CN115812174A - 一对用于增强现实装备的光学元件 - Google Patents

Abstract

公开了一副适合左眼和右眼的处方在柱镜度方面相差至少0.25D的配戴者的眼科镜片，其中，这两个眼科镜片的后表面具有基本上相同的形状。

Description

一对用于增强现实装备的光学元件

技术领域

本公开涉及一副适合左眼和右眼的处方不同的配戴者的眼科镜片。

此外，本公开涉及一种由计算机装置实施的用于确定适合配戴者的一副眼科镜片的方法、和一种用于确定适合配戴者的一副眼科镜片的设备，该设备包括处理电路。

背景技术

已知在增强/虚拟现实装备内提供一对具有光焦度的光学镜片来为用户提供光学矫正。

在一些增强现实装备中，需要所述光学镜片具有不随处方变化的参考后表面。并且，后表面可能必须位于距眼睛精确距离处。因此，需要控制该参考后表面的顶点相对于角膜中心或眼睛旋转中心的位置。此外，可能要求固定参考后表面的顶点与角膜中心之间的距离，而与配戴者的处方无关。

使用已知的解决方案，同样具有根据用户的处方调适的光学镜片后表面将影响镜片后表面的位置。

例如，如果光学镜片通过前表面固持，则眼睛角膜与光学镜片后表面的距离或眼睛旋转中心与光学镜片后表面的距离取决于镜片焦度、前表面曲率和镜片厚度。

如果镜片在后表面被固持，则眼睛与镜片距离通常针对负镜片较大，而针对正镜片较近。

因此，取决于配戴者的屈光不正，用户的视野可能会有所不同。视野取决于镜片直径和镜片接近度。因此，人们关注如何为增强现实装备提供适合的光学镜片。

负焦度镜片还出现了另一问题。标准的负焦度镜片具有低曲率的凸形前表面和提供大部分屈光力的凹形后表面。如果将此镜片在前表面进行固持，则负镜片后表面的边缘可能具有不可忽略的厚度，并且可能会干扰配戴者的睫毛。这阻碍了提出将折射镜片非常靠近配戴者的眼睛，从而限制配戴者的视野。

本发明旨在通过提供可以矫正配戴者屈光力、具有良好的光学品质、极小的光学像差并且同时在大范围配戴者屈光力上提供大视野的一副眼科镜片来解决上述问题。

发明内容

为此，本公开提出了一副适合左眼和右眼的处方在柱镜度方面相差至少0.25D的配戴者的眼科镜片，其中两个眼科镜片的后表面具有基本上相同的形状。

有利地，这副眼科镜片以一种方式布置，以便于在增强/虚拟现实装备中容易地固定这副眼科镜片，同时考虑了所需的眼睛与镜片距离。眼睛与镜片距离可以被定义为眼科镜片后表面的顶点与角膜中心或眼睛旋转中心之间的距离。

另一优点是在具有基本上相同的后表面和低水平像差的同时，为这副眼科镜片中的每个镜片提供不同的矫正以改善对配戴者的矫正。

在增强现实装备的情况下，眼科镜片嵌入增强现实装备中。将眼科镜片的前表面和/或后表面定制成提供期望的屈光功能这一事实并没有改变增强现实装备周围的人对镜片设计的感知。屈光功能对应于随注视方向而变的光学镜片焦度(平均焦度、散光等)。

对形成这副眼科镜片的两个镜片提供相似的后表面使得能够维持眼科镜片的后表面的顶点与角膜中心或眼睛旋转中心之间的给定距离。眼科镜片后表面相对于角膜和/或固定点的定位限制了在装备靠近眼睛时干扰睫毛、眉毛或脸颊的风险。以这样的方式，可以使增强现实装备甚至更紧凑。

