KR20210119571A - 사용자에 의한 개별 착용 상황에 대해 광학 렌즈를 측정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안구 광학계의 분야에 관한 것으로서, 특히, 측정 체적(200)에 배치된 안구 렌즈(100), 특히 안경 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 장치(10)에 관한 것이며, 장치는, 테스트 구조물(21)을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 시스템(20); 렌즈(100)를 통과하는 이미징 광 경로(32)를 사용하여, 다수의 시점(31, 31', 31")으로부터 테스트 구조물의 이미지 데이터를 획득하도록 구성된 이미지 획득 시스템(30); 및 이미지 데이터에 기초하여 렌즈(100)의 3차원 형상을 결정하고, 이의 3차원 형상에 기초하여 렌즈(100)의 광학 효과를 산출하도록 구성된 컴퓨터 장치(40)를 포함하며, 렌즈(100)는 안경 렌즈이고, 안경 렌즈의 광학 효과는 사용자의 미리 결정된 착용 위치에 대해 산출된다. 또한, 본 발명은 대응하는 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

Description

사용자에 의한 개별 착용 상황에 대해 광학 렌즈를 측정하기 위한 방법 및 장치 {Method and device for measuring an optical lens for individual wearing situations by a user}
본 발명은 안구 광학계(ophthalmic optics)의 분야에 관한 것이며, 특히, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈, 특히 안경 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 측정 체적에 배치된 광학 렌즈, 특히 안경 렌즈의 공간 굴절률 분포를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 해당 장치를 보정하기 위한 방법, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 컴퓨터 구현 방법, 및 해당 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
안경 렌즈의 경우, 일반적으로 관심사인 측정값은 정점 굴절력(vertex power: VP)이다. 정점 굴절력은 특정 관찰 상황에서의 렌즈의 유효 변수이다. 결과적으로, VP는 관찰자와의 거리 또는 렌즈 기울기에 따라 상이하다. 렌즈를 통과하는 광 빔을 직접 해석함으로써 VP를 확인하는 측정 기기는 항상 이러한 측정 기기 구성으로 VP를 결정할 것이다. 이러한 유효 변수는 성분의 모호하지 않은 조건(qualification)에 대해서만 제한적으로 사용된다. 따라서, 이를 해결하기 위해 ISO VP가 정의되었다. ISO VP는 평행한 입사광의 경우 표면 법선에 수직으로 측정된 VP이다. 이를 위해, 렌즈의 개별 위치에서 ISO VP를 결정하는 특정 측정 기기가 과거에 개발되었다.
ISO VP의 장점은 후자가 VP와 같은 유효 변수가 아니라, 고유한 성분 변수라는 점이다. 단점은 ISO VP가 착용 상황(착용 정점 굴절력 또는 착용 값이라고도 지칭됨)에서 안경의 효과으로부터 벗어날 수 있다는 점이다.
준비된 글레이즈드(glazed) 안경을 검사하기 위한 안경 설비를 갖는 렌즈 미터(lensmeter)가 DE 1 238 690 B1에서 알려져 있다. 이를 사용하여, 이미 안경테에 세팅된 안경 렌즈의 정점 굴절력을 결정하는 것이 가능하다.
EP 2 101 143 A1은 투명한 굴절 물체의 형상을 포착하기 위한 방법 및 장치를 개시한다. 투명한 굴절 물체의 형상을 포착하기 위한 방법에서, 측정될 물체가 삽입되어 이미징 시스템으로 투과된다. 이러한 방식으로 생성되는 변형된 이미징 시스템을 사용하여, 알려진 구조를 갖는 격자가 수납기 장치 상에 이미징되고, 생성되는 이미지가 평가된다. 알려진 구조를 갖는 평면형 격자가 사용되며, 이의 격자점은 격자 좌표계의 평가 가능한 공간 좌표에 할당된다. 이러한 평면형 격자 중 하나 이상은 측정될 물체에 대한 적어도 2개의 상이한 위치에서 삽입된다.
US 2016/0109362 A1은 국부적 굴절률을 결정하기 위한 방법 및 장치를 개시한다.
Knauer 등의 "투과의 편향 측정(deflectometry)을 통한 굴절력 측정"(DGaO 회의록, 2008년)은 굴절력을 결정하기 위한 편향 측정 방법을 기술한다.
WO 2017/134275 A1은 렌즈의 광축 및/또는 물리적 특성을 결정하기 위한 방법 및 시스템, 그리고 머리 착용식 디스플레이 장치의 경우 및 가상 이미징 시에 이의 사용을 기술한다.
WO 2016/207412 A1은 측정 위치에 배치된 안경의 개별 데이터를 측정하기 위한 장치 및 방법을 개시하며, 상기 안경은 좌측 및/또는 우측 안경 렌즈를 갖는다. 장치는 테스트 구조물을 디스플레이하기 위한 디스플레이를 포함한다. 장치는, 안경의 좌측 안경 렌즈 및/또는 우측 안경 렌즈를 통과하는 이미징 빔 경로를 통해 테스트 구조물을 포착하기 위한 이미지 포착 장치를 포함한다. 장치는, 이미지 포착 장치에 의해 포착된 테스트 구조물의 이미지, 및 이미지 포착 장치에 대한 디스플레이의 알려진 공간 배향, 그리고 또한 이미지 포착 장치에 대한 안경의 알려진 공간 배향으로부터, 좌측 안경 렌즈 및/또는 우측 안경 렌즈의 적어도 하나의 구역에 대한 굴절력 분포를 결정하는 컴퓨터 프로그램을 갖는 컴퓨터 장치를 포함한다.
종래기술에서 알려진 기기는, 광학 요소의 효과가 하나의 측정 위치에서 초기에 결정되는 효과 측정 기기이다.
이러한 배경과 대비하여, 본 발명의 목적은, 광학 렌즈의 광학 효과의 더 유연한 결정을 가능하게 하는 측정 장치를 제공하는 것이다.
따라서, 본 개시물의 제1 양태에 따라, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈, 특히 안경 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 장치를 제공하는 것이 제안되고, 장치는, 테스트 구조물을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 장치; 렌즈를 통과하는 이미징 빔 경로를 통해 복수의 시점(viewpoint)으로부터 테스트 구조물의 이미지 데이터를 포착하도록 구성된 이미지 포착 장치; 및 이미지 데이터에 기초하여 렌즈의 3차원 형상을 결정하고, 이의 3차원 형상에 기초하여 렌즈의 광학 효과를 산출하도록 구성된 컴퓨팅 장치를 포함한다. 렌즈는 안경 렌즈일 수 있으며, 안경 렌즈의 광학 효과는 사용자의 주어진 착용 위치에 대해 산출될 수 있다.
통상적인 렌즈 미터에 비해, 본 발명의 큰 장점은 특히, 개선된 비모호성(unambiguousness) 및/또는 적용 범위일 수 있다. 그 이유는 렌즈의 광학 효과가 통과하는 방사선의 방향에 따라 항상 좌우되기 때문이다. 광학 효과만을 측정하는 측정 기기는 측정 준비된 경우에만 후자를 신뢰 가능하게 결정할 수 있다. 이에 따라, 다수의 적용예에 대해 매우 명확한 표현(statement)이 이미 이루어질 수 있다.
그러나, 안경 렌즈의 측정 상황 및 실제 착용 상황 또는 착용 위치는, 신뢰 가능한 표현이 더 이상 가능하지 않을 정도로 서로 일치하지 않을 수 있거나 벗어날 수 있다. 따라서, 착용 위치에서의 광학 효과를 결정하기 위해, 착용 조건에서의 효과의 추가적인 측정이 필요하다.
본 발명에 따른 솔루션은 상이한 접근법을 따른다: 렌즈의 3차원 형상이 초기에 결정된 후에만, 렌즈의 광학 효과가 산출되는 2단계 절차가 제안된다. 렌즈의 알려진 3차원 형상 또는 표면 형태(topography)는, 어떠한 보는 상황 또는 착용 상황에 대해서도 광학 효과가 후속적으로 산출될 수 있게 한다. 장점은 특히, 다양한 사용자별 요청에 대한 더 정확한 결과 및 더 개별화된 표현을 포함할 수 있다.
디스플레이 장치는 테스트 구조물을 디스플레이한다. 테스트 구조물은 복수의 시점으로부터 이미지 포착 장치에 의해 포착된다. 테스트 구조물은 알려져 있기 때문에, 복수의 시점 각각에 대해, 이미지 포착 장치에 의해 포착된 테스트 구조물의 이미지 데이터 사이의 연관성이 형성될 수 있다. 이제 광학 렌즈가 디스플레이 장치와 이미지 포착 장치 사이의 측정 체적 내에 배치된 경우, 이미지 데이터의 각각의 픽셀과 테스트 구조물의 해당 이미지 요소 사이의 빔 경로가 영향을 받는다.
그러나, 방법에서, WO 2016/207412 A1에 제시된 바와 같이, 단일 가상 굴절면만을 결정하는 것은 가능하지 않다. 이미징 빔 경로가 렌즈를 통과하면서, 제안된 솔루션에 따라 복수의 시점으로부터 이미지 데이터가 포착됨으로써, 특히, 테스트 구조물로부터 나오는 빔 경로가 광학 렌즈로 진입하는 전면 표면의 형상에 관하여 별도로 표현하는 것이 가능하며, 테스트 구조물로부터 나오는 빔 경로가 광학 렌즈로부터 나오는 후면 표면의 형상에 관하여 표현하는 것이 가능하다. 따라서, 다수의 방정식이 있는 방정식 체계가 이를 위해 설정될 수 있으며, 그 다음, 이에 기초하여, 빔 경로에 있는 표면이 재구성될 수 있다. 결과적으로, 전면 표면의 형상 및 후면 표면의 형상으로부터 렌즈의 3차원 형상이 형성된다.
