CN108139603A - 确定眼科镜片的三维性能的方法、计算眼科镜片的相关方法 - Google Patents

Abstract

一种用于确定眼科镜片的三维性能的方法，所述方法包括以下步骤：计算满足局部光学指标与阈值之间的条件的域；根据所述域来确定所述眼科镜片的三维性能。一种包括所述方法、用于计算眼科镜片的方法。

Description

确定眼科镜片的三维性能的方法、计算眼科镜片的相关方法

本发明总体上涉及视力改善领域，更具体地涉及一种用于确定眼科镜片的三维性能的方法。本发明还涉及一种用于计算眼科镜片的方法。根据实施例，本发明涉及渐变多焦点眼科镜片。

眼科镜片是配戴在眼睛前面的矫正型镜片或非矫正型镜片。矫正型镜片主要用于应对近视眼、远视眼、散光、和老花眼。根据本发明，眼科镜片是指“眼镜(glasses或spectacles)”并且配戴在脸上在眼睛前方短距离处。

渐变多焦点眼科镜片是所公知的适合于矫正老花眼和其他调节障碍的镜片，在所有距离下或至少在多个距离下提供舒适的视觉。常规地，眼镜片是应与个体配戴者所固有的规格一致的请求制造的。此类规格通常包括由眼科医生或眼保健医生制定的医学处方。对于老花眼配戴者，由于视近调节的困难，所以用于视远和视远的焦度矫正值是不同的。处方因此包括视远焦度值和下加光，下加光表示视远与视近之间的焦度增量。这个下加光被称为处方下加光ADD_p。

眼科镜片、例如渐变多焦点眼科镜片的性能目前是针对给定配戴者在多个注视方向上来评估的。所述性能可以用于为配戴者选择眼科镜片、例如渐变多焦点眼科镜片，和/或计算眼科镜片、例如渐变多焦点眼科镜片，所述镜片由于优化计算方法而将所述性能考虑在内。

发明人注意到，仍需要提供新的途径来表示用于给定配戴者的眼科镜片、例如用于给定老花眼配戴者的渐变多焦点眼科镜片的性能，并且使用所述性能适于提高配戴者的视觉舒适度。

因此本发明要解决的问题是，通过提供新途径来表示眼科镜片、例如渐变多焦点眼科镜片的性能从而提高配戴者的视觉舒适度。

为此目的，本发明的主题是一种由计算机装置实施的、用于确定眼科镜片的三维性能的方法，所述眼科镜片是由给定轮廓线界定的、用于具有给定处方和给定配戴条件的配戴者，所述眼科镜片是例如渐变多焦点眼科镜片，所述三维性能是在多个接近度下针对多个注视方向(α，β)确定的，所述方法包括以下步骤：

i.提供至少一个局部光学指标；

ii.针对步骤i.的所述局部光学指标中的每个局部光学指标提供阈值函数，所述阈值函数根据所述接近度给出所述局部光学指标的阈值；

iii.针对步骤i.的所述局部光学指标中的每个局部光学指标提供所述局部光学指标与步骤ii.的为所述局部光学指标提供的阈值之间的条件；

iv.计算满足了步骤i的所述局部光学指标与步骤ii.的所述阈值之间的、步骤iii.的所述条件的域；

v.根据在步骤iv.中计算的域来确定所述渐变多焦点眼科镜片的三维性能。

本发明人已经证实了，这样的三维性能适合更好地表达用于给定配戴者的眼科镜片的、例如用于给定老花眼配戴者的给定渐变多焦点眼科镜片的性能。此外他们还证实了，所述三维性能可以有利地用来计算用于给定配戴者的眼科镜片，并且所得镜片可以为所述配戴者提供改善的视觉舒适度。

在本发明的框架内，局部光学指标是可以针对三维物体或图像空间的每个点定义的光学指标。

在本发明的框架内，域是具有与多个注视方向和接近度相对应的点、满足了步骤iv.的特征的三维域。域可以例如根据(x，y，z)空间参考系或根据(α，β，ProxO)空间参考系或根据(α，β，ProxI)空间参考系来定义，其中α是降低角(以度为单位)并且β是方位角(以度为单位)，ProxO是物体接近度并且ProxI是图像接近度。

通过本发明的方法，提供了允许例如根据多个注视方向和多个观察距离来3D地表征眼科镜片的性能的三维性能。这样的三维性能不同于目前根据多个注视方向、但针对每个注视方向仅一个观察距离评估的眼科镜片性能。

根据本发明的用于确定三维性能的方法的、可以组合的不同实施例：

·接近度是物体接近度ProxO；根据另一个实施例，接近度是图像接近度ProxI；

·在由以下各项组成的清单中选择步骤i.的所述局部光学指标：平均屈光力误差；残余焦度误差；结果散光；敏锐度丧失；相对敏锐度；棱镜偏差；眼球偏斜；局部放大倍率；高阶像差(HOA)；前述指标的变型和/或组合；根据另一个实施例，步骤i.的局部光学指标是敏锐度丧失；

·步骤i.的局部光学指标与步骤ii.的阈值之间的条件是所述局部光学指标与所述阈值之间不相等；

·所述确定所述眼科镜片的三维性能的步骤v.是计算步骤iv.的所述域的内部体积；

·步骤iv.中的计算是在所述配戴者的双眼视觉下进行的；根据另一个实施例，步骤iv.中的计算是在所述配戴者的单眼视觉下进行的；

·所述方法包括计算数据并将其显示给终端的进一步步骤，以提供步骤v.的三维性能的图形表示；

·步骤ii.的阈值函数是从以下各项组成的参数清单中选择的一个或多个参数的函数：凝视点位置；注视方向；视觉任务；照明条件；年龄；性别；受试者的视觉敏锐度；

·所述眼科镜片是渐变多焦点眼科镜片。

在另一个方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，所述指令序列是处理器可存取的并且在被所述处理器执行时致使所述处理器执行上述用于确定三维性能的方法的步骤。本发明还提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质携带了所述计算机程序产品的一个或多个指令序列。

