CN104838306B - 用于优化菲涅耳光学镜片的方法 - Google Patents

Abstract

由计算机装置实施的优化适合佩戴者的光学镜片的方法，包括：初始光学系统提供阶段(S1)，在该阶段过程中提供初始光学系统，该初始光学系统包括至少一个光源(10)、光接收器(12)和放置在该光源(10)与该光接收器(12)之间的初始光学镜片(L0)，该初始光学镜片包括至少一个菲涅耳区，工作光学镜片定义阶段(S2)，在该阶段过程中，将工作光学镜片定义成等于该初始光学镜片(L0)，求值阶段(S3)，在该阶段过程中，对与该光接收器(12)接收的已经穿过该工作光学镜片的环状阶梯的光线的数量相关的代价函数进行求值，修改阶段(S4)，在该阶段过程中，对该工作光学镜片的环状阶梯进行修改，其中，重复该求值和修改步骤以便最小化该代价函数。

Description

用于优化菲涅耳光学镜片的方法

技术领域

本发明涉及一种由计算机装置实施的用于优化适合佩戴者的光学镜片的方法，并且涉及一种用于为佩戴者制造光学镜片的方法。

背景技术

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。

人们对代替更常规的折射镜片具有用于某些眼科应用的菲涅耳区的眼镜片有着越来越大的兴趣。对用于眼科应用的菲涅耳镜片的兴趣的增加，究其原因是增加了镜片光学屈光力和/或减小了镜片厚度，因此，它们又被称为“具有高屈光力的薄镜片”。具有菲涅耳区的眼镜片的一个问题是当佩戴者佩戴着这种眼镜片时可能观察到寄生像。此类寄生像是由菲涅耳区产生的，并且会让佩戴者感到烦恼。

因此，需要一种优化眼镜片的菲涅耳区的方法以便减少此类寄生像。

发明内容

为此，本发明提出了一种由计算机装置实施的用于优化适合佩戴者的光学镜片的方法，该方法包括：

·一个初始光学系统提供阶段，在该阶段过程中，提供一个初始光学系统，该初始光学系统包括至少一个光源、一个光接收器和一个放置在该光源与该光接收器之间的初始光学镜片，该初始光学镜片包括至少一个菲涅耳区，该菲涅耳区包括由至少一个环状阶梯连结的至少两个不连续的光功能环状区段，

·一个工作光学镜片定义阶段，在该阶段过程中，将一个工作光学镜片定义成等于该初始光学镜片，

·一个求值阶段，在该阶段过程中，对与该光接收器从该光源接收的已经穿过该工作光学镜片的环状阶梯的光线的数量相关的一个代价函数进行求值，

·一个修改阶段，在该阶段过程中，对该工作光学镜片的环状阶梯进行修改，其中，重复该求值和修改步骤以便最小化该代价函数。

发明人已经观察到，寄生像是由菲涅耳结构的环状阶梯引起的。根据本发明的方法允许对这些环状阶梯进行优化，以便减少佩戴者所接收到的并且已经穿过环状阶梯的光线的数量，从而减少了佩戴者在佩戴着光学镜片时可能观察到的寄生像。

根据可以单独或组合进行考虑的进一步实施例：

-在该修改阶段过程中，对该环状阶梯的角度和/或位置和/或横截面形状进行修改；和/或

-通过给该光接收器所接收的每一条光线根据该光接收器的接收该光线的区赋予不同的权重来计算该代价函数；和/或

-该光接收器存在于当该佩戴者的眼睛在所有方向上转动时该佩戴者的瞳孔点的轨迹上；和/或

-该光接收器被划分为三个区，第一区对应于中央视觉区，第二区对应于中间视觉区，并且第三区对应于周边视觉区；和/或

-通过给该光接收器所接收的每一条光线根据该光接收器接收该光线时的入射角赋予不同的权重来计算该代价函数；和/或

-通过给该接收器所接收的每一条光线根据它们的光度能量赋予不同的权重来计算该代价函数；和/或

-该菲涅耳区包括由多个环状阶梯连结的多个不连续的光功能环状区段，并且该方法进一步包括一个求值区提供阶段，在该阶段过程中，提供该菲涅耳区的一个求值区，并且仅仅针对包括在该求值区中的这些环状阶梯实施该求值阶段；和/或