그 후에, 알려진 방법을 사용하여, 3차원 형상에 기초하는 광학 효과의 산출이 구현될 수 있다.
전체 렌즈의 3차원 형상이 결정될 필요는 없음을 이해한다. 예를 들어, 일부분에 대해서만 산출이 구현될 수 있고, 예를 들어 측면 없이, 전면 및 후면 표면에 대해서만, 또는 사용자의 시야의 일부분에 대해서만 산출이 구현될 수 있다.
컴퓨팅 장치에 의해 렌즈의 3차원 형상을 결정하는 경우, 예를 들어, 포착이 구현되는 각각의 시점에 대해 디스플레이 장치의 알려진 상대적 공간 위치와 같은, 보다 심층적인 정보가 유리하게 고려될 수 있다.
본 개시물의 제2 양태에 따라, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈, 특히 안경 렌즈의 공간 굴절률 분포를 측정하기 위한 장치가 제안되고, 장치는, 테스트 구조물을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 장치; 렌즈를 통과하는 이미징 빔 경로를 통해 복수의 시점으로부터 테스트 구조물의 이미지 데이터를 포착하도록 구성된 이미지 포착 장치; 렌즈의 3차원 형상을 기술하는 렌즈 형상 데이터를 수신하도록 구성된 인터페이스; 및 이미지 데이터 및 렌즈 형상 데이터에 기초하여, 렌즈의 공간 굴절률 분포를 산출하도록 구성된 컴퓨팅 장치를 포함한다.
이러한 솔루션의 장점은 렌즈 내에서 3차원 굴절력 분포가 결정될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 원거리 및 근거리 범위에 대한 광학 효과가 굴절률의 3차원 변화량에 의해 제공되는, 프로그레시브(progressive) 렌즈를 기술하는 것이다.
제3 양태에 따라, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 장치가 제안되고, 장치는, 테스트 구조물을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 장치; 렌즈를 통과하는 이미징 빔 경로를 통해 복수의 시점으로부터 테스트 구조물의 이미지 데이터를 포착하도록 구성된 이미지 포착 장치; 및 이미지 데이터에 기초하여 렌즈의 3차원 형상을 결정하고, 이의 3차원 형상에 기초하여 렌즈의 광학 효과를 산출하도록 구성된 컴퓨팅 장치를 포함한다. 컴퓨팅 장치는 렌즈의 하나 이상의 알려진 접촉점을 추가로 고려하여, 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 구성될 수 있다.
제4 양태에 따라, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 장치가 제안되고, 장치는, 테스트 구조물을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 장치; 렌즈를 통과하는 이미징 빔 경로를 통해 복수의 시점으로부터 테스트 구조물의 이미지 데이터를 포착하도록 구성된 이미지 포착 장치; 및 이미지 데이터에 기초하여 렌즈의 3차원 형상을 결정하고, 이의 3차원 형상에 기초하여 렌즈의 광학 효과를 산출하도록 구성된 컴퓨팅 장치를 포함한다. 컴퓨팅 장치는 경계 조건을 고려하여 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 구성될 수 있으며, 경계 조건은 측정될 렌즈에 관한 정보를 판독함으로써 결정되고, 특히 경계 조건은 렌즈 상의 마킹 또는 코드를 판독함으로써 결정된다.
본 개시물의 추가적인 양태에 따라, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 개별 데이터를 측정하기 위한 장치를 보정하기 위한 방법이 제공되고, 방법은, 테스트 구조물을 제공하거나 디스플레이 장치를 통해 테스트 구조물을 디스플레이하는 단계; 이미지 포착 장치와 디스플레이 장치 사이의 제1 거리를 설정하고, 제1 거리로부터 이미지 포착 장치를 통해 테스트 구조물의 이미지 데이터를 포착하는 단계; 이미지 포착 장치와 디스플레이 장치 사이의 제2 거리를 설정하고, 제2 거리로부터 이미지 포착 장치를 통해 테스트 구조물의 이미지 데이터를 포착하는 단계; 제1 거리에서 포착된 이미지 데이터, 및 제2 거리에서 포착된 이미지 데이터에 기초하여, 이미지 포착 장치에 의해 포착된 입사광 빔의 방향, 및 이미지 데이터의 해당 픽셀을 결정하는 단계를 포함한다.
이러한 솔루션의 장점은 입사광 빔의 방향이 간단한 방식으로 결정될 수 있다는 점을 포함한다. 여기서, 어떤 경우에도 측정을 위해 사용되는 디스플레이 장치는 보정 목적으로도 역할을 할 수 있다. 바람직하게는, 이미지 포착 장치에 대한 이의 영상점(image point)을 포함하는 디스플레이 장치의 상대 위치가 보정 동안 고려될 수 있다.
높이 조정의 결과로서, 이미지 포착 장치에 대한, 예를 들어 이미지 포착 장치의 카메라에 대한, 입사광 빔의 각도가 변경된다. 알려진 높이 변화와 이를 수반하는 이미지 데이터의 테스트 구조물의 이미지 표현물의 변화 사이의 관계로부터 입사광의 방향이 결정될 수 있다. 이는 입사광 빔의 소위 "역전파(back propagation)"를 가능하게 한다.
본 개시물의 추가적인 양태에 따라, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈, 특히 안경 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 방법, 특히 컴퓨터 구현 방법이 개시되고, 방법은, 디스플레이 장치를 통해 디스플레이하기 위한 테스트 구조물을 제공하는 단계; 렌즈를 통과하는 이미징 빔 경로를 통해 복수의 시점으로부터 테스트 구조물의 이미지 데이터를 포착하는 단계; 이미지 데이터에 기초하여 렌즈의 3차원 형상을 결정하는 단계; 및 이의 3차원 형상에 기초하여 렌즈의 광학 효과를 산출하는 단계를 포함한다.
본 개시물의 추가적인 양태에 따라, 제3 및 제4 양태에 대응하는 방법이 제안된다.
본 개시물의 추가적인 양태에 따라, 컴퓨터에 의한 프로그램의 실행 시에, 후자로 하여금 전술한 방법 중 하나를 수행하도록 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제안된다. 이 경우 방법 단계는 컴퓨터에 의해 수행되도록 설계됨을 이해한다. 예를 들어, 이미지 데이터를 포착하는 것은 이미지 데이터를 수신하는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 그 용어는 물리적 이미지 센서에 의해 생성된 측정 데이터의 전송으로 이해될 수 있다. 따라서, 테스트 구조물 데이터의 제공에 의해, 테스트 구조물이 제공될 수 있다. 결과적으로, 데이터는 디스플레이 장치에 의해 디스플레이될 수 있다.
또한, 테스트 구조물의 제공은 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 수행되지 않는 선행 단계일 수도 있다.
별도로 명시되지 않는 경우, 본원에 사용된 용어는 Deutsches Institut fuer Normung e.V.[독일 표준화 협회]의 표준 DIN EN ISO 13666:2012의 의미 내에서 이해되어야 한다.
DIN EN ISO 13666:2012 표준의 5.8절에 따라, 전면 표면 또는 물체측 표면이라는 용어는 안경에서 눈으로부터 멀어지게 향하도록 의도된 안경 렌즈의 표면을 의미한다. DIN EN ISO 13666:2012 표준의 5.19절에 따라, 후면 표면 또는 안구측 표면이라는 용어는 눈을 향하여 맞춰지도록 의도된 안경 렌즈의 표면을 의미한다. 이에 대한 대안으로서, 본 개시물의 범위 내에서 전면 표면이라는 용어는 디스플레이 장치를 향하는 렌즈의 표면을 의미할 수 있다. 따라서, 본 개시물의 범위 내에서 후면 표면은 디스플레이 장치로부터 멀어지게 향하는 표면을 지칭할 수 있다.
일 구성예에서, 이미지 포착 장치는 제1 카메라 및 제2 카메라를 포함하도록 제공될 수 있으며, 제1 카메라는 제1 시점으로부터 제1 이미지 데이터를 포착하도록 구성되고, 제2 카메라는 제2 시점으로부터 제2 이미지 데이터를 포착하도록 구성되며, 컴퓨팅 장치는 제1 및 제2 이미지 데이터에 기초하여, 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 구성된다. 2개의 카메라의 사용에 대한 대안으로서, 상이한 위치에서 하나의 카메라를 사용하여, 제1 및 제2 이미지 데이터가 포착될 수도 있다. 제1 위치와 제2 위치 사이에서 카메라를 이동시키기 위한 변위 장치 또는 위치 추적 장치가 제공될 수 있다.
선택적인 전개예에서, 테스트 구조물이 제1 카메라에 의해 제1 각도로 포착될 수 있고 제2 카메라에 의해 제2 각도로 포착될 수 있도록, 제1 카메라 및 제2 카메라가 서로에 대해 비스듬히 배치될 수 있다.
렌즈는 안경 렌즈이며, 안경 렌즈의 광학 효과는 사용자의 주어진 착용 위치에 대해 산출된다. 한 가지 장점은 특히, 사용자의 임의의 주어진 지정된 또는 원하는 착용 위치에 대해, 광학 효과가 소급적으로 산출될 수도 있다는 점을 포함할 수 있다. 여기서, 착용 위치는 또한 이미지 데이터가 포착되는 측정 위치와는 크게 상이할 수 있다. 컴퓨팅 장치는, 이미지 데이터가 포착되는 측정 위치와 상이한 사용자의 지정된 착용 위치에 대해 안경 렌즈의 광학 효과를 산출하도록 구성 수 있다. 특히, 사용되는 값의 유연한 산출 및 사용자별 조정이 있을 수 있다. 대조적으로, 통상적인 렌즈 미터는 사용자에 대한 개별화된 표현을 제공하지 않는다.
일 구성예에서, 컴퓨팅 장치는 집적 방법을 사용하여 렌즈의 3차원 형상을 반복적으로 결정하도록 구성되게 제공될 수 있다.