另外，通过确定适当的眼科镜片后表面几何形状，可以最小化针对一系列处方而言眼科镜片所占据的边界框。

根据可以单独或组合考虑的进一步实施例：

-在宽范围处方内，每个眼科镜片的后表面具有基本上相同的形状；和/或

-两个眼科镜片的后表面在给定参考点处的表面平均球镜度的绝对值差和表面柱镜度的绝对值差小于或等于0.1D；和/或

-两个眼科镜片的后表面在给定参考区上的任意点处的表面平均球镜度的绝对值差和表面柱镜度的绝对值差小于或等于0.1D、优选地小于或等于0.05D；和/或

-这副眼科镜片中的每个眼科镜片可以具有平坦的、凸形的或凹形的后表面；和/或

-两个眼科镜片都具有平坦的后表面，其中，在任意点处的表面平均球镜度的绝对值和表面柱镜度的绝对值小于或等于0.25D；或者

-两个眼科镜片都具有凸形后表面，其中，在任意点处的表面平均球镜度大于或等于+0.25D；或者

-两个眼科镜片都具有凹形后表面，其中，在任意点处的表面平均球镜度小于或等于-0.25D；和/或

-所述这副眼科镜片适于安装在头戴式显示装置中以向配戴者提供视力矫正；和/或

-通过这副眼科镜片所适配的头戴式显示装置的布置来确定具体配戴条件；和/或

-每个眼科镜片都满足与视力下降、和/或注视方向域或镜片区域上的焦度误差和/或残余散光误差有关的光学性能指标；和/或

-每个眼科镜片都是单光眼科镜片；和/或

-针对距主注视方向在30度以内的注视方向，每个单光眼科镜片的焦度误差和残余散光误差的绝对值小于或等于0.5D、优选地小于或等于0.25D；和/或

-每个眼科镜片具有特定的前表面，例如不是球面的前表面，例如非球面前表面。

本公开进一步涉及一种用于由计算机装置实施的用于确定适合配戴者的一副眼科镜片的方法，该方法包括：

-提供表示配戴者的处方的处方数据；

-提供表示给定配戴条件的配戴条件数据；

-提供表示其形状的后表面数据；

-确定一副眼科镜片，其具有根据该后表面数据的后表面、和适于在给定配戴条件下提供适于所提供的处方的屈光功能的前表面。

根据实施例，该由计算机装置实施的方法被配置用于确定适合配戴者的一副眼科镜片，其中这副眼科镜片适合左眼和右眼的处方在柱镜度方面相差至少0.25D的配戴者的眼科镜片，并且其中两个眼科镜片的后表面具有基本上相同的形状。

有利地，这副眼科镜片以一种方式确定，以便在增强/虚拟现实装备中容易地固定这副眼科镜片，同时考虑了所需的眼睛与镜片距离。

另一优点是在具有低水平像差时，对这副眼科镜片中的每个镜片提供不同的矫正以改善对配戴者的矫正。对一副眼科镜片提供相似的后表面使得能够在眼科镜片的后表面的顶点与角膜中心或眼睛旋转中心之间维持给定距离。眼科镜片后表面相对于角膜和/或固定点的定位限制了在装备靠近眼睛时干扰睫毛、眉毛或脸颊的风险。以这样的方式，可以使增强现实装备甚至更紧凑。

本公开进一步涉及一种用于确定适合配戴者的一副眼科镜片的设备，该设备包括处理电路，该处理电路被配置用于：

-接收表示配戴者处方的处方数据；

-接收表示给定配戴条件的配戴条件数据；

-接收表示其形状的后表面数据；

-确定一副眼科镜片，其具有根据该后表面数据的后表面、和适于在给定配戴条件下提供适于所提供的处方的屈光功能的前表面。

根据实施例，该设备被配置用于确定适合配戴者的一副眼科镜片，其中这副眼科镜片适合左眼和右眼的处方在柱镜度方面相差至少0.25D的配戴者的眼科镜片，并且其中两个眼科镜片的后表面具有基本上相同的形状。

有利地，这副眼科镜片以一种方式制造，以便在增强/虚拟现实装备中容易地固定这副眼科镜片。

有利地，这副眼科镜片由被配置为设置在左眼前方的镜片和被配置为设置在右眼前方的镜片组成。

根据进一步实施例，本公开涉及一副适合配戴者的眼科镜片，每个眼科镜片在给定配戴条件下具有彼此不同的屈光功能，其中两个眼科镜片的后表面具有基本上相同的形状。

有利地，这副眼科镜片以一种方式制造，使得这副眼科镜片的左镜片和右镜片的至少一个屈光功能不同，并且两个眼科镜片的后表面具有基本上相同的形状。眼科镜片的前表面是通过优化过程、根据光学性能目标计算出的，并且由表面生成器机加工而成。

