CN111670350A - 用于测量隐形眼镜的光学特性的方法和系统 - Google Patents

用于测量隐形眼镜的光学特性的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种确定隐形眼镜(200)的透射率的方法，包括以下步骤：利用强度测量设备(400)获得由眼表(100)反射的电磁辐射的第一强度的测量结果；将隐形眼镜(200)定位成与眼表(100)直接接触；利用强度测量设备(400)获得透射通过隐形眼镜(200)的由被隐形眼镜(200)覆盖的眼表(100)的区域(110)反射的电磁辐射的第二强度的测量结果；以及使用第一强度和第二强度的测量结果来计算透射率。

Description

用于测量隐形眼镜的光学特性的方法和系统
技术领域
本发明涉及在现实世界条件下确定诸如光致变色隐形眼镜(contact lens)之类的隐形眼镜的光学特性的方法和测量系统。
背景技术
吸收电磁频谱的可见光区域中的电磁辐射的光学元件被用于诸如隐形眼镜之类的各种物品中。“隐形眼镜”在本文中被明确定义为物理地驻留在眼睛中或直接在眼睛上的设备。“直接在…上”是指“与…直接接触”。应该理解的是，术语“直接在…上”和“与…直接接触”还包括在隐形眼镜和眼睛之间存在泪膜的情况。
吸收电磁辐射的隐形眼镜改善了佩戴者的观看舒适度，并增强了佩戴者在明亮条件下视物的能力。吸收电磁辐射的隐形眼镜的示例包括固定色调(fixed tint)隐形眼镜和光致变色(photochromic)隐形眼镜。
光致变色隐形眼镜响应于特定波长的电磁辐射而改变色调。当暴露在亮光条件下时，光致变色隐形眼镜为佩戴者提供了改善的视力和舒适度，但是在弱光条件下返回到不吸收或吸收较少的状态。光致变色隐形眼镜在一系列照明条件下提供舒适度和观看便利性，并消除了在室内/弱光位置与室外/亮光位置之间移动时在各副眼镜之间进行切换的需要。
用于测试或量化隐形眼镜(诸如光致变色隐形眼镜)透射的光量的已知方法在实验室条件下使用常规光学平台。光致变色隐形眼镜通常通过暴露于紫外辐射而被激活，并被固定在光学平台上进行测试。虽然光学平台非常适合于实验室条件，但它们可能无法提供光致变色隐形眼镜在现实世界条件下(诸如，在环境照明条件下正在被实际佩戴时)的光学特性和/或美学特性的准确确定。与在实验室条件下在光学平台上测量隐形眼镜时相比，在现实世界条件下正在被用户实际佩戴时，激活的光致变色隐形眼镜的颜色或色调/暗度会看起来不同。而且，由于人眼的阴影特性和颜色的变化，在实际佩戴时，光致变色隐形眼镜的感知美学会有所不同。
光致变色隐形眼镜的光透射基于接收到的光化辐射的量和持续时间而变化。如果光致变色隐形眼镜首先由佩戴者在环境条件下激活，然后转移到实验室光学平台进行测量，那么光致变色隐形眼镜的激活水平在该光致变色隐形眼镜被激活的时间和该光致变色隐形眼镜已经被固定到光学平台进行测量的时间之间可能会有所不同。在实验室条件下维持激活的现有方法(诸如将光致变色隐形眼镜暴露于氙弧灯下)可能无法准确地再现现实世界条件。
在常规实验室环境之外确定隐形眼镜(例如，激活的光致变色隐形眼镜)的光学特性的能力具有若干种应用，包括质量控制和市场营销。在现实世界条件下测试光致变色隐形眼镜提供有关佩戴者所体验到的舒适度和可靠性的有用数据。此外，准确地确定光致变色隐形眼镜的现实世界特性的能力可以为购买者提供可量化或可定性的依据，以此来判断各种光致变色隐形眼镜在其地理位置中使用或是用于其期望的目的。
因此，将期望提供一种用于在现实世界条件下测量诸如光致变色隐形眼镜之类的隐形眼镜的光学特性的方法和/或系统。存在对可移植的方法和/或系统的进一步需要。
发明内容
一种用于确定电磁辐射通过隐形眼镜的透射率的方法，包括：测量由眼表反射的电磁辐射的第一强度；将隐形眼镜直接定位在眼表的一部分上并覆盖眼表的该一部分；测量透射通过隐形眼镜的由被隐形眼镜覆盖的眼表的区域反射的电磁辐射的第二强度；以及使用第一强度和第二强度的测量结果计算电磁辐射通过隐形眼镜的透射率。
一种用于确定电磁辐射通过光致变色隐形眼镜的透射率的方法，该方法包括：将未激活的光致变色隐形眼镜直接定位在眼表的一部分上并覆盖眼表的该一部分；测量由被未激活的光致变色隐形眼镜覆盖的眼表的区域反射的电磁辐射的第一强度；激活眼表上的光致变色隐形眼镜；测量透射通过光致变色隐形眼镜的由被激活的光致变色隐形眼镜覆盖的眼表的区域反射的电磁辐射的第二强度；以及使用第一强度和第二强度的测量结果计算电磁辐射通过光致变色隐形眼镜的透射率。
一种用于确定电磁辐射通过隐形眼镜的透射率的方法，包括：测量透射通过激活的隐形眼镜的由被激活的隐形眼镜覆盖的眼表的区域反射的电磁辐射的第一强度；测量由眼表的未被隐形眼镜覆盖的区域反射的电磁辐射的第二强度；将第一测量结果和第二测量结果转换成CIE颜色坐标；以及使用CIE颜色坐标的差异来计算电磁辐射通过隐形眼镜的透射率。
隐形眼镜与眼表直接接触。
可以使用摄影成像设备进行第一强度和第二强度的测量。
电磁辐射可以是可见光的一个或多个波长，或者可以是可见光的一个或多个波长范围。
一种用于确定处于期望激活水平的光致变色隐形眼镜的透射率的方法，包括：选择电磁辐射的期望波长范围；选择光致变色隐形眼镜的期望激活水平；使光致变色隐形眼镜暴露于处于期望波长范围的光化辐射，直到光致变色隐形眼镜达到期望激活水平；使眼睛的巩膜的区域的可见度最大化；利用成像设备拍摄巩膜的区域的第一图像，其中成像设备被配置为记录所选择的波长范围内的光强度数据；记录从第一图像获取的针对所选择的波长范围的第一组电磁辐射强度数据；用激活的光致变色隐形眼镜覆盖巩膜的区域；利用成像设备拍摄巩膜的区域的第二图像；记录从第二图像获取的针对所选择的波长范围的第二组电磁辐射强度数据；将第一组数据和第二组数据输入到数据库中；以及使用处理器来确定光致变色隐形眼镜的透射率。
附图说明
图1是强度测量系统的侧面示意图，该强度测量系统包括用于测量从眼表反射的电磁辐射强度数据的强度测量设备；
图2是眼表的正面示意图，其例示了测量区域；
图3是眼表的正面示意图，其例示了另一个测量区域；