추가적인 구성예에서, 컴퓨팅 장치는 이미지 포착 장치에 진입하는 광 빔을 역추적하는 것에 기초하여, 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 구성되게 제공될 수 있다. 특히, 이미지 포착 장치에 진입하는 광 빔은 디스플레이 장치를 통해 디스플레이되는 테스트 구조물의 알려진 원래 위치로 역추적될 수 있다. 특히, 디스플레이 장치의 상대 위치, 및 이미지 데이터가 포착되는 위치 또는 시점은 알려져 있다. 선택적으로, 상대 위치는 거리 또는 높이의 변화를 통한 전술한 카메라 보정에 기초하여 확인될 수 있다. 예를 들어, 역전파 또는 역 광선 추적과 같은 방법을 사용하여, 렌즈의 3차원 형상을 결정할 수 있다. 간단히 말해서, 측정될 렌즈의 표면 재구성은, 포착된 이미지의 테스트 구조물의 하나 이상의 요소의 의도된 위치와 실제 위치의 비교에 기초하여 구현될 수 있다.
일 구성예에서, 렌즈의 3차원 형상을 결정하는 것은, 표면 요소로의 렌즈의 전면 및/또는 후면 표면의 분할, 및 표면 요소의 정렬의 결정, 특히 표면 요소의 표면 법선의 결정을 포함할 수 있다. 특히, 이러한 결정은 이미지 포착 장치로 진입하는 광 빔을 역추적하는 것에 기초하여 수행될 수 있다. 달리 표현하면, 표면의 정렬은 개별 표면 요소에 대해(각각의 개별 표면 요소에 대해) 결정될 수 있다. 예를 들어, 표면 법선은 개별 구역 또는 표면 요소에 대해 산출될 수 있다.
일 전개예에서, 컴퓨팅 장치는 표면 요소의 정렬에 기초하여, 렌즈의 전면 표면 및/또는 후면 표면의 3차원 형상을 결정하도록 구현될 수 있다. 렌즈의 표면, 예를 들어 전면 또는 후면 표면은 개별 표면 요소로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 표면은 인접한 요소들 사이에 (현저한) 급격한 변화가 발생하지 않는 방식으로 구성된다.
일 구성예에서, 컴퓨팅 장치는, 렌즈의 전면 표면 또는 후면 표면이 파라미터화 가능한(parameterizable) 영역, 특히 평면, 구면, 원환체(torus) 또는 이들의 구역인 경계 조건을 고려하여, 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 구성될 수 있다. 경계 조건을 지정함으로써 파라미터 공간이 감소되기 때문에, 더 신속한 산출 및/또는 더 높은 정확도의 장점이 있다.
일 구성예에서, 컴퓨팅 장치는 렌즈의 하나 이상의 알려진 접촉점(들)을 추가로 고려하여, 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 구성되게 제공될 수 있다. 대안으로서 또는 이와 더불어, 컴퓨팅 장치는 경계 조건을 고려하여 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 구성되게 제공될 수 있으며, 경계 조건은 측정될 렌즈에 관한 정보를 판독함으로써, 특히 렌즈 상의 마킹 또는 코드를 판독함으로써 결정된다. 다시 한번, 자유도가 더 감소되기 때문에, 더 신속한 및/또는 더 정확한 산출의 장점이 있을 수 있다. 복수의 알려진 접촉점 또는 렌즈 유리 홀더 또는 안경 홀더가 고려될 수도 있음을 이해한다. 예를 들어, 곡률, 재료, 또는 굴절률에 관한 마커, 인그레이빙(engraving)은 렌즈 상의 코드로서 판독될 수 있으며, 산출 시에 고려될 수 있다.
일 구성예에서, 컴퓨팅 장치는 측정될 렌즈의 굴절률을 결정하도록, 특히 공간 굴절률 분포를 결정하도록 추가로 구성되게 제공될 수 있다. 하나의 굴절률을 갖는 렌즈 또는 안경 렌즈는 특수한 경우인 것으로 간주될 수 있다. 바람직하게는, 굴절률은 적어도 하나의 부분에서 일정하다. 또한, 소위 GRIN(그레이디드-인덱스) 렌즈의 공간 굴절률 분포가 결정될 수 있다. 본 발명자들은, 제안된 솔루션이 형상을 포착하는 역할을 할 수 있을 뿐만 아니라, 굴절률을 결정하는 역할, 즉 투명체의 내부를 측정하는 역할도 할 수 있음을 인식하였다. 예를 들어, 상이한 굴절률을 갖는 영역들 사이의 내부 계면을 결정하는 것이 가능하다. 가능한 적용예는 예를 들어, 다중(multi-part) 렌즈, 상이한 굴절률을 갖는 재료의 렌즈, 색지움 렌즈, 광학계 또는 대물렌즈를 포함한다.
일 구성예에서, 장치는, 이미지 포착 장치와 디스플레이 장치 사이의 거리를 가변시키도록 구성된 높이 조정 장치를 더 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치는, 이미지 포착 장치와 디스플레이 장치 사이의 상이한 거리로부터 포착된 이미지 데이터에 기초하여, 이미지 포착 장치에 의해 포착된 광 빔의 빔 방향을 결정하도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 픽셀과 빔 방향 사이의 연관성이 간단한 방식으로 설정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 양태에 대해 상세히 전술한 장점은 본 발명의 추가적인 양태에 적용된다.
전술한 특징 및 이하에서 또한 설명될 특징은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 각각의 경우에 명시된 조합으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다른 조합으로도 또는 그 자체로도 사용될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 실시형태는 도면에 도시되며, 이하의 설명에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 장치의 개략도를 도시한다;
도 2는 렌즈를 통하여 기록된 테스트 구조물의 예시적인 도면을 도시한다;
도 3은 기울어진 안경 렌즈를 통하여 기록된 테스트 구조물의 예시적인 도면을 도시한다;
도 4는 투명 물체를 통하는 빔 경로의 도면을 도시한다;
도 5는 렌즈를 통하는 빔 경로의 도면을 도시한다;
도 6은 파라미터화 가능한 표면 요소로 구성된 렌즈를 도시한다;
도 7은 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 장치의 개략도를 도시한다;
도 8은 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 장치의 추가적인 실시형태를 도시한다;
도 9는 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 방법의 일 구성예의 흐름도를 도시한다;
도 10은 그러한 방법의 일 구성예의 상세한 흐름도를 도시한다;
도 11은 보정 방법의 일 실시형태의 흐름도를 도시한다;
도 12는 눈의 개략도를 도시한다;
도 13은 홍채의 이미지 표현물과 함께 눈의 평면도의 이미지 표현물을 도시한다;
도 14는 각막을 측정하기 위한 장치의 개략도를 도시한다;
도 15는 상이한 시점으로부터 기록된 홍채의 이미지에서 이미지 특징부의 연관성 또는 상관관계를 도시한다;
도 16은 이미지 특징부의 추가적인 상관관계를 도시한다; 그리고
도 17은 각막을 측정하기 위한 방법의 일 실시형태의 흐름도를 도시한다.
도 1에 도시된 장치(10)는 광학 렌즈(100), 특히 안경 렌즈의 광학 효과를 결정하는 역할을 한다. 장치(10)는 테스트 구조물(21)을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 장치(20)를 포함한다. 예를 들어, 이는 화면 또는 디스플레이일 수 있으며, 상이한 테스트 구조물을 디스플레이할 수 있다.
장치(10)는, 렌즈(100)를 통과하는 이미징 빔 경로(32)를 통해 복수의 시점(31, 31', 31")으로부터 테스트 구조물(21)의 이미지 데이터를 포착하도록 구성된 이미지 포착 장치(30)를 더 포함한다. 다른 한편으로, 다양한 시점으로부터의 이미징 빔 경로는, 다양한 위치에 연속적으로 배치되는 하나의 카메라에 의해 연속적으로 기록될 수 있다. 그러나, 이미지 데이터를 병렬로 포착하기 위해, 복수의 카메라가 제공되는 것이 바람직하다. 혼합된 형태가 제공될 수도 있음을 이해한다. 예를 들어, 이미지 포착 장치(30)는 제1 카메라(33) 및 제2 카메라(34)를 포함할 수 있으며, 제1 카메라(33)는 제1 시점(33)으로부터 제1 이미지 데이터를 포착하도록 구성되고, 제2 카메라(34)는 제2 시점(33")으로부터 제2 이미지 데이터를 포착하도록 구성된다. 측정 체적(200)은 디스플레이 장치(20)를 통해 디스플레이 가능한 테스트 구조물(21)과 이미지 포착 장치(30) 사이에 위치된다.
장치(10)는 컴퓨팅 장치(40)를 더 포함한다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(40)는 컴퓨터, 마이크로컨트롤러, FPGA 등일 수 있다. 컴퓨팅 장치(40)는 이미지 데이터에 기초하여 렌즈(100)의 3차원 형상을 결정하고, 3차원 형상에 기초하여 렌즈(100)의 광학 효과를 산출하도록 구성된다. 달리 표현하면, 렌즈의 3차원 형상이 초기에 결정된 후에만, 이의 3차원 형상으로부터 렌즈의 광학 효과가 산출되는 2단계 절차가 제안된다.
본 개시물에 따른 이러한 접근법은 도 2 내지 도 6을 참조하여 아래에 더 상세히 설명될 것이다.
도 2는 렌즈(100)를 통하여 기록된 디스플레이 장치(20)의 테스트 구조물(21)의 평면도를 도시한다. 예를 들어, 이는 렌즈(100)를 통하여 카메라(33)에 의해 기록된 도 1에 따른 테스트 구조물(21)일 수 있다. 테스트 구조물(21)은 렌즈(100)로 인해 왜곡된 방식으로 재현된다. 렌즈(100)의 광학 효과에 관한 판단은 빔의 이러한 편향으로부터 이미 도출될 수 있다. 그러나, 렌즈(100)의 효과에 대하여 전반적으로 표현하는 것만이 가능하다.
