知没有显著的质量损失。
已知的是，以透明基片的形式实现光学元件，该透明基片在其面中的至少一个面上支撑着至少部分覆盖此面的并列单元格集合。单元格具有特定光学特性的物质包含在这些单元格内并且协力给予光学组件具体应用所需的光学特性。例如，单元格具有不同折射率的透明物质可以分开在单元格中，从而使得产生的组件是适用于矫正视觉缺陷的镜片草案。关于光学组件怎样修改波前的光学特性(也称为“屈光功能”)产生透明基片和并列单元格集合的光学组合。
这些并列单元格可以是薄膜的形式，该薄膜可以粘着在光学透明基片上。
然后，可以通过根据对应于佩戴者所选择的眼镜架的轮廓对光学元件进行磨边来获得最终镜片。
这种包括平行于光学元件的表面的并列单元格集合的透明光学元件通常被称为像素化光学元件。
这种透明光学元件还可以具有各种附加光学功能，如光吸收、偏振能力、对比度加强能力等。
光学元件的屈光功能的特征可以在于针对横穿光学元件的给定单色光波的光相移分布。
以一般的方式，透明光学元件具有与光轴相比横向延伸的表面。然后，光波的平均传播方向可以被选择为叠加在此轴上，并且可以在元件的所述表面内给出光相移分布。在像素化光学元件的情况下，光相移具有在组成透明光学元件的可用表面的采样的点内实现的离散值。以简化的方式，环绕每个采样点所限制的区(通常称为单元格)内可以良好地建立光相移。因此，元件在每个单元格的任何点内的光相移值将等于位于此单元格内的采样点的光相移值。以更加现实的方式，相移在每个单元格内不恒定，但在此单元格的相移的目标函数所固定的最小值和最大值之间的中间。这些单元格在光学元件的可用表面内相连，并且形成此表面的铺砌。然后，像素化的透明光学元件的实际屈光函数产生于此铺设与所有单元格内所实现的光相移值的组合。可以用具有宽度的壁将相连的像素分开。
而且，众所周知的是，单色光波的光相移等于数字π的二倍与每个单元格的横跨长度L、以及与填充此单元格的透明材料的折射率的值n和空气折射率的值之差以及与波长λ的倒数的乘积。换言之：那么，实现透明光学元件的方式可以在于改变元件的不同单元格之间的单元格的填充材料的折射率值。在这种情况下，所有单元格可以具有相同的深度，根据元件的光轴测量该长度。
例如，对于矫正镜片应用，可建议光学元件的不同单元格包含不同折射率的物质，这样使得折射率适应于根据所估计的有待矫正的眼睛的屈光不正沿着光学元件的表面而变化。
虽然如此，但可以注意到，当佩戴着像素化的透明光学元件时可能出现光学缺陷，如像素的周期性重新分区的情况下所生成的寄生图像或像素的非周期性重新分区(下文详述的沃罗诺伊结构)的情况下的模糊。
本发明的一个目的是提供一种用于定制主动视觉系统的方法，该主动视觉系统增强了佩戴者的视觉舒适度并且适用于将例如日常生活中可能遇到的不同观看条件考虑在内。
本发明的另一目的是提供一种允许以灵活且模块化的方式提供具有一种或多种光学功能的光学组件的结构。
为了实现这一点，本发明提出了一种用于向佩戴者的眼睛提供可定制的眼镜片的方法，该可定制的眼镜片包括与所述镜片的一个表面并列的透明电活性单元格集合，所述单元格集合是可激活的并且适用于提供光相移分布函数，所述方法包括以下步骤：
-提供被适配成用于向该佩戴者提供一个给定屈光函数DF(α，β)的一个参考相移分布函数，相对于一个参考点PR表达所述参考相移分布函数，该参考相移函数在所述参考点PR具有一个零梯度；
-确定当该佩戴着该可定制的眼镜片时该佩戴者的这只眼睛的实际注视方向(αa，βa)；
-选择一个参考注视方向(αR，βR)以用于定位所述参考点PR；
-计算一个实际点Pa和该参考点PR，所述实际点Pa是该佩戴者的这只眼睛的该实际注视方向和该透明电活性单元格集合之间的交点，并且所述参考点PR位于该佩戴者的这只眼睛的该参考注视方向和该透明电活性单元格集合之间的交点处；
-通过根据一个向量对该参考相移分布函数进行移位来计算一个经修改的相移分布函数；以及
-单元格根据所述经修改的相移分布函数激活这些电活性单元格，以便向该佩戴者的这只眼睛提供一个定制的眼镜片。
在本发明的框架中，措辞“可定制的镜片”用于指定像素化镜片，可以根据佩戴者的需要修改该像素化镜片的屈光函数。
其中的光相移很可能取不同值的像素化光学元件的个体单元格具有最小尺寸，这一般由元件的制造技术所确定。这个最小尺寸在空间上限制了该光相移的分布函数的采样，该函数被用作用于满足想要的屈光函数的目标。换言之，数值元件的真实光相移分布函数仅粗略地重新产生目标分布函数。这两个分布函数之间的差异构成由光学元件真实产生的图像变换的缺陷。情况就是如此，尤其是当目标分布函数相连、或在元件的可用表面的部分内相连时。
针对像素间的壁的给定宽度，此缺陷随着铺砌的步伐的增大而显著地增大，即，随着单元格尺寸的增大而增大。针对壁和单元格的给定尺寸以及目标分布函数(如给定目标屈光力或散光)，目标与像素化分布函数之间的局部差异随着距离光学函数中心的距离的增加而增加。因此，像素化所引起的缺陷在佩戴者的注视方向从此中心移开时增大。