在又一个方面，本发明还提供了一种由计算机装置实施的、用于计算眼科镜片的方法，所述眼科镜片是由给定轮廓线界定的、用于具有给定处方和给定配戴条件的配戴者，所述眼科镜片是例如渐变多焦点眼科镜片，所述方法包括以下步骤：提供根据三维性能域所定义的三维性能目标域、并且使用所述三维性能目标来计算用于所述配戴者的所述眼科镜片。根据一个实施例，所述域是根据上述用于确定三维性能的方法的步骤i.至iv.确定的。

在又一个方面，本发明还提供了一种由计算机装置实施的、用于计算眼科镜片的方法，所述眼科镜片是由给定轮廓线界定的、用于具有给定处方和给定配戴条件的配戴者，所述方法包括以下步骤：提供根据三维性能所定义的三维性能目标、并且使用所述三维性能目标来计算所述用于配戴者的眼科镜片，其中，所述三维性能是针对所述配戴者测量的性能。

根据本发明的用于计算眼科镜片的方法的、可以组合的不同实施例：

·三维性能目标等于三维性能；

·所述计算眼科镜片的方法包括实现多个目标的优化步骤，所述目标至少包括所述配戴者的处方以及所述三维性能目标；

·步骤i.的局部光学指标是所述配戴者的敏锐度丧失，并且其中，针对多个注视方向并针对多个接近度来计算平均屈光力PPO、结果散光模数ASR，从而根据敏锐度丧失模型来计算所述敏锐度丧失。

在又一个方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，所述指令序列是处理器可存取的并且在被所述处理器执行时致使所述处理器执行上述用于计算眼科镜片的方法的步骤。本发明还提供了一种计算机可读介质，所述计算机可读介质携带了所述计算机程序产品的一个或多个指令序列。

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***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***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***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”)。这样的计算机程序可以被存储在计算机可读存储介质中，例如，但不限于以下任何类型的磁盘，包括软盘、光盘、只读CD光盘、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)，电可擦写可编程只读存储器(EEPROM)，磁卡盘或光卡片，或任何其他类型适于存储电子指令并且能够接入计算机***总线的介质。

本文中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***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更专用的设备以执行所期望的方法。各种这些***所期望的结构将从以下描述中得以明了。此外，并没有参考任何具体的编程语言描述本发明的实施例。将认识到的是，各种编程语言都可以用来实现如本文中描述的本发明的传授内容。

附图说明

本发明的这些特征以及本发明自身，就其结构及其操作而言，将从所附非限制性附图和实例与所附描述相结合得到最好的理解，在附图中：

·图1和图2以图解方式示出了在考虑单眼视觉时眼睛和镜片以及自眼睛的转动中心起的光线追踪的光学***；

·图3示出了渐变多焦点眼科镜片的视野区；

·图4示出了客观调节随着处方下加光而变的变化模型；

·图5示出了敏锐度丧失阈值函数随着接近度而变的变化模型；

·图6以图解方式示出了根据本发明可以用于确定渐变多焦点眼科镜片的三维性能的光线追踪实例；

·图7和图8给出了渐变多焦点眼科镜片的光学特征；

·图9至图11示出了图7和图8的渐变多焦点眼科镜片的三维特征，所述特征包括根据本发明确定的三维性能；

·图12和图13给出了通过本发明的用于计算渐变多焦点眼科镜片的方法而获得的渐变多焦点眼科镜片的光学特征；

·图14至图16示出了图12和13的渐变多焦点眼科镜片的三维特征。

技术人员可以认识到，图中的要素是出于简单和清晰的目的而展示的并且不一定是按比例绘制的。例如，这些图中的某些要素的尺寸可以相对于其他要素被放大，以帮助提高对本发明的实施例的理解。

在这些图上，以下附图标记对应于以下内容：

·MER是子午线；

·NVGD是视近注视方向；

·FVGD是视远注视方向；

·FCGD是配镜十字注视方向。

提供了以下定义来限定本发明范围内所使用的词语。

定义

提供了以下定义来限定本发明范围内所使用的词语。

词语“配戴者处方”、又称为“处方数据”，是本领域已知的。处方数据是指针对配戴者获得的并且指示至少一只眼睛、优选地每只眼睛的适合于矫正配戴者的每只眼的屈光不正的处方球镜度SPH_p和/或处方散光值CYL_p以及处方轴位AXIS_p、以及(适当的话)适合于矫正其每只眼睛的老花眼的处方下加光ADD_p的一项或多项数据。

术语“眼科镜片”应被理解为是指预期由配戴者的脸部支撑的任何类型的已知镜片。所述术语可以指代非矫正型镜片、矫正型镜片，如渐变多焦点镜片、单焦点镜片、职业用镜片或多焦点镜片。所述术语还可以指代能够呈现至少一个增加值的所述眼科镜片：例如，色调、光致变色性、偏振滤波、电致变色性、减反射特性，抗划伤特性。镜片还可以是用于信息眼镜的镜片，其中，镜片包括用于在眼睛的前方显示信息的装置。

