CN106461968A - 计算被安排成用于输出补充图像的渐进式多焦点眼科镜片的光学系统的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种能够矫正佩戴者的眼科视力并且具有后表面（BS）和前表面（FS）的渐进式眼科眼镜片（10），所述镜片包括导光光学元件，该导光光学元件被安排成用于通过所述导光光学元件的出射面（ES）向该佩戴者输出补充图像（SI），其中，该出射面（ES）、该后表面（BS）以及位于所述出射面（ES）与所述后表面（BS）之间的光学材料形成了光学器件（OD），并且其中，所述光学器件（OD）包括具有稳定光焦度的区域。
Description
技术领域
本发明总体上涉及渐进式眼科眼镜片领域。更确切地，本发明涉及一种计算被安排成用于输出补充图像的渐进式多焦点眼科镜片的光学系统的方法。
背景技术
可以为眼镜片佩戴者开出正或负焦度矫正处方。对于老花眼佩戴者，由于针对近视力和/或中间视力的调节困难，焦度矫正值根据观看距离而改变。远视力对应于等于或大于400cm的观看距离，中间视力对应于400cm与60cm之间的观看距离，而近视力对应于等于或小于60cm的观看距离。从而，给定佩戴者的处方包括远端视力的处方焦度值和表示远端视力与较近视力之间需要的角度增量的处方焦度增加。焦度增加被称作“处方下加光”。
补偿老花眼的眼镜片一般被称为“多焦点眼科镜片”，最合适的是“渐进式多焦点眼科镜片”。它们至少包括远端视力区(最远距离视力区)和较近的视力区(最近距离视力区)。
渐进式多焦点眼科镜片现在是公知的。此类镜片用于补偿老花眼并且允许眼镜佩戴者在不必摘掉他或她的眼镜的情况下看到许多各种不同距离内的物体。渐进式多焦点镜片通常(但不限于)具有位于镜片顶部的远端视力区和位于镜片底部的较近的视力区。
根据佩戴者的需要，渐进式多焦点眼科镜片包含如下不同实施例：
该远端视力是远视力，并且较近的视力是近视力；
远端视力是中间视力，并且较近的视力是近视力；
远端视力是远视力，并且较近的视力是中间视力。
我们一般认为当处方下加光大于0.5屈光度(优选地，等于或大于0.75屈光度)时佩戴者是老花眼。
相应地，本领域技术人员将认为，只有在镜片上所观察到的角度变化为至少0.5屈光度、优选地等于或大于0.75屈光度时，眼科镜片才是渐进式多焦点眼科镜片。
例如，在以下书籍的第96页披露了本领域技术人员的所述常识：《Les bases delaréfraction》；作者：珍-皮埃尔卢瓦耶(Jean-Pierre Loyer)和蒂埃里沙扎隆(ThierryChazalon)；1986年出版；BB GR版。
提供眼科视力和补充视力的眼科眼镜片是现有技术中已知的。所述眼科眼镜片具有前表面和后表面并且包括导光光学元件。所述导光光学元件是被设计成用于将光从光源(例如，光束发生器系统)传送至佩戴者的眼睛从而使得能够以最小的信息损失查看信息内容的器件。根据实施例，光束在两个“反射”面之间、在被引入眼镜片和从眼镜片射出之间被反射多次，所述两个反射面是导光光学元件的面。
文件US 2012/057122 A1披露了一种计算能够矫正佩戴者的视力并且包括嵌入式导光光学元件的镜片的光学系统的方法，该导光光学元件用于输出补充图像，但所述文件不涉及渐进式多焦点镜片。
发明内容
本发明旨在解决的问题是提供一种渐进式眼科眼镜片，该眼科眼镜片同时提供合适的眼科视力和合适的补充视力两者。
为此目的，本发明的目标是一种计算能够矫正佩戴者的视力并且具有后表面和前表面的渐进式多焦点眼科镜片的光学系统的方法，该渐进式多焦点眼科镜片被安排成用于将矫正后的眼科视力图像通过该后表面传送至该佩戴者，其中，在该渐进式多焦点眼科镜片被佩戴时，该后表面被定位成离佩戴者的眼睛最近，该渐进式多焦点眼科镜片包括嵌入式导光光学元件，该导光光学元件具有出射面和相反面并且被安排成用于通过所述导光光学元件的出射面向该佩戴者输出补充图像，其中，该方法包括以下步骤：对该光学系统进行优化，使得当从经矫正的眼科视力图像看向该补充图像时，提供小于或等于该佩戴者的残差调节力度的调节力度，并且反之亦然。
借助于根据本发明的方法，可以计算渐进式眼科镜片光学系统，该系统允许佩戴者舒适地看到场景和/或观看补充图像，而不管导光光学元件在镜片内的位置如何。可以进一步制造对应于所述渐进式眼科镜片光学系统的渐进式眼科镜片。
所述计算能够矫正佩戴者的视力的渐进式多焦点眼科镜片的光学系统的方法涉及矫正老花眼佩戴者的视力；相应地，所述佩戴者的处方下加光大于0.5屈光度，优选地等于或大于0.75屈光度。