根据可以单独或组合考虑的进一步实施例：

-每个眼科镜片都具有同样的折射率；和/或

-两个眼科镜片的屈光功能在给定参考点处具有大于或等于0.25D的光焦度差和/或大于或等于0.25D的散光焦度差；和/或

-其中两个眼科镜片的后表面在给定参考点处的表面平均球镜度的绝对值差和表面柱镜度的绝对值差小于或等于0.1D；和/或

-两个眼科镜片的后表面在给定参考区上的平均球镜度的绝对值差小于或等于0.1D；和/或

-两个眼科镜片都具有平坦的后表面，其中，在任意点处的表面平均球镜度的绝对值和表面柱镜度的绝对值小于或等于0.25D；或者

-两个眼科镜片都具有凸形后表面，其中，在任意点处的表面平均球镜度大于或等于+0.25D；或者

-两个眼科镜片都具有凹形后表面，其中，在任意点处的表面平均球镜度小于或等于-0.25D；和/或

-其中所述这副眼科镜片适于安装在头戴式显示装置中以向配戴者提供视力矫正；和/或

-通过这副眼科镜片所适配的头戴式显示装置的布置来确定具体配戴条件；和/或

-每个眼科镜片都满足与视力下降、和/或注视方向域或镜片区域上的焦度误差和/或残余散光误差有关的光学性能指标；和/或

-每个眼科镜片都是单光眼科镜片；和/或

-针对距主注视方向30度以内的注视方向，每个单光眼科镜片的焦度误差和残余散光误差小于或等于0.5D、优选地小于或等于0.25D；和/或

-每个眼科镜片具有特定的前表面，例如不是球面的前表面，例如非球面前表面。

本公开还涉及一种用于由计算机装置实施的用于确定适合配戴者的一副眼科镜片的方法，该方法包括：

-提供表示配戴者的处方的处方数据；

-提供表示给定配戴条件的配戴条件数据；

-提供表示其形状的后表面数据；

-确定一副眼科镜片，其具有根据该后表面数据的后表面、和适于在给定配戴条件下提供适于所提供的处方的屈光功能的前表面。

本公开还涉及一种用于确定适合配戴者的一副眼科镜片的设备，该设备包括处理电路，该处理电路被配置用于：

-接收表示配戴者处方的处方数据；

-接收表示给定配戴条件的配戴条件数据；

-接收表示其形状的后表面数据；

-确定一副眼科镜片，其具有根据该后表面数据的后表面、和适于在给定配戴条件下提供适于所提供的处方的屈光功能的前表面。

本发明进一步涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储的一个或多个指令序列，这些指令序列可由处理器访问并且当被处理器运行时使处理器执行根据本发明的方法的步骤。

本发明还涉及一种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。

除非另有具体声明，从以下讨论中明显的是，将认识到整个说明书中，使用了比如“计算”、“运算”等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，所述动作和/或过程对在所述计算系统的寄存器和/或存储器内表示为物理(比如电子)量的数据进行操纵和/或将其转换成在所述计算系统的存储器、寄存器或其他这种信息存储、传输或显示装置内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本文中的操作的设备。此设备可以是为所期望的目的而专门构建的，或其可以包括通用计算机或被存储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，比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)、电子可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁卡片或光卡片、或任何其他类型的适合于存储电子指令并且能够联接到计算机系统总线的介质。

此处呈现的过程与任何特定计算机或其他设备没有内在关联。各种通用系统都可以与根据本文中的教导的程序一起使用，或者其可以证明很方便地构建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。将要认识到的是，可以使用各种编程语言来实现本文中所描述的本发明的教导。

附图说明

现将仅以示例的方式并且参考以下附图对本公开的实施例进行描述，在附图中：

-图1a和图1b展示了根据现有技术的眼科镜片的截面视图；

-图2a和图2b展示了根据本发明的眼科镜片的截面视图；

-图3a至图6d展示了属于根据本公开的一副镜片的眼科镜片的不同实施例在优化之前和之后的屈光度和散光的图；

-图7a至图12c展示了根据本公开的眼科镜片的不同实施例在优化之前和之后的屈光度、散光和竖直截面的图。

具体实施方式

附图中的要素是为了简洁和清晰而展示的，并且不一定是按比例绘制。例如，附图中的一些要素的尺寸可以相对于其他要素被放大，以便帮助增加对本发明的实施例的理解。

在描述的其余部分中，可以使用诸如“上”、“下”、“前”、“后”等术语或其他指示相对位置的词。这些术语应在配戴着包括这副眼科镜片的装备时进行理解。

图1a和图1b展示了眼科镜片100和配戴者的眼睛200的截面视图。眼科镜片100包括前表面102和后表面104。增强现实装备的眼科镜片100以与眼镜的眼科镜片类似的方式制造，其中后表面104被机加工以对配戴者提供屈光功能。前表面102和后表面通过边缘110彼此链接。

由于固定器件106，眼科镜片100可以安装在增强现实装备(未示出)内并且被维持在所述增强现实装备内。眼科镜片的前表面102具有被配置为接纳固定器件106的上端102a和下端102b。

所展示的眼睛200包括眼睛旋转中心202和角膜中心204。

根据图1a，所展示的眼科镜片100对配戴者提供负屈光光焦度。眼科镜片100包括大致略微凸形的前表面102和大致凹形的后表面104。

根据图1b，所展示的眼科镜片100对配戴者提供正屈光光焦度。眼科镜片100包括大致凸形的前表面102和略微凹形的后表面104。

配戴者眼睛200的眼睛旋转中心202或角膜中心204需要位于距眼科后表面104给定的眼睛与镜片距离108处，以便适合地使用眼科镜片。

然而，眼睛与镜片距离取决于眼科镜片屈光光焦度、前表面102曲率、和眼科镜片100的厚度。与提供正屈光光焦度的眼科镜片100相比，提供负屈光光焦度的眼科镜片的眼睛与镜片距离108较大。

配戴者的视野112取决于眼科镜片的大小或增强现实装备中的孔径、处方和眼睛与镜片距离。然后根据配戴者的屈光不正，视野112可以因配戴者而异。

此外，如图1a展示的，具有负屈光光焦度的眼科镜片100具有大致凹形的后表面104。如果光学镜片100通过前表面102上的固定器件106固持，则边缘110可能具有不可忽略的厚度，并且可能干扰配戴者的睫毛、眉毛或脸颊。

包括具有机加工后表面104(其提供了大部分屈光力并且通过设置在前表面102中的固定器件106固持)的眼科镜片的增强现实装备防止眼科镜片100非常靠近配戴者眼睛200、并且因此限制配戴者的视野112。