图4是图2的眼表的正面示意图，其示出了与眼表的一部分直接接触的隐形眼镜；
图5是图3的眼表的正面示意图，其示出了与眼表的一部分直接接触的隐形眼镜；
图6是眼表的正面示意图，其示出了隐形眼镜的另一个示例性定位；
图7是本发明的示例性测量方法的框图；以及
图8是本发明的另一种示例性测量方法的框图。
具体实施方式
如说明书和权利要求书中所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数个指示物，除非上下文中另外明确规定。
空间或方向性术语，诸如“左”、“右”、“上”、“下”等如附图中所示的那样与本发明相关。但是，本发明可以采取各种替代的朝向，因此，这种术语不应被认为是限制性的。
说明书和权利要求书中使用的所有数字均应被理解为在所有情况下由术语“约”修饰。“约”是指所述值的正负百分之十的范围。
术语“诸如”应被理解为非限制性的。即，在“诸如”之后列举的元素应被理解为所列举的特征的非限制性示例。
本文公开的所有范围都包括开始和结束范围值以及其中包含的任何和所有子范围。本文公开的范围表示指定范围内的平均值。
关于眼表的示例与隐形眼镜的示例之间的位置关系，使用术语“被…覆盖”或“覆盖”意指直接接触。例如，由隐形眼镜覆盖的眼表的区域意指隐形眼镜与眼表直接接触。
关于眼表的示例与隐形眼镜的示例之间的位置关系，使用术语“未被覆盖”或“未覆盖”意指在成像设备的参考框架中眼表没有被隐形眼镜“覆盖”。
术语“聚合物”或“聚合的”包括低聚物、均聚物、共聚物、聚合物共混物(即，均聚物或共聚物的混合物)和三元共聚物，例如，由两种或更多种类型的单体或聚合物形成的聚合物。
术语“紫外辐射”是指波长在100纳米(nm)至小于380nm的范围内的电磁辐射。术语“可见辐射”或“可见光”是指波长在380nm至780nm的范围内的电磁辐射。术语“红外辐射”是指波长在大于780nm至1,000,000nm的范围内的电磁辐射。
本文引用的所有文档均以其整体“通过引用并入”。
“至少”是指“大于或等于”。“不大于”是指“小于或等于”。
除非另外指出，否则波长值以纳米(nm)为单位。
术语“包含”与“包括”同义。
术语“光化辐射”和“光化光”是指能够引起材料中的响应(诸如将光致变色材料从一种激活状态转换为另一种激活状态)的电磁辐射。
术语“光致变色”是指具有针对至少可见辐射的响应于至少光化辐射的吸收而变化的吸收频谱。
当指示不同的条件时，术语“第一”、“第二”等并非旨在指示任何特定的次序或时间顺序，而是指示不同的条件或性质。为了例示，光致变色隐形眼镜的第一状态和第二状态可以关于至少一个光学性质(诸如可见光和/或紫外(UV)辐射的吸收或线性偏振)不同。例如，光致变色隐形眼镜可以在第一状态下是透明的，而在第二状态下是有色的。替代地，光致变色隐形眼镜可以在第一状态下具有第一颜色而在第二状态下具有第二颜色。
术语“光学”意指与光和/或视觉有关或相关联。
术语“固定色调”意指具有的着色剂是非光敏性的，即，关于其视觉上观察到的颜色，对于电磁辐射没有物理或化学响应。
术语“透明的”意指材料具有透射光而没有明显的散射的性质，使得位于外面的物体可见。
术语“被激活”意指光学设备已经暴露于诸如光化辐射之类的条件并且持续了足够的时间段，使得隐形眼镜关于至少一种光学性质(诸如可见光和/或紫外(UV)辐射的吸收或线性偏振)从第一激活状态转变为第二激活状态。
术语“期望激活水平”可以是定量的或定性的确定。光致变色隐形眼镜的期望激活水平可以是该设备通过暴露于特定环境(波长或波长范围)中的定向光或环境光达所选择的时间段而已经达到的激活水平。
CIE颜色坐标(例如，X、Y、Z)意指符合国际照明委员会指定的CIE XYZ颜色系统的坐标，包括CIE颜色匹配函数xyz。CIE颜色坐标可以符合CIE XYZ 1931、1664和/或2004格式。
本发明的讨论可以将某些特征描述为在某些限制内是“特别地”或“优选地”(例如，在某些限制内“优选地”、“更优选地”或“甚至更优选地”)。应该理解的是，本发明不限于这些特定的或优选的限制，而是涵盖本公开的整个范围。
本发明以任何组合包括本发明的以下方面、由本发明的以下方面组成或基本上由本发明的以下方面组成。在单独的附图中例示了本发明的各个方面。但是，应该理解的是，这仅仅是为了便于例示和讨论。在本发明的实践中，在一个附图中示出的本发明的一个或多个方面可以与在一个或多个其它附图中示出的本发明的一个或多个方面组合。
图1是本发明的测量系统10的示意表示。测量系统10包括眼表100、光源300和成像设备400。
光源300发射在一个或多个波长或一个或多个波长范围内的电磁辐射。电磁辐射可以是可见光。光源300还可以发射在电磁辐射的一个或多个其它频谱(诸如红外(IR)和/或紫外(UV)频谱)中的电磁辐射。虽然未在图中示出，但是可以使用多个光源300。如果存在多个光源300，那么光源300可以发射相同波长或波长范围的电磁辐射，或者光源300中的一些光源可以发射与光源300中的其它光源不同波长或波长范围的电磁辐射。光源300的示例包括太阳，在这种情况下，电磁辐射将是环境室外光。或者，光源300可以是人造光源，诸如白炽灯泡、荧光灯、紧凑型荧光灯或发射期望频谱中的电磁辐射的任何其它光源。
眼表100可以是近似人眼的一个或多个方面(诸如人眼的温度、含水量、反射率、颜色、透射率或其它物理或光学性质)的表面。例如，眼表100可以是人眼的表面。眼表100可以是动物眼睛的表面。