在本发明的背景下，表达“眼科视力”指对场景的可视感知，使得这个场景出现在他前面。场景的图像直接源于当观看所述场景时佩戴者的环境。从而感知到该场景中所包含的全局信息，即使使该场景的图像变形以根据佩戴者的处方提供经矫正的图像。
与眼科视力不同，补充视力可以为受试者提供不直接源自他的环境的信息。该信息可以是呈现给受试者的数据。例如，被投影为覆盖在飞机飞行员的头戴式耳机的面罩上的导航数据构成信息视力类型的补充视力。另一种类型的补充视力可以提供受试者的环境的某些部分的经修改的图像。从而，补充视力的其他实例是提供被转换成可见光的红外图像、或受试者的环境的一部分的被放大的图像。
本发明所应用于的眼镜片被设计成用于在佩戴者的视野内、或在此视野的一部分内呈现此类补充图像，同时保持眼科视力。换言之，佩戴者可使用这两种视力(眼科视力和补充视力)。它们可以是可同时或交替使用的。在信息补充视力的情况下，补充图像对应于信息数据的视觉呈现。这些数据可以以覆盖在眼科图像上的形式出现，尤其是具有更大的光强度或具有不同的颜色。当信息补充视力的数据呈现给佩戴者时，眼科图像可以保持是可见的或不可见的。
在本发明的框架中，以下术语具有下文中指示的含义：
·包括嵌入式导光光学元件的渐进式多焦点眼科镜片的“光学系统(OS)”是限定所述镜片的后表面(BS)和前表面(FS)、所述导光光学元件的出射面(ES)和相反面(OPS)、所述不同表面的相对位置以及这些不同表面之间的折射率的一组数据和/或方程；当位于镜片的后表面(BS)与前表面(FS)之间时，该导光光学元件被称为“嵌入式”的；
·“渐进式多焦点”镜片是表面并不旋转对称、光焦度在镜片的一部分或整个镜片上连续变化的镜片；如上文所述的并且根据本领域技术人员的常识，在镜片上观察到的角度变化是至少0.5屈光度，并且优选地等于或大于0.75屈光度。
·“处方数据”是光学焦度、散光以及下加光(在相关情况下)的一组光学特性，这些光学特性是由眼科医师或眼睛护理从业者(ECP)确定的，以便例如借助于定位在个人的眼睛前方的镜片来矫正他的视力缺陷。术语‘散光’用于表示由幅度值和角度值形成的数据对。尽管这是语言的滥用，但有时它还用于仅表示散光的幅度。上下文使得本领域技术人员可以理解该术语使用的本意。一般来讲，渐进式镜片的处方数据包括在远视点处的光学光焦度值和散光值以及屈光下加光(又称为下加光值)；
·镜片的“表面特性”是与镜片的一个面有关的几何数据，比如像柱镜的平均球镜值；
·“平均球镜”，表示为D，是(N-1)乘以用米表示的两个表面曲率半径的倒数的半和，这两个半径表示为R1和R2并且是在表面上的同一点确定的。换言之：
D＝(N-1).(1/R1+1/R2)/2，
式中，N为镜片的折射率。
R1是最小曲率半径，
R2是最大曲率半径；
·柱镜，表示为C，是(N-1)乘以用米表示的两个表面曲率半径的倒数的差的绝对值，这两个半径是在表面上的同一点确定的。换言之：
C＝(N-1).|1/R1-1/R2|；
·“渐进式多焦点表面”指具有至少两个距离视力区和一个连接所述两个距离视力区的区的连续非球面表面，其中，该连接区中，屈光度在最远距离视力区和最近距离视力区之间增大；
·“回归表面”指具有至少两个距离视力区和一个连接所述两个距离视力区的区的连续非球面表面，其中，该连接区中，屈光度在最远距离视力区和最近距离视力区之间减小；
·“距离视力区”指多焦点镜片的、观看者针对给定距离具有舒适视力的区；距离视力区通常是在由远视力区(远看距离，即大于四米的观看距离)、中间视力区(中距离，如计算机观看距离，即约60cm至四米的观看距离)、近视力区(阅读距离，即小于60cm的观看距离)组成的列表中选择的；
·“屈光下加光”指两个距离视力区之间的屈光度差的量，其中，所述差是在最近距离视力区的屈光度与最远距离视力区的屈光度之间计算的；
·本领域技术人员已知的广泛使用的措辞“设计”“设计光学数据”指允许定义通用光学系统的光学函数的参数集。就一个实例而言，PAL“设计”是渐进表面优化的结果，以便恢复远视者在所有距离处看清楚的能力，而且还最优地尊重中央窝视觉、中央凹外视力、双眼视力等所有生理视力功能，并且使不想要的散光最小化；
·“光学目标”(OT)是表示根据注视方面变化的光焦度和光学像差分布的虚拟光学函数；其包括平均焦度分布和产生的散光分布；
·“高度”用于定义当视线水平时对应于竖直面的镜片或镜片区尺寸；
·“宽度”用于定义当视线水平时对应于水平面的镜片或镜片区尺寸。