本发明的所有眼科镜片可以配对以便形成一副镜片(左眼LE，右眼RE)。

“渐变多焦点眼科镜片”是本领域已知的。它们为老花眼配戴者在所有距离下提供舒适的视觉。

“注视方向”是由一对角度值(α，β)标识的，其中，所述角度值是关于中心在眼睛转动中心(CRE)上的参考轴线测量的。更准确地，图1表示此***的透视图，图示了用来定义注视方向的参数α和β。图2是平行于配戴者头部的前后轴线的竖直平面图，并且在当参数β等于0时的情况下竖直平面穿过眼睛转动中心。将眼睛转动中心标记为CRE。图2上以一条点划线示出的轴线CRE-F’是穿过眼睛的转动中心并且在配戴者前方延伸的水平轴线，即，对应于主注视方向的轴线CRE-F’。将镜片居中放在眼睛前方，使得轴线CRE-F’在被称为配镜十字的点上切割镜片的前表面，所述点一般存在于镜片上从而使得眼科医生能够将镜片定位在镜架中。镜片的后表面与轴线CRE-F’的交叉点是点O。顶球(其中心是眼睛的转动中心CRE并且具有半径q’＝O-CRE)在水平轴线的某个点拦截了镜片的后表面。25.5mm的半径q’值对应于常用值，并且在配戴着镜片时提供令人满意的结果。可以选择其他半径q’值。图1中由一条实线表示的给定注视方向对应于围绕CRE转动的眼睛的某个位置并且对应于顶球的点J(见图2)；角β是在轴线CRE-F’与直线CRE-J在包括轴线CRE-F’的水平平面上的投影之间形成的角；这个角出现在图1的示意图上。角α是在轴线CRE-J与直线CRE-J在包含轴线CRE-F’的水平平面上的投影之间形成的角，这个角出现在图1和图2上的方案中。给定的注视视线因此对应于顶球的点J或者对应于一对(α，β)。如果注视降低角的值在正向越大，则注视降低越多；并且如果所述值在负向越大，则注视升高越多。在给定的注视方向上，在物体空间中位于给定物距处的点M的图像形成在对应于最小距离JS和最大距离JT的两个点S与T之间，所述最小距离和最大距离将是矢状局部焦距和切向局部焦距。在点F’处形成了物体空间中在无穷远处的点的图像。距离D对应于镜片的后冠状面。I是光线在到物体空间中的点M的图像的路径上与镜片的前表面(与眼睛相反)相交的点。物体空间中的点M’和M”的进一步图像可以认为位于不同的物距处。

针对每个注视方向(α，β)，定义平均屈光力PPO(α，β)、散光模数AST(α，β)和此散光的轴位AXE(α，β)、以及结果(还称为残余或不想要的)散光模数ASR(α，β)。

“散光”指的是镜片产生的散光、或指与处方散光(配戴者散光)和镜片产生的散光之间的差对应的残余散光(结果散光)；在每种情况下，与幅度或幅度与轴线两者相关；

“艾格玛函数(Ergorama)”是针对每个注视方向来关联物点的通常距离的函数。典型地，在遵循主注视方向的视远中，物点处于无穷远处。在遵循基本上对应于在朝向鼻侧的绝对值为约35°的角α和约5°的角β的注视方向的视近时，物距大约为30cm到50cm。为了了解关于艾格玛函数的可能定义的更多细节，可以考虑美国专利US-A-6,318,859。所述文件描述了艾格玛函数、其定义及其建模方法。对于本发明的方法而言，点可以处于无穷远处或不处于无穷远处。艾格玛函数可以是配戴者的屈光不正的函数。使用这些要素可以在每一个注视方向上定义配戴者的光焦度和散光。针对注视方向(α，β)来考虑在由艾格玛函数给定的物距处的物点M。在物体空间中在对应光线上针对点M将物体接近度ProxO定义为点M与顶球的点J之间的距离MJ的倒数：

ProxO＝1/MJ

这使得能够在针对顶球的所有点的薄镜片近似法内计算物体接近度，所述薄镜片近似法用于确定艾格玛函数。对于真实镜片而言，物体接近度可以被视为物点与镜片的前表面之间的在对应光线上的距离的倒数。

对于同一注视方向(α，β)而言，具有给定物体接近度的点M的图像形成于分别对应于最小焦距和最大焦距(其将是矢状焦距和切向焦距)的两个点S与T之间。量ProxI被称为点M的图像接近度：

通过用薄镜片的情况进行类推，因此针对给定注视方向并针对给定物体接近度，即，针对物体空间中的在对应光线上的一点，可以将光焦度PPO定义为图像接近度与物体接近度之和。

PPO＝ProxO+ProxI

光焦度还被称为屈光力。

使用相同的符号，针对每个注视方向和某个给定物体接近度将散光AST定义为：

此定义对应于由镜片产生的光束的散光。

对于穿过镜片的每一个注视方向，将结果散光ASR定义为针对此注视方向的实际散光值AST与针对同一镜片的处方散光之间的差。残余散光(结果散光)ASR更精确地对应于实际数据(AST，AXE)与处方数据(CYL_p，AXIS_p)之间的向量差模数。

当镜片的表征为光学类型时，它指代上述艾格玛函数-眼睛-镜片***。为了简单，术语‘镜片’用于本说明书中，但是须被理解为‘艾格玛函数-眼睛-镜片***’。光学项中的值可针对注视方向来表示。适合于确定艾格玛函数-眼睛-镜片***的条件在本发明的范围内被称为“配戴条件”。

在本说明书的剩余部分，可以使用术语如“向上”、“底部”、“水平”、“竖直”、“以上”、“以下”，或其他指示相对位置的词。在镜片的配戴条件下理解这些术语。值得注意地，镜片的“上”部对应于负降低角α＜0°以及镜片的“下”部对应于正降低角α＞0°。

