CN104781644B

CN104781644B - 确定眼镜片的光学参数的方法

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Publication number: CN104781644B
Application number: CN201380059425.3A
Authority: CN
Inventors: P·阿里奥尼; J-P·彻奥维奥; D·斯特格莱曼
Original assignee: Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
Current assignee: EssilorLuxottica SA
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2017-11-03
Anticipated expiration: 2033-11-13
Also published as: MX2015006029A; EP2920568B1; US9671618B2; CO7350644A2; CN104781644A; WO2014076155A1; KR102100726B1; BR112015011026B1; BR112015011026A8; MX347526B; US20150286069A1; BR112015011026A2; CA2891559A1; EP2920568A1; KR20150081288A

Abstract

用于确定眼镜片的一组n个光学参数(P₁，P₂，…，P_n)的值的方法，n是一个大于等于1的整数，该方法包括：‑一个标称眼镜片数据提供步骤，‑一个眼镜片提供步骤，‑一个光学表面测量步骤，‑一个表面误差确定步骤，在该步骤过程中，确定一组m个表面误差参数(α₁，α₂，…，α_m)，m是一个大于等于1的整数，‑一个光学参数确定步骤，在该步骤过程中，通过下式确定该组光学参数中的每一个光学参数：其中，P_i是所制造的光学镜片的第i个光学参数的值，P_i,0是标称光学镜片的第i个光学参数的值，是P_i关于标称表面上的第j个表面误差参数α_j的导数且Δα_j是第j个表面误差参数的值，并且A_i是对于每一个P_i而言阶数大于等于2的项的一个组合。

Description

确定眼镜片的光学参数的方法

本发明涉及一种用于确定眼镜片的一组n个光学参数(P1，P2，…，Pn)的值的方法以及一种用于控制镜片制造工艺的方法。

对本发明的背景的讨论包括于此以解释本发明的上下文。这将不被认为是承认被引用的任何材料被公开、已知或者是权利要求书中的任一项权利要求的优先权日下的公共常识的一部分。

一个光学镜片典型地是由塑料或玻璃材料制成并且通常具有两个相反的表面，这些表面彼此合作以提供一个所需的矫正处方。当这些表面中的一者的定位或形状相对于另一者不准确时，可能产生光学误差。

根据所需的处方要求来制造光学镜片典型地包括机加工一个半成品镜片或镜片毛坯的表面。典型地，半成品镜片具有一个成品表面(例如前表面)和一个未完工表面(例如后表面)。通过机加工镜片的后表面(也称为“后面”)以移除材料，可以产生用于所希望的矫正处方的、后表面相对于前表面的所需形状和定位。

光学镜片并且具体地眼镜片要求非常高质量的制造工艺，以便获得高质量的光学镜片。

控制所生产的镜片的质量是一个复杂的任务。

一种解决方案在于对已经制造出来的表面进行测量以试图将这种表面与有待制造的标称表面进行比较。

这种解决方案呈现一些缺点。

首先，这种解决方案考虑的是所制造的表面，而眼镜片的质量通过眼镜片的光学功能来更好的量化。

其次，不仅是所制造的表面的形状而且还有所制造的表面相对于眼镜片的相反表面的位置都对眼镜片的整体光学质量有着很强的影响。不能够直接从对这种所制造的表面进行的测量中确定所制造的表面的位置和形状。

另一种解决方案在于对所制造的每一个光学镜片的全光学功能进行测量。因为涉及到专用的测量工具和设置，这种解决方案非常的耗时并且因此昂贵。

因此，为了加强制造工艺的控制以及所制造的镜片的质量，需要改进这种镜片质量分析方法。因此，本发明的目标在于提供这种改进的方法。

为此，本发明提出了一种例如由计算机装置来实现、用于确定眼镜片的一组n个光学参数(P₁，P₂，…，P_n)的值的方法，n为大于等于1的整数，该方法包括：

-一个标称眼镜片数据提供步骤，在该步骤过程中，提供表示一个标称眼镜片的标称数据，

-一个眼镜片提供步骤，在该步骤过程中，提供一个眼镜片，该眼镜片包括至少两个光学表面，这些光学表面中的至少一个表面是基于该标称眼镜片的也称为“标称表面”的相应表面制造的，

-一个光学表面测量步骤，在该步骤过程中，测量该眼镜片的该至少一个制造表面，

-一个表面误差确定步骤，在该步骤过程中，确定一组m个表面误差参数(α₁，α₂，…，α_m)，m是一个大于等于1的整数，这些表面误差参数表示所测量的该光学表面与该标称眼镜片的相应表面的位置和/或形状的差异，

-一个光学参数确定步骤，在该步骤过程中，通过下式确定该组光学参数中的每一个光学参数：

其中，P_i是所制造的该光学镜片的第i个光学参数的值，P_i,0是该标称光学镜片的第i个光学参数的值，是P_i关于该标称表面上的第j个表面误差参数α_j的导数且Δα_j是第j个表面误差参数的值，并且A_i是对于每一个P_i而言阶数大于等于2的项的一个组合。

有利的是，根据本发明的方法允许通过简单地测量所制造的表面并且考虑标称眼镜片来确定所制造的光学镜片的一组光学参数。镜片表面测量所耗费的时间和成本远小于镜片光学测量。

因此，根据本发明的方法允许通过简单测量眼镜片的制造表面来确定该眼镜片的多个光学参数。然后，可以将这种光学参数与它们的标称值进行比较，并且可以例如基于国际质量标准检查所制造的眼镜片的质量是否是可接受的。

根据可以单独地或以任何可能的组合来考虑的进一步的实施例：

◆在该光学参数确定步骤过程中，通过使：

来确定这些光学参数中的至少一部分，例如所有光学参数，其中，是P_i关于该标称表面上的第j个表面误差参数α_j和第k个表面误差参数α_k的二阶导数的值，Δα_j是第j个表面误差参数的值，并且Δα_k是第k个表面误差参数的值；和/或