图2a和图2b展示了根据本发明的能够解决与现有技术的眼科镜片相关的问题的眼科镜片300和配戴者的眼睛200的截面图。

根据本发明，这副眼科镜片300包括第一镜片和第二镜片，第一镜片可以被称为“左镜片”(其被配置为设置在配戴者的左眼前方)，第二镜片可以被称为“右镜片”(其被配置为设置在配戴者的右眼前方)。左镜片和右镜片适合配戴者，左镜片是针对关于左眼的处方计算的，而右镜片是针对关于右眼的处方计算的。

这副眼科镜片中的每个眼科镜片300具有基本上相同形状的后表面304。形成一副眼科镜片的两个眼科镜片300之间的处方在柱镜度方面相差至少0.25D。

这副眼科镜片中的每个眼科镜片300进一步包括被确定为提供配戴者处方的前表面302。

配戴者处方必须被理解为由眼科医生确定的一组光学特性(包括光焦度、散光以及相关的下加光)以例如通过定位在个体眼睛前方的镜片来矫正他的视力缺陷。一般而言，渐变多焦点镜片的处方包括视远点处的光焦度值和散光度值以及下加光值。

在此，术语“基本上相同的形状”意指形成一副眼科镜片的两个眼科镜片300的后表面304的形状在后表面304的主要部分上是相同的。当对左眼和右眼200提供一副眼科镜片300时，存在一些对称的几何特征。

面向配戴者左眼和面向配戴者右眼的镜片后表面各自包括子午线，其限定了在子午线一侧的鼻部分和在子午线另一侧的颞部分。

术语“基本上相同的形状”进一步被定义为相对于面向配戴者的左眼和右眼的镜片子午线对称。

面向配戴者左眼的镜片的鼻部分与面向配戴者右眼的镜片的鼻部分关于面向配戴者左眼的镜片的子午面、在面向配戴者右眼的镜片的鼻部分的至少50％、优选地在至少80％上对称。

面向配戴者左眼的镜片的颞部分与面向配戴者右眼的镜片的颞部分关于面向配戴者左眼的镜片子午面、在面向配戴者右眼的镜片的颞部分的至少50％、优选地在至少80％上对称。

面向配戴者右眼的镜片的鼻部分与面向配戴者左眼的镜片的鼻部分关于面向配戴者右眼的镜片子午面、在面向配戴者左眼的镜片的鼻部分的至少50％、优选地在至少80％上对称。

面向配戴者右眼的镜片的颞部分与面向配戴者左眼的镜片的颞部分关于面向配戴者右眼的镜片子午面、在面向配戴者左眼的镜片的颞部分的至少50％、优选地在至少80％上对称。

这副眼科镜片300的后表面304的主要部分对应于眼科镜片后表面的40％、优选地大于50％、优选地大于60％、并且甚至更优选地大于70％。

对眼科镜片300的前表面302进行机加工使得能够以与已知眼科镜片100(其中后表面104被机加工为具有同样的效果)类似的方式以足够的光学品质(例如，极小的光学像差)来矫正配戴者的屈光力。

对形成这副眼科镜片的两个镜片提供相似的后表面使得能够维持眼科镜片的后表面的顶点与角膜中心或眼睛旋转中心之间的给定距离。眼科镜片后表面相对于角膜和/或固定点的定位限制了在装备靠近眼睛时干扰睫毛、眉毛或脸颊的风险。以这样的方式，可以使增强现实装备甚至更紧凑。

在宽范围处方中，后表面304被定义为与屈光力无关。宽范围可以被定义为包括在-5D至5D之间的处方范围。

在具体实施例中，这副眼科镜片300的每个镜片300的后表面304至少针对在-3D至+3D之间的屈光光焦度范围具有同样的、基本上相同的后表面304。

由于后表面304在几何上受到约束，因此将这副眼科镜片的每个镜片300的前表面302确定为确保配戴者具有矫正后的视力，同时使这副眼科镜片300能够在被固持在头戴式显示器中后被明显地感知到在同一平面内对准。

在具体实施例中，这副眼科镜片300具有后表面304，其在给定参考点处的表面平均球镜度的绝对值差和表面柱镜度的绝对值差小于或等于0.1D。

众所周知，可以计算表面上任意点处的最小和最大曲率半径R1和R2。曲率半径R1、R2可以是正的或负的。如果与表面上的点相切的、具有曲率半径R1或R2的球心位于眼睛相对于该表面的方向上，则R1或R2为正。如果与表面上的点相切的、具有曲率半径R1或R2的球心位于眼睛与该表面相反的方向上，则R1或R2为负。