针对镜片将“视远注视方向”(被称为FVGD)定义为对应于视远(远处)参考点的视线注视方向(并且因此(α_FV，β_Fv))，其中平均屈光力基本上等于视远时的平均处方焦度，平均处方焦度等于SPH_p+(CYL_p/2)。在本披露中，视远还被称为远距离视觉。

针对镜片将“视近注视方向”(被称为NVGD)定义为对应于视近(阅读)参考点的视线注视方向(并且因此(α_NV，β_NV))，其中屈光力基本上等于视远时的处方焦度加上处方下加光ADD_p。

针对镜片将“配镜十字注视方向”(被称为FCGD)定义为对应于配镜十字参考点的视觉注视方向(并且因此(α_FC，β_FC))。

渐变镜片的“子午线”(被称为ML(α，β))是从镜片的顶部到底部限定的且一般穿过使人可以清楚地看到物点的配镜十字的线。所述子午线是基于结果散光模数ASR在(α，β)域上的再分配定义的、并且基本上对应于两个中央等结果散光模数值的中心，所述值等于0.25屈光度。

“眼科镜片的三维性能”是指所述镜片的用于量化根据局部光学指标表示的空间三维参数的特征；例如，这样的三维性能是体积；

“局部光学指标”是可以针对空间的每个点来定义并且可以在三维物体空间中或在三维图像空间中表示的光学指标。根据实施例，光学指标是在(x，y，z)坐标系中定义的。根据另一个实施例，光学指标是在(α，β，ProxO)坐标系或在(α，β，ProxI)坐标系中定义的。局部指标可以在中央视觉或周边视觉下来定义。当在周边视觉下来定义局部指标时，将眼睛的瞳孔中心定义为光线追踪原点。

“平均屈光力误差”被称为PE_P、根据以下方程被定义为在物体空间的给定点(α，β，ProxO)处镜片所带的实际下加光与接近度之间的平均屈光力差：

PE_P(α，β，ProxO)＝PPO(α，β，ProxO)-PPO(FV)-ProxO；

其中PPO(FV)是镜片根据视远注视方向、针对位于无穷远处的物体的平均屈光力。

“残余焦度误差”被称为RPE_P、被定义为在物体空间的给定点(α，β，ProxO)处的平均屈光力误差与配戴者客观调节所产生的平均屈光力；下文描述了计算残余焦度误差的实施例的实例。

“相对敏锐度”被称为AC％_P、被定义为在物体空间的给定点(α，β，ProxO)处根据敏锐度模型，平均屈光力误差PE_P和结果散光ASR的函数的结果；下文提供了计算相对敏锐度的实施例的实例。

“敏锐度丧失”被称为ACU_P、被定义为在物体空间的给定点(α，β，ProxO)处根据以下方程的相对敏锐度的函数：

ACU_P(α，β，ProxO)＝-log(AC％_P(α，β，ProxO)/100)；

其中“log”以10为底的log。

“棱镜偏差”是在物体空间中由镜片的棱镜度的量所引入的、从出射光瞳中心发出光线的角偏差定义的；可以在专利文件WO2010/043704A1中找到展示所述定义的图和对应的描述，所述文件通过援引并入本文。

“眼球偏斜”描述了：添加镜片致使眼睛转动以保持聚焦在同一物体上。角度可以以度为单位来测量；在专利文件WO2010/043704A1中可以找到展示所述定义的图和对应的描述，所述文件通过援引并入本文。

“局部放大倍率”被定义为以给定点(α，β，ProxO)为中心且没有镜片时看到的物体的表观角大小(或立体角)与透过镜片看到的所述物体的表观角大小(或立体角)之间的比率。

“高阶像差(HOA)”是本技术领域中所公知的像差、且与在例如通过泽尼克多项式进行波前分析框架中表示的三阶及以上像差相对应。这种分析例如由美国光学学会(OSA)推荐，用于描述眼睛的波前像差，但是其他多项式(如例如，泰勒级数或者样条函数)也可以用于在数学上描述波前。可以相应地计算在(α，β，ProxO)点处的局部光学指标。

图3示出了渐变多焦点眼科镜片30的视野区，其中，所述镜片包括位于所述镜片的上部的视远(远距离视觉)区32、位于所述镜片的下部的视近区36、和位于视远区32与视近区36之间的视中区34。子午线被称为38。

第一实例

针对本发明的由计算机装置实施的、用于确定渐变多焦点眼科镜片的三维性能的方法的实施例给出了第一实例，所述渐变多焦点眼科镜片是由给定轮廓线界定的、用于具有给定处方和给定配戴条件的配戴者，所述方法包括以下步骤：