도 3은 카메라에 의해 기록된 추가적인 예시적인 이미지를 도시한다. 그러나, 이 경우, 광학 렌즈(100)를 갖는 안경(101)이 큰 기울기로 측정 영역에 배치되므로, 광학 렌즈(100)로 인해 야기된 빔 편향은 제한된 정확도로만 착용 위치에서의 실제 광학 효과를 재현한다.
도 4는 렌즈(100)와 같은 투명 물체를 통하는 빔 경로의 예시적인 도면을 도시한다. 빔 경로의 원점은 디스플레이 장치(21) 상의 한정된 점(22)이다. 한정된 점(22)으로부터 나오는 빔 경로는 표면(102)에서 렌즈(101)에 진입하고, 표면(103)에서 렌즈로부터 나온다. 결과적으로, 이들은 렌즈(100)를 통과한다. 광 빔은 진입 표면(102) 및 출구 표면(103) 모두에서 굴절된다. 디스플레이 장치(20) 및 이미지 포착 장치(30)에 대한 렌즈(100)의 상대적 공간 위치 또는 배향에 따라, 상이한 광학 효과가 발생할 수 있다.
본 발명자들은, 복수의 시점으로부터 테스트 구조물을 기록하고 결과적으로 다수의 이미징 빔 경로(도 1을 또한 참조)를 포착함으로써, 광학 효과의 이러한 불확실성 또는 모호성이 해결될 수 있으며, 이로부터 결과적으로, 개재된 렌즈의 광학 특성이 결정될 수 있음을 인식하였다. 달리 표현하면, 다수의 방정식이 있는 방정식 체계가 이미징 빔 경로에 대해 설정될 수 있으며, 이러한 방정식은, 복수의 시점, 및 디스플레이 장치(20) 상의 이의 알려진 원점으로부터, 렌즈(100)를 통과하여 이미지 포착 장치에 진입하는 이미징 빔들 사이의 연관성을 각각 설정한다. 이로부터, 결과적으로, 렌즈(100)의 3차원 형상을 결정하는 것이 가능하며, 또한 선택적으로, 렌즈 내의 이의 굴절률 또는 제동력(brake-force) 분포를 결정하는 것도 가능하다.
렌즈(100)를 통하는 빔 경로의 간략화된 실시예는 도 5에서 재현된다. 디스플레이 장치(20) 상의 영상점(22)이 카메라(34)에 의해 포착된다. 빔 경로(110)는 렌즈(100)의 전면(102) 상의 점(104)에서 렌즈에 진입하고, 렌즈의 후면 표면(103) 상의 점(106)에서 렌즈로부터 나온다. 따라서, 간단히 말해서, 단지 하나의 카메라만으로 측정하는 경우, 2개의 미지수(이들 점에서의 표면의 공간 배향을 포함하는, 진입점(104) 및 출구점(105))가 있는 방정식이 존재한다. 이미지 포착 장치(30)가 추가적인 카메라(33)에 의해 표시된 바와 같은, 추가적인 시점으로부터 테스트 구조물을 기록함으로써, 추가적인 빔 경로(111 및 112)를 포착하는 것이 가능하다. 빔 경로(111)의 경우, 출구점(104)이 카메라(34)의 빔 경로(110)와 일치한다. 빔 경로(112)의 경우, 진입점(105)이 카메라(34)의 빔 경로(110)와 일치한다. 결과적으로, 복수의 방정식을 설정하는 것이 가능하며, 이로부터 디스플레이 장치(20)와 이미지 포착 장치(30) 사이에 배치된 렌즈(100)의 특성을 결정하는 것이 가능하다.
이를 위해, 도 6에 예시적인 방식으로 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 장치는, 바람직하게는 파라미터화 가능한 표면 요소로 이루어진 복합 표면으로서, 렌즈(100)를 모델링하도록 구성될 수 있다. 전면 및 후면 표면(102, 103)의 표면 요소(106, 107)의 배향은 점(104 및 105)에서의 빔의 편향으로부터 결정될 수 있다. 선택적으로, 렌즈(100) 내에서 추가적인 분할이 수행될 수 있다. 예를 들어, 렌즈(100) 내에서 추가적인 계면이 결정될 수 있다. 선택적으로, 컴퓨팅 장치는 렌즈(100)의 굴절률을 결정하거나, 그렇지 않으면 렌즈의 공간 굴절률 분포를 결정하도록 추가로 구현될 수 있다.
선택적으로, 장치는 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 공간 굴절률 분포를 측정하기 위한 장치로서 구현될 수 있다. 이를 위해, 바람직하게는, 렌즈의 3차원 형상을 기술하는 렌즈 형상 데이터를 수신하도록 구성된 인터페이스가 제공될 수 있다. 이 경우, 렌즈의 형상이 산출될 필요가 없다; 대신에, 이는 이미지 데이터 및 렌즈 형상 데이터에 기초하여, 렌즈의 공간 굴절률 분포를 산출하기 위한 입력 파라미터로서 역할을 할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 컴퓨팅 장치는 이미지 포착 장치에 진입하는 광 빔을 역추적하는 것에 기초하여, 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 구성될 수 있다. 광 빔(110, 111, 112)이 이미지 포착 장치의 카메라(33, 34)에 진입하는 방향은 알려져 있다. 이를 위해, 아래에 계속 설명되는 바와 같이, 이미지 포착 장치가 보정될 수 있다. 결과적으로, 각각의 카메라(33, 34)로부터 비롯되는 진입 빔이 역추적될 수 있다. 이미지 포착 장치 또는 각각의 카메라(알려진 위치를 가짐)와 테스트 구조물(알려진 위치를 가짐) 사이의 빔 경로에 렌즈(100)가 위치된다. 렌즈(100)의 모델로부터 비롯되는 이러한 모델은, (알려진) 테스트 구조물이 렌즈(100)의 모델에 의해 이미징되어 이미지 포착 장치에 의해 포착된 이미지 데이터가 생성되는 방식으로, 컴퓨팅 장치에 의해 연속적으로 파라미터화될 수 있다. 특히, 파라미터화를 위해, 여기서 표면 법선(129, 130)으로 나타낸, 렌즈 표면을 형성하는 표면 요소들의 정렬을 조정하여 표면 요소들 사이의 거리(131)를 가변시키는 것이 가능하며, 선택적으로, 렌즈 내의 굴절률(n) 또는 굴절률 분포를 가변시키는 것이 가능하다.
도 7 및 도 8은 측정 체적에 배치된 광학 렌즈(100)의 광학 효과를 측정하기 위한 장치(10)의 추가적인 실시형태를 도시한다. 해당 조립체는 동일한 참조 부호로 표시되며, 반복을 피하기 위해 다시 상세히 설명되지 않는다.
도 8은 이미지 포착 장치(30)가 2개의 카메라(30, 31')를 포함하는 일 실시형태를 도시한다. 카메라는 상이한 시야각으로부터 패턴 또는 테스트 구조물(21)을 포착한다. 컴퓨팅 장치는 해당 이미지 데이터로부터 테스트 물체(4)를 재구성하도록 구현된다. 이를 위해, 도 5 및 도 6에서 설명된 바와 같이, 표면 요소로부터 또는 법선(129, 129')으로부터 기울기 필드(gradient field)를 결정하는 것이 가능하다.
테스트 구조물(21)의 한정된 원점에서 한정된 소스로부터의 광이 렌즈(100)를 통과하고, 보정된 카메라 시스템을 사용하여 상이한 시야각으로부터 이미지 포착 장치(30)에 의해 포착된다. 물체의 굴절 표면은 생성되는 이미지로부터 재구성된다.
그 원리는 하나의 카메라, 2개의 카메라, 또는 더 많은 카메라에서 작용한다. 유리한 실시형태에서 2개의 카메라가 사용되는데, 이 경우 합당한 비용/사용률이 달성될 수 있기 때문이다. 정확도를 추가로 증대시키기 위해, 심지어 더 많은 카메라가 사용될 수 있다.
이미지 포착 장치(30) 또는 카메라(31, 31')는 기능이 알려진 방식으로 보정되며, 이를 통해 고유한 주 광선(카메라 광선)이 방향 및 원점으로부터 각각의 센서 좌표에 대해 3D로 도출될 수 있다. 이러한 보정은 종래기술에 따라 수행될 수 있다. 대안적으로, 카메라 및/또는 사용되는 대물렌즈의 알려진 광학 설계가 전술한 카메라 보정 대신에 카메라의 모델에 포함될 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 장치(20)는, 어레이로 배치된 발광 다이오드, TFT 또는 LED 디스플레이, 3D 디스플레이, 레이저 소스, 편광 디스플레이, 또는 그렇지 않으면 시준된, 선택적으로 구조화된 조명 장치와 같은, 자체 발광원을 가질 수 있다. 디스플레이 장치를 통해서도 발광될 수 있다. 예를 들어, 발광되는 디스플레이 장치는, 테스트 차트(예를 들어, 점 패턴 또는 체크무늬 패턴), 특히 규칙적인 3D 패턴, 알려지지 않은 많은 특징부가 있는(feature-rich) 평면형 이미지(작업 동안 위치가 추정될 수 있음), 또는 그렇지 않으면, 알려지지 않은 많은 특징부가 있는 3D 장면(최적화 동안 위치가 추정됨)을 가질 수 있다.
컴퓨팅 장치(40)는 3차원 형상을 결정하기 위한 추가적인 정보를 사용할 수 있다. 특히, 3차원 형상의 재구성은, 이미지 데이터를 포착하는 카메라의 알려진 시점 또는 위치, 그리고 테스트 구조물의 알려진 위치를 기반으로 할 수도 있다. 본 실시예에서, 이미지 데이터는 카메라 검출기 상에서 카메라에 진입하는 광 빔의 이미징의 위치일 수 있다. 이미지 포착 장치에 진입하는 광 빔은 이미지 데이터 및 알려진 시점으로부터 산출될 수 있다. 이미지 포착 장치의 보정은 이를 위한 기초로서 역할을 할 수 있다.
