專利名稱：優(yōu)化眼鏡透鏡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種加工眼鏡透鏡的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
定制視力矯正的方法一般包括通常由驗(yàn)光師或眼科醫(yī)師測量患者眼 睛的光學(xué)像差數(shù)據(jù)，確定透鏡參數(shù)并為患者提供多個(gè)具有不同透鏡"設(shè)計(jì)
(designs)"的才莫型透鏡。
患者的視力參數(shù)通過使用例如試鏡片，像差儀，波前傳感器，光柵或 其它已知的方法和/或裝置測量。
也可以獲得其它視力參數(shù)，例如患者的頂點(diǎn)距離，瞳孔大小，瞳孔距 離，鏡架信息(frame information )和注視方向等。
光學(xué)表面或"設(shè)計(jì)"給予材料以視力矯正能力。如果視力的矯正數(shù)目 無窮大，設(shè)計(jì)的數(shù)目也無窮大。
出于成本和加工的原因，透鏡廠家預(yù)先確定的只是有限數(shù)目的"模型 設(shè)計(jì)"。
考慮到漸進(jìn)多焦鏡(Progressive Addition Lenses,以下簡稱PAL ),
這種"模型設(shè)計(jì)"非常重要。
PAL作為矯正老花眼的性能最好的驗(yàn)眼透鏡已經(jīng)獲得了全世界的認(rèn) 可，因?yàn)樗鼈冊(cè)谒芯嚯x上提供舒適的景象(vision)。
PAL不僅被設(shè)計(jì)成用于恢復(fù)老花眼者的能力從而在所有的距離上清 楚地觀看，還最佳地考慮到所有的生理視覺功能，特別是
-視網(wǎng)膜中央凹視力，其中，身體、頭部和眼睛相對(duì)于景象中物體位 置的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)限定了在漸進(jìn)的每個(gè)點(diǎn)上所需要的度數(shù)。注視的范圍由眼睛 和頭部的水平運(yùn)動(dòng)的自然協(xié)調(diào)來確定；
-視網(wǎng)膜中央凹外的視力(由視網(wǎng)膜的外圍提供)，其提供空間并形 成感覺，并直接受到漸進(jìn)透鏡表面上的棱鏡的分布的影響。當(dāng)運(yùn)動(dòng)被感覺到時(shí)，棱鏡效應(yīng)的變化對(duì)觀察者的舒適也發(fā)揮著作用。
-雙眼視力，其中為了兩只眼睛的同時(shí)感知的最佳融合，右透鏡和左 透鏡產(chǎn)生的圖像必須在相應(yīng)的視網(wǎng)膜的點(diǎn)上形成并在注視的所有方向上 表現(xiàn)出相同的光學(xué)特性。
漸進(jìn)透鏡設(shè)計(jì)者工作的目標(biāo)是要考慮這些生理功能，并提出經(jīng)過嚴(yán)格 的臨床試驗(yàn)的有限數(shù)目的優(yōu)化設(shè)計(jì)。每個(gè)透鏡制造者提供多個(gè)"模型設(shè) 計(jì)"。
驗(yàn)光師或眼科醫(yī)師提出透鏡"模型設(shè)計(jì)"，其可以是患者的觀察行為 的分析結(jié)果，具有所述"模型設(shè)計(jì)"的半成品透鏡被加工，即被磨邊并被 拋光，以獲得最終的患者的眼鏡。
半成品透鏡為預(yù)制透鏡，其中通常僅有 一個(gè)表面被加工以適合患者的
視力參數(shù)。
觀察者只有在戴上被加工的透鏡時(shí)才具有矯正后視力的真實(shí)感覺。 即使該定制方法被廣泛地應(yīng)用，還是存在改進(jìn)透鏡的定制方法的需要。
這主要是由于透鏡設(shè)計(jì)運(yùn)算和特定觀察者的滿意之間沒有確切的關(guān)系。
為了改進(jìn)定制視力矯正，專利公布WO 2005/05 0290中公開了一種方 法，所述方法包括測量患者眼睛的光學(xué)像差數(shù)據(jù)，基于光學(xué)像差數(shù)據(jù)計(jì)算 透鏡的清晰度，其中計(jì)算透鏡的清晰度包括計(jì)算至少 一個(gè)低階像差和至少 一個(gè)高階像差的修正，并基于所述透鏡的清晰度制作么斧正透鏡。
這樣一種方法可以提高可能的透鏡設(shè)計(jì)的數(shù)目，但是沒有考慮觀察者 的真實(shí)感覺，并由此產(chǎn)生低的滿意度。此外，這種數(shù)學(xué)假設(shè)相當(dāng)復(fù)雜，而 且計(jì)算時(shí)間長，從而限制了連續(xù)試驗(yàn)的數(shù)目。
另 一 種定制視力校正矯正的裝置嘗試已經(jīng)由ESSILOR INTERNATIONAL以Varilux Ipseo的商標(biāo)發(fā)展開發(fā)并商品化。這一種裝 置用于測量頭和眼的運(yùn)動(dòng)比率，這與特定觀察者的視覺印象相對(duì)應(yīng)。在對(duì) 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以產(chǎn)生與觀察者的生理特性相配的設(shè)計(jì)之后加工個(gè)人化的