由于本发明，现在可以与佩戴者的注视方向相比来确定镜片的光学函数的中心。可以通过选择PR作为镜片的光学函数的中心根据佩戴者的观看行为连续地完成与佩戴者的注视方向相比确定镜片的光学函数的中心。然后，将像素化所引起的缺陷显著地最小化，并且显著地提高视觉质量。
图1示意性展现了单视觉像素化镜片10的二次相移分布函数。在一般情况下，在方向1上所看到的以镜片的光学函数为中心的图像的质量对于够小的像素尺寸而言是正确的。当眼睛的注视方向根据方向2偏移时，图像的质量大幅度降低。
由于本发明，相移分布函数沿着注视方向并因此与眼睛的注视方向相比一直保持居中。因此，图像质量不再受眼睛的注视方向的偏移的影响。
根据实施例，该方法通过技术手段实现，例如，通过控制这种装置的计算机装置。
根据可以根据所有可能的组合来组合的各实施例：
-该透明电活性单元格集合被并列成平行于所述镜片的表面；
-可激活单元格的光相移分布函数在每个单元格内是基本上恒定的；
-该方法进一步包括以下步骤：
o 提供多个被适配成用于向该佩戴者提供多个给定屈光函数DFn(α，β)的参考相移分布函数；以及
o 取决于当佩戴着该可定制的眼镜片时该佩戴者的这只眼睛的实际注视方向(αa，βa)，在该多个参考相移分布函数当中选择一个参考相移分布函数；
-该方法进一步包括由以下各项组成的步骤：
o 提供多个被适配成用于向该佩戴者提供多个给定屈光函数DFn(α，β)的参考相移分布函数；以及
o 确定该佩戴者的这只眼睛的一个实际观看距离；以及
o 取决于该佩戴者的这只眼睛的该实际观看距离，在该多个参考相移分布函数当中选择一个参考相移分布函数。
-在由以下各项组成的多个参考相移分布函数的一个列表当中选择一个参考相移分布函数：被适配成用于向该佩戴者提供一个适用于近视觉的给定屈光函数DFNV(α，β)的至少一个参考相移分布函数，被适配成用于向该佩戴者提供一个适用于远视觉的给定屈光函数DFFV(α，β)的至少一个参考相移分布函数、被适配成用于向该佩戴者提供一个适用于中间视觉的给定屈光函数DFIV(α，β)的至少一个参考相移分布函数；
-该方法进一步包括由以下各项组成的步骤：
o 提供至少三个参考相移分布函数，这些参考相移分布函数被适配成用于向该佩戴者提供一个分别适用于近视觉DFNV(α，β)、适用于中间视觉DFIV(α，β)和适用于远视觉DFFV(α，β)的给定屈光函数；
o 确定该佩戴者的这只眼睛的一个实际观看距离；以及
o 取决于该佩戴者的这只眼睛的该实际观看距离，在这至少三个参考相移分布函数当中选择一个参考相移分布函数，这样使得：
■ 如果该佩戴者的这只眼睛的该实际观看距离在一个第一范围内，则选择被适配成用于向该佩戴者提供分别适用于近视觉DFNV(α，β)的给定屈光函数的参考相移分布函数；
■ 如果该佩戴者的这只眼睛的该实际观看距离在比该第一范围更大的一个第二范围内，则选择被适配成用于向该佩戴者提供分别适用于中间视觉DFIV(α，β)的给定屈光函数的参考相移分布函数；以及
■ 如果该佩戴者的这只眼睛的该实际观看距离在比该第二范围更大的一个第三范围内，则选择被适配成用于向该佩戴者提供分别适用于远视觉DFFV(α，β)的给定屈光函数的参考相移分布函数；
-通过由于一个眼睛跟踪器装置跟踪该佩戴者的这只眼睛的瞳孔来确定当佩戴着该可定制眼镜片时该佩戴者的这只眼睛的该实际注视方向(αa，βa)。
此外，本发明还提出了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，这些指令对一个处理器而言是可访问，并且当被该处理器执行时，致使该处理器执行前述方法的不同实施例的步骤。
本发明还提出了一种计算机可读介质，该计算机可读介质存储前述计算机程序产品的一个或多个指令序列。
而且，本发明还提出了一种用于佩戴者的眼睛的主动视觉系统，该主动视觉系统被适配成安置在该佩戴者的眼睛的前面并且包括：
-一个可定制的眼镜片，该眼镜片包括一个与所述镜片的一个表面并列的透明电活性单元格集合，所述单元格集合是可激活的并适用于提供一个光学相移分布函数，每个电活性单元格(24)具有使得其可以完全被包括在一个70μm直径的圆内的尺寸；
-一个装置，被适配成用于确定当佩戴着该可定制的眼镜片时该佩戴者的这只眼睛的实际注视方向(αa，βa)；
-一个处理器，操作性连接至该透明电活性单元格集合以及被适配成用于确定该实际注视方向的该装置，其中，该处理器被配置成用于：
o 提供被适配成用于向该佩戴者提供一个给定屈光函数DF(α，β)的一个参考相移分布函数，相对于一个参考点PR表达所述参考相移分布函数，该参考相移函数在所述参考点PR具有一个零梯度；
o 选择一个参考注视方向(αR，βR)以用于定位所述参考点PR；