선택적으로, 컴퓨팅 장치(40)는 하나 이상의 경계 조건을 고려하여, 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 추가로 구성될 수 있다. 예를 들어, 접촉점 또는 멈춤부(stop)(51)가 미리 결정될 수 있다. 렌즈(100)의 상대 위치는 이러한 점에서 알려져 있으며, 렌즈의 3차원 형상을 결정할 때 고려될 수 있다. 또한, 렌즈의 전면 및/또는 후면 표면의 형상, 굴절률, 또는 재료 등과 같은 정보가 미리 결정될 수 있다. 선택적으로, 장치는, 예를 들어 인그레이빙 또는 마커(140)의 형태로 렌즈 상에 존재하는 정보를 판독하고, 3차원 형상을 결정하는 경우 및/또는 광학 효과를 산출하는 경우 이러한 정보를 고려하도록 구현될 수 있다.
본 발명의 특히 유리한 적용예는 안경 렌즈의 측정이며, 특히 가변 초점 안경 렌즈로도 알려진 프로그레시브 안경 렌즈의 측정이다. 그러나, 구면, 비구면, 원환체 또는 프리즘 렌즈와 같은, 더 간단한 안경 렌즈가 제안된 장치를 사용하여 마찬가지로 측정될 수 있다.
선택적으로, 컴퓨팅 장치는, 유사한 데이터를 제공하기 위한 지정된 측정 기기 구성으로 ISO 정점 굴절력 또는 정점 굴절력을 산출하도록 구성될 수 있다. 안경 렌즈로부터 동공까지의 거리(정점 거리) 및 이의 상대 위치(예를 들어, 안면 형태 각도 또는 "착용" 범초점 각도)와 같은, 착용자별 데이터를 제공함으로써, 사용 정점 굴절력을 산출하는 것이 가능하다.
선택적으로, 복수의 테스트 물체가 측정 공간에서 동시에 측정될 수 있다. 좌측 및 우측 안경 렌즈를 갖는 안경이 측정되는 경우, 컴퓨팅 장치는, 서로에 대한 안경 렌즈들의 위치 및 상대 위치를 결정하도록 추가로 구현될 수 있다. 이로부터, 예를 들어, 광 채널들의 거리와 같은, 추가적인 정보를 산출하는 것이 가능하다. 상이한 효과들의 구역들을 갖는 투명체가 복수의 테스트 물체로서 제공될 수도 있다. 예를 들어, 이는 복수의 구역을 갖는 렌즈(이중초점 렌즈, 삼중초점 렌즈, 또는 다초점 렌즈) 또는 2개의 렌즈를 갖는 안경일 수 있다.
도 9는 아래에 설명되는 단계들을 포함하는, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈, 특히 안경 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 방법(900)의 흐름도를 도시한다. 제1 단계(901)에서, 디스플레이 장치를 통해 디스플레이하기 위한 테스트 구조물이 제공된다. 제2 단계(902)에서, 렌즈를 통과하는 이미징 빔 경로를 통해 복수의 시점으로부터 테스트 구조물의 이미지 데이터가 포착된다. 제3 단계(903)에서, 이미지 데이터(그리고 서로에 대한 디스플레이 장치 및 시점의 알려진 위치)에 기초하여, 렌즈의 3차원 형상이 결정된다. 제4 단계(904)에서, 이의 3차원 형상에 기초하여, 렌즈의 광학 효과가 산출된다. 임의의 사용 상황에 대해 산출이 구현될 수 있다. 결과적으로, 컴퓨팅 장치는 ISO 정점 굴절력에 해당하는 제1 광학 효과, 및 사용자의 사용 상황에 해당하는 제2 광학 효과를 산출하도록 구성될 수 있다.
선택적으로, 장치를 보정하는 단계(905)가 측정 방법에 선행될 수 있다.
장치를 보정하기 위한 해당 방법은 이하의 단계를 차례로 포함할 수 있다: 제1 보정 단계에서, 디스플레이 장치를 통해 테스트 구조물이 제공된다. 제2 보정 단계에서, 이미지 포착 장치와 디스플레이 장치 사이의 제1 거리가 설정되고, 이미지 포착 장치를 사용하여 제1 거리로부터 테스트 구조물의 이미지 데이터가 포착된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 이미지 포착 장치와 디스플레이 장치 사이의 거리를 가변시키도록 구성된 높이 조정 장치(150)가 제공될 수 있다. 이러한 맥락에서, 컴퓨팅 장치는, 이미지 포착 장치와 디스플레이 장치 사이의 상이한 거리로부터 포착된 이미지 데이터에 기초하여, 이미지 포착 장치에 의해 포착된 광 빔의 빔 방향을 결정하도록 추가로 구성될 수 있다.
장치를 보정하기 위한 방법의 추가적인 단계에서, 이미지 포착 장치와 디스플레이 장치 사이의 제2 거리가 설정될 수 있으며, 이미지 포착 장치를 사용하여 제2 거리로부터 테스트 구조물의 이미지 데이터가 포착된다. 이로부터, 이미지 포착 장치에 의해 포착된 입사광 빔의 방향, 및 이미지 데이터의 해당 영상점이 추가적인 단계에서 결정될 수 있다.
도 10은 측정 체적에 배치된 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 방법(1000)의 일 실시형태의 상세한 흐름도를 도시한다.
제1 단계(S1011)에서, 테스트 구조물이 디스플레이 장치를 통해 디스플레이된다. 예를 들어, 이는 전부 점일 수 있거나 줄무늬 패턴일 수 있다. 추가적인 단계(S1012)에서, 테스트 구조물의 이미지 데이터가 이미지 포착 장치에 의해 포착된다. 단계(S1013)에서, 테스트 구조물의 특징부의 위치, 예를 들어 이미지 데이터의 패턴 점의 위치(이미지 포착 장치의 검출기 표면 상의 위치에 해당함)를 결정하는 것이 가능하다. 여기서, 예를 들어, 위에서 설명된 바와 같이 또는 도 11에서 상세히 설명되는 바와 같이, 카메라 보정 단계(S1001)가 있을 수 있다. 그 다음, 단계(S1014)에서, 이미지 포착 장치에 입사하는 광 빔 또는 이의 방향을 결정하는 것이 가능하다. 카메라에 입사하는 광 빔은, 측정될 렌즈를 통해 관찰되는 바와 같은 디스플레이된 패턴의 카메라 이미지로부터 3D 벡터로서 결정될 수 있다.
단계(S1021)에서, 테스트 구조물의 전체 또는 부분 패턴이 디스플레이 장치를 통해 디스플레이될 수 있다. 추가적인 단계(S1022)에서, 테스트 구조물의 이미지 데이터가 이미지 포착 장치에 의해 포착된다. 단계(S1023)에서, 패턴 점은 이미지 데이터의 영상점과 연관될 수 있다. 특히, 패턴 점을 이미지 데이터의 영상점과 연관시킬 때 가급적 모호성을 해결하기 위해, 일련의 상이한 테스트 패턴을 제공하는 것이 가능하다. 달리 표현하면, 이미지 포착 장치에 의해 포착된 이미지 데이터에서의 광 스폿은 디스플레이 장치 상의 광점의 위치에 할당될 수 있고, 이에 따라 이미지 포착 장치에 입사한 산출된 광 빔에도 할당될 수 있다. 대안으로서 또는 이와 더불어, 컴퓨팅 장치는 테스트 구조물의 전체 패턴으로부터 근접 관계를 결정하도록 구성될 수 있다.
단계(S1031)에서, 평면형 조명이 디스플레이 장치를 통해 제공될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치의 모든 픽셀이 "백색"을 디스플레이할 수 있다. 결과적으로, 렌즈의 윤곽이 두드러질 수 있고, 단계(S1032)에서 렌즈의 윤곽이 결정될 수 있다. 단계(S1033)에서, 포착된 윤곽에 기초하여, 렌즈의 상대 위치 및 치수가 결정될 수 있다. 달리 표현하면, 측정 체적에서의 렌즈의 상대 위치가 간단한 방식으로 결정될 수 있다.
단계(S1041)에서, "최적합(best fitting)" 파라미터화 가능한 렌즈가 산출될 수 있다. 바람직하게는, 기기의 측정 체적에 놓일 수 있는 "최적합" 파라미터화 가능한 렌즈는 카메라 광 빔의 역전파에 의해 확인될 수 있다. 파라미터화 가능한 렌즈는, 반경, 두께, 또는 굴절률과 같은 몇몇 파라미터에 의해 기술될 수 있는 렌즈를 의미하는 것으로 이해된다. 이들은 예를 들어, 구면 렌즈 및 원환체 렌즈를 포함한다. 원환체 렌즈는 여기에 적용될 수 있는 대체적인 절충물이다. 보다 구체적인 실시형태에서, 렌즈 상에 개별 "원환체 구역"을 한정하고, 거기에서 안경 렌즈를 기술하는 것만으로 충분할 수 있다. 예를 들어, 이러한 구역 중 제1 구역은 프로그레시브 렌즈의 "원거리 영역"일 수 있다. 예를 들어, 이러한 구역 중 제2 구역은 프로그레시브 렌즈의 "근거리 영역"일 수 있다. 렌즈 또는 개별 표면의 위치와 더불어, 추가적인 파라미터는 반경, 두께, 및 굴절률일 수 있다.