参考图1，从光源300发射的电磁辐射(例如，可见光)从眼表100的一个或多个区域反射出去。成像设备400捕获从眼表100反射的电磁辐射的图像数据。成像设备400是强度检测设备，并且测量从眼表100的一个或多个部分反射的电磁辐射的强度。依据位置而变化的强度数据可以被包括在由成像设备400获取的图像数据中。成像设备400不必具有高分辨率以测量由眼表100反射的电磁辐射的强度。但是，优选地，成像设备400具有良好的光度线性度。进一步优选地，成像设备400具有高动态范围。成像设备400的示例包括数码相机、电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器、光电二极管阵列、光电倍增器阵列或带有光学器件的单个传感器(1x1阵列)以聚焦于任何给定的面积大小。成像设备400的附加示例是高谱成像器，其中每个像素处的图像传感器可以在可见光的整个频谱上获取数据，而不仅仅是由于滤光器而变窄的波段。成像设备400可以拍摄彩色或黑白的图像。用作强度测量设备的适合成像设备400的示例是可从宾夕法尼亚州Exton的Allied VisionTechnologies商购的AVT F-145B/C型Stingray相机。只要已知曝光时间和暗值(darkvalues)，并假设曝光时间和测得的强度值之间呈线性关系，也可以使用利用高动态范围(“HDR”)功能拍摄的图像。
图像数据，包括关于光强度和位置的数据，可以存储在成像设备400的内部存储器中。替代地，图像数据可以存储在可移动或外部存储器中，或以本领域已知的任何其它方式存储。
成像设备400被配置为获取包括一个或多个所选择的波长或一个或多个波长范围的电磁辐射的强度数据的图像数据。例如，成像设备400可以被配置为获取包括在1nm至1,000nm的范围内的一个或多个所选择的波长或一个或多个波长范围的电磁辐射的强度数据的图像数据。例如，成像设备400可以被配置为获取包括一个或多个所选择的波长或一个或多个波长范围的可见光的强度数据的图像数据。例如，成像设备400可以获取关于红色、绿色和蓝色范围内的电磁辐射的强度的数据。替代地或附加地，成像设备400可以获取青色、黄色、绿色和/或品红色范围内的电磁辐射的强度数据。也可以使用其它波长范围。本领域技术人员将理解，各种制造商和成像设备对这些颜色范围的定义不同，并且每种颜色的指定波长或波长范围以及一些范围可以重叠。红色、绿色和蓝色的示例性范围分别为635±20nm、555±20nm和460±20nm。可以使用包括约380-780nm之间的波长的可见光频谱中的任何范围或波长范围的组合。
能够选择可以获取数据的可见光的指定波长范围。这些波长范围可以对应于存在于待测试的光学元件(诸如光致变色隐形眼镜)中的指定光致变色染料的颜色。波长可以是波长的任何组合，并且能够通过使用滤光器来限定。可以将与电磁辐射(例如可见光)的所选择的或期望的一个或多个波长范围对应的滤光器450放置在眼表100与成像设备400之间。滤光器450将进入成像设备400的光限制在期望的波长或波长范围内。滤光器450可以放置在成像设备400的透镜上方。滤光器450的示例包括带通滤光器、短通滤光器、长通滤光器或本领域中已知的其它滤光器。滤光器450可以是以任何期望波长范围内的电磁辐射的一个或多个波长为中心的陷波滤光器。陷波滤光器可以透射以期望的波长为中心的窄波长范围的电磁辐射，同时阻挡可见光频谱的其余部分。滤光器450可以是三陷波滤光器。滤光器450可以是其陷波分别以635±20nm、555±20nm和460±20nm为中心的三陷波滤光器。强度值的测量可以在光的相同波长范围内进行。可以选择与眼表100的颜色对应或不同的滤光器450。
图2和图3是施加在x轴和y轴上的眼表100的示意表示。这些图示出了眼表100，其中眼表100的任何部分都没有被隐形眼镜覆盖。参考图1至图3，利用成像设备400对从眼表100反射的电磁辐射的强度进行第一测量。可以对眼表100的所选择的部分进行第一测量。例如，可以对眼表100的区域110进行第一测量。区域110可以是人眼的巩膜120的区域。区域110可以包括眼表100的相对较大的面积。例如，区域110可以包括1平方毫米(mm2)至25mm2，诸如1mm2至10平方毫米(mm2)。区域110的面积可以基本上等于要测量的隐形眼镜的面积。或者，区域110的面积可以大于或小于要测量的隐形眼镜的面积。图2是眼表100的示意表示，其中区域110位于巩膜120的与眼表100的虹膜140相邻的部分上。图2所示的区域110是弯曲的细长区域。在图3中，区域110与虹膜140间隔开。图3所示的区域110是圆形或椭圆形区域。应该理解的是，区域110可以是任何形状。还应理解的是，区域110可以位于眼表100的任何部分上，包括但不限于虹膜140、瞳孔130、巩膜120或其任何组合。
图4和图5是眼表100的示意表示，其中隐形眼镜200被放置成使得它覆盖眼表100，即与眼表100直接接触。例如，隐形眼镜200可以是固定色调隐形眼镜200或光致变色隐形眼镜200。当隐形眼镜200是光致变色隐形眼镜时，光致变色隐形眼镜200可以是激活的或未激活的。隐形眼镜200与眼表直接接触。在以下示例中，隐形眼镜200将被认为是位于与眼表100直接接触的光致变色隐形眼镜200。隐形眼镜200可以覆盖区域110的全部或一部分。如果隐形眼镜200是光致变色隐形眼镜200，那么可以将光致变色隐形眼镜200暴露于眼表100上的光化辐射达一段时间，以实现期望激活水平。例如，达一段时间以实现完全激活。
参考在图4和图5中示意性描绘的示例，利用成像设备400对被眼表100反射的、透射通过隐形眼镜200的电磁辐射(例如，可见光)的强度进行第二测量。第二测量包括在由隐形眼镜200覆盖的眼表100的区域110的至少一部分上的强度数据。隐形眼镜200的面积可以基本上等于区域110的面积。或者，隐形眼镜200的面积可以大于区域110，或者小于区域110。第一测量和第二测量所测量的波长或波长范围优选地相同。应该理解的是，眼表100的示例可以包括从其同时或顺序地测量强度数据的多个区域110。
当成像设备400在隐形眼镜200的表面积的全部或至少一部分上方捕获图像数据时，可以比较整个隐形眼镜200的强度值。这样的比较是有用的，因为它允许识别整个隐形眼镜200的透射率的差异。这指示隐形眼镜200上的某些图像缺陷的位置。在这种情况下，眼表100的区域110可以在尺寸上与要测量的隐形眼镜200的期望面积对应。替代地，可以进行多个第二测量，其中隐形眼镜200覆盖眼表100的不同部分，并且能够从那些图像中的眼表100的区域110获取强度数据。