i.提供局部光学指标；

ii.针对步骤i.的局部光学指标提供阈值函数，所述阈值函数为所述局部光学指标给出了多个阈值；

iii.针对步骤i.的局部光学指标提供所述局部光学指标与步骤ii.的为所述局部光学指标提供的阈值之间的条件；

iv.计算满足了步骤i的局部光学指标与步骤ii.的阈值之间的步骤iii.的条件的域；

v.根据在步骤iv.中计算的域来确定所述渐变多焦点眼科镜片的三维性能。

在所述实例中：

·步骤i.的局部光学指标是敏锐度丧失；

·步骤i.的局部光学指标与步骤ii.的阈值之间的条件是敏锐度丧失与所述阈值之间不相等；

·所述确定所述渐变多焦点眼科镜片的三维性能的步骤v.是计算步骤iv.的域的内部体积；

·步骤iv.中的计算是在所述配戴者的单眼视觉下进行的；

·步骤ii.的阈值函数是受试者视觉敏锐度的函数；

·所述方法可以包括计算数据并将其显示给终端的进一步步骤，以提供步骤v.的三维性能的图形表示。

在所述实例中，如图4所示使用客观调节随处方下加光而变的变化模型，并且如图5所示使用敏锐度丧失阈值函数随接近度而变的变化模型。

根据上文的定义，针对配戴者的给定处方和给定配戴条件、在物体空间的给定点(α，β，ProxO)处确定以下特征：

·PPO(α，β，ProxO)，是针对注视方向(α，β)和接近度ProxO的平均屈光力；

·ASR(α，β，ProxO)，是针对注视方向(α，β)和接近度ProxO的残余散光；

·PE_P(α，β，ProxO)，是针对注视方向(α，β)在给定接近度ProxO下的平均屈光力误差并且是根据以下方程确定的：PE_P(α，β，ProxO)＝PPO(α，β，ProxO)-PPO(FV)-ProxO；

·OA_P(ADD_p)是配戴者的客观调节并且是根据图4的模型作为其处方下加光ADD_p的函数的结果确定的，如曲线40所示；客观调节OA_P(ADD_p)表示配戴者的调节能力，所述能力根据配戴者年龄和/或配戴者处方下加光(配戴者年龄和配戴者处方下加光是可以被认为相关的两个特征，其中配戴者处方下加光随着配戴者年龄而增大)而变。在当前实例中，根据以下方程来计算客观调节：

·如果ADD_p≥2D，OA_P(ADD_p)＝min(3，a0-a1.ADD_p+a2.ADD_p ²)；

·如果ADD_p＞2D，OA_P(ADD_p)＝0；

·其中：a0＝3.9D；a1＝3.8；a2＝0.9D^-1。

·RPE_P(α，β，ProxO)，是针对注视方向(α，β)在给定接近度ProxO下的残余焦度误差、并且是根据以下方程确定的：

o如果PE_P(α，β，ProxO)＜0，RPE_P(α，β，ProxO)＝max((-PE_P(α，β，ProxO)-OA_P(ADD_p))，0)；并且

o如果PE_P(α，β，ProxO)≤0，RPE_P(α，β，ProxO)＝PE_P(α，β，ProxO)。

o所述残余焦度误差被定义为考虑配戴者的调节能力；实际上，如果PE_P(α，β，ProxO)＜0，则配戴者可以进行调节来补偿残余焦度误差、但受限于其客观调节；如果PE_P(α，β，ProxO)≤0，则配戴者不能进行调节来补偿残余焦度误差。

·RAE_P(α，β，ProxO)，是针对注视方向(α，β)在给定接近度ProxO下的残余散光误差、并且对于同一注视方向(α，β)的所有接近度都等于ASR(α，β，ProxO)，因为配戴者不能补偿镜片的残余散光。

·AC％_P(α，β，ProxO)，是针对注视方向(α，β)在给定接近度ProxO下的相对敏锐度、并且是根据以下方程来确定的：

AC％_P(α，β，ProxO)＝100-63×RPF_P(α，β，ProxO)-44.3×RAE_P(α，β，ProxO)+7.2×RPE_P(α，β，ProxO)²+19.5×RPE_P(α，β，ProxO).RAE_P(α，β，ProxO)+RAE_P(α，β，ProxO)²。

·ACU_P(α，β，ProxO)＝-Log(AC％_P/100)，其是针对注视方向(α，β)在给定接近度ProxO下的敏锐度丧失、并且当认为配戴者的最大灵敏度等于10/10并且ACU_P(α，β，ProxO)用logMAR来表示时是根据以下方程来确定的：ACU_P(α，β，ProxO)＝-log(AC％_P(α，β，ProxO)/100)。

通过针对多个注视方向(α，β)在多个接近度ProxO下考虑敏锐度丧失、依据根据接近度ProxO而给出多个阈值的阈值函数，来确定渐变多焦点眼科镜片的三维性能。所述方法的步骤iv.的域是包含以下(α，β，ProxO)点的三维域，在所述点处，敏锐度丧失等于或小于阈值函数的阈值，并且渐变多焦点眼科镜片的三维性能是所述域的内部体积。

阈值函数的所得曲线50在图5中示出并且将敏锐度丧失阈值定义为接近度的函数；当ProxO≥1.5时，则敏锐度丧失阈值等于0.2；当ProxO＞2时，则敏锐度丧失阈值等于0.1；对于其之间的接近度，敏锐度丧失阈值是通过对连接所述两个敏锐度丧失阈值的线性斜率的内插来确定的。

此外，为了确定三维性能而考虑所有注视方向(α，β)必须与由某一轮廓线限制的表面相交。根据实施例，所述轮廓线在考虑无镜架眼科镜片时是眼科镜片的周边；根据另一个实施例，当眼科镜片安装在眼镜架中时，所述轮廓线是所述眼镜架的圆的内周边。根据一个实施例，所述轮廓线是圆形的。

根据用于确定渐变多焦点眼科镜片的三维性能的第一实施例，所述三维域是通过实施以下步骤来确定的：

考虑在图1的(x，y，z)坐标系中限定的初始体积，其中：

-x被包含在-2000mm与+2000mm之间；

-y被包含在-2000mm与+2000mm之间；

-z被包含在-5000mm与-200mm之间。

可以选择其他初始体积。

所述初始体积是具有体积跨距(dx，dy，dz)的网状，其中例如dx＝dy＝dz＝10mm，因此在初始体积中限定了多个平行六面体体积，每个平行六面体体积具有等于所述体积跨距的体积。