-该求值区包括多个环状阶梯，并且通过给该光接收器所接收的每一条光线根据该光线在被该接收器所接收之前已经穿过了哪个环状阶梯赋予不同的权重来计算该代价函数；和/或

-该初始光学系统包括多个光源；和/或

-通过给该光接收器所接收的每一条光线根据该光线是由哪个光源发出的赋予不同的权重来计算该代价函数；和/或

-这些光源的能量和分布被适配成对应于视觉情境。

本发明还涉及一种为佩戴者制造光学镜片的方法，该方法包括：

·一个光学镜片数据提供阶段，在该阶段过程中，提供与根据前述权利要求中任意一项所述的方法的经优化的光学镜片相对应的光学镜片数据，

·一个制造阶段，在该阶段过程中，制造该经优化的光学镜片。

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，这些指令可由一个处理器访问，在被该处理器执行时，致使该处理器实施根据本发明的方法的各个阶段。

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。

本发明还涉及一种具有在其上记录的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这些阶段中的至少一个阶段。

如从以下讨论中明显的是，除非另外具体规定，否则应了解到，贯穿本说明书，使用如“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(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、寄存器或其他此类信息存储、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。

附图说明

现在将参照附图来描述本发明的非限制性实施例，在附图中：

o图1是流程图，展现了根据本发明的一个实施例的方法的各步骤，

o图2是根据本发明的实施例的初始光学系统的示意图，

o图3是根据本发明的实施例的光接收器的示意图，

o图4展现了根据本发明的一个实施例的加权函数的示例，

o图5a是根据本发明的一个实施例到达光接收器的光线的示意性图示，以及

o图5b展现了根据本发明的一个实施例的加权函数的示例。

具体实施方式

附图中的元件仅为了简洁和清晰而展示并且不一定按比例绘制。例如，图中的某些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大，以便帮助提高对本发明的实施例的理解。

根据图1上所展示的本发明的实施例，根据本发明的用于优化适合佩戴者的光学镜片的方法至少包括：

·一个初始光学系统提供阶段S1，

·一个工作光学镜片定义阶段S2，

·一个求值阶段S3，以及

·一个修改阶段S4。

在初始光学系统提供阶段S1过程中，提供初始光学系统。在图2上展现了初始光学系统的示例。初始光学镜片包括至少一个光源10、光接收器12和放置在光源10与光接收器12之间的初始光学镜片L0。初始光学镜片L0包括一个菲涅耳区，该菲涅耳区包括由至少一个环状阶梯18连结的至少两个不连续的光功能环状区段14、16。

该环状阶梯可以通过其横截面形状、相对于这些光功能环状区段的角取向和位置(即，环状阶梯的高度和宽度)来定义。

在图2上所展现的实施例中，该菲涅耳区包括由多个环状阶梯连结的多个不连续的光功能环状区段。

而在本发明的此实施例中，该菲涅耳区在初始光学镜片的前表面上，将理解的是，在本发明的替代性实施例中，菲涅耳区可以在初始光学镜片的后表面上。

另外，尽管菲涅耳区在图2中展现为凸面的表面上，但应了解，此表面可以同样良好地为凹面或任何其他弯曲的表面。

根据在图3上所展现的本发明的实施例，光接收器12存在于当佩戴者的眼睛围绕佩戴者的眼睛转动中心CRO在所有方向上转动时佩戴者的瞳孔20点的轨迹上。例如，佩戴者的瞳孔可以具有大约6mm的直径，并且瞳孔20与眼睛转动中心CRO之间的距离可以被设置为大约13.5mm。在主注视方向的每一侧上可以将处于极限位置的瞳孔中心之间的角距离设置为大约30°。

如在图3上所定义的光接收器12可以被划分为不同的区，例如，三个区。

第一区Z1对应于中央视觉区。第一区Z1可以被定义为在主注视方向的每一侧上具有大约12.5°的角。

第二区Z2对应于中间视觉区并且可以被定义为在主注视方向的每一侧上具有包括在12.5°与30°之间的角。

第三区Z3对应于周边视觉区并且可以被定义为在主注视方向的每一侧上具有大于30°的角。

有利的是，如在图3上所展示的那样定义光接收器对应于对佩戴者的眼睛的良好展示，并且提高了优化方法的准确性。

根据本发明的一个实施例，该初始光学系统可以包括多个光源。可以将这多个光源和每个光源的能量分布成与视觉情境相对应。

例如，如果光学镜片要优选地用于观看屏幕，则这些光源在对应于中央视觉的区内可以具有更大的密度和能量。而如果光学镜片要优选地用于在外行走，则这些光源可能具有各向同性的分布。例如，光源可以存在于围绕初始光学镜片在水平平面内的圆弧上覆盖-85°至85°的角度范围每5°分布的各向同性点源，每一个光源都被认为具有相等的能量。