漸進(jìn)透鏡。
這樣一種方法有利于提高觀察者的視覺舒適度，但是矯正視力的真實(shí)視覺感受還是僅在加工相應(yīng)的透鏡后才可能。
相應(yīng)地，還需要改進(jìn)定制視力矯正時(shí)觀察者的滿意度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于改進(jìn)定制眼鏡透鏡特別是PAL的方法和裝 置，并為觀察者減小透鏡觀察者的期望與戴上加工的眼鏡透鏡的真實(shí)感覺 之間的差距。
該目的是通過根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)的，該方法用于為觀察者確定最 佳的眼鏡透鏡，其包括連續(xù)的步驟
-向觀察者顯示具有第 一 透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)的立體視覺場景 (scene );
-在觀察者和所示立體視覺場景之間引入相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述場景以第一 透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)顯示； -觀察者表達(dá)反饋意見；
-向觀察者顯示具有改進(jìn)的透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)的立體視覺場景； -在觀察者和所示立體視覺場景之間引入相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述場景以改進(jìn) 的透鏡的光學(xué)效應(yīng)顯示；
-觀察者再次表達(dá)反饋意見；
-重復(fù)后三個(gè)步驟直到觀察者滿意。
然后可以考慮當(dāng)帶上透鏡例如PAL時(shí)，特別是當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)眼睛和/頭部觀 看場景時(shí)，如何在具有波動(dòng)，變形，污點(diǎn)等的情況下看到事物。
不同的頭部位置上的模糊效應(yīng)被考慮。由于不同的觀察者對(duì)這種模糊 效應(yīng)的感覺和敏感性不同，觀察者可以選擇最大地提高其視覺舒適的透鏡設(shè)計(jì)。
根據(jù)本發(fā)明，"光學(xué)效應(yīng)"指由于透鏡設(shè)計(jì)引起的光學(xué)變形。 當(dāng)觀察者戴上能夠矯正其遠(yuǎn)視變形的眼鏡時(shí)，即使不考慮遠(yuǎn)視參數(shù)，
也優(yōu)選使用這種方法。
佩戴隱形眼4竟是有利的，因?yàn)檫@種眼#^艮隨眼睛運(yùn)動(dòng)。
因此，觀察者能夠測試不同的透鏡設(shè)計(jì)，并選擇適于其視力行為的最
佳設(shè)計(jì)，而不用加工實(shí)際的眼鏡。然后最佳的設(shè)計(jì)參數(shù)被傳輸?shù)郊庸ぱb置。設(shè)計(jì)"，使用本發(fā)明的方法進(jìn)行臨床試驗(yàn)，本發(fā)明的方法適于測試大量的 視力參數(shù)，而不用加工相應(yīng)的實(shí)際透鏡。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，確定觀察者的頭部位置，立體^L覺場景為 根據(jù)透鏡的設(shè)計(jì)和觀察者的頭部位置而計(jì)算的立體投射的圖像。
本實(shí)施例使用虛擬現(xiàn)實(shí)仿真。觀察者的頭部位置和運(yùn)動(dòng)例如通過頭部
運(yùn)動(dòng)追蹤器確定。所述場景可以投射在屏幕上，例如具有120°視野范圍 的三維立體屏幕顯示器，或投射在半球屏幕上，或投射在頭盔顯示器 (HMD)上?？梢允褂脽o光學(xué)效應(yīng)的電活性快門眼4竟或偏光眼鏡透鏡， 以通過屏幕顯示器裝置獲得立體視覺場景。
有利地，避免考慮觀察者的眼睛的位置。然后僅計(jì)算與中心視覺關(guān)聯(lián) 的光學(xué)效應(yīng)。
根據(jù)本實(shí)施例，該方法還包括校準(zhǔn)測試。才交準(zhǔn)有利地包括在考慮位置 傳感器的參考系時(shí)確定觀察者的眼睛的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。觀察者可以調(diào)整虛擬透 鏡的邊緣的位置并將其與真實(shí)的校準(zhǔn)透鏡相比較。
校準(zhǔn)還可以包括對(duì)觀察裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，以根據(jù)觀察者的最初位置考慮