具体参考图2和图4，即使当隐形眼镜200的中心区域位于瞳孔130上方时，隐形眼镜200也可以覆盖巩膜120的部分。图2和图4中的区域110位于巩膜120的与虹膜140相邻的部分上。区域110位于足够接近虹膜140的位置，以使得当隐形眼镜200以其中隐形眼镜200的中心区域位于瞳孔130上方的朝向定位在眼表100上时，巩膜120的区域110被隐形眼镜200的至少一部分覆盖。例如，被隐形眼镜200的外周部分覆盖。在该配置中，在位于隐形眼镜200的外周边缘与虹膜140的外周边缘之间的区域110的至少一部分上进行第二测量。
图5描绘了其中隐形眼镜200被定位成覆盖眼表100的一部分，使得隐形眼镜200的中心区域不覆盖虹膜130的示例。在该配置中，巩膜120的区域110全部或部分地被隐形眼镜200覆盖，并且成像设备400对由眼表100反射的电磁辐射(例如，可见光)的强度进行第二测量。强度数据可以包括来自隐形眼镜200的中心区域的数据。那是隐形眼镜200在正常佩戴期间最有可能定位在佩戴者的瞳孔130上方并且因此对佩戴者的体验影响最大的部分。
参考图1至图5，为了比较第一测量和第二测量之间的强度数据，确定眼表100的位置数据。如上所述，可以通过比较每个图像中眼表100的形状来确定两次强度测量之间眼表100的位置。这可以通过在视觉上比较图像并选择要分析的每个图像中的坐标范围来实现。处理器可以应用被存储在成像设备400的存储器中或外部计算设备中的软件来自动比较图像，以便确定由隐形眼镜200覆盖的区域110。处理器可以位于成像设备400中，或者可以使用外部处理器。
为了确保在分析第一测量和第二测量时比较从眼表100的相同区域110获取的强度数据，在测量之间可以限制眼表100和成像设备400之间的相对移动。通过将成像设备400定位在未示出的固定或便携式支架上，可以限制眼表100和成像设备400之间的相对移动。如果眼表100是人眼，那么佩戴者的头部的移动可以通过头枕、下巴托、咬杆或本领域已知的其它机构来进行限制。
图6例示了定位隐形眼镜200(例如，光致变色隐形眼镜200)的示例，该隐形眼镜200覆盖人眼形式的眼表100，即与眼表100接触。在这个示例中，佩戴者可以在第一测量和第二测量期间最大化巩膜120的暴露。巩膜120所包含的区域110的比例优选地尽可能大。佩戴者可以通过向上且向左或向右看来最大化巩膜120的暴露。应该理解的是，佩戴者可以在其它方向上看，诸如向左、向右、向上、向下看或直接看成像设备400处。成像设备400获取图像数据，包括关于从眼表100上的任何地方反射的电磁辐射的强度的数据。但是，为了确定光致变色隐形眼镜200的透射率，在第二测量期间会被光致变色隐形眼镜200覆盖的眼表100的区域110是特别重要的。该被覆盖的部分可以包括眼睛的瞳孔130、虹膜140和/或巩膜120。由于虹膜140和瞳孔130相对黑暗，因此可能优选地，会被光致变色隐形眼镜200覆盖的眼表100的区域110主要或完全由巩膜120组成，以便减少强度测量中的误差。当成像设备400的动态范围相对低时，这可能是优选的。
进一步参考图6，佩戴者例如通过向上且向左看或向上且向右看来最大化眼表100的巩膜120的暴露。利用成像设备400进行对从眼表100反射的电磁辐射的第一强度测量。在第一测量期间，巩膜120的暴露部分优选地包括区域110。隐形眼镜200放置在眼表100上的区域110上方。如果隐形眼镜200是光致变色隐形眼镜200，那么将光致变色隐形眼镜200暴露于光化辐射达一段时间，以实现期望水平的光致变色激活。利用成像设备400进行第二强度测量。强度测量包括通过位于区域110上方的隐形眼镜200透射的数据。
参考图4-图6，如果隐形眼镜200是光致变色隐形眼镜200，那么可以在隐形眼镜200以第一状态下在眼表100上就位的情况下进行第一强度测量。第一状态可以是非激活状态。在光致变色隐形眼镜200处于第二状态之后，可以利用成像设备400进行第二强度测量。第二状态可以是激活状态。可以通过隐形眼镜200的中心部分进行第二强度测量。替代地，可以通过隐形眼镜200的外周部分进行第二强度测量。
如上所述，由于虹膜140和瞳孔130相对黑暗，因此会被光致变色隐形眼镜200覆盖的眼表100的区域110可能优选地主要或完全由巩膜120组成，以便减少强度测量中的误差。但是，应该理解的是，区域110可以由虹膜140和/或瞳孔130构成。根据该配置，可以拍摄包括虹膜140和/或瞳孔130的区域110的第一图像，然后可以放置激活的光致变色隐形眼镜200覆盖该区域110，并且可以拍摄包括相同的区域110的第二图像。在这种示例中，可以优选地使用比CCD或CMOS检测器更敏感的成像设备400，诸如传统的光电倍增管阵列或硅光电倍增管阵列。合适的阵列的非限制性示例是由爱尔兰Cork的SensL制造的硅光电倍增管阵列，以及由日本Hamamatsu市的Hamamatsu Photonics制造的多像素光子计数器。当使用光电倍增管阵列时，应注意避免由于暴露于室外条件而损坏成像设备。
在成像设备400包括CCD的情况下，一些测量的强度值可能部分地归因于CCD上的暗电流。暗电流可能取决于CCD上的温度。成像设备400的制造商可以提供由于暗电流引起的CCD上的强度值的表格或曲线图。可以通过在快门关闭时使用成像设备400进行一次或多次测量来确定在各种温度处归因于暗电流的强度。可以在测量第一强度值和第二强度值的同时利用温度测量设备进行温度测量。成像设备400可以包括温度测量设备，或者可以使用外部温度测量设备。
在第一测量和第二测量中，可以在一定波长范围内或针对特定波长获取强度数据。在比较两次测量的数据时，可以应用以下公式：
Figure BDA0002611982030000131
其中
TMeas是电磁辐射通过隐形眼镜200的透射率；
IO是第一强度的测量结果；
IT是第二强度的测量结果；以及
d是归因于强度测量设备上的暗电流的强度值。
隐形眼镜200的测得的吸光度AMeas被定义为
Figure BDA0002611982030000132