o 从所述装置接收多个取决于这只眼睛的该实际注视方向的电信号；
o 计算一个实际点Pa和该参考点PR，所述实际点Pa是该佩戴者的这只眼睛的该实际注视方向和该透明电活性单元格集合之间的交点，并且所述参考点PR位于该佩戴者的这只眼睛的该参考注视方向和该透明电活性单元格集合之间的交点处；
o 通过根据一个向量对该参考相移分布函数进行移位来计算一个经修改的相移分布函数；以及
o 单元格根据所述经修改的相移分布函数激活这些电活性单元格，以便向该佩戴者的这只眼睛提供一个定制的眼镜片。
由于该系统是眼镜的形式，因此，其是轻的且非常紧凑。其可以用于日常生活中，甚至当用户包含不同的连续观看条件时。具体地，佩戴着本发明的一副眼镜的人保留完全的移动自由并且观看能力良好。
根据可以根据所有可能的组合来组合的各实施例：
-该主动视觉系统进一步包括另一个被适配成用于测量当佩戴着该可定制的眼镜片时该佩戴者的这只眼睛的该实际观看距离的装置；
-被适配成用于测量该佩戴者的这只眼睛的该实际观看距离的该另一装置包括被适配成用于测量当佩戴着该可定制的眼镜片时该佩戴者的这只眼睛的该实际观看距离；
-在由以下各项组成的多个参考相移分布函数的一个列表当中选择一个参考相移分布函数：被适配成用于向该佩戴者提供一个适用于近视觉的给定屈光函数DFNV(α，β)的至少一个参考相移分布函数、被适配成用于向该佩戴者提供一个适用于远视觉的给定屈光函数DFFV(α，β)的至少一个参考相移分布函数、被适配成用于向该佩戴者提供一个适用于中间视觉的给定屈光函数DFIV(α，β)的至少一个参考相移分布函数；
-被适配成用于确定该实际注视方向的该装置安置于该透明的电活性单元格集合的面向该眼睛的一面上；
-该主动视觉系统包括进一步特征，其中：
o 该可定制的眼镜片进一步包括与所述镜片的一个表面并列的另一透明电活性单元格集合，所述单元格集合适用于提供另一光相移分布函数，
o 该透明电活性单元格集合和该另一透明电活性单元格集合根据该镜片的一条光轴而叠加；
o 该透明单元格集合所提供的该光相移分布函数与该另一透明单元格集合所提供的该另一光相移分布函数的组合被适配成用于向该佩戴者提供一个结果屈光函数；以及
o 该透明电活性单元格集合在一个垂直于该光轴的表面上的投影与该另一透明电活性单元格集合在垂直于该光轴的所述表面上的投影不一致，这样使得与该透明单元格集合中的一个单元格相邻的单元格中的某些单元格之间的界限在所述投影中切割该另一透明单元格集合中的多个单元格；
-该主动视觉系统包括进一步特征，其中：
o 该透明电活性单元格集合由一个壁网络形成，
o 形成这些单元格之一的一个中心的每个点集的是该镜片的该表面中的一个不规则点集；以及
o 确定每个壁的位置和取向，这样使得该单元格集合形成该镜片的该表面的一个分区。
根据本发明的主动视觉系统可以有利地用于若干应用，例如用于在航空领域中或在自适应光学中。
附图说明
参照下列附图，从本发明的以下实施例(作为非限制性示例)的描述中将得知本发明的进一步的特征和优点：
-图1展示了标准单视觉像素化眼镜片的相移函数；
-图2是平面图，示出了根据本发明的主动视觉的使用；
-图3是根据本发明的用于佩戴者的眼睛的主动视觉系统的示意性图示；
-图4是一个示例性流程图，展示了根据本发明的用于向佩戴者的眼睛提供可定制的眼镜片的方法的步骤；
-图5展示了图4的方法的示意性原理；以及
-图6是一个示例性流程图，展示了根据本发明的用于向佩戴者的眼睛提供可定制的眼镜片的方法的另一实施例的步骤。
为了清晰起见，这些图中所展现的元件的尺寸与实际尺寸不成比例，也不与实际尺寸的比率成比例。此外，不同图中的完全相同的参考号表示完全相同的元件或具有完全相同功能的元件。
具体实施方式
参照图2，一副眼镜包括眼镜架3和两个眼镜片，对于右和左镜片分别用1和2表示。眼镜架3将镜片1和2固定在相对固定的位置上，并且允许以在连续的使用期中保持基本恒定的方式将其放置在佩戴者的眼睛的前面。可以使用眼科医生已知的组装方法之一将镜片1和2永久地组装在眼镜架3中。
参考号100和200表示佩戴者的双眼，100表示右眼并且200表示左眼。对于佩戴者的双眼100、200中的每一只，参考号S、I、P、L和R分别表示巩膜、虹膜、瞳孔、角膜缘、和眼睛的转动中心。已知虹膜I是具有可变并且决定瞳孔P的尺寸的内径和恒定外径的圆环。角膜缘L是虹膜L的外边界，在虹膜和巩膜S之间。因此，当眼睛绕其转动中心R转动时，其是相对于相应的眼睛固定的具有恒定尺寸的圆。在视觉上，角膜缘L是白色巩膜S和彩色虹膜I之间的圆形边界。
对于每只眼睛100、200，穿过转动中心R和相应瞳孔P的中心A的对应轴D1、D2是那只眼睛的光轴。瞳孔P的中心A还是晶状体的顶点。光轴D1、D2相对于对应的眼睛100、200固定，这样使得其随着角膜缘L转动。双眼100和200的光轴D1和D2会聚至公共点C，该公共点被称为双眼的会聚点并且是佩戴者在给定时刻所观看的虚拟物体的位置。光轴D1和D2的平均方向D0是佩戴者在那个时刻的注视方向。通常，注视方向D0将双眼的转动中心R之间的区段的中点和会聚点C连接。在图2中用D表示的观察距离是会聚点C相对于转动中心R的距离。