場景的比例。
根據(jù)本實(shí)施例，對(duì)觀察者的頭部位置的確定的改進(jìn)和對(duì)所計(jì)算的立體 視覺場景的投射是動(dòng)態(tài)的。
在本發(fā)明的框架(frame)中，"動(dòng)態(tài)"應(yīng)該理解為與等于10Hz或至 少為0Hz的頻率相對(duì)應(yīng)的場景的連續(xù)性。更優(yōu)選的實(shí)施例中，每只眼睛 的所述頻率為60Hz，這與120Hz的視頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)。所述實(shí)施例對(duì)應(yīng)于 立體視覺場景的景像。
當(dāng)引入動(dòng)態(tài)行為時(shí)，新的選擇性情形被引入，例如浮動(dòng)效應(yīng)(swim effect)情形，放大效應(yīng)情形，散光效應(yīng)情形和其它像差效應(yīng)情形。
當(dāng)觀察者和場景移動(dòng)時(shí)，特別是發(fā)生加速度時(shí)，觀察者可以經(jīng)歷虛擬 佩戴不同的透鏡設(shè)計(jì)的真實(shí)視覺感受。
當(dāng)運(yùn)動(dòng)被引入時(shí)，浮動(dòng)效應(yīng)例如隨著PAL透鏡發(fā)生。
當(dāng)戴著單焦透鏡移動(dòng)時(shí)，會(huì)特別遇到放大效應(yīng)。
當(dāng)搖頭或點(diǎn)頭時(shí)會(huì)發(fā)生散光效應(yīng)。
9根據(jù)本實(shí)施例，立體視覺場景通過包括透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的運(yùn)算單元
透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫包括例如表面特性和相應(yīng)的幾個(gè)模型透鏡設(shè)計(jì)的屈
根據(jù)本實(shí)施例，立體視覺場景通過包括光學(xué)效應(yīng)數(shù)據(jù)庫的運(yùn)算單元來
光學(xué)效應(yīng)數(shù)據(jù)庫包括例如與透鏡特性相關(guān)聯(lián)的預(yù)計(jì)算的光學(xué)效應(yīng)。 根據(jù)本實(shí)施例，光學(xué)效應(yīng)數(shù)據(jù)庫用于近似動(dòng)態(tài)才殳射的立體;^見覺場景。
本發(fā)明的主要發(fā)現(xiàn)在于注意到與靜態(tài)行為相比較，使用觀察者的動(dòng)態(tài) 行為時(shí)測試透鏡設(shè)計(jì)的近似級(jí)數(shù)相當(dāng)?shù)?，但是其?huì)獲得相同等級(jí)的真實(shí)感
知性。因此，這可以通過第 一級(jí)近似值(first order approximation )動(dòng)態(tài)地 計(jì)算立體視覺場景，并使用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)來實(shí)施所述方法。
根據(jù)本實(shí)施例，計(jì)算立體視覺場景的近似值基于給定的平面(plan) 內(nèi)使用例如光線追蹤計(jì)算的失真估計(jì)，所述平面與場景的物體的真實(shí)距離無關(guān)。
光學(xué)效應(yīng)，例如扭曲和/或模糊效應(yīng)被加入到將被投射的最終場景。 光學(xué)效應(yīng)通過光線追蹤來計(jì)算。例如首先在網(wǎng)孔的有限數(shù)量的點(diǎn)上計(jì)算， 所述點(diǎn)位于場景的中間平面內(nèi)，當(dāng)考慮最初觀察者的位置時(shí)，進(jìn)行計(jì)算。 然后光學(xué)效應(yīng)實(shí)時(shí)加入并利用預(yù)計(jì)算的數(shù)據(jù)插入。
網(wǎng)孔可以是線性或二次函數(shù)限定的曲線相交形成。
根據(jù)另 一實(shí)施例，立體視覺場景為觀察者通過裝置觀察到的真實(shí)場 景，所述裝置包括適于再現(xiàn)給定的透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)的電活性 (eiectro-active )或光活性(opto-active )部件。
所述活性部件例如為驗(yàn)光透鏡的 一 部分。該活性部件能被像素化 (pixellized),然后可以通過所選耳又的與透鎮(zhèn):i殳計(jì)相對(duì)應(yīng)的位相函數(shù)特別 尋址(address)各個(gè)視場(zone)。
然后觀察者戴上所述驗(yàn)光透鏡，該透鏡的設(shè)計(jì)在透鏡選取過程中可以 簡單地改變。 .