在工作光学镜片定义阶段S2过程中，将工作光学镜片定义成等于初始光学镜片。具体而言，在工作光学镜片定义阶段S2中所定义的工作光学镜片具有与初始光学镜片相同的菲涅耳区。

在求值阶段S3过程中，对与该光接收器从该光源接收的已经穿过该工作光学镜片的环状阶梯的光线的数量相关的一个代价函数进行求值。

可以通过给所接收的每一条光线根据不同的标准赋予不同的权重来定义该代价函数。

根据本发明的一个实施例，其中，该光接收器对应于图3上所展示的光接收器，该代价函数可以给该光接收器所接收的每一条光线根据该光接收器的接收该光线的区赋予不同的权重。在图4上展示了基于该光接收器的区的加权函数的一个示例。在图4上所展示的示例中，该加权函数从代价函数中消除了到达区3(即，在周边视觉中)的光线，以便只考虑到达光接收器的区1和区2(即，在中央和中间视觉区中)的光线。将为1的权重应用于到达区1的光线，并且在光线到达区2时应用基于光线所到达的位置的递减权重。

根据在图5a和图5b上所展示的本发明的实施例，代价函数可以给光接收器接收的每一条光线根据光接收器接收该光线时的入射角来赋予不同的权重。如在图5a上所展示的，可以将入射角定义成在光线与光接收器的法线之间的角α。如在图5b上所展示的，代价函数可以给以小入射角α到达的光线赋予较大的权重，并且给以较大的入射角α到达的光线赋予较小的权重。

根据本发明的一个实施例，代价函数可以给光接收器所接收的每一条光线根据它们的光度能量赋予不同的权重。例如，光源所发出的所有光线被认为具有相等的光度能量，并且每一条光线被认为在它们每一次穿过光学镜片的光学屈光度时都会失去给定量的光度能量。

根据本发明的一个实施例光源包括多个光源，并且可以通过给每一条光线根据该光线由哪个光源发出而赋予不同的权重来计算该代价函数。因此，优化可以适合于光学镜片将要用于的视觉情境。例如，可以将光学镜片特别地适配成用于观看屏幕、阅读、驾驶或行走，并且代价函数可以被适配成便于优化光学镜片的具有这种特定用途的菲涅耳区。

根据本发明的一个实施例，该菲涅耳区包括由多个环状阶梯连结的多个不连续的光功能环状区段。该方法可以包括求值区提供阶段。在该求值区提供阶段过程中，提供了菲涅耳区的求值区，并且仅仅针对包括在该求值区中的环状阶梯实施该求值阶段。

可以通过给该光接收器所接收的每一条光线根据该光线在被该接收器接收之前已经穿过了哪个环状阶梯赋予不同的权重来计算该代价函数。例如，已经穿过了中心环状阶梯(即，与镜片的光学中心最接近的阶梯)的光线可以具有比已经穿过偏心的阶梯的光线更大的权重。

根据本发明的一个实施例，可以通过将不同的加权函数组合来计算代价函数。例如，可以将代价函数定义成：

$Fm=\underset{Z1}{\Σ}\[(P_i\×C_{1i}\×C_{2i})+(\mathrm{\β}\×{\mathrm{Nb}}_{Z1})\]\×\[\underset{Z2}{\Σ}(P_i\×C_{1i}\×C_{2i})\]/({\mathrm{Nb}}_{Z2}+1)$

其中

Z1和Z2是在图3中所定义的那些区，

Nb_Z1是在穿过工作镜片的环状阶梯之后已经到达区1的光线的数量，

Nb_Z2是在穿过工作镜片的环状阶梯之后已经到达区2的光线的数量，

P_i是光线i的基于交叉的光学屈光度的数量的光子权重，

C_1i是光线i的基于第一标准(例如，如在图4上所展示的光接收器的区)的权重，

C_2i是光线i的基于第二标准(例如，如在图5a和图5b上所展示的光线的入射角)的权重，

β是权重因数，例如，β＝0.25。

在修改阶段S4过程中，对在代价函数中所考虑的至少一个环状阶梯或那些环状阶梯进行修改。例如，对环状阶梯的角度和/或位置和/或横截面形状进行修改。

根据本发明的一个实施例，环状阶梯的位置和横截面形状保持恒定，并且对环状阶梯的不同角度进行测试。可以将环状阶梯的角度定义成环状阶梯的横截面与的镜片表面的在镜片中心的法线之间的角度。