在第二测量中测得的电磁辐射的强度两次穿过隐形眼镜200，即，一次是当它从光源300行进通过隐形眼镜200到达眼表100(区域110)时，以及再次是当它从眼表100(区域110)反射回通过隐形眼镜200到成像设备400时。为了校正两次穿过隐形眼镜200的电磁辐射，测得的吸光度AMeas被除以因子2，以获得经校正的吸光度值ACorr或：
Figure BDA0002611982030000141
经校正的透射率TCorr的值如下计算：
Figure BDA0002611982030000143
上述等式简化为：
Figure BDA0002611982030000142
应该理解的是，透射率和吸光度是紧密相关的值。因此，除非上下文另外明确指出，否则本申请中涉及确定透射率的任何公开或教导也都涉及确定吸光度，反之亦然。
应该理解的是，可以确定透射率和/或吸光度的变化，其中未激活的光致变色或非光致变色隐形眼镜200被定位为覆盖眼表100。然后进行第一测量。然后，利用光化辐射激活隐形眼镜200。然后进行第二测量。然后确定透射率变化或吸光度变化的值。
由光源300发射的电磁辐射的强度可能随时间而变化。例如，当在其中光源300为太阳的室外环境中实践本发明的方法时，云可能在第一测量和第二测量之间经过太阳，从而影响在眼表100上入射的电磁辐射的强度。为了补偿入射电磁辐射强度的变化，成像设备400可以从辅助位置(secondary location)150进行测量。辅助位置150可以在眼表100上、与眼表100相邻或在眼表100附近。一个或多个辅助位置150可以在眼表100上，或者可以是与眼表相邻或在眼表附近但在区域110之外的区域。参考图6，成像设备400可以在进行第一强度测量和第二强度测量的同时从辅助位置150获取强度数据。辅助位置150可以是包括来自第一测量和第二测量的强度数据的相同图像或图像数据集的一部分。辅助位置150可以被定位在不包括区域110的眼表100上。或者，辅助位置150可以位于其它地方，诸如在佩戴者的面部上，或者在位于佩戴者附近或眼表100附近的表面上。这种表面可以被配置为反射特定波长范围的电磁辐射。辅助位置150的示例可以是位于佩戴者的面部上或位于眼表100附近的有色的标签或点状物(dot)，其充当稳定的反射器。辅助位置150可以是白色、灰色或任何颜色。辅助位置150的另一个示例可以是佩戴者的面部的未被有色标签或点状物覆盖的一部分。图6示出了辅助位置150的位置的示例，但是，应该理解的是，任何合适的表面都可以用于辅助位置150。
在第一测量和第二测量之间从辅助位置150反射的电磁辐射的测量值之间的比较可以用于补偿从光源300发射的电磁辐射强度的变化。例如，如果从辅助位置150获取的强度数据指示在第一测量和第二测量之间从光源300发射的电磁辐射的强度降低了百分之十，那么在确定测得的透射率(T)和吸光度(AMeas)以及经校正的吸光度(ACorr)和经校正的透射率(TCorr)时，第一强度(IO)和/或第二强度(IT)的值可以被调整该量。该调整可以由实现软件的处理器来应用。
可以用于分析强度数据的示例性软件包括由WaveMetrics开发的Igor Pro；由National Institutes of Health开发的Image J；由National Instruments开发的LabVIEW；由OriginLab开发的Origin和OriginPro；以及由Microsoft公司开发的MicrosoftExcel。如应用领域中已知的，其它软件可以执行强度数据的分析。
在又一种示例性方法中，可以将未激活的隐形眼镜200放置在眼表100上。“未激活”意指隐形眼镜200尚未暴露于光化辐射或尚未暴露于足够强度的光化辐射和/或暴露于光化辐射达足够时间以被完全激活。未激活的隐形眼镜200覆盖区域110的至少一部分，即与其接触。利用成像设备400获取由未激活的隐形眼镜200覆盖的眼表100的区域110的第一组强度数据。隐形眼镜200被激活，例如被完全激活。利用成像设备400获取由现在激活的隐形眼镜200覆盖的区域110的第二组强度数据。通过比较两组强度数据来确定透射率。
在另一种示例性方法中，将激活的隐形眼镜200放置在眼表100上并覆盖眼表100，其中隐形眼镜200不覆盖整个眼表100。利用成像设备400获取整个眼表100的图像数据。使用本领域中已知的任何处理将那些图像数据转换成CIE颜色坐标(例如，CIE XYZ 1931格式、CIE XYZ 1964格式或CIE XYZ 2004格式)。比较根据来自眼表100的被隐形眼镜200覆盖的区域和未被隐形眼镜200覆盖的区域的图像数据的CIE X、Y和Z值，以相对于X、Y和Z颜色匹配函数计算透射率的变化。可以优选地使用CIE Y值，因为它的峰值在555nm附近。透射率可以根据以下公式确定：
Figure BDA0002611982030000161
其中，TY是根据CIE Y值确定的隐形眼镜200的透射率，Yuncovered是眼表100的图像的其中眼表100没有被隐形眼镜200覆盖的一部分的Y值，并且Ycovered是眼表100的图像的其中眼表100被隐形眼镜200覆盖的一部分的Y值。可以使用分别使用X值和X值代替Y值的相同公式来确定使用X值和Z值的透射率。
图7是描绘本发明的示例性方法的步骤的框图。步骤1010包括测量由眼表反射的电磁辐射的第一强度。可以使用强度测量设备400执行该步骤。步骤1020包括将隐形眼镜200定位在表面100上方。步骤1030包括测量透射通过隐形眼镜200的由眼表100反射的电磁辐射的第二强度。步骤1040包括使用第一强度和第二强度的测量结果计算电磁辐射通过隐形眼镜200的透射率。