佩戴者的残差调节力度是数据、或数据集，指在不产生视觉疲劳的情况下佩戴者可以使用的调节量。这个残差调节力度在人与人之间不同。因此，对给定佩戴者的残差调节力度进行测量从而适配镜片是有利的。尤其是对于具有小残差调节力度的佩戴者而言，选择具有低前半径球镜的镜片会是有利的，这种镜片减小所需的调节力度。对于具有大残差调节力度的佩戴者而言相反，选择具有高前半径球镜的镜片会是有利的，这种镜片减小剩余像差。对所有佩戴者使用预定残差调节值会导致可能造成视觉疲劳或就像差而言不是最优的镜片。
佩戴者的残差调节力度是可以由眼科医师或眼睛护理从业者(ECP)根据从本领域技术人员已知的方法确定的数据；根据实施例，借助于skiaskopic法对其进行测量；还可以根据“移近(push up)”法或希尔德(Sheard)法对其进行确定。
根据该“移近”法(又称为唐德斯或杜安法(Donders or Duane method))，使直线接近佩戴者，直到易辨别的印记模糊。此时，近点(punctum proximum)被转换成其屈光度等值了。
根据Sheard法，将印记固定在不变的近点，如40cm，在双眼前增加负焦度，直到该印记模糊。增加的负焦度的量表示调节幅度。
在例如以下书籍中可以找到针对残差调节力度测量方法的书目参考：“Borish’sClinical Refraction(波里什的临床验光)”；作者：威廉J.本杰明(William J.Benjamin)；巴特沃斯海涅曼爱思唯尔出版公司版本(Butterworth Heinemann Elsevier Edition)；以及“Clinical Management of Binocular Vision(双目视力的临床管理)”；作者：米切尔席曼(Mitchell Scheiman)和布鲁斯威克(Bruce Wick)；威科集团版。还可以根据为“标准”佩戴者确定的数据确定佩戴者的残差调节力度；通常根据标准佩戴者的年龄呈现所述数据。
在测量和评估佩戴者的残差调节力度时，我们可以确定以下参数：
·Pprox是用屈光度表示的近点值接近度；
·Prem是用屈光度表示的远点值接近度；
·Pconf是用屈光度表示的近点值接近度，对应于佩戴者的减小的调节力度，该减小的调节力度与该系统的扩展用途相容。
还可以基于已经根据例如佩戴者的年龄确立的残差调节力度数据集来评估佩戴者的残差调节力度。
根据本发明的不同实施例，其可以根据所有有技术价值的实施例组合：
·渐进式多焦点眼科镜片是在由以下各项组成的列表中选择的：包括远视力区、中间视力区和近视力区的镜片；包括中间视力区和近视力区的镜片；包括远视力区和中间视力区的镜片；
·该出射面(ES)是由表示为AC(α,β)的孔径张角轮廓限定的，α是眼睛倾角并且β是眼睛方位角，包括以下连续步骤：
·提供该佩戴者的处方数据；
·提供光学目标(OT)，该光学目标具有符合该佩戴者的该处方数据的虚拟光学功能，其中，所述光学目标的光焦度表示为POT(α,β)；
·计算该前表面(FS)的平均球镜值DFS(α,β)，使得当(α,β)在该轮廓AC(α,β)内时，其满足以下方程(E1)的要求：
(E1)：
其中：
·Pprox是用屈光度表示的近点值接近度；
·Prem是用屈光度表示的远点值接近度；
·ELD是在由以下各项组成的列表内选择的：所测量的用米表示的佩戴者的眼睛-镜片距离；用米表示的佩戴者的标准眼睛-镜片距离；ELD＝0；
·根据前一个实施例，近点值接近度Pprox以及远点值接近度Prem是由以下各项组成的列表中选择的：模型眼睛常数数据；根据佩戴者的年龄变化的模型眼睛数据；根据佩戴者的处方变化的模型眼睛数据；根据佩戴者的年龄和处方变化的模型眼睛数据；使用实际佩戴者的眼睛完成的测量数据；
·在方程E1中“Pprox”被“Pconf”替换，其中，Pconf是用屈光度表示的舒适点值，对应与该佩戴者的减小的调节力度相对应，该减小的调节力度与该系统的扩展用途相容。
·当在轮廓AC(α,β)内获得的DFS(α,β)值对应于复球面时，该方法包括另外一个步骤：当(α,β)在轮廓AC(α,β)之外时，在该前表面(FS)上使用这个复球面表面，然后根据所选择的设计数据作为目标来优化该后表面。
·该方法包括另外一个步骤：当(α,β)在该轮廓AC(α,β)内时，在多个前表面基弯内选择前表面(FS)，其中，所选择的前表面基弯是最接近方程(E1)的要求的前表面基弯；
·该方法进一步包括以下步骤：
·提供根据(R,α,β)坐标对该导光光学元件的该出射面(ES(R,α,β))和该相反面(OPS(R,α,β))进行限定的数据集和/或方程组，其中，R是当将眼睛转动中心(CRE)当做原点时的点的距离；