现在在如图2中所描绘的特定实施例中所描述的发明基于相对于佩戴者的面部确定注视方向D0。为了实现这一点，实施用于确定佩戴者的注视方向的方法。例如，WO 2010/130932 A1提出了这种用于确定佩戴者的注视方向的方法。
在WO 2010/130932 A1中，通过检测每只眼睛100、200相对于相应的镜片1、2的转动位置来确定注视方向D0。因此，根据WO 2010/130932 A1的每个镜片允许1、2确定相应眼睛100、200的光轴D1、D2的角位置。然后，从这两条光轴D1和D2的对应位置推导佩戴者的注视方向D0。
为了定义每只眼睛的光轴的位置，使用了两个角，α和β，分别被称为仰角和偏心角。仰角α对于双眼100和200通常完全相同，并且是每条光轴D1或D2与当佩戴者的头竖直时的水平参考平面之间的角。然后，注视方向D0的仰角值也等于此公共值。
每只眼睛的光轴D1或D2的偏心角β是此轴和面部的正中面之间的角，当佩戴者的头部竖直时该正中面竖直。可以认为偏心角β对于每只眼睛在佩戴者的鼻子的方向上为正，并且通常在同一时刻针对双眼具有不同的绝对值。这两个绝对值之差决定了眼睛的会聚，意思是观察距离D。注视方向D0的方位角值等于双眼的对应偏心角值之差的一半，使用刚才指示的偏心角的取向惯例。
实际上，每只眼睛100、200的光轴D1、D2的仰角和偏心角可以基于那只眼睛的角膜缘L的位置来确定。
给定的注视方向对应于一对(α，β)。
本领域技术人员熟知定义被适配成用于在此参考坐标系(α，β)中(即，根据佩戴者的每个注视方向)矫正佩戴者的视觉缺陷的屈光函数DF(α，β)。
现在，将参照图3详细描述根据本发明的用于佩戴者的眼睛的主动视觉系统(视觉系统)。
用于佩戴者的眼睛100、200的主动视觉系统20包括可定制的眼镜片22。该主动视觉系统被适配成安置在佩戴者的眼睛前面。
该可定制的眼镜片包括平行于所述镜片的表面的并列透明电活性单元格集合24。所述单元格集合适用于为光相移分布函数提供在每个单元格内基本上恒定的值。
优选地，每个单元格26充满活性电材料，这样使得折射率在个体电极28所引起的电场的作用下可以在每个像素内独立于彼此而变化。
当然，该主动视觉系统包括被适配成用于提供适合的电场的装置30。
图3展示了具有平面表面的像素化镜片。虽然如此，但该表面可以是未指定的。的确，制造具有未指定的表面的像素化眼镜片的方法是本领域技术人员熟知的。
该单元格集合适用于为光相移分布函数提供在每个单元格内恒定的值。
有利的是，该单元格集合覆盖镜片的整个表面。这使得能够在宽视野内向佩戴者提供良好的视觉。
此外，用于佩戴者的眼睛的主动视觉系统包括一个被适配成用于确定当佩戴着该可定制的眼镜片时该佩戴者的眼睛的实际注视方向(αa，βa)的装置32。
例如，所述装置被适配成用于根据WO 2010/130932 A1表征佩戴者的注视方向。
该装置可以安置于透明电活性单元格集合的面向眼睛的一面上。
例如，装置32包括被适配成用于确定当佩戴着该可定制的眼镜片时佩戴者的眼睛的实际注视方向(αa，βa)的眼睛跟踪器系统。
而且，该主动视觉系统进一步包括控制单元34，该控制单元格包括操作性连接至该透明电活性单元格集合并连接至该装置的处理器36。因此，处理器36被配置成用于从所述装置32接收取决于眼睛的实际注视方向的电信号。
此外，该处理器被配置成用于提供被适配成用于佩戴者提供给定屈光函数DF(α，β)以及选择参考注视方向(αR，βR)的参考相移分布函数。
为了实现这一点，控制单元34包括其中存储有参考控制信号的存储器38；该参考控制信号被适配成用于激活每个电活性单元以提供参考相移分布函数。
激活该透明电活性单元格集合隐含地需要使用像素化的相移分布函数来驱动个体单元格。或者可以事先实施、或者可以在注视方向的每次改变时实施像素化操作。第一情况就计算负荷而言是有利的；第二情况就定位经修改的相移分布函数的精度而言是有利的。
更确切地，在第一情况下，当单元格集合包括具有规律且周期的空间重新分区的恒定形状尺寸的单元格时，参考控制信号包括根据电活性单元格集合尺寸、形状和位置对所述参考相移分布函数实施的一次像素化操作的结果。然后，取决于注视方向对参考控制信号进行移位。
有利的是，可以通过专用连接器或提供对控制单元34和存储器38的访问的无接触连接在主动视觉系统内来上传参考控制信号。这允许与需要佩戴者的眼科矫正的变化有关的参考控制信号的廉价更新。
与参考相移分布函数相关联的参考注视方向(αR，βR)也存储在存储器中。在操作时，处理器在存储器中读取与参考相移分布函数相关联的参考注视方向(αR，βR)。