◆在该光学参数确定步骤过程中，通过使A_i＝0来确定这些光学参数中的至少一部分，例如所有光学参数；和/或

◆该眼镜片是一个渐进式多焦点眼镜片；和/或

◆该制造表面时一个非对称表面；和/或

◆在由该眼镜片之外的至少一个参考点以及该眼镜片相对于该参考点的位置和取向所定义的特定条件下，确定至少一个光学参数，例如，确定所有光学参数；和/或

◆使该眼镜片适应于佩戴者；和/或

◆在至少由由该眼镜片的这些表面之一(例如，该眼镜片的该后表面)的相对于一个佩戴者的眼睛的转动中心的一个位置的一个位置以及该眼镜片的一个全景角和一个包角所定义的给定佩戴条件下，使该眼镜片适应于该佩戴者并且确定至少一个光学参数，例如，确定所有光学参数；和/或

◆这些佩戴条件是从对该佩戴者以及一个由该佩戴者所选择的眼镜架的测量中定义的；和/或

◆在一般佩戴条件下确定至少一个光学参数，例如，确定所有光学参数，其中，佩戴者的主观看方向与该眼镜片的拟合交叉点(CM)相交，眼睛的转动中心与该眼镜片的后面之间的距离是27mm，全景角是8°并且包角是0°；和/或

◆在该眼镜片相对于佩戴者的眼睛位于一个由8°的全景角、12mm的镜片-瞳孔距离、13.5mm的瞳孔-眼睛转动中心距离以及0°的包角所定义的位置上的情况下，确定至少一个光学参数，例如，确定所有光学参数；和/或

◆至少一个光学参数是一个局部光学参数，例如，该至少一个光学参数是从由以下各项所组成的列表当中选择的：球面屈光力、散光幅度和轴线、竖直棱镜偏差、水平棱镜偏差、总棱镜偏差；和/或

◆在由标准ISO 8980-1、ISO 8980-2和ISO 21987之一所定义的光学参数列表中选择至少一个光学参数；和/或

◆至少一个光学参数是在该眼镜片的至少一个参考点上定义的，例如，该至少一个参考点是在由以下各项所组成的列表中选择的：近视点、远视点、棱镜参考点、拟合交叉点；和/或

◆至少一个光学参数是一个全局光学参数；和/或

◆该全局参数是在与一个锥体与该眼镜片的表面之一的交集相对应的一个区域上定义的，该锥体的轴线穿过该眼镜片之外的第一参考点以及位于该眼镜片的表面之一上的第二参考点(例如，近视点、远视点、棱镜参考点或拟合交叉点)，锥体的孔大于或等于5°(例如大于等于10°)并且小于等于20°(例如小于等于15°)；和/或

◆该眼镜片适应于一个佩戴者，并且该锥体为一个视锥，该第一参考点为佩戴者的眼睛的转动中心；和/或

◆该标称眼镜片数据表示在一个标称参考系中的标称眼镜片；和/或

◆在该标称参考系中表示该眼镜片的所测量的该制造表面；和/或

◆该眼镜片适应于一个佩戴者，并且该标称参考系关联于该佩戴者；和/或

◆在该表面误差确定步骤过程中，该方法进一步包括：

-一个变形表面提供步骤，在该步骤过程中，提供由至少一个表面误差参数(α_j)定义的至少一个变形表面，

-一个合成表面确定步骤，在该步骤过程中，通过将所测量的该制造表面与该至少一个变形表面相加来确定一个合成表面，

-一个表面误差参数确定步骤，在该步骤过程中，通过将该标称表面与该合成表面之间的差异最小化来确定多个表面误差参数(Δα_j)的值；和/或

◆该表面误差参数确定步骤进一步包括一个区域确定步骤，在该区域确定步骤，在该标称表面内确定一个相关区域，并且通过最小化该标称表面与该相关区域内的合成表面之间的差异来确定这些表面误差参数；和/或

◆通过使用阻尼最小二乘法实现该参数确定步骤；和/或

◆这些表面误差参数包括至少六个位置参数，例如，该眼镜片的该至少一个制造表面相对于该标称表面的三个平移参数(T_x，T_y，T_z)和三个旋转参数(R_x，R_y，R_z)；和/或

◆该变形表面与由一个球面参数、一个柱面参数和一个轴线参数定义的一个球环面表面相对应；和/或

◆该变形表面与由一个轴线参数和一个角参数定义的一个直立圆锥相对应。

本发明进一步涉及一种用于控制镜片制造工艺的方法，其中，该镜片制造工艺除了根据本发明的方法的这些步骤之外还包括：

-在该眼镜片提供步骤之前的一个制造步骤，在该制造步骤过程中制造眼镜片，以及

-在该光学参数确定步骤之后的一个控制步骤，在该控制步骤过程中，通过将这些光学参数的值与该标称眼镜片的那些光学参数的值进行比较来确定这些光学参数的值。

本发明进一步涉及一种用于控制镜片制造工艺的方法，该方法包括如下步骤：

a)根据一种制造工艺使用一个制造装置来制造一个主镜片，

b)通过根据本发明的方法来确定步骤a)的主镜片的至少一个光学参数，

c)记录该至少一个光学参数的值，

d)定期重复步骤a)至步骤c)并检查该至少一个光学参数随时间的演变，

其中，检查在该镜片制造工艺中所用的该制造装置的至少一个参数随时间的演变，并且该主镜片的该至少一个光学参数随时间的演变与该制造装置的该至少一个参数随时间的演变有关。

根据一个进一步的方面，本发明涉及一种计算机程序产品，该产品包括一个或多个可由处理器访问的存储指令序列，当处理器执行指令时，致使处理器实施根据本发明的方法的各个步骤。