可以注意到，当表面为局部球面时，局部最小曲率半径R1和局部最大曲率半径R2相同。当表面为非球面时，局部最小曲率半径R1和局部最大曲率半径R2不同。

根据表面上的点的局部曲率半径R1和R2，可以推导出标记为SPH1和SPH2的局部表面球镜度。

当所考虑的表面是物体侧表面(又称为前表面)时，这些表达式如下：

其中n是镜片的组成材料的折射率，R1和R2以米表达，而SPH1和SPH2以屈光度来表达。

如果所考虑的表面是眼球侧表面(又称为后表面)，则表达式如下：

其中n是镜片的组成材料的折射率，R1和R2以米表达，而SPH1和SPH2以屈光度来表达。

众所周知，非球面上任意点处的平均球镜度SPH_mean可以通过以下公式定义：

S_mean＝1/2*(SPH1+SPH2)。表面柱镜度CYL也由公式CYL＝|SPH1-SPH2|定义

这副镜片的任一非球面的特性都可以用局部平均球镜度和柱镜度来表示。

如果镜片具有标记，则参考点可以是视远点、视近点、配镜十字或棱镜参考点；或者如果镜片没有标记，则参考点可以是光学中心或棱镜参考点。

在具体实施例中，这副眼科镜片300针对每个镜片后表面304在给定参考区(例如，该区为眼科镜片300的可以由头戴式显示装置、例如旨在接纳这副眼科镜片的增强/虚拟现实装备的框架形状来限定的区)上的任意点处具有小于或等于0.1D、优选地小于或等于0.05D的表面平均球镜度的绝对值差和表面柱镜度的绝对值差。

参考区可以限定在以参考点为中心的直径大于5mm且小于10mm的盘内。参考点可以是棱镜参考点、配镜十字、视近点或视远点(如果在镜片上蚀刻出微刻纹)、或非蚀刻单焦镜片的光学中心。

在具体实施例中，这副两个眼科镜片300可以具有平坦的后表面，其中，在任意点处的表面平均球镜度的绝对值和表面柱镜度的绝对值小于或等于0.25D。

根据实施例，这副两个眼科镜片300可以具有非平面后表面304，其中任意点处的表面平均球镜度大于或等于+0.25D。

在具体实施例中，这副两个眼科镜片300可以具有凸形后表面304，其中任意点处的表面平均球镜度大于或等于+0.25D。

在另一具体实施例中，这副两个眼科镜片300可以具有凹形后表面304，其中任意点处的表面平均球镜度小于或等于-0.25D。

关于该实施例，认为对于一定范围的处方，眼科镜片300的后表面304保持相同。以这样的方式可以获得一组眼科镜片，其中该组包括至少两个不同的眼科镜片。考虑到一个眼科镜片用于左眼且一个眼科镜片用于右眼，因此可以使用根据该组的镜片的任何组合来定义一副眼科镜片300。

在具体实施例中，这副眼科镜片300适于安装在头戴式显示装置中以向配戴者提供视力矫正。

在具体实施例中，通过这副眼科镜片所适配的头戴式显示装置的布置来确定具体配戴条件。

配戴条件可以包括广角、包角、眼科镜片300的后表面304的顶点与角膜204的中心之间的眼睛与镜片距离308。

广角是在眼科镜片300的光轴与处于第一眼位的眼睛的视轴(当配戴者直视时通常被视为是水平的)之间在竖直平面内的角。

包角在眼科镜片300的光轴与处于第一眼位的眼睛的视轴(通常被视为是水平的)之间在水平平面内的角。

眼睛与镜片距离308是眼科镜片300的后表面304的顶点310与角膜顶点之间的距离，通常沿着处于第一眼位的眼睛的视轴测得且通常被认为是水平的。因此，眼睛与镜片距离308可以考虑角膜的顶点，即角膜204的中心或眼睛旋转中心202。

这副眼科镜片300可以在每个镜片的后表面上具有非零曲率，以使得能够对这两个眼科镜片300提供同样的眼睛与镜片距离308来进行不同的矫正而不引起像差。

后表面304具有配置为接纳固定器件306的上端304a和下端304b。固定器件306使得眼科镜片能够安装在头戴式显示装置中。

头戴式显示装置可以是增强现实装备。

固定器件306固持眼科镜片300的后表面304，使得眼科镜片后表面304的顶点310应与眼睛旋转中心202或角膜中心204相距精确的眼睛与镜片距离308。

更一般地，可能期望的是对于一定范围的注视方向，眼科镜片的后表面304与眼睛旋转中心202或角膜中心204之间的眼睛与镜片距离对应于以下特定距离：该距离限定了在距配戴者眼睛200精确位置处的后表面304面积。

眼睛与镜片距离308可以约束后表面304的定位和这副眼科镜片中的每个眼科镜片300的几何形状。

后表面304包括位于眼科镜片300的后表面304的上端304a和下端304b中的多个固定点312，每个固定点312被配置用于接纳固定器件306。

优选地，后表面304包括至少三个固定点312以确保眼科镜片300独特地定位到装备的框架中和/或维持眼睛200与眼科镜片后表面304之间的精确距离以进行一定范围的注视。

当镜片后表面304被强制时，需要优化前表面302以确保配戴者的矫正视力。优化过程与通常的过程类似，只是要优化的表面不是后表面而是前表面。

根据本发明的眼科镜片300以足够的光学品质(例如，极小的光学像差)来矫正配戴者的屈光力并且同时不管配戴者的屈光力如何都提供大视野(图3所示)，这归功于固定器件306在眼科镜片300的后表面304上的布置。