因此，觀察者有機(jī)會(huì)測試大量的透鏡設(shè)計(jì)并選取最佳一款。
實(shí)際的場景可以是觀察者周圍的真實(shí)場景或投射的場景。光度。根據(jù)本實(shí)施例，電活性部件為變形鏡。
根據(jù)本實(shí)施例，入射光束首先在平面鏡上反射，并射向變形鏡，然后 在變形鏡上反射，并射向觀察者的眼睛。
根據(jù)本實(shí)施例，入射光束首先被偏振，然后在半反射鏡上反射，并射 向變形鏡，接著通過半反射鏡射向平面鏡，然后在半反射鏡上反射后射向 觀察者的眼睛。
根據(jù)本實(shí)施例，變形鏡為壓電變形鏡。
所述變形4竟例如為信道壓電變形鏡(channel piezoelectric deformable mirror),其包括連接到底部固定器上的圓柱壓電驅(qū)動(dòng)器(piezoelectric column activator),反射板被連接到活化器結(jié)構(gòu)的頂部并被涂^隻形成鏡子。 面板的形狀通過施加到上述驅(qū)動(dòng)器(actuator)的電壓來控制。
這種信道壓電變形鏡由Flexible Optical B V公司以商標(biāo)"OKO Technologies" 進(jìn)行商品化。
本發(fā)明的框架中成功地使用了 OKO Technologies的19通道壓電變形鏡。
根據(jù)本實(shí)施例，電活性和光活性部件為空間光調(diào)節(jié)器，其可以分別電 動(dòng)或光動(dòng)i也定4立。
空間光調(diào)節(jié)器(SLM)對(duì)光束進(jìn)行某些形式的空間改變調(diào)節(jié)。由于其 可以在SLM的像素尋址時(shí)改變強(qiáng)度，調(diào)節(jié)相位，控制光束的極性，這可 以調(diào)節(jié)觀察者看到的圖像，因?yàn)閳D像已經(jīng)通過特定的透鏡設(shè)計(jì)進(jìn)行了調(diào)整。
液晶SLM已經(jīng)有利地用于本發(fā)明的框架中。所述液晶SLM可以是光 動(dòng)(OA)或電動(dòng)(OE)尋址。OA SLM像鏡子一樣安裝，其可以在反射 中或傳輸中安裝。
根據(jù)本實(shí)施例，空間光調(diào)節(jié)器為電動(dòng)定位的液晶SLM,并被安裝以 使入射光束被傳輸。
根據(jù)本實(shí)施例，最初的透鏡設(shè)計(jì)通過使用觀察者的標(biāo)準(zhǔn)視力矯正測量
來確定。
根據(jù)本實(shí)施例，選取一些視力參數(shù)，測試序列一個(gè)參數(shù)接一個(gè)參數(shù)地 進(jìn)行，觀察者在與每個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的每個(gè)序列中表達(dá)意見。根據(jù)本實(shí)施例，視力參數(shù)選取的結(jié)果根據(jù)預(yù)先確定的視力參數(shù)來測 試，如果結(jié)果不滿意，通過預(yù)先確定的視力參數(shù)進(jìn)行新的測試序列，直到
觀察者滿意。
根據(jù)本實(shí)施例，視力參數(shù)從包括漸進(jìn)長度、近視場插入點(diǎn)、眼睛/或 頭部系數(shù)、透鏡的曲率的列表中選擇。
根據(jù)本實(shí)施例，所述方法還包括將與最佳的透鏡設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸 到加工單元的步驟。
根據(jù)本實(shí)施例，加工單元為透鏡打印機(jī)，例如紫外線雕刻機(jī)或直接加
工工具。
本發(fā)明還涉及用于定制對(duì)眼鏡透鏡的視力矯正的設(shè)備，其包括向觀察
者顯示具有透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)的立體視覺場景的裝置(means),所述 裝置適于在觀察者不同的頭部位置上顯示立體視覺場景。 根據(jù)本發(fā)明，該設(shè)備包括
測量裝置，其設(shè)置成用于確定觀察者的頭部位置；
-計(jì)算裝置，其設(shè)置成用于接收所測量的頭部位置和透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以 計(jì)算其光學(xué)效應(yīng)，并使用度量以計(jì)算與患者在確定的位置上看到的圖像相 對(duì)應(yīng)的立體:規(guī)覺場景；
-投射裝置，其用于將所計(jì)算的立體視覺圖像投射到觀察者的眼睛。 根據(jù)本實(shí)施例，透鏡設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)為光學(xué)失真數(shù)據(jù)。
所述數(shù)據(jù)還包括與給定的透鏡相關(guān)的 一組參數(shù)。
根據(jù)本實(shí)施例
根據(jù)本實(shí)施例 根據(jù)本實(shí)施例 .根據(jù)本實(shí)施例 根據(jù)本實(shí)施例
所述測量裝置包括頭部運(yùn)動(dòng)的追蹤
>^哭
頭部運(yùn)動(dòng)追蹤器被放置在觀察者的頭部的上方。 計(jì)算裝置由透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫支持。 計(jì)算裝置還被設(shè)置成通過使用給定平面內(nèi)的失真近似 計(jì)算來應(yīng)用度量，所述平面與場景的物體的真實(shí)距離無關(guān)。 根據(jù)本實(shí)施例，立體圖像的投射裝置包括放映機(jī)和屏幕。 根據(jù)本實(shí)施例，所述屏幕為具有120"見野范圍的三維屏幕(three part screen )。
根據(jù)本實(shí)施例，立體圖像的投射裝置包括立體頭盔顯示器。 根據(jù)另一實(shí)施例，顯示立體視覺場景的裝置包括適于再現(xiàn)給定透鏡設(shè)
12計(jì)的光學(xué)效應(yīng)的電活性部件。
根據(jù)本實(shí)施例，電活性部件為變形鏡，例如壓電變形鏡。 根據(jù)本實(shí)施例，電活性部件為空間光調(diào)節(jié)器。
仍然根據(jù)另 一 實(shí)施例，上述設(shè)備還包括由觀察者啟動(dòng)來反饋其意見的
選取裝置。