·提供由以下各项组成的列表中的不同表面之间的折射率：该渐进式多焦点眼科镜片的该后表面(BS)、该前表面(FS)，该导光光学元件的该出射面(ES)、该相反面(OPS)；
·针对该导光光学元件传送的该补充图像提供期望方向；
·根据该佩戴者的处方数据的要求和针对该补充图像的该期望方向作为目标，对该后表面(BS)进行优化；
·该方法进一步包括以下步骤：
·提供根据(R,α,β)坐标对该导光光学元件的该出射面(ES(R,α,β))和该相反面(OPS(R,α,β))进行限定的数据集和/或方程组，其中，R是当将眼睛转动中心(CRE)当做原点时的点的距离；
·提供由以下各项组成的列表中的不同表面之间的折射率：该渐进式多焦点眼科镜片的该后表面(BS)、该前表面(FS)，该导光光学元件的该出射面(ES)、该相反面(OPS)；
·根据该光学目标(OT)、根据方程E1的要求并且根据佩戴者的处方数据作为目标来同时优化该后表面(BS)和该前表面(FS)上的平均球镜值DBS(α,β)。
根据个体佩戴者所固有的规格，应请求来制造眼镜片。然而，常常使用有限数量的半成品镜片毛坯制造镜片。半成品镜片毛坯具有正面和背面。
在本发明的框架下，在处方点测量的正面的平均球镜被称为“基弯”。取决于镜片的类型，处方点可以是远视力参考点或近视力参考点。
这些基弯通常表示为指1.53标准折射率，然而还可以用其他折射率来指代和表示基弯。
半成品镜片毛坯的正面旨在是最终镜片的最终前表面，而另一面被机械加工以使最终镜片的光学系统配适于佩戴者的眼科处方。可以对正面进行一些微小的机械加工，但不改变其曲率。
通常可以通过注塑模制或通过浇铸到模具中获得半成品镜片毛坯。还可以通过对毛坯进行机械加工来生产这些半成品镜片毛坯。
制造商通常会生产一系列自身各自具有基弯的半成品镜片毛坯。此“基弯系列”是正面的曲率增量地增大(例如，+0.50D、+2.00D、+4.00D等)的半成品镜片毛坯体系。
基弯系列的半成品镜片毛坯的前表面充当起点，将从该起点开始计算后表面的光学表面并根据佩戴者的处方(或光焦度)制造最终镜片。“基弯系列”的半成品镜片毛坯的前表面可以是球面、非球面表面、渐进式多焦点表面或回归表面。一系列中的每一个基弯都常规地用于按照制造商的说明开出一系列处方。制造商使用基弯选择图表，这些图表为该系列中的每个基弯提供多个推荐的处方范围。
标准基弯系列包括少于或等于二十个基弯，例如小于或等于十，并且优选地五个到八个基弯。
可以使用光线跟踪方法或优化算法来执行计算步骤。这些方法对于本领域的技术人员而言是已知的，例如在出版物“Application of optimization in computer-aidedophthalmic lens design(计算机辅助眼科镜片设计的优化的应用)”(P.艾利森(P.Al lione)、F.阿斯巴斯(F.Ahsbahs)、以及G.勒索克斯(G.Le Saux)，国际光学工程学会(SPIE)，第3737卷，EUROPTO光学系统的设计与工程会议，柏林，1999年5月)中，其通过引用结合在本文件中。
使用给定的正面来计算镜片的光学系统对本领域的技术人员而言也是已知的，并且在专利文件WO 2007/017766中披露了精确方法的实例。本发明还涉及一种用于通过根据本发明的以上实施例中的任一实施例所述的光学系统对镜片毛坯进行机加工来制造渐进式多焦点眼科镜片的方法。
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，该一个或多个存储的指令序列对处理器而言是可存取的，并且在被该处理器执行时致使该处理器至少执行上文引用的计算光学系统的任何方法的步骤。
本发明还针对一种承载前述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。
如从以下讨论中明显的是，除非另有具体规定，否则应认识到，贯穿本说明书，使用如“运算”、“计算”、“产生”或类似术语的讨论是指计算机或计算系统或类似的电子计算装置的动作和/或过程，该动作和/或过程对在该计算系统的寄存器和/或存储器内表现为物理(如电子)量的数据进行操纵和/或将其转换成在该计算系统的存储器、寄存器或其他此类信息存储、传输或显示装置内类似地表现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”)。这种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。