本发明还涉及一种计算机可读介质，该介质承载了根据本发明的计算机程序产品的一个或多个指令序列。

进一步地，本发明涉及一种使计算机执行本发明的方法的程序。

本发明还涉及一种在其上记录有程序的计算机可读存储介质；其中，该程序使计算机执行本发明的方法。

本发明进一步涉及一种包括一个处理器的装置，该处理器被适配成用于存储一个或多个指令序列并且实施根据本发明的方法的步骤中的至少一个步骤。

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，使用诸如“计算”、“运算”、“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/或存储器内表示为物理(诸如电子)量的数据进行操纵和/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表示为物理量的其他数据。

本发明的实施例可以包括用于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。各种这些系统所期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。

现在将参考附图描述本发明的非限制性实施例，在附图中：

-图1是流程图，展现了根据本发明的一个实施例的方法的步骤，

-图2展示了在TABO惯例中的镜片的散光轴线γ，

-图3展示了在用于表征非球面表面的惯例中的柱面轴线γ_AX，

-图4展示了沿着任何轴线的局部球面，

-图5和图6分别为带有微标记的表面和为不带有微标记的表面示出了关于微标记定义的参考系，

-图7和图8用以图解方式示出了眼睛和镜片的光学系统，

-图9示出了从眼睛的转动中心开始的光线追踪，

-图10是展示本发明的实施方式的一个示例的表格，以及

-图11是展示本发明的实施方式的一个进一步示例的表格。

一种渐进式镜片包括至少一个但优选地两个非旋转对称的非球面表面，例如但不限于渐进表面、回归表面、复曲面或非复曲面表面。

如已知的是，表面的最小曲率CURV_min通过以下公式在所述表面上的任一点处定义：

其中，R_max为表面的最大曲率半径，用米来表示，并且CURV_min用屈光度来表示。

类似地，表面的最大曲率CURV_max可以通过以下公式在表面上的任一点处定义：

其中，R_min为表面的最小曲率半径，用米来表示，并且CURV_max用屈光度来表示。

可以注意到，当表面局部为球面时，最小曲率半径R_min和最大曲率半径R_max是完全相同的，并且相应地，最小和最大曲率CURV_min和CURV_max也是完全相同的。当表面是非球面时，局部最小曲率半径R_min和局部最大曲率半径R_max是不同的。

根据最小曲率CURV_min和最大曲率CURV_max的这些表达式，标记为SPH_min和SPH_max的最小球面和最大球面可以根据所考虑的表面类型来推断。

当所考虑的表面是物体侧表面(也称为前表面)时，这些表达如下：

以及

其中，n为镜片的成分材料的折射率。

如果所考虑的表面是眼球侧表面(也称为后表面)时，这些表达如下：

以及

其中，n为镜片的成分材料的折射率。

如熟知的，在非球面表面上的任一点处的平均球面SPH_mean也可以通过下公式来定义：

因此，平均球面的表示取决于所考虑的表面：

-如果该表面是物体侧表面，那么

-如果该表面是眼球侧表面，那么

-柱面CYL也通过公式CYL＝|SPH_max-SPH_min|定义。

镜片的任何非球面的特性可以借助于局部平均球面和柱面来表示。当该柱面为至少0.25屈光度时，可以认为该表面是局部非球面的。

对于非球面表面而言，局部柱面轴线γ_AX可以被进一步定义。图2展示了如在TABO惯例中定义的散光轴线γ，而图3展示了被定义成用于表征非球面表面的惯例中的柱面轴线γ_AX。

柱面轴线γ_AX为最大曲率CURV_max的取向相对于参考轴线并且在所选择的旋转方向上的角度。在以上定义的惯例中，参考轴线是水平的(此参考轴线的角度为0°)，并且在看向佩戴者时该旋转方向对于每一只眼睛而言是逆时针的(0°≤γ_AX≤180°)。因此，+45°的柱面轴线γ_AX的轴线值表示一条倾斜定向的轴线，在看向佩戴者时，该轴线从位于右上方的象限延伸到位于左下方的象限。

此外，基于对局部柱面轴线γ_AX的值的了解，高斯公式能够表示沿着任何轴线θ的局部球面SPH，θ为图3中定义的参考系中的一个给定角度。图4中示出了轴线θ。

SPH(θ)＝SPH_maxcos²(θ-γ_AX)+SPH_minsin²(θ-γ_AX)

如所预期的，当使用高斯公式时，SPH(γ_AX)＝SPH_max并且SPH(γ_AX+90°)＝SPH_min。

因此，表面可以局部由一个三元组来定义，该三元组由最大球面SPH_max、最小球面SPH_min和柱面轴线γ_AX构成。可替代地，该三元组可以由平均球面SPH_mean、柱面CYL和柱面轴线γ_AX构成。

每当镜片特征在于参考其非球面表面之一时，如在图5和图6中所示，分别为带有微标记的表面和为不带有任何微标记的表面定义了关于微标记的参考系。

渐进式镜片包括已经被协调标准ISO 8990-2作成强制性的微标记。还可以在镜片的表面上应用临时标记，从而指示镜片上的屈光度测量位置(有时被称为控制点)(如针对远视觉和针对近视觉)，例如棱镜参考点以及拟合交叉点。应当理解，在此由术语远视屈光度测量位置(“FV位置”)和近视屈光度测量位置(“NV位置”)提及的可以是包括在镜片的第一表面上的由镜片制造商分别提供的FV和NV临时标记的正交投影中的点中的任何一个点。如果没有临时标记或者其已经被清除，技术人员始终可以通过使用安装图纸和永久性微标记在镜片上定位这些控制点。