图8是描绘本发明的另一种示例性方法的步骤的框图。步骤2010包括选择电磁辐射的期望波长范围。步骤2020包括选择隐形眼镜200(优选地，光致变色隐形眼镜200)的期望激活水平。步骤2030包括使光致变色隐形眼镜200暴露于光化辐射，直到光致变色隐形眼镜200达到期望激活水平。步骤2040包括使眼睛的巩膜120的区域110的可见度最大化。步骤2050包括利用成像设备400拍摄巩膜120的区域110的第一图像。成像设备400可以被配置为记录在期望波长范围内的电磁辐射强度数据。步骤2060包括记录从第一图像获取的针对期望波长范围的第一组电磁辐射强度数据。步骤2070包括用激活的光致变色隐形眼镜200覆盖巩膜120的区域110。步骤2080包括利用成像设备400拍摄被光致变色隐形眼镜200覆盖的巩膜120的区域110的第二图像。步骤2090包括记录从第二图像获取的针对期望波长范围的第二组电磁辐射强度数据。步骤2100包括将第一组数据和第二组数据输入到数据库中。步骤2110包括使用处理器来确定光致变色隐形眼镜200的透射率。
可以通过以下示例来进一步例示根据本公开的本发明。该示例不限制本发明。该示例仅意在建议实践本发明的方式。那些对光学以及其它专业知识丰富的人可以找到实践本发明的其它方式。但是，那些方式应被认为在本发明的范围内。
示例1
示例1涉及在室外环境中测量光致变色隐形眼镜的透射率和吸光度。
在充满阳光的室外测试平台上对眼表上的隐形眼镜进行根据本发明的测量。成像设备是未校准的AVT相机，其F数设定为8，并且是白平衡的。所测试的光致变色隐形眼镜用宽带吸收光致变色染料浸渍，并且仍可获得红色、绿色和蓝色(RGB)平面中的值。眼表是人眼。没有将RGB滤光器应用于相机的镜头。因为对象眼镜中的光致变色染料在宽频谱上吸收，因此认为根据本示例的测量不需要RGB滤光器。使用Igor Pro 6.37分析图像数据。在测量之前，将所测量的光致变色眼镜在环境光下在眼睛上激活20分钟。基于拍摄的对象眼睛的两个图像之间的强度数据的差异，确定通过光致变色眼镜的透射率值。因为透射率值是基于从眼睛反射的光确定的，因此吸光度值通过因子2来校正，如上所述。强度值以作为标定电压的单位的“计数”进行测量。在测量之前，确定红色、绿色和蓝色平面中的暗值。
图像数据还包括对象眼睛周围的区域，从中可以获得来自辅助位置的强度数据，如上所述。辅助位置位于对象眼睛之外。基于从辅助位置反射的强度数据的百分比变化来考虑环境强度在两次测量之间的变化，并基于该值的倒数确定校正乘数。来自辅助位置的强度数据被称为第三强度测量—其对应于在第一强度测量时所获取的来自隐形眼镜的图像数据—以及称为第四强度测量—其对应于在第二强度测量时所获取的隐形眼镜的图像数据。所获得的值在下面的表1中示出。“校正的透射率”是对未校正的透射率应用校正乘数的值。“经校正的吸光度”值是从被因子2校正的经校正的透射率值获得的，如上所述。
表1
Figure BDA0002611982030000181
Figure BDA0002611982030000191
本发明的特征还在于以下条款中的一项或多项。
条款1.一种用于确定电磁辐射通过与眼表100直接接触的隐形眼镜200的透射率的方法，包括：测量由眼表100的至少一部分反射的辐射的第一强度；定位隐形眼镜200覆盖眼表100的至少一部分；测量透射通过隐形眼镜200的由被隐形眼镜200覆盖的眼表100的至少一个区域110反射的辐射的第二强度；以及使用第一强度和第二强度的测量结果计算电磁辐射通过隐形眼镜200的透射率。
条款2.如条款1所述的方法，其中测量步骤通过强度测量设备400(优选地，成像设备)来完成。
条款3.如条款2所述的方法，还包括：确定归因于强度测量设备400上的暗电流的强度值；以及根据以下公式计算电磁辐射通过隐形眼镜200的透射率：
Figure BDA0002611982030000192
其中TCorr是电磁辐射通过隐形眼镜200的透射率；IO是第一强度的测量结果；IT是第二强度的测量结果；并且d是归因于强度测量设备400上的暗电流的强度值。
条款4.如条款1至3中的任一项所述的方法，还包括：在眼表100的第一位置处测量第一强度；以及在眼表100的第一位置处测量第二强度。
条款5.如条款4所述的方法，还包括：与测量第一强度同时地测量从辅助位置150反射的辐射的第三强度，其中该至少一个区域110不同于辅助位置150；与测量第二强度同时地测量从辅助位置150反射的辐射的第四强度；比较第三强度和第四强度以确定在第一强度和第三强度的测量时间与第二强度和第四强度的测量时间之间的辐射强度的变化；以及通过使用第三强度和第四强度之间的比较来补偿在计算电磁辐射通过隐形眼镜200的透射率时在第一强度和第三强度的测量时间与第二强度和第四强度的测量时间之间的辐射强度的变化。
条款6.如条款2至5中的任一项所述的方法，其中强度测量设备400被配置为测量在包括1nm至1,000nm，优选地380-780nm的波长范围的电磁辐射频谱内的电磁辐射的强度。
条款7.如条款2至6中的任一项所述的方法，其中强度测量设备400被配置为测量在包括460±20nm的波长范围的电磁辐射频谱内的电磁辐射的强度。
条款8.如条款2至7中的任一项所述的方法，其中强度测量设备400被配置为测量在包括555±20nm的波长范围的电磁辐射频谱内的电磁辐射的强度。
条款9.如条款2至8中的任一项所述的方法，其中强度测量设备400被配置为测量在包括635±20nm的波长范围的电磁辐射频谱内的电磁辐射的强度。
条款10.如条款1至9中的任一项所述的方法，其中第一强度和第二强度的测量结果来自选自包括460±20nm、555±20nm和635±20nm的组的波长范围。
条款11.如条款2至10中的任一项所述的方法，还包括在测量第一强度和第二强度之前，在强度测量设备400的检测器上应用滤光器450。
条款12.如条款11所述的方法，其中滤光器450以选自包括460±20nm、555±20nm和635±20nm的组的波长为中心。
条款13.如条款11或12所述的方法，其中滤光器450是三波长陷波滤光器。
条款14.如条款1-13中的任一项所述的方法，其中眼表100包括人眼。
条款15.如条款14所述的方法，其中眼表100包括眼睛的巩膜的至少一部分。
条款16.如条款15所述的方法，还包括在隐形眼镜200的中心部分或外周部分上测量第二强度的值。
条款17.如条款1至16中的任一项所述的方法，其中隐形眼镜200是光致变色隐形眼镜200或着色隐形眼镜200。