此处所提出的方法和显示器并非本来就与任何具体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照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在此描述的本发明的传授内容。
本发明还涉及一种能够矫正佩戴者的视力并且具有后表面(BS)和前表面(FS)的渐进式多焦点眼科镜片，该渐进式多焦点眼科镜片被安排成用于通过该后表面(BS)将经矫正的眼科视力图像(CVI)传送至该佩戴者，其中，该渐进式多焦点眼科镜片被佩戴时，所述后表面被定位成离佩戴者的眼睛最近，该渐进式多焦点眼科镜片包括导光光学元件，该导光光学元件被安排成用于通过所述导光光学元件的出射面(ES)向该佩戴者输出补充图像(SI)，其中，该渐进式多焦点眼科镜片被安排成使得当从该经矫正的眼科视力图像(CVI)看向该补充图像(SI)时使所述镜片的佩戴者能够提供小于或等于该佩戴者的残差调节力度的调节力度，并且反之亦然。
根据所述渐进式多焦点眼科镜片的实施例：
·该渐进式多焦点镜片是在由以下各项组成的列表中选择的：包括远视力区、中间视力区和近视力区的镜片；包括中间视力区和近视力区的镜片；包括远视力区和中间视力区的镜片；
·至少在该中间视力区和/或该近视力区中的一个区中输出该补充图像(SI)；
·该前表面(FS)的平均球镜为至少2屈光度。
根据所述渐进式多焦点眼科镜片的另一个实施例：
·该渐进式多焦点镜片是在由以下各项组成的列表中选择的：包括远视力区、中间视力区和近视力区的镜片；包括远视力区和中间视力区的镜片；
·至少在该远视力区中的一个区中输出该补充图像(SI)；
·该前表面(FS)的平均球镜等于或小于2屈光度。
附图说明
现在将参考附图描述实例，在附图中：
图1a和图1b是佩戴者的眼睛和能够矫正佩戴者的眼科视力并且包括导光光学元件的眼科眼镜片的草图，该导光光学元件被安排成用于输出补充图像。
附图中的元件仅是为了简洁和清晰而展示的，并且不一定是按比例绘制的。例如，图中的一些元件的尺寸可以相对于其他尺寸被放大，以便帮助提高对本发明的实施例的理解。
具体实施方式
图1a和图1b是展示了眼镜片10的原理的草图，该眼镜片通过向佩戴者的眼睛100输出补充图像SI提供了眼科视力OV和补充视力两者。该眼镜片能够矫正佩戴者的眼科视力；该眼镜片具有后表面BS和前表面FS，其中，当该眼镜片被佩戴时该后表面被定位成离佩戴者的眼睛最近；所述眼镜片还包括导光光学元件2，该导光光学元件被安排成用于通过所述导光光学元件的出射面ES向佩戴者输出补充图像SI。
镜片10由至少两种透明且有折射力的材料组成，这些材料可以是眼科领域中所使用的任何有机或矿物材料。导光光学元件2插在后表面BS和前表面FS之间。导光光学元件2具有命名为“近端表面”PS和“远端表面”DS的两个相反面，其中，当眼镜片被佩戴时，近端表面比远端表面更靠近佩戴者的眼睛。相应地，近端表面PS是导光光学元件离后表面BS最近的表面，而远端表面DS是光学元件离前表面FS最近的面。
根据图1a和图1b的实施例，近端表面PS和远端表面DS是平行的表面。
根据另一实施例，近端表面PS和远端表面DS是非平行的表面。
根据图1a和图1b的实施例，近端表面PS和/或远端表面DS是平面表面。
根据另一个实施例，近端表面PS和/或远端表面DS是弯曲表面；这种弯曲表面是例如球面、复曲面、复球面；这种弯曲表面还可以是非球状的球面或复曲面或复球面。
第一种透明且具有折射力的材料位于导光光学元件2周围；导光光学元件2由第二种透明且具有折射力的材料制成；所述两种材料的折射率可以完全相同、稍微不同或明显不同。
根据本实施例，镜片10具有凸形前表面FS和凹形后表面BS。表面FS和BS具有相应的曲率，这些曲率一起根据所述两个表面之间的材料的光折射率的值确定针对眼科视力OV的眼镜片光焦度。
在本发明的框架中，这个光焦度在视线方向之间变化，从而提供多焦点视力。
导光光学元件2适于从未详细展示的源3带来补充光，从而产生补充图像SI。导光光学元件2的结构不是本说明书的主题，并且可以参照关于这个主题上可用的其他文件。专利文件WO2005024491中或专利文件WO200195027中以LUMUS公司的名义描述了合适的轻光学元件的一个实例。总体上，本发明可以适用于任何嵌入镜片中的提供补充图像的轻光学元件，为此可以通过镜片的后表面BS的光学特性使补充图像畸变或对其进行修改。
镜片10具有位于导光光学元件2与前表面FS之间的前部部分13以及位于导光光学元件2和后表面BS之间的后部部分12。