然后，处理器36被配置成用于计算实际点Pa和参考点PR。所述实际点Pa由佩戴者的眼睛的实际注视方向和透明电活性单元格集合之间的交点定义，并且所述参考点PR由佩戴者的眼睛的参考注视方向和透明电活性单元格集合之间的交点定义。
可替代地，存储参考点PR并计算参考注视方向(αR，βR)。
而且，处理器被配置成用于通过根据向量使参考相移分布函数移位来计算经修改的相移分布函数，并用于根据所述经修改的相移分布函数激活电活性单元格，从而向佩戴者的眼睛提供定制的眼镜片。而且，处理器被有利地进一步配置成用于通过根据预先定义的角度值转动参考相移分布函数来计算经修改的相移分布函数，从而将这只眼睛的散光轴方向的变化考虑在注视方向函数内向佩戴者的眼睛提供定制的眼镜片。
该装置被适配成用于实施根据本发明的方法400的步骤，这将参照图4。
该方法包括用于提供被适配成用于佩戴者提供给定屈光函数DF(α，β)的参考相移分布函数的步骤402。
预先计算此屈光函数，以便矫正佩戴者的视觉缺陷。然后，计算参考相移分布函数，以与参考点PR相关联地向佩戴者提供给定屈光函数DF(α，β)。例如，屈光函数DF(α，β)包括旋转对称，并且PR位于屈光函数DF(α，β)的对称中心。
然后，根据所述所计算的相移分布函数激活每个电活性单元格。
然后，继续进行用于确定当佩戴着该可定制的眼镜片时该佩戴者的眼睛的实际注视方向(αa，βa)的步骤404。例如并且优选地，通过由于眼睛跟踪器装置跟踪佩戴者的眼睛的瞳孔来确定佩戴者的眼睛的实际注视方向(αa，βa)。如之前所指示的，例如实施根据WO 2010/130932 A1的用于确定佩戴者的实际注视方向的方法。
在步骤406的过程中选择参考注视方向(αR，βR)。
例如，参考注视方向(αR，βR)是主注视方向。
此外，该方法包括用于计算实际点Pa和参考点PR的步骤408。实际点Pa是之前所检测到的佩戴者的眼睛的实际注视方向与透明电活性单元格集合之间的交点。参考点PR是佩戴者的眼睛的参考注视方向与透明电活性单元格集合之间的交点。
然后，在步骤410，通过根据向量对该参考相移分布函数进行移位来计算经修改的相移分布函数。
而且，该方法包括用于根据所述经修改的相移分布函数激活这些电活性单元格，从而向佩戴者的眼睛提供定制的眼镜片的步骤412。
图5展示了通过此方法获得的结果。展现了图1的像素化镜片的同一相位函数。因此，当佩戴者的眼睛向方向1看时，所看到的图像的质量是正确的，因为镜片的屈光函数集中在参考注视方向上。并且，当佩戴者的眼睛向方向2看(例如，经过镜片的外围)时，应用就之前所计算的用于矫正佩戴者的视觉缺陷的就屈光力和散光而言的同一屈光函数。
示例
让我们考虑被550nm波长单色光所照亮的像素化镜片，其相移分布函数是二次的，对应于屈光力P。此镜片的每个像素具有正方形形状，并且用p表示其间距。认为像素之间的壁的尺寸为零。此镜片的瞳孔应是正方形A×A，其中A＝6mm。
在从出版物《马里厄斯珀卢(Marius Peloux)、皮埃尔沙维尔(PierreChavel)、弗朗索瓦古达耶(Goudail)、和珍塔布尔(Jean Taboury)的居中和偏心像素化镜片的衍射级的形状(Shape of diffraction orders ofcentered and decentered pixelated lenses)，应用光学49(6)：1054–1064页，2010年》所计算的表1中，示出了有用光部分η(0，0)，对应于(0，0)衍射级效应，剩余光在对应于寄生图像的其他衍射级下被衍射。
由于P＝2δ，除非像素间距p非常小(例如，5μm)，否则我们看出η(0，0)在眼科光学中显示不可接受的值。
针对P的更低值，假设P＝0.5δ，可以接受高达50μm的像素间距。因此，本发明处理间距通常小于50μm的电活性单元格(像素)集合即，具有使得其可以完全被包括在a≈70μm直径圆中的尺寸的像素。
表1：η(0,0)，A＝6mm，P＝2δ，λ＝550nm
在镜片瞳孔关于镜片的二次函数集中的情况下获得产生表1的结果的条件。为了描述瞳孔关于镜片的二次函数偏心的情况，在一般情况下其对应于佩戴者的注视方向平移离开像素化镜片的中心的情形，实施测试以便对本发明对具有等于2δ(屈光度)的屈光力并且具有5μm平方像素的镜片的兴趣进行量化，认为相连单元格之间的壁的尺寸等于零。
针对佩戴者的眼睛的注视方向与具有6mm直径的固定瞳孔相比的10mm水平平移，为了简单起见，假设固定在平光镜片上并考虑对应于佩戴者是否观看镜片边缘的二次相移分布函数，佩戴者的有用光量等于0.89，对应于(0，0)衍射级效应。这在眼科光学中是不可接受的。
由于本发明，当镜片的光学函数遵循佩戴者的注视时，这种情况总是在零平移的情况下恢复，所以佩戴者的有用光量等于0.994＝1-1,65 10-3，显示本发明对主动视觉系统的兴趣。