단계(S1042)에서, 렌즈의 전면 및/또는 후면 표면의 "최적합" 기울기 표면은 카메라 광선의 역 광선 추적에 의해 결정될 수 있다. 결과적으로, 단계(S1041)에서 결정된 "최적합" 파라미터화 가능한 렌즈의 표면은 기울기 표면으로 기술될 수 있으며, 카메라 광선의 역전파에 의해 디스플레이 장치 상의 광점의 위치에 완전히 부딪치는 방식으로, 빔 통로의 위치에서의 기울기가 가변될 수 있다. 따라서, 간단히 말해서, 이미지 포착 장치에 의해 수신된 광 빔 및 관련 빔 소스가 디스플레이 장치 상에서 함께 맞춰지는 방식으로, 렌즈의 3차원 형상이 조정된다.
단계(S1043)에서, 렌즈의 전면 및/또는 후면 표면은 기울기 표면으로부터의 집적에 의해 획득될 수 있다. 달리 표현하면, 표면 요소에 대해 결정된 기울기 표면 또는 불연속적 기울기 표면으로부터 (연속적인) 새로운 표면이 결정된다. 여기서, 이는 렌즈의 전면 표면 또는 후면 표면일 수 있다.
단계(S1044)에 따라, 단계(S1042 및 S1043)는 반복적으로 반복될 수 있다. 예를 들어, 품질 기준이 충족될 때까지, 단계가 반복될 수 있다. 선택적으로, 충분한 품질에 도달될 수 없는 경우, 대안적인 렌즈 형상을 고려하기 위해, 단계(S1041)가 반복 루프에 포함될 수도 있다. 반복의 결과로서, 렌즈의 3차원 형상을 획득할 수 있다.
추가적인 실시형태에서, 렌즈의 형상이 미리 결정될 수 있으며, 대신에, 렌즈 내의 공간 굴절률 분포가 아날로그 방식으로 반복적으로 결정될 수 있다.
결정된 3차원 형상으로부터 (선택적으로 굴절률을 포함하는) 하나 이상의 변수가 후속적으로 결정될 수 있다. 단계(S1052)에서, 사용 값, 특히 사용자별 사용 값이 산출될 수 있다. 이를 위해, 단계(S1051)에서, 각막과 정점 사이의 거리와 같은 착용자별 데이터가 제공될 수 있다. 단계(S1053)에서, ISO 정점 굴절력이 결정될 수 있다. 단계(S1054)에서, 기기 구성에서의 정점 굴절력이 결정될 수 있다.
복수의 렌즈 또는 안경 렌즈가 동시에 측정 체적에 배치된 경우, 프로그레션(progression) 채널들의 간격과 같은, 추가적인 파라미터를 선택적으로 결정하는 것이 가능하다.
전술한 단계는 컴퓨팅 장치에 의해 수행될 수 있으며, 후자는 단계를 수행하기 위한 목적으로 이에 따라 구성될 수 있음을 이해한다.
도 11은 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 개별 데이터를 측정하기 위한 장치를 보정하기 위한 방법(1100)의 예시적인 실시형태의 흐름도를 도시한다. 특히, 보정은, 이미지 포착 장치에 의해 포착된 이미지 데이터의 영상점(바람직하게는, 각각의 영상점)에 3D 벡터와 같은 빔 방향을 할당하는 함수 세트를 제공하는 역할을 할 수 있으며, 상기 3D 벡터는 이미지 포착 장치에 진입하는 광 빔 또는 빔 방향을 기술한다. 이러한 함수 세트는 다음과 같은 형식을 가질 수 있다:
Figure pat00001
여기서, (x0, y0, 0)은 이미지 포착 장치의 기준면에서의 광 빔의 점, 바람직하게는 이미지 포착 장치의 카메라의 렌즈 시스템의 기준면에서의 광 빔의 점을 기술하고, (dx, dy, 1)은 입사 빔의 방향 벡터를 기술한다. 결과적으로, 함수 세트는 x0(x, y), y0(x, y), dx(x, y) 및 dy(x, y)의 4개의 함수를 포함하며, 여기서 x 및 y는 이미지 포착 장치(이 경우, 카메라)의 이미지 데이터의 픽셀 좌표를 기술한다.
테스트 구조물(예를 들어, 점 패턴)이 디스플레이 장치를 통해 디스플레이되어 상이한 거리로부터 이미지 포착 장치의 카메라에 의해 관찰됨으로써, 이러한 함수 세트가 결정될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 도 8에 예시적인 방식으로 도시된 바와 같은 장치는, 이미지 포착 장치와 디스플레이 장치 사이의 거리를 가변시키도록 구성된 높이 조정 장치(150)를 포함할 수 있다.
도 11에 도시된 방법에서, 단계(S1101 내지 S1104)는 위에 설명된 도 10의 단계(S1011 내지 S1014)에 각각 해당할 수 있다. 도 11에 도시된 단계(S1111 내지 S1113)는 전술한 단계(S1021 내지 S1023)에 각각 해당할 수 있다. 그러나, 단계(S1121)에서, 이미지 포착 장치와 디스플레이 장치 사이의 거리가 가변되는 루프가 제공된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 거리의 변화에 따라 입사광 빔의 방향이 변경된다. 컴퓨팅 장치는, 제1 거리에서 포착된 이미지 데이터 및 제2 거리에서 포착된 이미지 데이터에 기초하여, 입사광 빔의 방향을 결정하도록 구성될 수 있다. 디스플레이 장치와 이미지 포착 장치 사이의 상대 위치, 및 거리의 변화에 따라, 이러한 결정이 추가로 좌우될 수 있음을 이해한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 단계(S1131)에서, 이미지 포착 장치의 복수의 영상점 또는 픽셀, 바람직하게는 각각의 영상점 또는 픽셀에 대해 3D 광 빔의 보간이 수행될 수 있다. 후속적으로, 단계(S1132)에서, 영상점에 대해 변수(x0, y0, dx 및 dy)가 결정될 수 있다. 다음 단계(S1133)에서, 다항식 적합도(polynomial fit)가 변수(x0, y0, dx 및 dy)에 적용될 수 있다. 결과적으로, 이는 이미지 포착 장치에 의해 포착된 이미지 데이터의 각각의 영상점에 입사광 빔의 방향을 할당하는 함수 세트를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
선택적으로, 도 8에 예시적인 방식으로 도시된 바와 같이, 접촉점(51)의 상대적 공간 위치는 카메라 보정과 유사한 방식으로 결정될 수 있다. 이를 위해, 디스플레이 장치(20)는 일정한 휘도를 갖는 배경 또는 단색 배경을 테스트 구조물로서 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 이미지 포착 장치는 삽입된 렌즈가 없는 디스플레이를 포착한다. 이 경우, 접촉점은, 이미지 포착 장치에 의해 포착되어 이미지 데이터에 포함되는 음영(예를 들어, 접촉 구면의 경우, 원형)을 유발한다. 컴퓨팅 장치는 이러한 이미지 데이터에 기초하여, 접촉점(51)의 위치를 결정하도록 구현될 수 있다. 결과적으로, 이들은 렌즈의 3차원 형상을 결정할 때 경계 조건으로서 사용될 수 있다. 적어도 2개의 카메라로 접촉점을 관찰하는 경우, 이의 중심점(상대 위치)은 카메라 광선의 교차점에 의해 확인될 수 있다. 안경 렌즈의 형상을 결정하기 위한 알고리즘에 측정 체적에서의 후자의 위치에 대한 예상 값을 할당하기 위해, 접촉점의 위치가 사용될 수 있다. 이러한 구성의 장점은 개선된 정확도이다.
따라서, 전술한 설명은 아래의 예시적인 실시형태에 적용될 수 있으며, 그 반대도 마찬가지임을 이해한다. 반복을 피하기 위해, 특히, 추가적인 양태가 아래에 설명되도록 의도된다. 전술한 예시적인 실시형태 및 이하의 예시적인 실시형태의 특징은 유리하게 서로 조합될 수 있다.
본 발명자들은, 본원에 설명된 개념이 각막을 측정하기 위해 유리하게 사용될 수도 있음을 인식하였다. 도 12는 눈(1200)의 개략적인 단면도를 도시한다. 눈은 각막(1201), 홍채(1202), 동공(1203), 및 수정체(1204)를 포함한다. 도 13은 홍채(1202) 및 동공(1203)의 이미지 표현물과 함께 눈의 평면도를 도시한다. 그러나, 이 경우, 굴절 오차의 실질적인 원인 제공은 수정체(1204)로부터 비롯되는 것이 아니라, 각막(1201)으로부터 비롯된다. 대상자의 굴절 오차의 실질적인 원인 제공은 각막 곡률로 인해 기인할 수 있다. 따라서, 각막의 형상을 객관적으로 결정할 수 있는 것이 바람직하다.
도 14는 본 개시물의 추가적인 양태에 따라 대상자의 각막을 측정하기 위한 장치의 개략도를 도시한다. 장치는, 각막(1201)을 통과하는 이미징 빔 경로(32)를 통해 복수의 (알려진) 시점으로부터 대상자의 홍채(1202)의 이미지 데이터를 포착하도록 구성된 이미지 포착 장치(30); 및 컴퓨팅 장치(40)를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치는, 각막 및 홍채의 수학적 모델을 포함하는 대상자의 전방 안구 구역의 수학적 모델을 제공하고; 이미지 데이터의 복수의 이미지에 존재하는 홍채의 이미지 특징부를 식별하여 기록하며; 각막의 수학적 모델 및 홍채의 상대 위치를 고려하여, 복수의 시점으로부터 포착된 이미지에서의 홍채의 이미지 특징부의 실제 위치와 복수의 시점으로부터 포착된 이미지에서의 홍채의 이미지 특징부의 예상 위치 사이의 편차를 결정하고; 편차가 최소화되는 방식으로 각막의 수학적 모델의 파라미터를 조정하며; 그리고 각막의 조정된 수학적 모델로부터 각막의 측정 변수를 결정하도록 구성된다.