在具体实施例中，这副中的每个眼科镜片300都满足与视力下降和/或注视方向域或镜片区域上的光焦度误差和/或残余散光误差有关的一些光学性能指标。

残余散光被定义为配戴者处方的散光与镜片产生的散光之间的差异。

注视方向域在此被定义为多个注视方向，这些注视方向可以用顶点为眼睛旋转中心的锥体或任何其他形式来表示。所有注视方向都与眼科镜片300的后表面304相交。

在具体实施例中，每个眼科镜片300是单光眼科镜片。

在更具体的实施例中，针对距主注视方向30度以内的注视方向，这副眼科镜片中的每个单光眼科镜片的焦度误差和残余散光误差的绝对值小于或等于0.5D、优选地小于或等于0.25D。

在与主注视方向形成30度锥体的注视方向域中具有低焦度误差和残余散光使得能够在配戴者的注视方向的主域内实现足够的光学品质，例如极小的光学像差。

在另一具体实施例中，眼科镜片可以是双焦、三焦或渐变多焦点镜片。

在具体实施例中，每个眼科镜片300具有特定前表面，例如不是球面的前表面，例如非球面前表面302。

对眼科镜片300的前表面302进行机加工使得能够以与已知眼科镜片100(其中后表面104被机加工为具有同样的效果)类似的方式以足够的光学品质来矫正配戴者的屈光力。

由于前表面302被机加工为提供眼科镜片300的光学功能和大部分屈光力，眼科镜片300的前表面302可以呈现不同的形式并且因此可以是不是球面的表面或非球面表面。

本公开进一步涉及一种用于由计算机装置实施的用于确定适合配戴者的一副眼科镜片的方法，该方法包括：

-提供表示配戴者的处方的处方数据；

-提供表示给定配戴条件的配戴条件数据；

-提供表示形状的后表面数据；

-确定一副眼科镜片，其具有根据该后表面数据的后表面、和适于在给定配戴条件下提供适于所提供的处方的屈光功能的前表面。

提供与配戴者有关的处方和给定配戴条件使得能够考虑与配戴者有关的约束以设计这副眼科镜片300。

这副眼科镜片300中的每个眼科镜片300的后表面304也被约束，因此一旦眼科镜片300通过固定器件306被固持在增强现实装备内，眼科镜片后顶点310就位于距配戴者的眼睛旋转中心202或角膜中心特定眼睛与镜片距离308处，而不管配戴者的处方如何。

由于这副眼科镜片中的每个眼科镜片300的后表面304受到约束，因此将形成这副的每个眼科镜片300的前表面302机加工为向配戴者提供适合所提供处方和配戴条件的视力矫正。

本发明进一步涉及一种设备，该设备包括处理电路，该处理电路适于存储一个或多个指令序列并且执行根据本发明的方法的至少一个步骤。该设备被配置为通过执行以下步骤来确定一副适合配戴者的眼科镜片：

-接收表示配戴者处方的处方数据；

-接收表示给定配戴条件的配戴条件数据；

-接收表示其形状的后表面数据；

-确定一副眼科镜片，其具有根据该后表面数据的后表面、和适于在给定配戴条件下提供适于所提供的处方的屈光功能的前表面。

该方法由包括处理电路的设备、比如计算机或微控制器来实施。

本发明进一步涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储的一个或多个指令序列，这些指令序列可由处理器访问并且当被处理器运行时使处理器执行以下方法的步骤：

-提供表示配戴者的处方的处方数据；

-提供表示给定配戴条件的配戴条件数据；

-提供表示形状的后表面数据；

-确定一副眼科镜片，其具有根据该后表面数据的后表面、和适于在给定配戴条件下提供适于所提供的处方的屈光功能的前表面。

本发明还涉及一种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。

随后详述了根据本发明的一副眼科镜片300的获得及其在增强现实装备中的定位。

代替在知道每个眼科镜片的前表面302的情况下优化每个眼科镜片的后表面304，而是在知道后表面304的情况下优化前表面302，使得光学性能匹配例如与配戴者的处方相对应并且可选地考虑了配戴条件的光学性能目标。可以从比如Best Form镜片或Tscherning镜片等镜片目标获得最终一副眼科镜片300。

将进一步考虑的是，根据本公开的一副眼科镜片包括第一眼科镜片和第二眼科镜片。当这副眼科镜片安装到增强/虚拟现实装备中时，当配戴该增强/虚拟现实装备时，第一眼科镜片、相应地第二眼科镜片被配置为面向配戴者的左眼、相应地右眼。

在这副眼科镜片的第一和第二眼科镜片相对于增强/虚拟现实装备的框架定位之后，第一和第二眼科镜片可以被定义为得知以下多个参数，比如：

-被定义的第一、相应地第二眼科镜片的后表面，以及第一、相应地第二眼科镜片(可以取决于配戴条件)在第一眼睛参考系、相应地第二眼睛参考系中的定位；

-第一和第二眼科镜片折射率；

-与左眼和右眼有关的配戴者处方，最终包括下加光；

-这副第一和第二眼科镜片的轮廓或形状；以及

-约束条件，比如最小中心、和/或第一和第二眼科镜片边缘厚度、渐变多焦点镜片的棱镜变薄)。

根据这些输入，可以计算球面或复曲面前表面，使得前表面曲率提供参考点处所需的处方。如果这副眼科镜片中的每一个都具有标记，则参考点可以是视远点或视近点。否则参考点可以是光学中心。