根據(jù)本實(shí)施例，上述設(shè)備還被設(shè)置成根據(jù)選取裝置在被患者的反饋啟 動(dòng)時(shí)的反應(yīng)來選取一組新的透鏡參數(shù)。
根據(jù)本實(shí)施例，上述設(shè)備還包括制作裝置，該裝置基于包括觀察者的 反饋結(jié)果的透鏡參數(shù)來生產(chǎn)矯正眼鏡透鏡。
根據(jù)本實(shí)施例，所述制作裝置包括透鏡打印機(jī)，例如紫外線雕刻機(jī)或 直接加工機(jī)。
本發(fā)明還涉及用于動(dòng)態(tài)地計(jì)算立體視覺場景的計(jì)算機(jī)程序，其中輸入
參數(shù)為 — -觀察者的頭部位置參數(shù)； -觀察者的滿意參數(shù)； -透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。
本發(fā)明還涉及用于啟動(dòng)電活性部件的計(jì)算機(jī)程序，其中輸入?yún)?shù)包
括
-觀察者的滿意參數(shù)； -透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。


下面結(jié)合非限制性的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。圖中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施本發(fā)明的方法的系統(tǒng)的立體示意圖，其
中立體視覺場景被投射到觀察者；
圖2示出了用于計(jì)算圖1中的立體視覺場景的網(wǎng)孔示意圖3示出了用于計(jì)算圖1中的立體視覺場景的光學(xué)路徑的示意圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施本發(fā)明的方法的設(shè)備的示意圖(側(cè)視
圖圖4a;前視圖圖4b )，其中使用了包括電活性部件的裝置；
圖5示出了實(shí)施本發(fā)明的方法的另一實(shí)施例的縱向截面示意圖，其中使用了包括電活性部件的裝置；
圖6示出了觀察者使用圖5中的實(shí)施例的示意圖(側(cè)視圖圖6a; 前視圖圖6b);
圖7示出了#4居本發(fā)明的實(shí)施本發(fā)明的方法的又一實(shí)施例的示意圖， 其中使用了包括電活性部件的裝置；
圖8示出了實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1到圖3涉及實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法，其中立體^L覺場景被投射到 觀察者i，該場景具有透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)，所述場景2根據(jù)觀察者的頭 部的位置計(jì)算。
觀察者1面對(duì)三個(gè)屏幕3，具有120。視角的立體顯示。觀察者的頭部 位置通過連接到位置計(jì)算器5的傳感器4確定。
所述位置計(jì)算器5被連接到計(jì)算機(jī)6來輸入觀察者的頭部位置。計(jì)算 機(jī)6計(jì)算通過3個(gè)放映機(jī)7投射在屏幕3上的場景。
觀察者1戴有電活性快門眼鏡(electro-active shutter glasses )或偏光 透鏡以具有立體;現(xiàn)覺。
例如，傳感器4被放置在觀察者的頭部上方，其為用于進(jìn)行虛擬成像 的位置傳感器，例如POLHEMUS公司生產(chǎn)的Fastmk傳感器。其它的傳 感器，例如POLHEMUS公司生產(chǎn)的Liberty,InterSence公司生產(chǎn)的IS 900， 或光學(xué)傳感器例如Advanced Realtime Tracking公司生產(chǎn)的ARTTrack都是 適用的。
例如，計(jì)算機(jī)6使用例如PNY Quadro Fx 3000 G或Fx 4500 G的顯卡。
用于計(jì)算光學(xué)效應(yīng)的網(wǎng)孔如圖2所示，其取決于給定的透鏡設(shè)計(jì)和給 定的頭部的位置。通過在右鏡片的中視場的最初網(wǎng)孔如圖2a所示。在圖 2b所示的網(wǎng)孔的每個(gè)交叉點(diǎn)上計(jì)算與通過具有給定的透鏡設(shè)計(jì)的鏡片的 視覺景像(vision)相對(duì)應(yīng)的失真。如圖2c所示，根據(jù)這一計(jì)算結(jié)果，來 計(jì)算與失真等級(jí)相適應(yīng)的網(wǎng)孔，并且如圖2d所示，通過所述網(wǎng)孔重新計(jì) 算失真。然后可以獲得通過具有給定設(shè)計(jì)的鏡片透鏡觀察到的場景的精確圖3示出了使用光線追蹤計(jì)算光學(xué)效應(yīng)的方法。眼睛的轉(zhuǎn)動(dòng)中心標(biāo)記
為11，觀察軸標(biāo)記為12，透鏡標(biāo)記為13, e表示透鏡的光學(xué)中心和眼睛 的轉(zhuǎn)動(dòng)中心ll之間的距離。來自場景2的點(diǎn)M的入射光14通過透鏡13 的折射而偏移形成會(huì)聚到眼睛11的轉(zhuǎn)動(dòng)中心C的光線15,從而使觀察者 感覺光線來自光線17的點(diǎn)M'。
考慮到透鏡的設(shè)計(jì)，相應(yīng)的失真作為向量MM，凈皮引入，初始點(diǎn)M 被移動(dòng)到點(diǎn)M'。
根據(jù)一實(shí)施例，計(jì)算機(jī)6利用所述光線追蹤在網(wǎng)孔2a或2c的交叉點(diǎn) 上進(jìn)行計(jì)算以分別獲得網(wǎng)孔2b或2d的失真等級(jí)，與透鏡設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的失 真被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)6的數(shù)據(jù)庫內(nèi)。
圖4到圖7涉及實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法，其中所述有立體感的場景是 觀察者通過一裝置觀察到的真實(shí)場景，這一裝置包括適于再現(xiàn)給定的透鏡 設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)的電活性或光活性部件。