이미지 포착 장치(30)는 도 1에 대해 설명된 것과 동일하거나 유사한 구성을 또 다시 가질 수 있다. 이미지 포착 장치는 각막(1201)을 통과하는 빔 경로를 통해, 홍채(1202)의 이미지 데이터를 포착한다. 알려진 상이한 시점으로부터 이미지 데이터를 포착하기 위해, 알려진 상이한 위치에 카메라(33)가 연속적으로 위치될 수 있다. 이를 위해, 위치 추적 장치(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 이미지 데이터를 병렬로 포착하는 복수의 카메라(33, 34)가 제공될 수 있다. 병렬 포착의 장점은 사용자의 눈이 다양한 측정들 중에 움직이지 않는다는 점을 포함한다.
본 발명자들은, 홍채(1202)의 외형에 관한 지식 없이도, 홍채(1202)와 이미지 포착 장치(30) 사이에 위치된 각막(1201)이 산출될 수 있음을 인식하였다. 홍채(1202)는 알려지지 않은 구조 또는 알려지지 않은 패턴을 갖는다. 그러나, 홍채(1202)는 일반적으로 매우 구조화되어 있다. 본 발명자들은, 홍채의 다수의 이미지 특징부가 식별될 수 있고, 상이한 위치로부터 기록된 이미지 데이터의 복수의 이미지에서의 이들의 위치와 관련하여 후속적으로 평가될 수 있음을 인식하였다. 이를 위해, 각각의 알려진 위치에서 포착되는 이미징 빔 경로(32)로부터 방정식 체계가 설정될 수 있으며, 이로부터 각막(1201)의 형상이 산출될 수 있다.
도 15 및 도 16은 상이한 시점으로부터 기록된 홍채의 이미지의 알려지지 않은 이미지 특징부의 연관성 또는 상관관계를 도시한다. 도 15의 좌측 이미지는 예를 들어, 도 14의 카메라(33)에 의해 기록된, 제1 위치로부터 각막을 통하는 홍채(1202)의 제1 이미지 표현물(1500a)을 도시한다. 도 16의 우측 이미지는 예를 들어, 도 14의 카메라(34)에 의해 기록된, 제2 위치로부터 각막을 통하는 홍채(1202)의 제2 이미지 표현물(1500b)을 도시한다. 홍채는 일반적으로 매우 구조화된 영역이기 때문에, 홍채(1201)의 동일한 초기 점들(1501a 및 1501b) 사이의 상관관계(1502)를 결정하는 것이 가능하다. 해당 점들의 추가적인 실시예는 1502'로 연결된 참조 부호(1503a 및 1503b)로 명시된다. 이러한 연관성(1500)은 도 16에 도시된 바와 같이, 다수의 이미지(1500a 내지 1500d) 및 영상점에 대해 수행될 수 있다.
이러한 상관관계 또는 연관성 분석에 기초하여, 도 14에 도시된 바와 같은 다수의 빔 경로를 재구성하는 것이 가능하다. 도시된 빔 경로(32)로부터 명백한 바와 같이, 홍채(1202) 상의 동일한 영상점으로부터 나오는 광 빔은 상이한 점에서 각막(1201)을 통과하고, 이미지 포착 장치(30)에 의해 상이한 위치에서 포착된다. 이제 이미지 표현물에서 동일한 시작점이 식별되면, 도 14를 참조하여 전술한 바와 같이, 홍채(1202) 상의 시작점과 카메라(33, 34)로의 진입점 사이에 위치된 각막(1201)에 대하여 표현하는 것이 가능하다.
도 17은 대상자의 각막을 측정하기 위한 방법의 일 실시형태의 흐름도를 도시한다. 카메라 시스템은 선택적인 선행 단계에서 보정될 수 있다. 그러나, 제조사가 이미 보정을 수행했을 수 있다. 제1 단계(1701)에서, 각막을 통과하는 이미징 빔 경로를 통해 복수의 시점으로부터 대상자의 홍채의 이미지 데이터가 포착될 수 있다. 제2 단계(1702)에서, 각막의 수학적 모델(및 각막에 대한 홍채의 상대 위치)과 함께, 대상자의 전방 안구 구역의 수학적 모델이 제공될 수 있다. 제3 단계(1703)에서, 이미지 데이터의 복수의 이미지(바람직하게는 모든 이미지)에 존재하는 홍채의 이미지 특징부가 식별되어 기록(또는 이미지에 할당)될 수 있다. 제4 단계(1704)에서, 각막의 수학적 모델 및 홍채의 상대 위치를 고려하여, 복수의 시점으로부터 포착된 이미지에서의 홍채의 이미지 특징부의 실제 위치와 복수의 시점으로부터 포착된 이미지에서의 홍채의 이미지 특징부의 예상 위치 사이의 편차를 결정하는 것이 가능하다. 제5 단계(1705)에서, 각막의 수학적 모델의 파라미터는 편차가 최소화되는 방식으로 조정될 수 있다. 단계(1703 및 1704)는 바람직하게는 반복적으로 반복될 수 있다. 제6 단계에서, 이제 각막의 조정된 수학적 모델로부터 각막의 측정 변수를 결정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 굴절력 또는 비점수차가 평가될 수 있다.
결론적으로, 본원에 개시된 솔루션은 특히, 측정 체적에 배치된 렌즈 요소의 간소화된 비접촉식 측정을 가능하게 할 수 있거나, 그렇지 않으면 특히, 안구 광학계의 분야에서, 빛에 민감한 사용자의 장애를 감소시키면서, 각막의 비접촉식 측정을 가능하게 할 수 있다.
본 발명은, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 장치로서, 테스트 구조물을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 장치; 상기 렌즈를 통과하는 이미징 빔 경로를 통해 복수의 시점으로부터 상기 테스트 구조물의 이미지 데이터를 포착하도록 구성된 이미지 포착 장치; 및 상기 이미지 데이터에 기초하여 상기 렌즈의 3차원 형상을 결정하고, 이의 상기 3차원 형상에 기초하여 상기 렌즈의 광학 효과를 산출하도록 구성된 컴퓨팅 장치를 포함하며, 상기 렌즈는 안경 렌즈이고, 상기 안경 렌즈의 광학 효과는 사용자의 주어진 착용 위치에 대해 산출되는, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 장치를 포함한다.
또한, 상기 이미지 포착 장치는 제1 카메라 및 제2 카메라를 포함하며, 상기 제1 카메라는 제1 시점으로부터 제1 이미지 데이터를 포착하도록 구성되고, 상기 제2 카메라는 제2 시점으로부터 제2 이미지 데이터를 포착하도록 구성되며, 상기 컴퓨팅 장치는 상기 제1 및 제2 이미지 데이터에 기초하여 상기 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 이미지 데이터가 포착되는 측정 위치와 상이한 사용자의 지정된 착용 위치에 대해 상기 안경 렌즈의 광학 효과를 산출하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 컴퓨팅 장치는, 집적 방법을 사용하여 상기 렌즈의 3차원 형상을 반복적으로 결정하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 이미지 포착 장치에 진입하는 상기 광 빔을 역추적하는 것에 기초하여, 상기 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 렌즈의 3차원 형상을 결정하는 것은, 표면 요소로의 상기 렌즈의 전면 및/또는 후면 표면의 분할, 및 상기 표면 요소의 정렬의 결정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 표면 요소의 정렬에 기초하여 상기 렌즈의 전면 표면 및 후면 표면의 3차원 형상을 결정하도록 구현될 수 있다.
또한, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 렌즈의 전면 표면 또는 후면 표면이 파라미터화 가능한 영역을 갖는 경계 조건을 고려하여, 상기 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 파라미터화 가능한 영역은 구면, 원환체, 또는 이들의 구역을 포함할 수 있다.
또한, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 렌즈의 하나 이상의 알려진 접촉점을 추가로 고려하여 상기 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 컴퓨팅 장치는 경계 조건을 고려하여 상기 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 구성되며, 상기 경계 조건은 측정될 상기 렌즈에 관한 정보를 판독함으로써 결정될 수 있다.
또한, 상기 경계 조건은 상기 렌즈 상의 마킹 또는 코드를 판독함으로써 결정되는, 장치.
또한, 상기 컴퓨팅 장치는, 측정될 상기 렌즈의 공간 굴절률 분포를 결정하도록 추가로 구성될 수 있다.
또한, 상기 이미지 포착 장치와 상기 디스플레이 장치 사이의 거리를 가변시키도록 구성된 높이 조정 장치를 특징으로 하며, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 이미지 포착 장치와 상기 디스플레이 장치 사이의 상이한 거리로부터 포착된 이미지 데이터에 기초하여, 상기 이미지 포착 장치에 의해 포착된 상기 광 빔의 빔 방향을 결정하도록 추가로 구성될 수 있다.
본 발명은, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 공간 굴절률 분포를 측정하기 위한 장치로서, 테스트 구조물을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 장치; 상기 렌즈를 통과하는 이미징 빔 경로를 통해 복수의 시점으로부터 상기 테스트 구조물의 이미지 데이터를 포착하도록 구성된 이미지 포착 장치; 상기 렌즈의 3차원 형상을 기술하는 렌즈 형상 데이터를 수신하도록 구성된 인터페이스; 및 상기 이미지 데이터 및 상기 렌즈 형상 데이터에 기초하여, 상기 렌즈의 공간 굴절률 분포를 산출하도록 구성된 컴퓨팅 장치를 포함하는, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 공간 굴절률 분포를 측정하기 위한 장치를 포함한다.
본 발명은, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 장치로서,테스트 구조물을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 장치; 상기 렌즈를 통과하는 이미징 빔 경로를 통해 복수의 시점으로부터 상기 테스트 구조물의 이미지 데이터를 포착하도록 구성된 이미지 포착 장치; 및 상기 이미지 데이터에 기초하여 상기 렌즈의 3차원 형상을 결정하고, 이의 상기 3차원 형상에 기초하여 상기 렌즈의 광학 효과를 산출하도록 구성된 컴퓨팅 장치를 포함하며, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 렌즈의 하나 이상의 알려진 접촉점을 추가로 고려하여 상기 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 구성되는, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 장치를 포함한다.