由于Gullstrand公式，可以获得这些曲率的估计值。

第一和眼科镜片的前表面可以通过优化过程独立地修改，以将目标光学性能与这副眼科镜片的光学性能之间的差异最小化。

可以通过迭代过程来进行优化，其中优值函数表示在由具有给定角度的锥体限定的注视方向域上的一个或几个光学指标(例如配戴者光焦度和/或散光)的差异。

该优化过程可以考虑第一和第二眼科镜片后表面相对于增强/虚拟现实装备定位的安装参数。

这副眼科镜片的第一和第二眼科镜片的前表面可以通过泽尼克多项式、B样条或nurbs建模。

优值函数可以是目标眼科镜片与眼科镜片300的光学性能之间的残差平方和。光学性能应理解为配戴者的光焦度和/或散光和/或视力下降。

优值函数优选地在由第一和第二眼科镜片轮廓界定的表面积上计算。

在一些实施例中，调整第一和第二眼科镜片前表面和/或从前表面到后表面的平移和旋转，使得第一和第二镜片在视远点处的光焦度对应于与配戴者的左眼和右眼有关的处方，并且关于第一和第二眼科镜片后表面的处方和几何形状的所有约束条件都被满足。

图3a至图9b公开了根据本公开的眼科镜片的不同实施例。对于本公开的这些不同实施例，一副镜片的材料是Mr8。根据以下安装参数将这副眼科镜片安装在增强/虚拟现实装备中：

--6°的广角；

-0°的包角；以及

-12mm的眼睛角膜与眼科镜片后表面的距离。

在与图3a至图6d相对应的实施例中，眼科镜片的后表面是平坦的。图3a至图3d展示了第一实施例，其中眼科镜片是球镜度为+4D的单光镜片，该镜片被配置为设置在配戴者的左眼前方。图4a至图4d分别展示了第二实施例，其中眼科镜片是球镜度为+5D、柱镜度为-2D并且柱镜轴位为0度的单光镜片，该镜片被配置为设置在配戴者的右眼前方。图3a和图4a展示了优化之前的光焦度图，其中眼科镜片的前表面为球面或复曲面。图3b和图4b展示了前表面被优化之后的光焦度图。图3c和图4c展示了优化前的散光图，而图3d和图4d展示了优化之后的散光图。要注意的是，一旦优化，光焦度与散光的最小值和最大值之间的差异就不那么重要了，因此所述镜片的使用对于配戴者来说更舒适。

图5a至图5d展示了第三实施例，其中眼科镜片是球镜度为-4D的单光镜片，该镜片被配置为设置在配戴者的左眼前方。图6a至图6d分别展示了第四实施例，其中眼科镜片是球镜度为-3D、柱镜度为-2D并且柱镜轴位为0度的单光镜片，该镜片被配置为设置在配戴者的右眼前方。图5a和图6a展示了优化之前的光焦度图，其中眼科镜片的前表面为球面或复曲面。图5b和图6b展示了优化之后的光焦度图。图5c和图6c展示了眼科镜片的前表面被优化之前的散光图，而图5d和图6d展示了优化之后的散光图。要注意的是，一旦优化，光焦度与散光的最小值和最大值之间的差异就不那么重要了，因此所述镜片的使用对于配戴者来说更舒适。

关于下面列出的实施例，其中眼科镜片的后表面是平坦的、凸形的或凹形的，在宽范围处方中，左眼科镜片和右眼科镜片之一的后表面具有相同的、基本上相同的后表面。

图7a至图7c展示了第五实施例，其中眼科镜片是球镜度为+5D的单光镜片，其中后表面是平坦的。图8a至图8c分别展示了第六实施例，其中眼科镜片是球镜度为-7D的单光镜片，其中后表面是平坦的。图7a和图8a展示了眼科镜片的前表面优化之后的光焦度图。图7b和图8a展示了优化之后的散光图。图7c和图8c展示了根据该实施例的眼科镜片的竖直截面。

第五和第六实施例公开了对于从-7D到+5D的大范围球镜度可以获得良好光学性能，其中被配置为设置在配戴者的左眼和右眼前方的光学镜片具有基本上相同的平坦后表面。

图9a至图9c展示了第七实施例，其中眼科镜片是球镜度为+5D的单光镜片，其中后表面是表面球镜度为-4.54D的凹形球面。图10a至图10c分别展示了第八实施例，其中眼科镜片是球镜度为-7D的单光镜片，其中后表面是表面球镜度为-4.54D的凹形球面。图9a和图10a展示了眼科镜片的前表面被优化之后的光焦度图。图9b和图10b展示了优化之后的散光图。图9c和图10c展示了根据该实施例的眼科镜片的竖直截面。