这些微标记还使得可以定义用于为该镜片的两个表面的参考系。

图5示出了用于带有微标记的表面的参考系。该表面的中心(x＝0，y＝0)为该表面的点，在该点上，该表面的法线N与连接这两个微标记的线段的中心相交。MG为这两个微标记定义的共线单一向量。该参考系的向量Z等于该单一法线(Z＝N)；该参考系的向量Y等于Z与MG的向量乘积；该参考系的向量X等于Y与Z的向量乘积。{X,Y,Z}由此形成一个直接标准正交三面形。该参考系的中心为该表面的中心x＝0mm，y＝0mm。X轴为水平轴线并且Y轴为竖直轴线，如图3所示。

图6示出了用于与带有微标记的表面相反的表面的参考系。此第二表面的中心(x＝0，y＝0)为与连接该第一表面上的两个微标记的区段的中心相交的法线N与该第二表面相交所在的点。以与该第一表面的参考相同的方式构建该第二表面的参考，即，向量Z等于该第二表面的单一法线；向量Y等于Z与MG的向量乘积；向量X等于Y与Z的向量乘积。至于第一表面，X轴为水平轴线并且Y轴为竖直轴线，如图3所示。该表面的参考系的中心也为x＝0mm，y＝0mm。

类似地，在半成品镜片毛坯上，标准ISO 10322-2要求应用微标记。因此可以与如上所述的参考系一样良好地确定半成品镜片毛坯的经机加工的表面的中心。

图7和8是眼睛和镜片的光学系统的图形展示，因此示出了在说明书中使用的定义。更精确地，图7展现了这种系统的一个透视图，展示了用于定义注视方向的参数α和β。图8是平行于佩戴者的头的前后轴线的竖直平面图，并且在参数β等于0的情况下时该竖直平面穿过眼睛的转动中心。

将眼睛的转动中心标记为Q’。图8中以一条点划线示出的轴线Q’F’是穿过眼睛的转动中心并且在佩戴者前方延伸的水平轴线，即，对应于主注视视角的轴线Q’F’。此轴线在称为拟合交叉点的一个点上切割镜片的后表面，该点在镜片上存在而使得眼科医生能够将镜片定位在一个参考系中。镜片的后表面与轴线Q’F’的交叉点是点O。如果位于后表面上，那么O可以是拟合交叉点。具有中心Q’和半径q’的顶点球面，在水平轴线的一点上与镜片的后表面相切。作为示例，25.5mm的半径q’的值对应于一个常用值，并且在佩戴镜片时提供令人满意结果。

图7上用一条实线表示的给定凝视方向对应于围绕Q’旋转的眼睛的一个位置并且对应于顶点球面的点J；角β是在轴线Q’F’与直线Q’J在包括轴线Q’F’的水平平面上的投影之间形成的角；这个角出现在图7上的方案中。角α是在轴线Q’J与直线Q’J在包含轴线Q’F’的水平平面上的投影之间形成的角，这个角出现在图7和8的示意图中。一个给定的凝视图因此对应于顶点球面的点J或者对应于一对(α，β)。如果下降注视角的值为正并且越大，则注视下降越大；如果该值为负并且越大，则注视上升越大。

在一个给定的注视方向上，在物体空间中位于给定物距处的点M的图像形成在对应于最小距离JS和最大距离JT的两个点S与T之间，该最小距离和最大距离将是矢状局部焦距和切向局部焦距。在点F’处形成了无穷远处的物体空间中一点的图像。距离D对应于镜片的后冠状平面。

工作视景(Ergorama)是使一个物点的通常距离关联于每一个注视方向的函数。典型地，在遵循主注视方向的远视觉中，物点处于无穷远处。在遵循基本上对应于在朝向鼻部侧的绝对值为约35°的角α和约5°的角β的注视方向的近视中，物距大约为30cm到50cm。为了了解关于工作视景的可能定义的更多细节，可以考虑美国专利US-A-6,318,859。此文献描述了工作视景、其定义及其建模方法。对于本发明的方法而言，点可以处于无穷远处或不处于无穷远处。工作视景可以是佩戴者的屈光不正的函数。

使用这些元素可以在每一个注视方向上定义佩戴者的光学屈光力和散光。针对注视方向(α，β)来考虑在由工作视景给定的物距处的物点M。在物体空间中在对应光线上针对点M将物体接近度ProxO定义为顶点球面的点M与点J之间的距离MJ的倒数：

ProxO＝1/MJ

这使得能够在针对顶点球面的所有点的一种薄镜片近似内计算物体接近度，该薄镜片近似用于确定工作视景。对于真实镜片而言，物体接近度可以被视为物点与镜片的前表面之间的在对应光线上的的距离的倒数。

对于同一注视方向(α，β)而言，具有给定物体接近度的点M的图像形成于分别对应于最小焦距和最大焦距(其将是矢状焦距和切向焦距)的两个点S与T之间。量ProxI称为点M的图像接近度：

通过用一个薄镜片的情况类推，因此针对一个给定注视方向和一个给定物体接近度，即，针对物体空间在对应光线上的一点，可以将光学屈光力Pui定义为图像接近度与物体接近度之和。

Pui＝ProxO+ProxI

借助于相同的符号，针对每个注视方向和一个给定物体接近度，将散光Ast定义为：

此定义对应于由镜片产生的一条射束的散光。可以注意到，该定义在主注视方向上给定了散光的典型值。通常称为轴线的散光角是角γ。角γ是在与眼睛关联的参考系{Q’，x_m，y_m，z_m}中测量的。它对应于借以形成图像S或T的角，该角取决于相对于平面{Q’，z_m，y_m}中的方向z_m所使用的惯例。