在5δ屈光力情况下，此有用光量高于≥0.96。结果是，可以使根据本发明的可定制镜片具有高屈光力。
同样的推理适用于散光相移分布函数的情况，对于这种情况，同样对分布函数的关于注视方向的定中心很感兴趣。
在本发明的有利实施例中，考虑了被适配成用于减小在此参考点PR附近的像素化引起的衍射效应的相移分布函数。让我们考虑在参考点PR具有零梯度的相移分布函数。如果例如仅考虑中心在参考点PR上的散焦函数或散光函数，则满足这个条件。
当佩戴者的注视方向改变时，是所考虑的折射函数的像素化版本的光学函数跟着变化，以便始终保持折射相移分布函数在注视方向和像素化镜片的交点Pa处的零梯度。
保持折射相移分布函数在Pa处的零梯度具有显著效应。的确，在一阶近轴近似法中，还暗含不管注视方向如何，在佩戴者视野中心都不存在棱镜偏差。那么，除了像素化所引起的寄生衍射效应被最小化的事实之外，由于相移分布函数的定中心，佩戴者从未受到棱镜偏差的影响，棱镜偏差与常见的单焦镜片中的情况一样引起放大变化。
根据该方法的第二实施例，所述方法进一步包括一个提供用于多个被适配成用于佩戴者提供多个给定屈光函数DFn(α，β)的参考相移分布函数的步骤420。
例如，每个给定屈光函数DFn(α，β)被适配成用于提供适用于特定活动(阅读、自己动手的活动……)的不同屈光力和/或散光。
事先计算多个控制信号并将其记录在存储器中。每个控制信号被适配成用于激活整个电活性单元格，以便向佩戴者提供该多个给定屈光函数DFn(α，β)当中的给定屈光函数DFn(α，β)。
根据第一子实施例，此步骤420之后为用于在该多个参考相移分布函数当中选择一个参考相移分布函数的步骤422。此选择是根据当佩戴该可定制的眼镜片时佩戴者的眼睛的实际注视方向(αa，βa)而完成的。
例如，在由以下各项组成的多个参考相移分布函数的列表当中选择参考相移分布函数：
-被适配成用于佩戴者提供适用于近视觉的给定屈光函数DFNV(α，β)的至少一个参考相移分布函数，
-被适配成用于佩戴者提供适用于远视觉的给定屈光函数DFFV(α，β)的至少一个参考相移分布函数，以及
-被适配成用于佩戴者提供适用于中间视觉的给定屈光函数DFIV(α，β)的至少一个参考相移分布函数。
在另一示例中，参考相移分布函数取决于注视方向具有不同的散光轴方向。例如，散光值和轴方向针对近视觉、远视觉和中间视觉是不同的。
根据第二子实施例，在步骤420之后并且在426中取决于佩戴者的眼睛的实际观看距离在该多个参考相移分布函数当中选择一个参考相移分布函数之前执行用于确定佩戴者的眼睛的实际观看距离的步骤424。
当然，此第二子实施例与该第一子实施例兼容。因此，可以根据佩戴者的眼睛的实际注视方向(αa，βa)和/或实际观看距离两者在该多个参考相移分布函数当中选择该参考相移分布函数。
实际观看距离的定义对可以选择参考相移分布函数的方式没有显著影响。可以作为将物体和镜片的正面或者将物体与佩戴者的眼睛的瞳孔或者甚至将物体与佩戴者的眼睛的转动中心分开的距离评估实际观看距离。从前述定义当中选择实际观看距离的定义主要与被适配成用于测量如下文所讨论的实际观看距离的装置有关。例如，可以提供至少三个参考相移分布函数，这些参考相移分布函数被适配成用于佩戴者提供分别适用于近视觉DFNV(α，β)、适用于中间视觉DFIV(α，β)和适用于远视觉DFFV(α，β)的给定屈光函数。
然后，确定该佩戴者的眼睛的实际观看距离。
取决于佩戴者的眼睛的实际观看距离，在这至少三个参考相移分布函数当中选择一个参考相移分布函数。
-如果佩戴者的眼睛的实际观看距离在一个第一范围内(例如，在0.20和0.45m之间)，则选择被适配成用于佩戴者提供分别适用于近视觉DFNV(α，β)的给定屈光函数的参考相移分布函数；
-如果佩戴者的眼睛的实际观看距离在比该第一范围更大的一个第二范围内(例如，在0.45和1.5m之间)，则选择被适配成用于佩戴者提供分别适用于中间视觉DFIV(α，β)的给定屈光函数的参考相移分布函数；以及
-如果佩戴者的眼睛的实际观看距离在比该第二范围更大的一个第三范围内(例如，超过1.50m)，则选择被适配成用于佩戴者提供分别适用于远视觉DFFV(α，β)的给定屈光函数的参考相移分布函数。
在此，“比该第一范围更大的一个第二范围”必须被理解为该第二范围内的每个值都大于该第一范围内的每个值。当然，此定义比照适用于大于该第二范围的第三范围。
不管是什么实施例，用这种方法，可以建立其屈光力可以根据佩戴者的需要而变化的眼镜片，因此，这些镜片起到灵活晶状体的作用。更普遍地，像素化的优点由以下内容组成：任何相移函数可以被编码在镜片中(恒定地和在镜片的任何位置)并且能够随时间变化。