圖4到圖6的實(shí)施例中的電活性部件為可變形鏡。
在圖4的系統(tǒng)中，來自場景2的入射光束23首先在平面鏡22上反射 到變形鏡21，并射向觀察者1的眼睛的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。視野范圍由點(diǎn)劃線25 劃界，并位于標(biāo)準(zhǔn)的前方視野范圍內(nèi)。
在圖5和圖6的設(shè)備中，視野范圍38為標(biāo)準(zhǔn)的前方視野范圍。來自 場景的入射光束首先穿過偏光鏡34，全部在雙向鏡32上反射并在穿過1/4 波片35后到達(dá)可變形鏡33。然后被反射的光束再穿過1/4波片35,經(jīng)過 雙向鏡32,全部被傳輸經(jīng)過另一 1/4波片35,并在平面鏡31上反射。然 后光束全部在雙向鏡32上反射，并射向觀察者1的眼睛30的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。 光的偏振由連續(xù)的步驟41， 42, 43, 44表示。按照此實(shí)施例，觀察者能 夠僅看到已經(jīng)在變形鏡33上反射的光。
在圖6a和6b中，可變形鏡33和1/4波片35以唯一的部件36示出， 其中平面鏡31和1/4波片33以唯一的部件37示出。
如圖4和圖6所示，觀察者可以戴上透鏡，例如眼鏡片20,以糾正 其遠(yuǎn)視變形。
根據(jù)本實(shí)施例，觀察者戴上PAL,電活性部件改變所看到的場景，從而使觀察者能夠像戴上不同的PAL—樣看到場景。
在圖7的設(shè)備中，電活性部件為連接到計(jì)算機(jī)45的空間光調(diào)制器 (SLM) 43。場景44通過包括所述SLM43和遠(yuǎn)視糾正透鏡或PAL透鏡 42的光學(xué)設(shè)備41顯示到觀察者的眼晴40。所述SLM43可以是電尋址(be addressed electrically )空間光調(diào)制器，例如電定位液晶空間光調(diào)制器。
圖8示出了實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的示意流程圖表，其中，舉例說明 了定制方法的不同步驟。
第一步，101，與視力參數(shù)的選擇相對(duì)應(yīng)，例如PI到P2，從可能的 視力參數(shù)P'l到P，N的列表中選擇。例如，所述參數(shù)為要測試的所設(shè)計(jì)透 鏡的曲率、PAL的漸進(jìn)長度、PAL的近視場的插入點(diǎn)、近視場和遠(yuǎn)視場 之間的距離、通道長度、眼睛/頭部系數(shù)或視力矯正領(lǐng)域的技術(shù)人員所知 的其它視力參數(shù)。
第二步，102，與方法的設(shè)定初值相對(duì)應(yīng)，其中輸入選擇的參數(shù)PI 到P3的初始范圍。
第三步，103,與包含選取參數(shù)P1到P3的測試順序的測試序列相對(duì)應(yīng)。
執(zhí)行第一測試序列110到111，其中觀察者可以測試與預(yù)先已經(jīng)選取 的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的透鏡設(shè)計(jì)。觀察者在步驟111表達(dá)其意見，如果觀察者不 滿意，則選取新的一組參數(shù)PI并進(jìn)行測試。重復(fù)這個(gè)步驟直到觀察者滿意。
執(zhí)行第二測試序列120到122,其中觀察者可以測試與最初已經(jīng)選取 的參數(shù)P2, P3及預(yù)先選取的參數(shù)PI相對(duì)應(yīng)的透鏡設(shè)計(jì)。在改變參數(shù)P2 后，確認(rèn)預(yù)先逸取的參數(shù)PI相對(duì)選取的參數(shù)P2的兼容性。重復(fù)測試序列 120到122直到觀察者滿意參數(shù)P1和P3與選if又的參數(shù)P2的結(jié)合。
執(zhí)行第三測試序列130到133,其中觀察者可以測試與最初選取的參 數(shù)P3和預(yù)先選取的參數(shù)P2和PI相對(duì)應(yīng)的透鏡設(shè)計(jì)。
在改變參數(shù)P3后，確認(rèn)預(yù)先選取的參數(shù)P2和預(yù)先選取的參數(shù)PI的 兼容性。重復(fù)測試序列130到133,直到觀察者滿意，并獲得參數(shù)PI到 P3的優(yōu)化設(shè)計(jì)。然后可以描述適于特定觀察者的最佳眼鏡透鏡的特性， 并將相應(yīng)的加工數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊庸卧?。本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以不同的方式變化。
權(quán)利要求
1.用于確定觀察者(1)的最佳眼鏡透鏡設(shè)計(jì)的方法，其包括連續(xù)的步驟-向觀察者(1)顯示具有第一透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)的立體視覺場景；-在觀察者(1)和所示的立體視覺場景之間引入相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述場景以第一透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)顯示；-觀察者表達(dá)反饋意見；-向觀察者(1)顯示具有經(jīng)修改的透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)的立體視覺場景；-在觀察者(1)和所示立體視覺場景之間引入相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所示場景以經(jīng)修改的透鏡的光學(xué)效應(yīng)顯示；-觀察者再次表達(dá)反饋意見；-重復(fù)后三個(gè)步驟直到觀察者滿意。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述觀察者的頭部位置被確定，所述立體視覺場景為根據(jù)透鏡設(shè)計(jì)和觀察者的頭部位置計(jì)算的投射的立體視覺圖像。