在大致平行于面FS和BS的某些方向上，导光光学元件2被横向地限制在镜片10的区域内。在这种构型下，镜片10的前部部分13和后部部分12延伸到导光光学元件2的周缘2e之外。镜片10则具有延伸到导光光学元件2的边缘2e之外并且连续地连接部分13和12至镜片10的周缘E的中间部分11。
导光光学元件2虚拟地分成被虚拟边缘2e’分开的两个区2a和2b。区2a是成像部分，根据佩戴者的眼睛，补充图像来自该成像部分；区2b是传播部分，在该传播部分，从源3传播补充图像但不向佩戴者提供图像。
区2a的边缘是导光光学元件所输出的补充图像的轮廓。所述补充图像根据出射面ES拦截近端表面PS。将对应于远端表面上的出射面ES的表面命名为“相反面”OS。根据本实例，成像部分基本上是矩形，其宽度为W并且其高度为H。
根据一般使用的光学参照，出射面ES是由表示为AC(α,β)的孔径张角轮廓限定的，α是眼睛倾角并且β是眼睛方位角，α、β顶点是镜片后面的佩戴者的眼睛100的转动中心CRE。101对应于α＝β＝0时的轴线。
根据实例，孔径AC可以是补充视力的光轴任一侧+/-15°(度)，该光轴穿过出射面ES的中心。所述孔径在方位平面中由|β1|+|β2|限定。它在竖直平面中由|α1|+|α2|限定。孔径张角轮廓的界限的母线与镜片的后表面BS在眼科和补充视力两者重叠的区域内交叉。在图1a和图1b的构型下，眼科视力和补充视力的相应光轴是同一条光轴，但它们可以不同。
图1a和图1b表示处于被佩戴者的使用位置的眼镜片。因此，佩戴者100的眼睛位于镜片10的后表面这一侧的后面，从而使得它一方面接收源自位于镜片前面的环境的光OV，并且另一方面接收导光光学元件2带来的对应于补充图像SI的光。这两种光OV和SI的光束分别对应于眼科视力和补充视力。在穿过瞳孔120之后，这些光束在佩戴者的视网膜110上形成眼科图像和补充图像。参考号130指代佩戴者的环绕其瞳孔120的虹膜。佩戴者所看向的方向对应于眼睛100的光轴。该方向在相应点与眼镜片的表面FS和BS交叉，这些相应点在眼睛100在佩戴者的眼眶内转动时改变。
考虑到光OV穿过镜片的这两个表面FS和BS，它们都对镜片的关于眼科视力的光学特性有贡献。然而，光SI不穿过表面FS，从而使得这个表面对镜片的关于补充视力的光学特性没有贡献。由于光OV与SI之间的这个差，这些光在它们穿过后表面BS之后不会呈现完全相同的会聚特性。由于这个原因，形成于视网膜上的眼科图像和附加图像可能不是同时清楚的。
表达“镜片的关于眼科视力和补充视力中一者或另一者的光学特性”应当尤其被理解为指针对佩戴者观看的每个方向镜片的光焦度值、散光值、光学畸变值等。
给出了以下实例来展示实施例，在这些实施例中，根据图1a和图1b的能够矫正佩戴者的眼科视力并且包括被安排成用于输出补充图像的导光光学元件的眼科眼镜片被设计成满足本发明的要求。
根据所述实施例，近端表面PS和远端表面DS是平行且平面表面。根据其他可能的实施例，近端表面PS和远端表面DS是非平行和/或弯曲表面。
根据实例，佩戴者的残差调节力度是由眼科医师或眼睛护理从业者(ECP)确定的；根据所述实施例，眼科医师或眼睛护理从业者(ECP)同时测量用屈光度表示的近点值接近度、远点值接近度、以及舒适点值。
借助于这些测量，针对给定佩戴者，可以确定可以用于满足方程(E1)的要求的数据，并从而确定当(α,β)在轮廓AC(α,β)内时前表面(FS)的平均球镜值DFS(α,β)的范围，这样，当从经矫正的眼科视力图像(CVI)看向补充图像(SI)时提供小于或等于佩戴者的残差调节力度的调节力度，并且反之亦然。
根据另一个实例，佩戴者的残差调节力度是根据针对“标准”佩戴者确定的、根据标准佩戴者的年龄(以岁计)并根据所述佩戴者的处方变化的数据来确定的。
表1和表2示出了实例Prem、Pprox、Pconf(用屈光度表示)，其中表1对应于正视眼佩戴者(不需要矫正)并且表2对应于需要2屈光度矫正量的近视佩戴者。
| 年龄 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 |
| Prem | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Pconf | 3 | 2 | 0.5 | 0.3 | 0.25 |
| Pprox | 5 | 3 | 1.5 | 1.2 | 1 |
表1
| 年龄 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 |