在佩戴条件中，镜片的光学屈光力和散光的可能定义因此可以如B.Bourdoncle等人的论文中所阐释那样计算，该论文的题目为“通过渐进式眼镜片的光线追踪(Raytracing through progressive ophthalmic lenses)”(1990年国际镜片设计会议，D.T.Moore编，英国光电光学仪器学会会议记录)。标准佩戴条件应当理解为镜片相对于一位标准佩戴者的眼睛的位置，尤其通过-8°的全景角、12mm的镜片-瞳孔距离、13.5mm的瞳孔-眼睛转动中心以及0°的包角来定义。该广角是眼镜片的光轴与处于主位置的眼睛的视轴之间的竖直平面中的角，通常被视为是水平的。该包角是眼镜片的光轴与处于主位置的眼睛的视轴之间的水平平面中的角，通常被视为是水平的。也可以使用其他条件。可以从用于一个给定镜片的光线跟踪程序来计算佩戴条件。此外，可以计算光学屈光力和散光，使得针对在这些佩戴条件中佩戴眼镜的一位佩戴者在参考点(即，远视中的控制点)处满足处方或者通过一个前聚焦计来测得处方。

图9描绘了一种配置的透视图，其中参数α和β非零。因此，可以通过示出固定参考系{x，y，z}和与眼睛关联的参考系{x_m，y_m，z_m}来展示眼睛的转动的影响。参考系{x，y，z}的原点在点Q’处。x轴是Q’O轴，并且是从镜片朝向眼睛定向。y轴是竖直的并且向上定向。z轴使得参考系{x，y，z}是正交且直接的。参考系{x_m，y_m，z_m}关联于眼睛，并且其中心是点Q’。x_m轴对应于注视方向JQ’。因此，对于主注视方向而言，这两个参考系{x，y，z}和{x_m，y_m，z_m}是相同的。已知的是，镜片的性质可以用若干不同的方式表示，并且值得注意的是，用表面和光学方式表示。因此，表面表征等效于光学表征。在毛坯的情况下，只可以使用表面表征。需理解，光学表征要求根据佩戴者的处方来对镜片进行机械加工。相比之下，在眼镜片的情况下，该表征可以是表面类型或光学类型，这两种表征能用两种不同观点描述同一物体。每当镜片的表征为光学类型时，它指代上述工作视景眼镜片系统。为了简单，术语“镜片”用于本说明书中，但是须被理解为“工作视景眼镜片系统”。表面项的值可以相对于各点来表示。各点借助于如上关于图3、图5和图6所定义的参考系中的横坐标或纵坐标来定位。

光学项中的值可以针对注视方向来表达。注视方向通常是由它们的降低程度以及原点在眼睛的旋转中心的一个参考系中的方位角来给定。当镜片被安装在眼睛前方时，对于一个主注视方向而言，称为拟合交叉点的一个点被置于眼睛的瞳孔或转动中心Q’前面。该主注视方向对应于一位佩戴者正直视前方的情形。在所选择的眼镜架中，不论该拟合交叉点定位在镜片的什么表面(后表面或前表面)，该拟合交叉点因此对应于一个0°的降低角α和一个0°的方位角β。

以上参考图7至图9所作的描述是针对中央视觉给出。在周边视觉中，由于注视方向固定，因此瞳孔的中心取代眼睛的转动中心而被考虑并且周边光线方向取代注视方向而被考虑。当考虑周边视觉时，角α和角β对应于光线方向，而非注视方向。

在该描述的剩余部分，可以使用术语如《向上》、《底部》、《水平》、《竖直》、《以上》、《以下》，或其他指示相对位置的字。在镜片的佩戴条件下理解这些术语。值得注意地，镜片的“上”部分对应于一个负降低角α<0°以及镜片的“下”部分对应于一个正降低角α>0°。类似地，镜片或半成品镜片毛坯的表面的“上”部分对应于沿着y轴的一个正值，并且优选地对应于沿着y轴的、大于拟合交叉点处的y_值的一个值；而镜片或半成品镜片毛坯的表面的“下”部分对应于在上文参考图3、图5和图6定义的参考系中沿着y轴的一个负值，并且优选地对应于沿着y轴的、小于拟合交叉点处的y_值的一个值。

根据本发明的方法是一种用于确定眼镜片的一组n个光学参数(P₁，P₂，…，P_n)的值的方法，n为大于等于1的整数。

根据本发明的不同实施例，该眼镜片可以是单视觉眼镜片、多焦点眼镜片、或渐进式多焦点眼镜片。

根据本发明的一个实施例，该眼镜片可以是主镜片。主镜片是并不旨在由佩戴者佩戴的镜片。例如，相对于旨在由佩戴者佩戴的镜片，主镜片可以具有不同的几何和/或光学参数和/或由不同的材料制造而成。

例如，主镜片由一种材料制成且具有一种设计，如其光学参数比一般的制造镜片对工艺参数的改变更加灵敏。

根据本发明的一个实施例，可以使该眼镜片适应于佩戴者；具体地，可以使该眼镜片适应于佩戴者的处方。

根据一个实施例，在由该眼镜片之外的至少一个参考点以及该眼镜片相对于该参考点的位置和取向所定义的特定条件下，确定至少一个光学参数，例如，确定所有光学参数(P₁，P₂，…，P_n)。

这些特定条件可以是佩戴条件，并且该参考点可以表示佩戴者的眼睛的转动中心。该眼镜片的位置和取向可以由该眼镜片的表面中之一(例如，该眼镜片的后表面)相对于该佩戴者的眼睛的转动中心的位置的位置以及该眼镜片的全景角和包角定义。

根据一个使眼镜片适应于佩戴者的实施例，这些佩戴条件可以通过对佩戴者进行特定的测量来获得，从而提高了根据本发明的方法的精确度。

还可以使用一般佩戴条件来定义这些光学参数中的至少一个光学参数(例如，所有光学参数)。

一般佩戴条件可以被定义为：佩戴者的主观看方向与眼镜片的拟合交叉点相交、眼睛的转动中心与眼镜片的后面之间的距离为27mm、全景角为8°以及包角为0°。

可选地，一般佩戴条件可以考虑佩戴者的瞳孔来进行定义。这种佩戴条件可以由8°的全景角、12mm的镜片-瞳孔距离、13.5mm的瞳孔-眼睛转动中心以及0°的包角来定义。