条款18.一种用于确定处于期望激活水平的光致变色隐形眼镜200的透射率的方法，包括：选择电磁辐射的期望波长范围；选择光致变色隐形眼镜200的期望激活水平；使光致变色隐形眼镜200暴露于光化辐射，直到光致变色隐形眼镜200达到期望激活水平；使眼睛的巩膜120的区域110的可见度最大化；利用成像设备400拍摄巩膜120的区域110的第一图像，其中成像设备400被配置为记录在期望波长范围内的电磁辐射强度数据；记录从第一图像获取的针对期望波长范围的第一组电磁辐射强度数据；用激活的光致变色隐形眼镜200覆盖巩膜120的区域110；利用成像设备拍摄巩膜120的区域110的第二图像；记录从第二图像获取的针对期望波长范围的第二组电磁辐射强度数据；将第一组数据和第二组数据输入到数据库中；以及使用处理器来确定光致变色隐形眼镜200的透射率。
条款19.如条款18所述的方法，还包括在拍摄第一图像和第二图像之前，在成像设备400上应用滤光器450。
条款20.如条款19所述的方法，其中滤光器450以选自包括460±20nm、555±20nm和635±20nm的组的波长为中心。
条款21.如条款19或20所述的方法，其中滤光器450是三波长陷波滤光器。
条款22.一种用于确定电磁辐射通过隐形眼镜200的透射率的方法，包括：将未激活的隐形眼镜200定位在眼表100的一部分上；测量由被隐形眼镜200覆盖的眼表100的区域110反射的辐射的第一强度；激活隐形眼镜200；测量由被隐形眼镜200覆盖的隐形眼镜200的区域110反射的辐射的第二强度；以及使用第一强度和第二强度的测量结果计算电磁辐射通过隐形眼镜200的透射率。
条款23.一种用于确定电磁辐射通过隐形眼镜200的透射率的方法，包括：测量由被激活的光致变色隐形眼镜200覆盖的眼表100的区域110反射的辐射的第一强度；测量由未被隐形眼镜200覆盖的眼表100的区域反射的辐射的第二强度；将第一测量结果和第二测量结果转换成CIE颜色坐标；以及使用CIE颜色坐标中的差异来计算电磁辐射通过隐形眼镜200的透射率。
条款24.如条款1至23中的任一项所述的方法，其中隐形眼镜200与眼表100直接接触。
条款25.如条款1所述的方法，其中在测量第一强度和第二强度之前，将隐形眼镜200定位在眼表100上并覆盖眼表100，其中从相同图像获取第一强度和第二强度的测量结果，其中第一强度从眼表100的未被隐形眼镜200覆盖的部分测量，其中第二强度从眼表100的被隐形眼镜200覆盖的部分测量，并且该方法还包括：将第一强度的测量结果转换为CIEXYZ值；将第二强度的测量结果转换为CIE XYZ值；以及根据以下公式确定透射率：
Figure BDA0002611982030000221
其中TY是根据CIE Y值确定的隐形眼镜200的透射率，Yuncovered是当眼表100未被隐形眼镜200覆盖时眼表100的图像的部分的Y值，并且Ycovered是当眼表100被隐形眼镜200覆盖时参考表面的图像的部分的Y值。
条款26.一种用于确定光致变色隐形眼镜200的透射率的测量系统100，包括光源300和强度测量设备400。
条款27.如条款26所述的测量系统10，还包括眼表100。
条款28.如条款26或27所述的测量系统10，其中光源300是自然光源或人造光源。
条款29.如条款26至28中的任一项所述的测量系统10，其中强度测量设备400包括成像设备。
条款30。如条款27至29中的任一项所述的测量系统10，其中强度测量设备400被配置为测量在包括380-780nm的波长范围的电磁辐射频谱内的辐射的强度。
条款31。如条款27至30中的任一项所述的测量系统10，其中强度测量设备400被配置为测量在包括460±20nm的波长范围的电磁辐射频谱内的辐射的强度。
条款32。如条款27至31中的任一项所述的测量系统10，其中强度测量设备400被配置为测量在包括555±20nm的波长范围的电磁辐射频谱内的辐射的强度。
条款33。如条款27至32中的任一项所述的测量系统10，其中强度测量设备400被配置为测量在包括635±20nm的波长范围的电磁辐射频谱内的辐射的强度。
条款34。如条款27至33中的任一项所述的测量系统10，还包括在强度测量设备400的检测器上方的滤光器450。
条款35。如条款34所述的测量系统10，其中滤光器450以选自包括460±20nm、555±20nm和635±20nm的组的波长为中心。
条款36。如条款34或35所述的测量系统10，其中滤光器450是三波长陷波滤光器。
条款37。如条款27至36中的任一项所述的测量系统10，其中眼表100包括人眼。
条款38。如条款1至17中的任一项所述的方法，其中隐形眼镜200是光致变色隐形眼镜200，优选地是光致变色隐形眼镜，并且该方法包括在测量第一强度和测量第二强度之间至少部分地激活光致变色隐形眼镜200。
虽然出于例示的目的已经基于当前被认为是最实际和最优选的方面对本公开进行了详细描述，但是应该理解的是，这种细节仅用于该目的，并且本公开不限制于所公开的方面，而是旨在涵盖修改和等效的布置。例如，应该理解的是，本公开考虑了在可能的程度上，可以将任何方面的一个或多个特征与任何其它方面的一个或多个特征组合。

Claims (15)

1.一种用于确定电磁辐射通过与眼表(100)直接接触的隐形眼镜(200)的透射率的方法，包括：
利用强度测量设备(400)测量由眼表(100)的至少一部分反射的辐射的第一强度；
定位隐形眼镜(200)以覆盖眼表(100)的至少一部分并与其直接接触；
利用强度测量设备(400)测量透射通过隐形眼镜(200)的由被隐形眼镜(200)覆盖的眼表(100)的至少一个区域(110)反射的辐射的第二强度；以及
使用第一强度和第二强度的测量结果，计算电磁辐射通过隐形眼镜(200)的透射率。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
确定归因于强度测量设备(400)上的暗电流的强度值；以及
根据以下公式，计算电磁辐射通过隐形眼镜(200)的透射率：