根据本发明，重复求值和修改步骤以便确定代价函数的最小值。从而减少了接收器接收的并且已经穿过环状阶梯的光线的数量。因此，减少了环状阶梯所产生的寄生像，为佩戴者提供了更好的舒适性。

本发明还涉及一种用于制造通过根据本发明的方法优化的光学镜片的制造方法。例如，该制造方法可以包括光学镜片数据提供阶段，在该阶段过程中，提供与根据本发明的方法的经优化的光学镜片相对应的光学镜片数据；以及制造阶段，在该阶段过程中，制造经优化的光学镜片。

以上在不限制总体发明构思的情况下已经借助于实施例描述了本发明。

Claims (14)

1.一种由计算机装置实施的用于优化适合佩戴者的光学镜片的方法，该方法包括：

-初始光学系统提供阶段(S1)，在该阶段过程中，提供初始光学系统，该初始光学系统包括至少一个光源(10)、光接收器(12)和放置在该光源(10)与该光接收器(12)之间的初始光学镜片(L0)，该初始光学镜片包括至少一个菲涅耳区，该菲涅耳区包括由至少一个环状阶梯连结的至少两个不连续的光功能环状区段，

-工作光学镜片定义阶段(S2)，在该阶段过程中，将工作光学镜片定义成等于该初始光学镜片(L0)，

-求值阶段(S3)，在该阶段过程中，对与该光接收器(12)从该光源(10)接收的已经穿过该工作光学镜片的环状阶梯的光线的数量相关的代价函数进行求值，

-修改阶段(S4)，在该阶段过程中，对该工作光学镜片的环状阶梯进行修改，其中，重复该求值和修改步骤以便最小化该代价函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在该修改阶段过程中，对该环状阶梯的角度和/或位置和/或横截面形状进行修改。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过给该光接收器所接收的每一条光线根据该光接收器的接收该光线的区赋予不同的权重来计算该代价函数。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该光接收器存在于当该佩戴者的眼睛在所有方向上转动时该佩戴者的瞳孔点的轨迹上。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，该光接收器被划分为三个区，第一区对应于中央视觉区，第二区对应于中间视觉区，并且第三区对应于周边视觉区。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过给该光接收器所接收的每一条光线根据该光接收器接收该光线时的入射角赋予不同的权重来计算该代价函数。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过给该接收器所接收的每一条光线根据它们的光度能量赋予不同的权重来计算该代价函数。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该菲涅耳区包括由多个环状阶梯连结的多个不连续的光功能环状区段，并且该方法进一步包括一个求值区提供阶段，在该求值区提供阶段过程中，提供该菲涅耳区的一个求值区，并且仅仅针对包括在该求值区中的这些环状阶梯实施该求值阶段。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，该求值区包括多个环状阶梯，并且通过给该光接收器所接收的每一条光线根据该光线在被该接收器接收之前已经穿过了哪个环状阶梯赋予不同的权重来计算该代价函数。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该初始光学系统包括多个光源。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，通过给该光接收器所接收的每一条光线根据该光线是由哪个光源发出的赋予不同的权重来计算该代价函数。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，这些光源的能量和分布被适配成对应于视觉情境。

13.一种用于为佩戴者制造光学镜片的方法，该方法包括：

-光学镜片数据提供阶段，在该阶段过程中，提供与根据前述权利要求中任一项所述的方法经优化的光学镜片相对应的光学镜片数据，

-制造阶段，在该阶段过程中，制造该经优化的光学镜片。

14.一种由计算机装置实施的用于优化适合佩戴者的光学镜片的系统，该系统包括：

-初始光学系统提供装置，被配置为提供初始光学系统，该初始光学系统包括至少一个光源(10)、光接收器(12)和放置在该光源(10)与该光接收器(12)之间的初始光学镜片(L0)，该初始光学镜片包括至少一个菲涅耳区，该菲涅耳区包括由至少一个环状阶梯连结的至少两个不连续的光功能环状区段，

-工作光学镜片定义装置，被配置为将工作光学镜片定义成等于该初始光学镜片(L0)，

-求值装置，被配置为对与该光接收器(12)从该光源(10)接收的已经穿过该工作光学镜片的环状阶梯的光线的数量相关的代价函数进行求值，

-修改装置，被配置为对该工作光学镜片的环状阶梯进行修改，

其中，求值装置和修改装置被配置为重复求值和修改以便最小化该代价函数。