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述觀察者的頭部位置的確定和計(jì)算的立體視覺場景的所述投射是動(dòng)態(tài)的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述立體視覺場景通過包括透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的運(yùn)算單元來計(jì)算。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述立體視覺場景通過包括光學(xué)效應(yīng)數(shù)據(jù)庫的運(yùn)算單元來計(jì)算。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3和權(quán)利要求5結(jié)合的方法，其特征在于，所述光學(xué)效應(yīng)數(shù)據(jù)庫用于近似動(dòng)態(tài)投射的立體視覺場景。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述近似來計(jì)算立體視覺場景是基于在給定的平面內(nèi)使用例如光線追蹤計(jì)算的失真估計(jì)，所述計(jì)算獨(dú)立于場景的物體的真實(shí)距離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述立體視覺場景為觀察者通過裝置觀察到的實(shí)際場景，所述裝置包括適于再現(xiàn)給定透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)的電活性或光活性部件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述電活性部件為變形鏡。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述入射光束首先在 平面鏡上反射，并射向變形鏡，入射光束在變形鏡上反射并射向觀察者的眼晴。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述入射光束首先被 偏振，然后在半反射鏡上反射，并射向變形鏡，接著通過半反射鏡射向平 面鏡，然后在所述半反射鏡上反射后射向觀察者的眼睛。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9到11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述 變形鏡為壓電變形鏡。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述電活性或光活性 部件為液晶空間光調(diào)節(jié)器，其可以分別電尋址或光尋址。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述空間光調(diào)節(jié)器 為電尋址的液晶空間光調(diào)節(jié)器，并被安裝以使入射光束被傳輸。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述最初 的透鏡設(shè)計(jì)利用觀察者的標(biāo)準(zhǔn)視力矯正測量來確定。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 一些視力 參數(shù)被選取，測試序列一個(gè)參數(shù)接一個(gè)參數(shù)地執(zhí)行，觀察者在每個(gè)序列中 對(duì)應(yīng)每個(gè)參數(shù)表達(dá)意見。
17. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，由視力參 數(shù)選擇引起的影響根據(jù)預(yù)先確定的視力參數(shù)來測試，如果結(jié)果不令人滿 意，使用預(yù)先確定的視力參數(shù)執(zhí)行新的測試序列直到觀察者滿意。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于，所述視力參數(shù) 從包括漸進(jìn)長度、近視場插入點(diǎn)、眼睛/頭部系數(shù)、透鏡的曲率的列表中 選擇。
19. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在 于，所述方法還包括將與最佳的透鏡設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)輸送到加工單元的步驟。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述加工單元為透 鏡打印機(jī)，例如紫外線雕刻機(jī)或直接加工工具。
21. —種用于定制眼鏡透鏡的視力矯正的設(shè)備，所述設(shè)備包括向觀察者顯示具有透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)的立體視覺場景的裝置，所述裝置適于在觀察者的不同的頭部位置上顯示立體視覺場景。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括-測量裝置(4),其被設(shè)置成用于確定觀察者的頭部位置；-計(jì)算裝置，其被設(shè)置成用于接收被測量的頭部位置和透鏡設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)以計(jì)算其光學(xué)效應(yīng)，并采用度量以計(jì)算與患者在確定位置上看到的圖像相對(duì)應(yīng)的立體一見覺場景。-投射裝置，其將所述計(jì)算的立體視覺圖像投射到觀察者的眼睛。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于，所述透鏡設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)包括光學(xué)失真數(shù)據(jù)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的設(shè)備，其特征在于，所述數(shù)據(jù)還包括與給定的透鏡相關(guān)的 一組參數(shù)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22到24中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述測量裝置包括頭部運(yùn)動(dòng)追蹤器(4)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于，所述頭部運(yùn)動(dòng)追蹤器(4)被放置在觀察者(1)的頭部的上方。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22到26中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算裝置由透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫支持。