| Prem | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Pconf | 5 | 4 | 2.5 | 2.3 | 2.25 |
| Pprox | 7 | 5 | 3.5 | 3.2 | 3 |
表2
借助于这些表，针对给定佩戴者，可以确定可以用于满足方程(E1)的要求的数据，并从而确定当(α,β)在轮廓AC(α,β)内时前表面(FS)的平均球镜值DFS(α,β)的范围，这样，当从经矫正的眼科视力图像(CVI)看向补充图像(SI)时提供小于或等于佩戴者的残差调节力度的调节力度，并且反之亦然。
基于当(α,β)在轮廓AC(α,β)内时的平均球镜值DFS(α,β)的范围，可以提供镜片的前表面(FS)。
例如，我们可以在具有符合平均球镜值DFS(α,β)范围的前表面(FS)几何形状的一组半成品镜片当中选择半成品镜片。
作为替代方案，还可以计算符合平均球镜值DFS(α,β)范围的新前表面(FS)。
该半成品或计算的新前表面(FS)可以是渐进表面、回归表面、球面表面，并且在该表面上曲率可以不是恒定的。
在所有符合平均球镜值DFS(α,β)范围的前表面(FS)当中，可以选择具有优选几何形状的前表面(FS)，例如，最合适镜架的几何形状的几何形状。
一旦选择或计算了前表面(FS)，就可以考虑佩戴者的处方数据建立整个后表面。
可以例如根据期望的设计光学数据对所述后表面进行优化。
还可以选择优选的注视方向来对所述后表面进行优化。
一旦计算了后表面，就可以计算能够矫正佩戴者的视力并具有后表面(BS)和前表面(FS)的渐进式多焦点眼科镜片的光学系统(OS)，该渐进式多焦点眼科镜片被安排成用于传送经矫正的眼科视力图像(CVI)并用于输出补充图像(SI)。
所计算的渐进式多焦点眼科镜片(以及相应制造的镜片)的光学系统(OS)在佩戴者从经矫正的眼科视力图像(CVI)看向该补充图像(SI)时提供小于或等于佩戴者的残差调节力度的调节力度，并且反之亦然。
以上已经借助于实施例描述了本发明，这些实施例并不限制本发明的发明构思。具体地，这些参数不限于所讨论的实例。
Claims (15)
1.一种计算能够矫正佩戴者的视力并且具有后表面(BS)和前表面(FS)的渐进式多焦点眼科镜片(10)的光学系统(OS)的方法，该渐进式多焦点眼科镜片被安排成用于通过该后表面(BS)将经矫正的眼科视力图像(CVI)传送至该佩戴者，其中，当该渐进式多焦点眼科镜片被佩戴时，该后表面被定位成离佩戴者的眼睛最近，该渐进式多焦点眼科镜片包括嵌入式导光光学元件，该导光光学元件具有出射面(ES)和相反面(OPS)并且被安排成用于通过所述导光光学元件的该出射面(ES)向该佩戴者输出补充图像(SI)，其中，该方法包括以下步骤：对该光学系统(OS)进行优化，使得当从该经矫正的眼科视力图像(CVI)看向该补充图像(SI)时，提供小于或等于该佩戴者的残差调节力度的调节力度，并且反之亦然。
2.如前一项权利要求所述的计算光学系统的方法，根据该方法，该渐进式多焦点眼科镜片是在由以下各项组成的列表中选择的：包括远视力区、中间视力区和近视力区的镜片；包括中间视力区和近视力区的镜片；包括远视力区和中间视力区的镜片。
3.如以上权利要求中任一项所述的计算光学系统的方法，根据该方法，该出射面(ES)是由表示为AC(α,β)的孔径张角轮廓限定的，α是眼睛倾角并且β是眼睛方位角，该方法包括以下连续步骤：
·提供该佩戴者的处方数据；
·提供光学目标(OT)，该光学目标具有符合该佩戴者的该处方数据的虚拟光学功能，其中，所述光学目标的光焦度表示为POT(α,β)；
·计算该前表面(FS)的平均球镜值DFS(α,β)，使得当(α,β)在该轮廓AC(α,β)内时，其满足以下方程(E1)的要求：
(E1)：
其中：
·Pprox是用屈光度表示的近点值接近度；
·Prem是用屈光度表示的远点值接近度；
·ELD是在由以下各项组成的列表内选择的：所测量的用米表示的佩戴者的眼睛-镜片距离；用米表示的佩戴者的标准眼睛-镜片距离；ELD＝0。
4.如权利要求3所述的计算光学系统的方法，根据该方法，该近点值接近度Pprox以及该远点值接近度Prem是在由以下各项组成的列表中选择的：模型眼睛常数数据；根据该佩戴者的年龄变化的模型眼睛数据；根据该佩戴者的处方变化的模型眼睛数据；根据该佩戴者的年龄和该处方变化的模型眼睛数据；使用实际佩戴者的眼睛完成的测量数据。