根据一个实施例，至少一个光学参数为局部光学参数。例如，这些光学参数可以从由以下各项所组成的列表当中选择：球面屈光力、散光幅度和轴线、竖直棱镜偏差、水平棱镜偏差、总棱镜偏差。

光学参数的其他示例在以下ISO标准中进行了定义：

-针对非磨边单视觉眼镜片的ISO 8980-1，或者

-针对非磨边多焦点眼镜片的ISO 8980-2，或者

-针对磨边眼镜片的ISO 21987。

每一个局部光学参数都可以在一个参考点处进行定义。例如，对于多焦点眼镜片而言，该参考点可以在由以下各项所组成的列表中选择：近视点、远视点、棱镜参考点或拟合交叉点。

根据一个实施例，至少一个光学参数为全局光学参数。

全局光学参数在与一个锥体与该眼镜片的这些表面之一的交集相对应的一个区域上进行定义。该锥体的轴线穿过第一和第二参考点。该第一参考点是一个位于该眼镜片之外的点，并且该第二参考点是一个位于该眼镜片的表面之一上的点。

该锥体可以是视锥，并且该第一参考点为眼睛的转动中心。例如，如果使该眼镜片适应于佩戴者，该第一参考点可以对应于佩戴者的眼睛的转动中心。

该第二参考点在多焦点眼镜片的情况下可以是近视点、远视点、棱镜参考点或拟合交叉点。

根据一个实施例，锥体的孔大于等于5°(例如大于等于10°)并且小于等于20°(例如小于或等于15°)。

根据本发明的一个实施例，本发明的方法可以包括：

-一个标称眼镜片数据提供步骤S1，

-一个眼镜片提供步骤S2

-一个光学表面测量步骤S3

-一个表面误差确定步骤S4，以及

-一个光学参数确定步骤S5。

在标称眼镜片数据提供步骤S1过程中，提供表示标称眼镜片的标称数据。

该标称数据可以表示在一个标称参考系中的标称眼镜片。

根据一个使眼镜片适应于佩戴者的实施例，这种标称参考系可以关联于该佩戴者。

在眼镜片提供步骤S2过程中，提供一个眼镜片。该眼镜片包括至少两个光学表面，这些光学表面中的至少一个表面是基于该标称眼镜片的相应表面(也称为“标称表面”)制造的。

在光学表面测量步骤S3过程中，测量该眼镜片的至少一个制造表面，根据本发明的一个实施例，在用来表示该标称眼镜片的标称参考系中表示该眼镜片的所测量的制造表面。

在表面误差确定步骤S4过程中，确定一组m个表面误差参数(α₁，α₂，…，α_m)，m为大于等于1的整数。

这些表面误差参数表示所测量的光学表面与该标称眼镜片的相应表面的位置和/或形状的差异。

根据本发明的一个实施例，在表面误差确定步骤S4过程中，该方法进一步包括：

-一个变形表面提供步骤S41，

-一个合成表面确定步骤S42，以及

-一个表面误差参数确定步骤S43。

在变形表面提供步骤S41过程中，提供由至少一个表面误差参数(α_j)定义的至少一个变形表面。

该变形表面可以与由一个球面参数、一个柱面参数和一个轴参数定义的一个球环面表面相对应。

该变形表面可以进一步与由一个轴线参数和一个角参数定义的一个直立圆锥相对应。

根据本发明的一个实施例，这些表面误差参数包括至少六个位置参数，例如，该眼镜片的至少一个制造表面相对于该标称表面的三个平移参数(T_x，T_y，T_z)和三个旋转参数(R_x，R_y，R_z)。

在合成表面确定步骤S42过程中，通过使所测量的制造表面与该至少一个变形表面相加来确定一个合成表面。

在表面误差参数确定步骤S43过程中，通过将该标称表面与该合成表面之间的差异最小化来确定表面误差参数(Δα_j)的值。

根据一个实施例，该表面误差参数确定步骤进一步包括一个区域确定步骤，在该区域确定步骤，在该标称表面内确定一个相关区域，并且通过最小化该标称表面与该相关区域内的合成表面之间的差异来确定这些表面误差参数。

在光学参数确定步骤S5过程中，通过下式确定该组光学参数中的每一个光学参数：

其中，Pi是所制造的光学镜片的第i个光学参数的值，P_i,0是标称光学镜片的第i个光学参数的值，是P_i关于标称表面上的第j个表面误差参数α_j的导数且Δα_j是第j个表面误差参数的值，并且A_i是对于每一个P_i而言阶数大于等于2的项的一个组合。

根据本发明的一个实施例，

其中，是P_i关于该标称表面上的第j个表面误差参数α_j和第k个表面误差参数α_k的二阶导数，Δα_j是第j个表面误差参数的值，并且Δα_k是第k个表面误差参数的值。

换言之，在该光学参数确定步骤过程中，这些光学参数中的至少一部分(例如所有参数)通过下式来确定：

根据本发明的一个实施例，在该光学参数确定步骤过程中，通过使A_i＝0来确定这些光学参数中的至少一部分，例如所有参数，即

计算任意阶数的Pi的偏导数会是非常耗时的。取决于光学性能，将P_i的偏导数的演算阶数限制到最小阶数(必要时)是有利的。

示例1

发明人实现了根据本发明的方法以针对给定的眼镜片确定一组表面误差对一组光学参数的影响。

在本示例中，该眼镜片是渐进式多焦点镜片。该眼镜片的前表面具有5.5屈光度的基础弯曲度、2.0屈光度的增加以及“万里路舒适型(Comfort Varilux)”设计。