对于每个平行六面体体积，可以针对穿过平行六面体体积的中心的注视方向(α，β)以及所述体积的中心的接近度ProxO，通过透过镜片的光学追踪来计算PPO(α，β，ProxO)和ASR(α，β，ProxO)的值；接着针对初始体积的每个平行六面体体积、根据上述方程来计算针对所述注视方向(α，β)在所述接近度ProxO下的敏锐度丧失ACU_P(α，β，ProxO)。

将渐变多焦点眼科镜片的三维性能定义为以下平行六面体体积的体积总和，在所述平行六面体体积中，所计算的敏锐度丧失ACU_P(α，β，ProxO)等于或小于图5的阈值函数针对每个所述平行六面体体积的接近度而言的阈值。

根据实施例，平行六面体体积的体积总和是作为满足以上条件的平行六面体体积的离散和来计算的；根据另一个实施例，平行六面体体积的体积总和是作为连续和来计算的，因为在满足了以上条件的情况下载(x，y，z)空间上根据(dx，dy，dz)考虑了三重积分。

根据用于确定渐变多焦点眼科镜片的三维性能的第二实施例，所述三维域是通过实施以下步骤来确定的：

考虑图1的(α，β)坐标系中的立体角，其中：

-α被包含在-30°与+50°之间；

-β被包含在-40°与+40°之间；

所述立体角以针对α角的角跨距dα和针对β角的角跨距dβ是网状的，其中例如dα＝dβ＝1°，因此在所述立体角内限定了多个注视方向。

对于每个所述注视方向，通过光线追踪来计算透过镜片的光线路径、并且确定光线与镜片的前表面(与眼睛相反)在到物体空间的点M的图像的路径上相交的点I，以及物体空间R(α，β)中的注视发出方向。考虑沿着注视发出方向的距离增量dz，例如dz＝10mm，并且针对注视方向(α，β)和接近度ProxO来计算与相隔dz的相继位置相对应的PPO(α，β)和ASR(α，β)值。接着针对立体角内的相隔所述角跨距的各个相应限定的角以及每个增量距离、根据以上方程来计算针对注视方向(α，β)在所述接近度ProxO下的敏锐度丧失ACU_P(α，β，ProxO)。

将渐变多焦点眼科镜片的三维性能定义为以下(dα，dβ，dz)体积的体积总和，在所述体积中，所计算的敏锐度丧失ACU_P(α，β，ProxO)等于或小于图5的阈值函数针对每个(dα，dβ，dz)体积的接近度而言的阈值。

下文根据图6披露了作为体积来计算渐变多焦点眼科镜片的所述三维性能的实例，在所述体积中，敏锐度丧失ACU_P(α，β，ProxO)等于或小于阈值函数的值。

图6以图解方式示出了当考虑如上文根据图2所解释的单眼视觉时、但考虑多个注视方向(α，β)以及对应的注视发出方向时时，眼睛和镜片以及自眼睛转动中心的光线跟踪的光学***。

当点M(x，y，z)(在(x，y，z)坐标系中并且对应于球坐标系中的(α，β，ProxO))被标识为ACU_P(α，β，ProxO)小于或等于阈值函数在接近度ProxO下的值的点时，则确定对应的注视发出方向R(α，β)。接着确定以下两个点M’和M”，在这两个点处ACU_P等于阈值函数在光线方向R(α，β)上的值，并且确定对应的坐标M’(x’，y’，z’)和M”(x”，y”，z”)。

计算注视发出方向R1、R2、R3、R4，其中：

·R1具有角坐标(α+dα/2，β+dβ/2)；

·R2具有角坐标(α-dα/2，β+dβ/2)；

·R3具有角坐标(α+dα/2，β-dβ/2)；

·R4具有角坐标(α-dα/2，β-dβ/2)；

将所述注视发出方向网状化从而确定：

·M1’(x1’，y1’，z1’)和M1”(x1”，y1”，z1”)；

·M2’(x2’，y2’，z2’)和M2”(x2”，y2”，z2”)；

·M3’(x3’，y3’，z3’)和M3”(x3”，y3”，z3”)；

·M4’(x4’，y4’，z4’)和M4”(x4”，y4”，z4”)；

其中，ACU_P等于阈值函数在对应接近度ProxO下的值，并且通过已知的几何计算方式来计算对应的体积。

现在给出根据本发明的作为上述第一实例描述的方法来实际计算渐变多焦点眼科镜片的三维性能的实例。

所述渐变多焦点眼科镜片被设计成满足以下处方特征：

-处方球镜度SPH_p＝0屈光度；

-处方散光值CYL_p＝0屈光度；

-处方轴位AXIS_p＝0°；

-处方下加光ADD_p＝2屈光度；

所述镜片具有界定了注视方向场的轮廓线，并且所述轮廓线是35mm半径的圆。

配戴条件如下：

·前倾角为-8°；

·包角为0°；

·CRO与镜片之间的距离是25.5mm。

如上文在讨论图1时解释的单眼眼睛参考系中进行计算。

图7和图8给出了针对右眼计算的所述渐变多焦点眼科镜片的光学特征。图7表示针对所述镜片在(α，β)域上的平均屈光力重分配PPO。曲线指示等平均屈光力值，其中在具有不同的等平均屈光力值的相邻曲线之间存在0.25屈光度的增量。图8表示针对所述镜片在(α，β)域上的结果散光模数重分配ASR。曲线指示等结果散光模数，其中在具有不同结果散光模数值的相邻曲线之间存在0.25屈光度的增量。