5.如权利要求3或权利要求4所述的计算光学系统的方法，根据该方法，在方程E1中“Pprox”被“Pconf”替换，其中，Pconf是用屈光度表示的舒适点值，与该佩戴者的减小的调节力度相对应，该减小的调节力度与该系统的扩展用途相容。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的计算光学系统的方法，根据该方法，当在该轮廓AC(α,β)内获得的DFS(α,β)值对应于复球面表面时，该方法包括另外一个步骤：当(α,β)在该轮廓AC(α,β)之外时，在该前表面(FS)上使用这个复球面表面，然后根据所选择的设计数据作为目标来优化该后表面。
7.如权利要求3至5中任一项所述的计算光学系统的方法，根据该方法，该方法包括另外一个步骤：当(α,β)在该轮廓AC(α,β)内时，在多个前表面基弯内选择前表面(FS)，其中，所选择的前表面基弯是最接近方程(E1)的要求的前表面基弯。
8.如权利要求6或权利要求7所述的计算光学系统的方法，根据该方法，该方法进一步包括以下步骤：
·提供根据(R,α,β)坐标对该导光光学元件的该出射面(ES(R,α,β))和该相反面(OPS(R,α,β))进行限定的数据集和/或方程组，其中，R是当将眼睛参考中心(ECR)当做原点时的点的距离；
·提供由以下各项组成的列表中的不同表面之间的折射率：该渐进式多焦点眼科镜片的该后表面(BS)、该前表面(FS)，该导光光学元件的该出射面(ES)、该相反面(OPS)；
·针对由该导光光学元件传送的该补充图像提供期望方向；
·根据该佩戴者的处方数据的要求和针对该补充图像的该期望方向作为目标，对该后表面(BS)进行优化。
9.如权利要求3至5中任一项所述的计算光学系统的方法，根据该方法，该方法进一步包括以下步骤：
·提供根据(R,α,β)坐标对该导光光学元件的该出射面(ES(R,α,β))和该相反面(OPS(R,α,β))进行限定的数据集和/或方程组，其中，R是当将眼睛转动中心(CRE)当做原点时的点的距离；
·提供由以下各项组成的列表中的不同表面之间的折射率：该渐进式多焦点眼科镜片的该后表面(BS)、该前表面(FS)，该导光光学元件的该出射面(ES)、该相反面(OPS)；
·根据该光学目标(OT)、根据方程E1的要求并且根据佩戴者的处方数据作为目标来同时优化该后表面(BS)和该前表面(FS)上的平均球镜值DBS(α,β)。
10.一种用于通过根据以上权利要求中任一项所述的光学系统(OS)对镜片毛坯进行机加工来制造渐进式多焦点眼科镜片的方法。
11.一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，该一个或多个存储的指令序列对于处理器而言是可存取的，并且在被该处理器执行时致使该处理器至少执行如权利要求1至10中任一项所述的步骤。
12.一种计算机可读介质，该计算机可读介质承载如权利要求11所述的计算机程序产品的一个或多个指令序列。
13.一种能够矫正佩戴者的视力并且具有后表面(BS)和前表面(FS)的渐进式多焦点眼科镜片(10)，该渐进式多焦点眼科镜片被安排成用于通过该后表面(BS)将经矫正的眼科视力图像(CVI)传送至该佩戴者，其中，该渐进式多焦点眼科镜片被佩戴时，所述后表面被定位成离佩戴者的眼睛最近，该渐进式多焦点眼科镜片包括导光光学元件，该导光光学元件被安排成用于通过所述导光光学元件的出射面(ES)向该佩戴者输出补充图像(SI)，其中，该渐进式多焦点眼科镜片被安排成使得当从该经矫正的眼科视力图像(CVI)看向该补充图像(SI)时使所述镜片的该佩戴者能够提供小于或等于该佩戴者的残差调节力度的调节力度，并且反之亦然。
14.如前一项权利要求所述的渐进式多焦点眼科镜片，根据该渐进式多焦点眼科镜片：
·该渐进式多焦点镜片是在由以下各项组成的列表中选择的：包括远视力区、中间视力区和近视力区的镜片；包括中间视力区和近视力区的镜片；包括远视力区和中间视力区的镜片；
·至少在该中间视力区和/或该近视力区中的一个区中输出该补充图像(SI)；
·该前表面(FS)的平均球镜为至少2屈光度。
15.如权利要求13所述的渐进式多焦点眼科镜片，根据该渐进式多焦点眼科镜片：
·该渐进式多焦点镜片是在由以下各项组成的列表中选择的：包括远视力区、中间视力区和近视力区的镜片；包括远视力区和中间视力区的镜片；
·至少在该远视力区中的一个区中输出该补充图像(SI)；
·该前表面(FS)的平均球镜等于或小于2屈光度。
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