该光学镜片的后表面是球面的，并且被安排成用于在近视点处提供2.0球面屈光度、0柱面屈光度以及0°轴线的眼科处方。

该光学镜片由折射率为1.502的奥玛(Orma)材料制成。

沿一个直径为60mm、以该眼镜片的棱镜参考点为中心的圆，该光学镜片的厚度为至少0.8mm。该光学镜片在棱镜参考点处的厚度大于2.5mm。

发明人在表面误差当中选择了考虑如下定位误差：

-D_Tx：眼镜片的后表面相对于眼镜片的前表面沿着x轴的平移定位误差，

-D_Ty：眼镜片的后表面相对于眼镜片的前表面沿着y轴的平移定位误差，

-D_Tz：眼镜片的后表面相对于眼镜片的前表面沿着z轴的平移定位误差，

-D_Rx：眼镜片的后表面相对于眼镜片的前表面围绕x轴的旋转定位误差，

-D_Ry：眼镜片的后表面相对于眼镜片的前表面围绕y轴的旋转定位误差，以及

-D_Rz：眼镜片的后表面相对于眼镜片的前表面围绕z轴的旋转定位误差。

发明人进一步决定通过将以下各项添加至后表面上以考虑表面误差当中的倾斜误差：

-与(x/R)²项相对应的D_xx误差，其中R为表面的半径，

-与(x/R)*(y/R)项相对应的D_xy误差，其中R为表面的半径，以及

-与(y/R)²项相对应的D_yy误差，其中R为表面的半径。

已经评估了上述表面误差对远视光学参数和近视光学参数的光学影响。

在远视光学参数中，发明人已经决定考虑从最小屈光力轴线开始不同取向上在远视点处的平均光学屈光力：

-45°取向：Pfv_45，

-30°取向：Pfv_30，以及

-60°取向：Pfv_60。

在近视光学参数中，已经决定考虑从最小屈光力轴线开始不同取向上在近视点处的平均光学屈光力：

-45°取向：Pnv_45，

-30°取向：Pnv_30，以及

-60°取向：Pnv_60。

已经通过考虑棱镜参考点处的水平棱镜偏差Dh_prp和棱镜参考点处的竖直棱镜偏差Dv_prp来评估在眼镜片的棱镜参考点处上述表面误差的光学棱镜效应。

在本示例中，针对每一个光学参数P_i，评估了P_i关于每一个表面误差参数的导数值。

图10中总结了这种评估的结果。

可以使用图10的表格基于所测量的表面误差来确定所制造的眼镜片的光学特性。

通常，当已经制造出眼镜片时，可以测量表面误差D_Tx、D_Ty、D_Tz、D_Rx、D_Ry、D_Rz、D_xx、D_xy和D_yy并且使用图10的表格来估计这些光学参数的期望值。

例如，远视点处的平均光学屈光力的标称值Pfv_45,0与远视点处的所述平均光学屈光力的所得到的值Pfv_45之间的差值可以被估计为等于：2.28E-05*D_Tx+7.40E-03*D_Ty-1.73E-02*D_Tz+2.39E-02*D_Rx+3.40E-05*D_Ry+2.08E-06*D_Rz-5.69E-01*D_xx+2.46E-05*D_xy-5.77E-01*D_yy。

因此，通过测量表面误差可以确定所制造的眼镜片的光学特性。

可以逐行使用图10中所提供的表格，以确定对于每一个表面误差而言最受影响的光学参数。

例如，在逐行分析图10的表格时考虑倾斜误差D_xx、D_xy和D_yy，看起来镜片的后表面的这种倾斜误差对水平和竖直棱镜偏差具有较小的影响，而相同的倾斜误差对于近视点和远视点处的光学屈光力的值具有非常大的影响。

还可以逐排使用图10的表格，以确定对给定光学参数影响最大的表面误差。

例如，在考虑图10的表格时，看起来光学屈光力参数Pfv_45、Pfv_30、Pfv_60、Pnv_45、Pnv_30和Pnv_60主要受到倾斜误差D_xx、D_xy和D_yy的影响。

此外，棱镜参考点处的水平棱镜偏差Dh_prp看起来似乎受到以下各项很大影响：

-D_Tx：眼镜片的后表面相对于眼镜片的前表面沿着x轴的平移定位误差，以及

-D_Ry：眼镜片的后表面相对于眼镜片的前表面围绕y轴的旋转定位误差。

示例2

发明人进一步用类似于示例1的渐进式多焦点镜片实现了根据本发明的方法，该眼镜片的前表面具有5.5屈光度的基础弯曲度、3.5屈光度的增加以及“万里路舒适型”设计。

该光学镜片的后表面是球面的，并且被安排成用于在近视点处提供0球面屈光度、3柱面屈光度以及30°轴线的眼科处方。

该光学镜片由折射率为1.502的奥玛(Orma)材料制成。

沿一个直径为60mm、以该眼镜片的棱镜参考点为中心的圆，该光学镜片的厚度为至少0.8mm。该光学镜片在棱镜参考点处的厚度为至少2.5mm。

这些光学参数和表面误差与示例1相同。如在示例1中，针对每一个光学参数P_i，评估了P_i关于每一个表面误差参数的导数值。

图11中总结了这种评估的结果。

示例1与示例2之间出现差异。例如，可以观察到，对于根据示例1的眼镜片，眼镜片的后表面相对于眼镜片的前表面沿x轴的平移定位误差D_Tx对棱镜参考点处的竖直棱镜偏差Dv_prp具有非常小的影响，而眼镜片的后表面相对于眼镜片的前表面沿x轴的相同平移定位误差D_Tx对根据示例2的眼镜片的棱镜参考点处的竖直棱镜偏差Dv_prp具有很大的影响。