对于老花眼佩戴者，由于针对近视觉的适调节困难，屈光力矫正值针对远视觉和近视觉是不同。因此，处方包括远视觉的屈光力值和表示远视觉和近视觉之间的屈光力增量的屈光力增加。屈光力增加被叫做处方增加。补偿老花眼的眼镜片是多焦点镜片，最合适的是渐进式多焦点镜片。根据本发明的具有多个给定屈光函数的主动视觉系统保证了和不存在具有位于镜片的周边区域内的散光缺陷的缺点的多焦点镜片相同的光学功能。而且，不管注视方向如何，这允许宽视野。因此，这种主动视觉系统可以用于补偿老花眼并且允许眼镜佩戴者在不必移动他或她的眼镜的情况下看见许多各种不同距离内的物体。
为了实现该方法的第二子实施例，根据第二实施例的主动视觉系统进一步包括另一被适配成用于测量当佩戴着该可定制的眼镜片时佩戴者的眼睛的实际观看距离的装置。
例如，所述另一装置综合了佩戴者的双眼中的每一只的实际注视方向的测量并从那两个方向确定用于对当佩戴着可定制的眼镜片时佩戴着的眼睛的实际观看距离进行评估的会聚距离。
在另一示例中，所述另一装置包括一个测距仪，该测距仪被适配成用于测量当佩戴着该可定制的眼镜片时佩戴者的眼睛的实际观看距离。
而且，另一装置可以安置于透明电活性单元格集合的面向眼睛的一面。
申请人例如在FR1152134和在WO 2011/144852 A1中还提出了具有格形结构的透明光学组件，这些光学组件分别允许虚拟像素尺寸减小(像素叠加)以及像素化(结构)所引起的缺陷的有利重新分区，从而利用单元格的最小尺寸克服技术限制并因此允许将佩戴者所感知到的不便最小化。
如上文中所解释的，像素化的单元格集合所引起的缺陷取决于单元格的尺寸。
为了显著地减小这些缺点，FR1152134提出了一种透明光学元件，该透明光学元件包括多个根据该元件的光轴而叠加的层。每个层垂直于该光轴延伸并由多个相连单元格的铺砌组成。对于每个层而言，光相移分布函数在此层的如上所讨论的每个单元格内具有一个恒定值。该元件的屈光函数由这些层的对应光相移分布函数的组合产生。
所述另一单元格集合适用于为另一光学相移分布函数在每个单元格内提供恒定值。透明单元格集合所提供的光相移分布函数与另一透明单元格集合所提供的另一光相移分布函数的组合被适配成用于向佩戴者提供结果屈光函数。
该透明电活性单元格集合在垂直于该光轴的表面上的投影与该另一透明电活性单元格集合在垂直于该光轴的所述表面上的投影不一致，这样使得与该透明单元格集合中的一个单元格相邻的单元格中的某些单元格之间的界限在所述投影中切割该另一透明单元格集合中的多个单元格。
因此，在该投影表面中，这些层之一中的单元格本身被另一个层的单元格间界限分开。然后，这两层的叠加呈现出被分成多个有用的单元格，这些单元格具有低于或等于每个层的那些单元格的尺寸。换言之，层的叠加使得能够减小有用单元格的表观尺寸，从而产生给定屈光函数作为优化过程的结果。为此，本发明的元件的光相移分布函数可以呈现变化，该变化与目标分布函数相比是微小的空间，尤其是与连续或部分连续的目标分布函数相比。这引起降低被衍射的杂光的强度，并再次以最佳角度离开。然后，此杂光就没那么容易感知到。
FR1152134中所描述的发明与本发明兼容。
因此，根据该主动视觉系统的第三实施例，可定制的眼镜片进一步包括平行于所述镜片的表面并列的另一透明电活性单元格集合。该透明电活性单元格集合和另一透明电活性单元格集合根据该镜片的光轴而叠加。
WO 2011/144852 A1提出了一种具有格形结构的透明光学组件，其中，引起了像素化镜片的像素的形式和分布的紊乱。这种紊乱允许将与镜片(其像素周期性重新分区)相关联的寄生衍射级(对应于寄生图像)转换成对于佩戴者而言不那么不合适的弥散雾。
WO 2011/144852 A1所描述的发明与本发明兼容。
因此，根据该主动视觉系统的与之前的实施例兼容的第四实施例，其中，该透明电活性单元格集合由壁网络形成。确定每个壁的位置和取向，这样使得这单元格集合形成该镜片的表面的经优化的分区。
此外，本发明还涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，这些指令对处理器而言是可访问的，并且当被该处理器执行时，致使该处理器执行前述方法的不同实施例的步骤。
本发明还提出了一种计算机可读介质，该计算机可读介质实施前述计算机程序产品的一个或多个指令序列。
如从以下讨论中明显的是，除非另有具体规定，否则应了解到，贯穿本说明书，使用如“估计”、“运算”、“计算”、“生成”等术语的讨论是指计算机或计算系统或类似电子计算装置的动作和/或过程，该动作和/或过程对该计算系统的寄存器和/或存储器内展现为物理(电子)量进行操纵和/或将其转换成该计算系统的存储器、寄存器和其他此类信息存储、传输或显示装置内的类似地展现为物理量的其他数据。