所述渐变多焦点眼科镜片的三维性能是针对在图1的(x，y，z)坐标系中定义的初始体积来计算的，其中：

-x被包含在-500mm与+500mm之间；

-y被包含在-500mm与0mm之间；

-z被包含在-700mm与-400mm之间。

在所述计算中，体积跨距(dx，dy，dz)是dx＝dy＝dz＝10mm。

基于那些数据：

·求出的总体积等于159.7dm³(立方分米)；

·被定义为可以供注视方向根据轮廓线穿过的体积的有效体积等于159.3dm³；

敏锐度丧失ACU_P(α，β，ProxO)等于或小于图5的阈值函数针对每个对应接近度的阈值的体积(所述体积对应于所述渐变多焦点眼科镜片的三维性能)等于8.6dm³。

所述体积可以例如在(x，y，z)坐标系中三维地表示出。本发明的方法可以包括计算数据并将其显示给终端的步骤，以提供所述体积的图形表示。

图9至图11针对所例示的镜片分别示出了总体积、有效体积、以及三维性能体积。

第二实例

针对本发明的用于计算渐变多焦点眼科镜片的方法的另一个实施例给出了第二实例，所述渐变多焦点眼科镜片是由给定轮廓线界定的、用于具有给定处方和给定配戴条件的配戴者，所述方法包括以下步骤：提供按照根据第一实例的方法确定的三维性能而定义的三维性能目标、并且使用所述三维性能目标来计算用于配戴者的渐变多焦点眼科镜片。

在所述实例中：

·三维性能目标等于三维性能；

·所述计算眼科镜片的方法包括实现多个目标的优化步骤，所述目标至少包括配戴者的处方以及三维性能目标；

·步骤i.的局部光学指标是敏锐度丧失，并且针对多个注视方向和多个接近度来计算平均屈光力PPO、结果散光模数ASR，从而根据敏锐度丧失模型来计算所述敏锐度丧失。

发明人已经使用上述渐变多焦点眼科镜片实例的渐变多焦点眼科镜片(其屈光特征对应于图7和图8)作为优化步骤的起始镜片、并且已经考虑了计算满足以下处方特征的新渐变多焦点眼科镜片：

-处方球镜度SPH_p＝0屈光度；

-处方散光值CYL_p＝0屈光度；

-处方轴位AXIS_p＝0°；

-处方下加光ADD_p＝2屈光度；

并且其中，三维性能(如上文在实例1的框架中限定的)被用作目标。

配戴条件、双眼行为、以及轮廓线保持与上文引用的起始镜片相同。

优化步骤可以通过使用优化算法来进行。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-aided ophthalmiclens design(计算机辅助眼科镜片设计的优化的应用)”(P.Allione、F.Ahsbahs、以及G.LeSaux，国际光学工程学会(SPIE)，第3737卷，EUROPTO光学***的设计与工程会议，柏林，1999年5月)中，其通过援引并入本文件中。

由于在三维步骤的框架中引入三维性能作为目标，本发明人能够计算具有增强的三维性能的渐变多焦点眼科镜片。

图12至图16展示了与针对右眼计算的与增强的渐变多焦点眼科镜片相对应的结果，其中：

·图12和图13与增强的渐变多焦点眼科镜片的光学特征(分别是(α，β)域上的PPO和ASR)相关，并且由于每个镜片的结果的相同图形表示，所述图可以与示出了用于优化步骤的起始镜片的光学特征的图7和图8对比；

·图14至图16分别示出了增强的渐变多焦点眼科镜片的总体积、有效体积、以及三维性能体积，并且由于每个镜片的结果的相同图形表示，所述图可以与示出了用于优化步骤的起始镜片的总体积、有效体积、以及三维性能体积的图9和图11对比。

可以清楚地看到，图7和图12非常相似并且仅具有微小差异；这同样适用于图8和图13；清楚地指示了两个镜片具有非常相似的屈光特征；根据常见的分析，可以认为所述两个镜片是大致相同的。

当在关注所述两个渐变多焦点眼科镜片的三维性能时，出现差异。

所计算的增强的渐变多焦点眼科镜片的体积如下：

·求出的总体积等于159.7dm³(立方分米)；

·被定义为可以供注视方向根据轮廓线穿过的体积的有效体积等于159.4dm³；

·敏锐度丧失ACU_P(α，β，ProxO)等于或小于图5的阈值函数针对每个对应接近度的阈值的体积(所述体积对应于所述渐变多焦点眼科镜片的三维性能)等于12.8dm³。

可以清楚地看到，所述渐变多焦点眼科镜片的三维性能与起始渐变多焦点眼科镜片的三维性能相比增强了约50％。

由于本发明的方法，可以限定和计算可以有利地用作渐变多焦点眼科镜片的增强特征的目标的三维性能。

进一步必须强调，可以根据所选的视觉任务来选择在(x，y，z)坐标系中限定的初始体积。在上述实例中，已经选择初始体积与视中任务相关，其中要考虑的观察距离在400mm与700mm之间。

可以限定多个视觉任务，在所述任务中将根据所选的任务来考虑观察距离。

还可以考虑多个视觉任务用于优化同一渐变多焦点眼科镜片、并且因此在优化步骤的框架内针对每个所选的视觉任务来引入目标。

根据其他实例，本发明涉及一种由计算机装置实施的、用于计算眼科镜片的方法，所述眼科镜片是由给定轮廓线界定的、用于具有给定处方和给定配戴条件的配戴者，所述方法包括以下步骤：提供根据三维性能所定义的三维性能目标、并且使用所述三维性能目标来计算所述用于配戴者的眼科镜片，其中，所述三维性能是针对所述配戴者测量的性能。