28. 根據(jù)權(quán)利要求22到27中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算裝置還設(shè)置成在給定的平面內(nèi)利用失真近似計(jì)算來應(yīng)用度量，所述應(yīng)用度量與場景的物體的真實(shí)距離無關(guān)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求22到28中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述立體視覺圖像的投射裝置包括放映機(jī)和屏幕(6)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其特征在于，所述屏幕為具有120°視野的三維屏幕。
31. 根據(jù)權(quán)利要求22到28中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述立體視覺圖像的投射裝置包括立體頭盔顯示器。
32. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于，所述顯示立體視覺場景的裝置包括適于再現(xiàn)給定透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)的電活性部件。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其特征在于，所述電活性部件為 變形鏡，例如壓電變形鏡。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其特征在于，所述電活性部件為 空間光調(diào)節(jié)器。
35. 根據(jù)權(quán)利要求21到34中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè) 備還包括由觀察者啟動(dòng)以反饋其意見的選擇裝置。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還設(shè)置成 根據(jù)選擇裝置在被患者的反饋啟動(dòng)時(shí)的反應(yīng)來選取一組新的透鏡參數(shù)。
37. 根據(jù)權(quán)利要求21或36所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包 括制作裝置，所述制作裝置被設(shè)置成基于包括觀察者的反饋結(jié)果的透鏡參 數(shù)來加工矯正眼鏡透鏡。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其特征在于，所述制作裝置還包 括透鏡打印機(jī)，例如紫外線雕刻機(jī)或直接加工工具。
39. 用于動(dòng)態(tài)地計(jì)算立體視覺場景的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，輸入 參數(shù)包括-觀察者的頭部位置參數(shù)； -觀察者的滿意參數(shù)； -透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。
40. 用于啟動(dòng)電活性部件的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，輸入?yún)?shù)包括 -觀察者的滿意參數(shù)；-透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。
全文摘要
用于確定觀察者(1)的最佳眼鏡透鏡設(shè)計(jì)的方法，其包括連續(xù)的步驟向觀察者(1)顯示具有第一透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)的立體視覺場景；在觀察者(1)和所示的立體視覺場景之間引入相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所述場景以第一透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)顯示；觀察者表達(dá)反饋意見；向觀察者(1)顯示具有經(jīng)修改的透鏡設(shè)計(jì)的光學(xué)效應(yīng)的立體視覺場景；在觀察者(1)和所示立體視覺場景之間引入相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所示場景以經(jīng)修改的透鏡的光學(xué)效應(yīng)顯示；觀察者再次表達(dá)反饋意見；重復(fù)后三個(gè)步驟直到觀察者滿意。一種適于實(shí)施所述方法的用于定制視力矯正計(jì)算的設(shè)備。用于動(dòng)態(tài)地計(jì)算立體視覺圖像的有關(guān)計(jì)算機(jī)程序。用于啟動(dòng)電活性部件的有關(guān)計(jì)算機(jī)程序。
文檔編號(hào)A61B3/032GK101495024SQ200780027809
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2007年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
發(fā)明者吉爾達(dá)·馬林, 瑪麗-加厄勒·弗勒利格, 瑪爾塔·埃爾南德斯, 蒂埃里·博南 申請(qǐng)人:埃西勒國際通用光學(xué)公司