第七和第八实施例公开了对于从-7D到+5D的大范围球镜度可以获得良好光学性能，其中被配置为设置在配戴者的左眼和右眼前方的光学镜片具有基本上相同的凹形后表面。

图11a至11c展示了第九实施例，其中眼科镜片眼科是球镜度为+5D的单光镜片，其中后表面是表面球镜度为+4.54D的凸形球面。图12a至图12c分别展示了第十实施例，其中眼科镜片是球镜度为-7D的单光镜片，其中后表面是表面球镜度为+4.54D的凸形球面。图11a和图12a展示了眼科镜片的前表面被优化之后的光焦度图。图11b和图12b展示了优化之后的散光图。图11c和图12c展示了根据该实施例的眼科镜片的竖直截面。

第九和第十实施例公开了对于从-7D到+5D的大范围球镜度可以获得良好光学性能，其中被配置为设置在配戴者的左眼和右眼前方的光学镜片具有基本上相同的凸形后表面。

上面已经在不限制总发明构思的情况下借助于实施例描述了本公开。

对于参考了以上示例性实施例的本领域技术人员来说，还可以提出很多进一步的改进和变化，这些示例性实施例仅以示例的方式给出而不旨在限制本公开的范围，本公开的范围仅由所附权利要求来确定。

在权利要求中，词语“包括”不排除其它要素或步骤，并且不定冠词“一(a)或(an)”并不排除复数。在相互不同的从属权利要求中叙述不同的特征这个单纯的事实并不表明不能有利地使用这些特征的组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制本公开的范围。

Claims (16)

1.一副适合左眼和右眼的处方在柱镜度方面相差至少0.25D的配戴者的眼科镜片，

其中，所述两个眼科镜片的后表面具有基本上相同的形状。

2.根据权利要求1所述的一副眼科镜片，

其中，在宽范围处方内，每个眼科镜片的后表面具有基本上相同的形状。

3.根据前述权利要求中任一项所述的一副眼科镜片，其中，所述两个眼科镜片的后表面在给定参考点处的表面平均球镜度的绝对值差和表面柱镜度的绝对值差小于或等于0.1D。

4.根据前述权利要求中任一项所述的一副眼科镜片，其中，所述两个眼科镜片的后表面在给定参考区上的任意点处的表面平均球镜度的绝对值差和表面柱镜度的绝对值差小于或等于0.1D、优选地小于或等于0.05D。

5.根据前述权利要求中任一项所述的一副眼科镜片，其中，所述两个眼科镜片都具有平坦的后表面，其中，在任意点处的表面平均球镜度的绝对值和表面柱镜度的绝对值小于或等于0.25D。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的一副眼科镜片，其中，所述两个眼科镜片都具有非平面的后表面，其中，在任意点处的表面平均球镜度大于或等于+0.25D。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的一副眼科镜片，其中，所述两个眼科镜片都具有凸形后表面，其中，在任意点处的表面平均球镜度大于或等于+0.25D。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的一副眼科镜片，其中，所述两个眼科镜片都具有凹形后表面，其中，在任意点处的表面平均球镜度小于或等于-0.25D。

9.根据前述权利要求中任一项所述的一副眼科镜片，其中，所述一副眼科镜片适于安装在头戴式显示装置中以向所述配戴者提供视力矫正。

10.根据前述权利要求中任一项所述的一副眼科镜片，其中，通过所述这副眼科镜片所适配的头戴式显示装置的布置来确定具体配戴条件。

11.根据前述权利要求中任一项所述的一副眼科镜片，其中，每个眼科镜片都满足与视力下降、和/或注视方向域或镜片区域上的焦度误差和/或残余散光误差有关的光学性能指标。

12.根据前述权利要求中任一项所述的一副眼科镜片，其中，所述眼科镜片中的每一个都是单光眼科镜片。

13.根据权利要求12所述的一副眼科镜片，其中，针对距主注视方向在30度以内的注视方向，每个单光眼科镜片的焦度误差和残余散光误差的绝对值小于或等于0.5D、优选地小于或等于0.25D。

14.根据前述权利要求中任一项所述的一副眼科镜片，其中，所述眼科镜片中的每一个都具有特定的前表面，例如不是球面的前表面，例如非球面前表面。

15.一种由计算机装置实施的用于确定适合配戴者的一副眼科镜片的方法，所述方法包括：

-提供表示所述配戴者的处方的处方数据；

-提供表示给定配戴条件的配戴条件数据；

-提供表示形状的后表面数据；

-确定一副眼科镜片，其具有根据所述后表面数据的形状的后表面、和适于在所述给定配戴条件下提供适于所提供的处方的屈光功能的前表面。

16.一种用于确定适合配戴者的一副眼科镜片的设备，包括处理电路，所述处理电路被配置用于：

-接收表示所述配戴者处方的处方数据；

-接收表示给定配戴条件的配戴条件数据；

-接收表示形状的后表面数据；

-确定一副眼科镜片，其具有根据所述后表面数据的后表面、和适于在所述给定配戴条件下提供适于所提供的处方的屈光功能的前表面。

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