本发明的实施例可以包括用来执行在此所述操作的设备。此设备可以是为所期望的目的而专门构建的，或此设备可以包括一个通用计算机或被储存在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的数字信号处理器(“DSP”)。这样的计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，如但不限于任何类型的磁盘，包括软磁盘、光盘、CD-ROM、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁性或光学卡，或任何其他类型的适合于存储电子指令并且能够耦联到计算机系统总线上的介质。
本文中所提出的过程和显示方式并非本来就与任何特定的计算机或其他设备相关。各种通用系统都可以与根据此处的教导的程序一起使用，或者其可以证明很方便地构建一个更专用的设备以执行所期望的方法。各种这些系统所希望的结构将从以下描述中得以明了。此外，本发明的实施例并没有参考任何具体的编程语言而进行描述。将认识到的是，各种编程语言都可以用来实现如此处所描述的本发明的教导。
应更普遍注意的是，本发明不局限于所描述和展现的示例。
具体地，在所描述的示例中，镜片是单视觉或多焦点的。虽然如此，但本发明以相同方式申请与散光或其他视觉缺陷的缺陷矫正相关联的像素化镜片。

Claims (6)

1.一种用于佩戴者的眼睛(100；200)的主动视觉系统，所述主动视觉系统适于安置在一个佩戴者的眼睛前面并且包括：
-可定制的眼镜片(22)，该眼镜片包括与所述眼镜片的表面并列的透明电活性单元格(24)集合，所述透明电活性单元格集合是可激活的并适于提供光相移分布函数，每个电活性单元格(24)具有使得其可以完全被包括在70μm直径的圆内的尺寸；
-装置(32)，其适于确定当佩戴着该可定制的眼镜片时该佩戴者的这只眼睛的实际注视方向(αa，βa)；
-处理器(36)，其操作性地连接至该透明电活性单元格集合和该装置，其中，该处理器被配置成用于：
o提供适于向该佩戴者提供给定屈光函数DF(α，β)的参考相移分布函数，相对于参考点PR表达所述参考相移分布函数，该参考相移分布函数在所述参考点PR具有零梯度；
o选择参考注视方向(αR，βR)以用于定位所述参考点PR；
o从所述装置接收多个取决于这只眼睛的该实际注视方向的电信号；
o计算实际点Pa和该参考点PR，所述实际点Pa是该佩戴者的这只眼睛的该实际注视方向和该透明电活性单元格集合之间的交点，并且所述参考点PR位于该佩戴者的这只眼睛的该参考注视方向和该透明电活性单元格集合之间的交点处；
o通过根据向量对该参考相移分布函数进行移位，来计算一个经修改的相移分布函数；以及
o根据所述经修改的相移分布函数来激活这些电活性单元格，以便向该佩戴者的这只眼睛提供定制的眼镜片，
-且其中，参考相移分布函数是从多个参考相移分布函数中选择的.其中：
-所述可定制的眼镜片进一步包括与所述眼镜片的一个表面并列的另一透明电活性单元格集合，所述另一透明电活性单元格集合适用于提供另一光相移分布函数；
-该透明电活性单元格集合和该另一透明电活性单元格集合根据该眼镜片的一条光轴而叠加；
-该透明电活性单元格集合所提供的该光相移分布函数与该另一透明电活性单元格集合所提供的该另一光相移分布函数的组合被适配成用于向该佩戴者提供一个结果屈光函数；以及
-该透明电活性单元格集合在一个垂直于该光轴的表面上的投影与该另一透明电活性单元格集合在垂直于该光轴的所述表面上的投影不一致，这样使得与这透明电活性单元格集合中的一个单元格相邻的单元格中的某些单元格之间的界限在所述投影中切割该另一透明电活性单元格集合中的多个单元格。
2.根据权利要求1所述的主动视觉系统，其中，主动视觉系统进一步包括被适配成用于测量当佩戴着该可定制的眼镜片时该佩戴者的这只眼睛的该实际观看距离的另一个装置。
3.根据权利要求2所述的主动视觉系统，其中，所述另一个装置包括一个测距仪，该测距仪被适配成用于测量当佩戴着该可定制的眼镜片时该佩戴者的这只眼睛的该实际观看距离。
4.根据权利要求1所述的主动视觉系统，其中，在由以下各项组成的多个参考相移分布函数的一个列表当中选择一个参考相移分布函数：被适配成用于向该佩戴者提供一个适用于近视觉的给定屈光函数DFNV(α，β)的至少一个参考相移分布函数、被适配成用于向该佩戴者提供一个适用于远视觉的给定屈光函数DFFV(α，β)的至少一个参考相移分布函数、被适配成用于向该佩戴者提供一个适用于中间视觉的给定屈光函数DFIV(α，β)的至少一个参考相移分布函数。
5.根据权利要求1所述的主动视觉系统，其中，所述装置安置于该透明电活性单元格集合中的面向这只眼睛的一面上。
6.根据权利要求1所述的主动视觉系统，其中：
-该透明电活性单元格集合由一个壁网络形成，
-形成这些单元格之一的一个中心的每个点集是该眼镜片的该表面中的一个不规则点集；以及
-确定每个壁的一个位置和一个取向，这样使得该单元格集合形成该眼镜片的该表面的一个分区。
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