본 발명은, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 장치로서, 테스트 구조물을 디스플레이하도록 구성된 디스플레이 장치; 상기 렌즈를 통과하는 이미징 빔 경로를 통해 복수의 시점으로부터 상기 테스트 구조물의 이미지 데이터를 포착하도록 구성된 이미지 포착 장치; 및 상기 이미지 데이터에 기초하여 상기 렌즈의 3차원 형상을 결정하고, 이의 상기 3차원 형상에 기초하여 상기 렌즈의 광학 효과를 산출하도록 구성된 컴퓨팅 장치를 포함하며, 상기 컴퓨팅 장치는 경계 조건을 고려하여 상기 렌즈의 3차원 형상을 결정하도록 구성되고, 상기 경계 조건은 측정될 상기 렌즈에 관한 정보를 판독함으로써 결정되는, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 장치를 포함한다.
본 발명은, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 방법으로서, 디스플레이 장치를 통해 디스플레이하기 위한 테스트 구조물을 제공하는 단계; 상기 렌즈를 통과하는 이미징 빔 경로를 통해 복수의 시점으로부터 상기 테스트 구조물의 이미지 데이터를 포착하는 단계; 이미지 데이터에 기초하여 상기 렌즈의 3차원 형상을 결정하는 단계; 및 이의 상기 3차원 형상에 기초하여 상기 렌즈의 광학 효과를 산출하는 단계를 포함하며, 상기 렌즈는 안경 렌즈이고, 상기 안경 렌즈의 광학 효과는 사용자의 주어진 착용 위치에 대해 산출되는, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 방법을 포함한다.
본 발명은, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 방법으로서, 디스플레이 장치를 통해 디스플레이하기 위한 테스트 구조물을 제공하는 단계; 상기 렌즈를 통과하는 이미징 빔 경로를 통해 복수의 시점으로부터 상기 테스트 구조물의 이미지 데이터를 포착하는 단계; 이미지 데이터에 기초하여 상기 렌즈의 3차원 형상을 결정하는 단계; 및 이의 상기 3차원 형상에 기초하여 상기 렌즈의 광학 효과를 산출하는 단계를 포함하며, 상기 렌즈의 3차원 형상은 상기 렌즈의 하나 이상의 알려진 접촉점을 고려하여 결정되는, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 방법을 포함한다.
본 발명은, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 방법으로서, 디스플레이 장치를 통해 디스플레이하기 위한 테스트 구조물을 제공하는 단계; 상기 렌즈를 통과하는 이미징 빔 경로를 통해 복수의 시점으로부터 상기 테스트 구조물의 이미지 데이터를 포착하는 단계; 이미지 데이터에 기초하여 상기 렌즈의 3차원 형상을 결정하는 단계; 및 이의 상기 3차원 형상에 기초하여 상기 렌즈의 광학 효과를 산출하는 단계를 포함하며, 상기 렌즈의 3차원 형상은 경계 조건을 고려하여 결정되고, 상기 경계 조건은 측정될 상기 렌즈에 관한 정보를 판독함으로써 결정되는, 측정 체적에 배치된 광학 렌즈의 광학 효과를 측정하기 위한 방법을 포함한다.
본 발명은, 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 컴퓨터에 의한 상기 프로그램의 실행 시에, 상술한 방법을 수행하도록 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 포함한다.

Claims (18)

  1. 대상자의 각막을 측정하기 위한 장치로서,
    상기 각막을 통과하는 이미징 빔 경로들을 통해 복수의 시점(視点)으로부터 상기 대상자의 홍채의 이미지 데이터를 포착하도록 구성된 이미지 포착 장치; 및
    컴퓨팅 장치를 포함하며,
    상기 컴퓨팅 장치는,
    - 상기 각막 및 상기 홍채의 수학적 모델을 포함하는 대상자의 전방 안구 구역의 수학적 모델을 제공하고;
    - 상기 이미지 데이터의 복수의 이미지에 존재하는 상기 홍채의 이미지 특징부를 식별하고 기록하며;
    - 상기 각막의 상기 수학적 모델 및 상기 홍채의 위치를 고려하여, 상기 복수의 시점으로부터 포착된 상기 이미지에서의 상기 홍채의 상기 이미지 특징부의 실제 위치와 상기 복수의 시점으로부터 포착된 상기 이미지에서의 상기 홍채의 상기 이미지 특징부의 예상 위치 사이의 편차를 결정하고;
    - 상기 편차가 최소화되도록 상기 각막의 상기 수학적 모델의 파라미터를 조정하며; 그리고
    - 상기 각막의 조정된 수학적 모델로부터 상기 각막의 측정 변수를 결정하도록 구성되는,
    대상자의 각막을 측정하기 위한 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 컴퓨팅 장치는 상기 각막의 상기 조정된 수학적 모델로부터 굴절력 또는 비점수차를 평가하도록 구성되는,
    대상자의 각막을 측정하기 위한 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수학적 모델은 상기 각막에 대한 상기 홍채의 상대 위치를 포함하는,
    대상자의 각막을 측정하기 위한 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 대상자의 각막을 측정하기 위한 장치는, 상기 홍채의 외형에 관한 사전 지식 없이도, 상기 홍채와 상기 이미지 포착 장치 사이에 위치된 상기 각막을 산출하도록 구성되는,
    대상자의 각막을 측정하기 위한 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상이한 시점으로부터 기록된 상기 홍채의 이미지의 사전에 알려지지 않은 이미지 특징부에 대해 연관성(correlation)이 수행되는,
    대상자의 각막을 측정하기 위한 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 컴퓨팅 장치는 각각의 알려진 위치에서 포착된 상기 이미징 빔 경로로부터의 방정식 체계에 기초하여 상기 각막의 형상을 산출하도록 구성되는,
    대상자의 각막을 측정하기 위한 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 이미지 포착 장치는,
    제1 시점으로부터 제1 이미지 데이터를 포착하도록 구성된 제1 카메라, 및
    제2 시점으로부터 제2 이미지 데이터를 포착하도록 구성된 제2 카메라를 포함하며,
    상기 컴퓨팅 장치는 상기 제1 이미지 데이터 및 상기 제2 이미지 데이터에 기초하여 상기 각막의 3차원 형상을 결정하도록 구성되는, 대상자의 각막을 측정하기 위한 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 컴퓨팅 장치는 집적 방법을 사용하여 상기 각막의 3차원 형상을 반복적으로 결정하도록 구성되는, 대상자의 각막을 측정하기 위한 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 컴퓨팅 장치는 상기 이미지 포착 장치에 진입하는 각각의 상기 이미징 빔 경로들을 역추적하는 것에 기초하여, 상기 각막의 3차원 형상을 결정하도록 구성되는, 대상자의 각막을 측정하기 위한 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 컴퓨팅 장치는 상기 각막의 전면 표면 및 후면 표면 중 적어도 하나의 표면을 표면 요소들로 분할하는 것에 의해 상기 각막의 3차원 형상을 결정하고, 상기 표면 요소들의 정렬을 결정하도록 구성되는, 대상자의 각막을 측정하기 위한 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 컴퓨팅 장치는 상기 표면 요소들의 상기 정렬에 기초하여 상기 각막의 전면 표면 및 후면 표면의 3차원 형상을 결정하도록 구성되는, 대상자의 각막을 측정하기 위한 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 컴퓨팅 장치는 상기 각막의 전면 표면 또는 후면 표면이 파라미터화 가능한 영역을 갖는 경계 조건을 고려하여, 상기 각막의 3차원 형상을 결정하도록 구성되는, 대상자의 각막을 측정하기 위한 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 파라미터화 가능한 영역은 구면, 구면의 구역, 원환체, 또는 원환체의 구역을 포함하는, 대상자의 각막을 측정하기 위한 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 컴퓨팅 장치는 상기 각막의 하나 이상의 알려진 접촉점을 고려하여 상기 각막의 3차원 형상을 결정하도록 더 구성되는, 대상자의 각막을 측정하기 위한 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 컴퓨팅 장치는 측정될 상기 각막의 공간 굴절률 분포를 결정하도록 구성되는, 대상자의 각막을 측정하기 위한 장치.
  16. 대상자의 각막을 측정하기 위한 방법으로서,
    상기 각막을 통과하는 이미징 빔 경로들을 통해 복수의 시점(視点)으로부터 상기 대상자의 홍채의 이미지 데이터를 포착하는 단계;
    상기 각막 및 상기 홍채의 수학적 모델을 포함하는 대상자의 전방 안구 구역의 수학적 모델을 제공하는 단계;
    상기 이미지 데이터의 복수의 이미지에 존재하는 상기 홍채의 이미지 특징부를 식별하고 기록하는 단계;
    상기 각막의 상기 수학적 모델 및 상기 홍채의 위치를 고려하여, 상기 복수의 시점으로부터 포착된 상기 이미지에서의 상기 홍채의 상기 이미지 특징부의 실제 위치와 상기 복수의 시점으로부터 포착된 상기 이미지에서의 상기 홍채의 상기 이미지 특징부의 예상 위치 사이의 편차를 결정하는 단계;
    상기 편차가 최소화되도록 상기 각막의 상기 수학적 모델의 파라미터를 조정하는 단계; 및
    상기 각막의 조정된 수학적 모델로부터 상기 각막의 측정 변수를 결정하는 단계를 포함하는, 대상자의 각막을 측정하기 위한 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 단계들에 선행하여, 상기 복수의 시점으로부터 상기 홍채의 상기 이미지 데이터를 포착하기 위한 카메라 시스템을 교정하는 단계를 포함하는, 대상자의 각막을 측정하기 위한 방법.
  18. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    컴퓨터에 의한 상기 프로그램의 실행 시에, 상기 컴퓨터로 하여금 청구항 16에 따른 상기 방법을 수행하도록 하는 명령을 포함하는,
    컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 제품.
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