以上已经借助于实施例描述了发明，这些实施例并不限制本发明的发明构思。具体而言，根据本发明的方法可以用于双表面制造工艺，即，对眼镜片的前后表面都进行机加工的工艺。

Claims

1.一种由计算机装置来实现、用于确定眼镜片的一组n个光学参数(P₁，P₂，…，P_n)的值的方法，n是大于等于1的整数，该方法包括：

标称眼镜片数据提供步骤，在该步骤过程中，提供表示标称眼镜片的标称数据，

眼镜片提供步骤，在该步骤过程中，提供眼镜片，该眼镜片包括至少两个光学表面，这些光学表面中的至少一个表面是制造表面，该制造表面是基于该标称眼镜片的相应标称表面制造的，

光学表面测量步骤，在该步骤过程中，测量该眼镜片的该制造表面或每个制造表面，

表面误差确定步骤，在该步骤过程中，确定一组m个表面误差参数(α₁，α₂，…，α_m)，m是大于等于1的整数，这些表面误差参数表示所测量的该光学表面与该标称眼镜片的相应标称表面的位置和/或形状的差异，

光学参数确定步骤，在该步骤过程中，通过下式确定该组光学参数中的每一个光学参数：

<mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mn>0</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mo>&lsqb;</mo> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi> </munderover> <msub> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <mo>&part;</mo> <msub> <mi>P</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mo>&part;</mo> <msub> <mi>&alpha;</mi> <mi>j</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>0</mn> </msub> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>&Delta;&alpha;</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>&rsqb;</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>A</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow>

其中，P_i是所制造的该眼镜片的第i个光学参数的值，P_i,0是该标称眼镜片的第i个光学参数的值，是P_i关于该标称表面上的第j个表面误差参数α_j的导数且Δα_j是第j个表面误差参数的值，并且A_i是对于每一个P_i而言阶数大于等于2的项的组合。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在该光学参数确定步骤过程中，通过使：

<mrow> <msub> <mi>A</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>&lsqb;</mo> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi> </munderover> <msub> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <mo>&part;</mo> <mn>2</mn> </msup> <msub> <mi>P</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mo>&part;</mo> <msub> <mi>&alpha;</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>&part;</mo> <msub> <mi>&alpha;</mi> <mi>k</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mn>0</mn> </msub> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>&Delta;&alpha;</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>&Delta;&alpha;</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>&rsqb;</mo> </mrow>

来确定这些光学参数中的至少一部分，其中，是P_i关于该标称表面上的第j个表面误差参数α_j和第k个表面误差参数α_k的二阶导数的值，Δα_j是第j个表面误差参数的值，并且Δα_k是第k个表面误差参数的值。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在该光学参数确定步骤过程中，通过使A_i＝0来确定这些光学参数的至少一部分。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在由该眼镜片之外的至少一个参考点以及该眼镜片相对于该参考点的位置和取向所定义的特定条件下，确定至少一个光学参数。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在至少由该眼镜片的这些表面之一的相对于佩戴者的眼睛的转动中心的位置的位置以及该眼镜片的全景角和包角所定义的给定佩戴条件下，使该眼镜片适应于该佩戴者并且确定至少一个光学参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，这些佩戴条件是从对该佩戴者以及由该佩戴者所选择的眼镜架的测量中定义的。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，至少一个光学参数是局部光学参数，并且是从由以下各项所组成的列表当中选择的：球面屈光力、散光幅度和轴线、竖直棱镜偏差、水平棱镜偏差、总棱镜偏差。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，至少一个光学参数是全局光学参数。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

该标称眼镜片数据表示在标称参考系中的标称眼镜片，并且

在该标称参考系中表示该眼镜片的所测量的该制造表面。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，使该眼镜片适应于佩戴者，并且该标称参考系关联于该佩戴者。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，在该表面误差确定步骤过程中，该方法进一步包括：

变形表面提供步骤，在该步骤过程中，提供由至少一个表面误差参数α_j定义的至少一个变形表面，

合成表面确定步骤，在该步骤过程中，通过将所测量的该制造表面与该至少一个变形表面相加来确定合成表面，

表面误差参数确定步骤，在该步骤过程中，通过将该标称表面与该合成表面之间的差异最小化来确定多个表面误差参数的值Δα_j。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，表面误差参数包括至少六个位置参数，包括该眼镜片的该至少一个制造表面相对于该标称表面的三个平移参数(T_x，T_y，T_z)和三个旋转参数(R_x，R_y，R_z)。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，表面误差参数包括至少六个位置参数，包括该眼镜片的该至少一个制造表面相对于该标称表面的三个平移参数(T_x，T_y，T_z)和三个旋转参数(R_x，R_y，R_z)。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，表面误差参数包括至少六个位置参数，包括该眼镜片的该至少一个制造表面相对于该标称表面的三个平移参数(T_x，T_y，T_z)和三个旋转参数(R_x，R_y，R_z)。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，该变形表面对应于由球面参数、柱面参数和轴线参数定义的球环面表面。

16.根据权利要求11所述的方法，其中，该变形表面对应于由轴线参数和角参数定义的直立圆锥。

17.根据权利要求2或3所述的方法，其中，确定这些光学参数中的至少一部分包括确定所有光学参数。

18.根据权利要求4所述的方法，其中，确定至少一个光学参数包括确定所有光学参数。

19.根据权利要求6所述的方法，其中，确定至少一个光学参数包括确定所有光学参数。

20.根据权利要求5所述的方法，其中，该眼镜片的这些表面之一是眼镜片的后表面。

21.一种用于控制镜片制造工艺的方法，该方法包括如下步骤：

a)根据一种制造工艺使用制造装置来制造主镜片，

b)通过根据权利要求1至20中任意一项所述的方法来确定步骤a)中的该主镜片的至少一个光学参数，

c)记录该至少一个光学参数的值，