可以根据多种测量方法来测量针对所述配戴者的三维性能。

根据一个实施例，所测量的三维性能是包含在配戴者在实施视觉任务时的凝视点的视觉体积的测量结果。根据实施例，视觉任务是以视近观看，例如阅读。根据另一个实施例，视觉任务是以视中观看，例如看计算机屏幕。所述测量可以根据要看的物体和/或配戴者正做的工作和/或根据配戴者的姿势来进行。要看的物体可以是例如报纸、平板电脑、智能电话、计算机屏幕。配戴者要做的工作可以是例如书写、浏览、阅读、以及与物体交互。配戴者的姿势可以例如是站着、坐着、躺着。

凝视点可以通过同时确定配戴者的注视方向以及要看的物体的实际位置来测量。

配戴者的注视方向可以通过眼睛追踪来测量。

要看的物体的实际位置可以通过使用双眼测量来测量，以确定物体的距离；还可以通过传感器经物体追踪来测量。

也可以实施头部追踪。

还可以实施身体和/或运动追踪。

多种所述追踪方法可以同时实施。

上文借助于实施例在不限制总体创造性概念的情况下描述了本发明，尤其可以使用本领域技术人员已知的许多计算和/或制造方法来适配对根据本发明的残余散光的管理。

Claims (16)

1.一种由计算机装置实施的、用于确定眼科镜片的三维性能的方法，所述眼科镜片是由给定轮廓线界定的、用于具有给定处方和给定配戴条件的配戴者，所述三维性能是在多个接近度下针对多个注视方向(α，β)确定的，所述方法包括以下步骤：

i.提供至少一个局部光学指标；

ii.针对步骤i.的所述局部光学指标中的每个局部光学指标提供阈值函数，所述阈值函数根据所述接近度给出所述局部光学指标的阈值；

iii.针对步骤i.的所述局部光学指标中的每个局部光学指标提供所述局部光学指标与步骤ii.的为所述局部光学指标提供的阈值之间的条件；

iv.计算满足了步骤i的所述局部光学指标与步骤ii.的所述阈值之间的、步骤iii.的所述条件的域；

v.根据在步骤iv.中所计算的域来确定所述眼科镜片的三维性能。

2.如权利要求1所述的方法，根据所述方法，在由以下各项组成的清单中选择步骤i.的所述局部光学指标：平均屈光力误差；残余焦度误差；结果散光；敏锐度丧失；相对敏锐度；棱镜偏差；眼球偏斜；局部放大倍率；高阶像差(HOA)；前述指标的变型和/或组合。

3.如以上权利要求中任一项所述的方法，根据所述方法，步骤i.的所述局部光学指标与步骤ii.的阈值之间的条件是所述局部光学指标与所述阈值之间不相等。

4.如以上权利要求中任一项所述的方法，根据所述方法，所述确定所述眼科镜片的三维性能的步骤v.是计算步骤iv.的所述域的内部体积。

5.如以上权利要求中任一项所述的方法，根据所述方法，步骤iv.中的计算是在所述配戴者的双眼视觉下进行的。

6.如以上权利要求中任一项所述的方法，根据所述方法，所述方法包括计算数据并将其显示给终端的进一步步骤，以提供步骤v.的三维性能的图形表示。

7.如以上权利要求中任一项所述的方法，根据所述方法，步骤ii.的阈值函数是从以下各项组成的参数清单中选择的一个或多个参数的函数：凝视点位置；注视方向；视觉任务；照明条件；年龄；性别；受试者的视觉敏锐度。

8.一种计算机程序产品，包括一个或多个存储的指令序列，所述指令序列是处理器可存取的并且在被所述处理器执行时致使所述处理器执行如以上权利要求中任一项所述的步骤。

9.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质携带如前一项权利要求所述的计算机程序产品的一个或多个指令序列。

10.一种由计算机装置实施的、用于计算眼科镜片的方法，所述眼科镜片是由给定轮廓线界定的、用于具有给定处方和给定配戴条件的配戴者，所述方法包括以下步骤：提供依据根据权利要求1至7中任一项所确定的三维性能所定义的三维性能目标、并且使用所述三维性能目标来计算用于所述配戴者的所述眼科镜片。

11.如权利要求10所述的方法，根据所述方法，步骤i.的局部光学指标是所述配戴者的敏锐度丧失，并且其中，针对多个注视方向并针对多个接近度来计算平均屈光力、结果散光模数，从而根据敏锐度丧失模型来计算所述敏锐度丧失。

12.一种由计算机装置实施的、用于计算眼科镜片的方法，所述眼科镜片是由给定轮廓线界定的、用于具有给定处方和给定配戴条件的配戴者，所述方法包括以下步骤：提供根据三维性能域所定义的三维性能目标域、并且使用所述三维性能目标域来计算用于所述配戴者的所述眼科镜片，其中，所述三维性能域是针对所述配戴者测量的性能域。

13.如前一项权利要求所述的方法，根据所述方法，所述三维性能目标域等于所述三维性能域。

14.如权利要求10至13中任一项所述的方法，根据所述方法，所述计算眼科镜片的方法包括实现多个目标的优化步骤，所述目标至少包括所述配戴者的处方以及所述三维性能目标。

15.一种计算机程序产品，包括一个或多个存储的指令序列，所述指令序列是处理器可存取的并且在被所述处理器执行时致使所述处理器执行如权利要求10至14中任一项所述的步骤。

16.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质携带如前一项权利要求所述的计算机程序产品的一个或多个指令序列。