Figure FDA0002611982020000011
其中：
TCorr是电磁辐射通过隐形眼镜(200)的透射率；
IO是第一强度的测量结果；
IT是第二强度的测量结果；以及
d是归因于强度测量设备(400)上的暗电流的强度值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：
与测量第一强度同时地测量从辅助位置(150)反射的辐射的第三强度，其中所述至少一个区域(110)不同于辅助位置(150)；
与测量第二强度同时地测量从辅助位置(150)反射的辐射的第四强度；
比较第三强度和第四强度以确定在第一强度和第三强度的测量时间与第二强度和第四强度的测量时间之间的辐射强度的变化；以及
使用第三强度和第四强度之间的比较来补偿在计算电磁辐射通过隐形眼镜(200)的透射率时在第一强度和第三强度的测量时间与第二强度和第四强度的测量时间之间的辐射强度的变化。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中强度测量设备(400)被配置为测量在包括1nm至1,000nm，优选地380-780nm的波长范围的电磁辐射频谱内的电磁辐射的强度。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中强度测量设备(400)被配置为测量在包括460±20nm的波长范围的电磁辐射频谱内的电磁辐射的强度。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中强度测量设备(400)被配置为测量在包括555±20nm的波长范围的电磁辐射频谱内的电磁辐射的强度。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中强度测量设备(400)被配置为测量在包括635±20nm的波长范围的电磁辐射频谱内的电磁辐射的强度。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中第一强度和第二强度的测量结果来自选自包括460±20nm、555±20nm和635±20nm的组的波长范围。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，还包括：
在测量第一强度和第二强度之前，在强度测量设备(400)的检测器上应用滤光器(450)，优选地是三波长陷波滤光器(450)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述滤光器(450)以选自包括460±20nm，555±20nm和635±20nm的组的波长为中心。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其中眼表(100)包括人眼的至少一部分，优选地包括眼睛的巩膜(120)的至少一部分。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中隐形眼镜(200)是光致变色隐形眼镜(200)或着色隐形眼镜(200)。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
在隐形眼镜(200)的基本上中心部分或外周部分上方测量第二强度的值。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的方法，其中隐形眼镜(200)是光致变色隐形眼镜(200)，并且所述方法包括：
选择电磁辐射的期望波长范围；
选择光致变色隐形眼镜(200)的期望激活水平；以及
使光致变色隐形眼镜(200)暴露于光化辐射，直到光致变色隐形眼镜(200)达到期望激活水平，其中眼表(100)包括眼睛，其中所述至少一个区域(110)位于眼睛的巩膜(120)上，其中强度测量设备(400)是被配置为记录期望波长范围内的电磁辐射强度数据的成像设备，其中利用强度测量设备(400)测量由眼表(100)反射的辐射的第一强度包括利用成像设备(400)拍摄巩膜(120)的区域(110)的第一图像，其中定位光致变色隐形眼镜(200)以覆盖眼表(100)包括用激活的光致变色隐形眼镜(200)覆盖巩膜(120)的区域(110)，其中利用强度测量设备(400)测量由被光致变色隐形眼镜(200)覆盖的眼表(100)的区域(110)反射的辐射的第二强度包括使巩膜(120)的区域(110)的可见度最大化，以及利用成像设备(400)拍摄巩膜(120)的区域(110)的第二图像，以及
其中使用第一强度和第二强度的测量结果计算电磁辐射通过光致变色隐形眼镜(200)的透射率包括：
记录从第一图像获取的针对期望波长范围的第一组电磁辐射强度数据；
记录从第二图像获取的针对期望波长范围的第二组电磁辐射强度数据；
将第一组数据和第二组数据输入到数据库中；以及
使用处理器来确定电磁辐射通过光致变色隐形眼镜的透射率。
15.根据权利要求1所述的方法，其中在测量第一强度和第二强度之前，将隐形眼镜(200)定位为覆盖眼表(100)，其中从相同图像获取第一强度和第二强度的测量结果，其中第一强度是从眼表(100)的未被隐形眼镜(200)覆盖的部分测量的，其中第二强度是从眼表(100)的被隐形眼镜(200)覆盖的部分测量的，并且所述方法还包括：
将第一强度的测量结果转换成CIE XYZ值；
将第二强度的测量结果转换成CIE XYZ值；以及
根据以下公式确定透射率：
Figure FDA0002611982020000041
其中：
TY是根据CIE Y值确定的隐形眼镜(200)的透射率；
Yuncovered是眼表(100)的图像的其中眼表(100)未被隐形眼镜(200)覆盖的部分的Y值；以及
Ycovered是眼表(100)的图像的其中眼表(100)被隐形眼镜(200)覆盖的部分的Y值。
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