CN109154556A - 映射焦度计 - Google Patents

Abstract

一种映射焦度计的特征在于宏观成像***，其构造成检测镜片的宏观图像。镜片的宏观图像可以与指示了镜片的各个区域处的局部屈光力的镜片的图谱叠加，以形成镜片的合成图像。合成图像可以包括在镜片上所做的瞳孔标志。

Description

映射焦度计

技术领域

本发明涉及用于测量眼镜镜片和接触镜片的光学特性的自动焦度计的领域。

背景技术

自动焦度计用于由验光师和配镜师通过确定镜片的球面、柱面、轴线和棱柱来校验矫正镜片的处方。自动焦度计还用于定位和标志未切割的镜片，并确认镜片在眼镜框架中的正确安装和处方。自动焦度计还用于检查渐进多焦点镜片(PAL)的不同视区的几何布局和精度。

佩戴PAL的患者通常会感到不适。这种不适的主要原因是PAL上的适配点与患者的瞳孔之间的不对准。最严重的未对准类型是在适配点和瞳孔之间沿水平轴线的偏移。识别未对准是一个繁琐的过程，现在参考图1-3进行解释。该过程开始于患者佩戴眼镜框架时配镜师在玻璃镜片上标志瞳孔，如图1所示。然后，如图2所示，将镜片放置在针对PAL的特定品牌和型号(由雕刻在镜片上的设计标识符表示，参见图3)的布局图上。配镜师使用镜片上的一对对准参考标志，以在布局图上正确对准和定位镜片。最后，当镜片在布局图上正确对准时，配镜师检查镜片上的瞳孔标志是否与布局图上的适配点的位置相对应。如果没有，则存在未对准。

与PAL相关联的另一个常见问题是镜片的最小适配高度对于所选择的框架来说太大。因此，可能会切掉镜片的近用区，如图4所示。该问题可以通过类似于上述方案来识别，并且表现为以下事实：图表上的近用校验圆圈部分地或完全地在镜片之外。

如果PAL的处方在X轴上没有棱柱，PAL的远参考点和近参考点的大概位置可以由标准的自动焦度计检测，该自动焦度计一次测量PAL的一个点。即使如此，测量过程也很耗时并且无法非常精确地确定。同时测量PAL的所有点的映射焦度计(例如采用Shack-Hartmann波前分析的焦度计)已经存在，用于精确且快速地找到PAL的远参考点和近参考点。然而，已知的映射焦度计不显示有关远参考点和近参考点相对于患者瞳孔的位置的指示。

发明内容

本发明提供一种映射焦度计，包括：镜片支架，其构造成保持镜片；光源单元，其构造成用光束照射镜片，使得一部分光束被镜片折射；测量单元，其构造成在镜片折射之后检测光束并生成对应的信号；以及控制单元，其配置成处理该信号并生成指示镜片的各个区域处的局部屈光力的镜片的图谱。该映射焦度计的特征在于宏观成像***，其构造成检测镜片的宏观图像，其中控制单元还配置成将镜片的图谱和镜片的宏观图像叠加以生成镜片的合成图像。映射焦度计还可以包括连接至控制单元的显示器，用于显示合成图像。镜片可以是安装在眼镜框架中的眼镜镜片，并且合成图像可以包括眼镜镜片和围绕镜片的眼镜框架的至少一部分。镜片可以在其上包括瞳孔标志，并且合成图像可以包括与镜片的图谱相关的瞳孔标志。

映射焦度计的控制单元可以配置成存储用于多个镜片设计中的每一个的镜片适配信息，并且在合成图像中叠加表示多个镜片设计中的所选择的一个镜片设计的镜片适配信息的标记。镜片适配信息可以包括镜片适配点、远用校验圆圈和近用校验圆圈中的一个或多个。

宏观成像***可以包括分束器、用于照射镜片的至少一个成像光源、成像透镜、以及光敏面检测器。分束器可以位于光轴上，以便沿着宏观成像轴将由眼镜镜片和周围眼镜框架反射或散射的光重定向到成像透镜，成像透镜将重定向的光成像在光敏面检测器上。在一个实施例中，分束器在测量光束的方向上位于镜片支架的下游。在另一个实施例中，分束器在测量光束的方向上位于镜片支架的上游。

为了有效地测量一对眼镜镜片，镜片支架可以相对于光源单元、测量单元和宏观成像***移动，用于在测量完第一镜片之后将第二镜片定位成与光源单元、测量单元和宏观成像***对准，而无需从镜片支架单元移除眼镜框架。为了更高的效率，映射焦度计可以具有连接至控制单元的两个光源单元、两个测量单元和两个宏观成像***，由此可以通过映射焦度计同时测量一对眼镜镜片。

本发明还包括一种映射镜片的屈光力的方法。该方法包括：生成指示镜片的各个区域处的局部屈光力的镜片的图谱，生成镜片的宏观图像，以及叠加图谱和宏观图像以生成镜片的合成图像。该方法可以进一步包括用瞳孔标志在镜片上指示瞳孔位置的步骤，其中合成图像包括相对于镜片的图谱的瞳孔标志。该方法还可以包括将表示镜片适配信息的标记叠加在合成图像中的步骤，其中镜片适配信息包括镜片适配点、远用校验圆圈和近用校验圆圈中的一个或多个。

附图说明

现在将在以下结合附图对本发明的详细描述中更全面地描述本发明的性质和操作模式，其中：

图1至图3示出了用于识别PAL上的适配点与佩戴者的瞳孔之间的未对准的现有技术过程；

图4示出了一个问题，其中PAL的最小适配高度对于所选择的框架而言太大并且PAL的近用区被切掉；

图5A是根据本发明的一个实施例形成的自动映射焦度计的示意图；

图5B是根据本发明的另一个实施例形成的自动映射焦度计的示意图；

图6是示出了与由映射焦度计测量的PAL图像合成的、在映射焦度计的测量单元的光敏面检测器上的照射点的视图，其中测量单元使用Shack Hartmann技术；

图7是由自动映射焦度计生成的输出图像，其中眼镜框架和被测量的PAL的图像与PAL的像差/屈光力图谱叠加；

图8是根据本发明的一个实施例的映射焦度计的示意性顶视图，其中映射焦度计的镜片支架横向移动以允许顺序测量由眼镜框架承载的第一和第二眼镜镜片；以及

图9是根据本发明的另一个实施例的映射焦度计的示意性顶视图，其中映射焦度计被构造成同时测量由眼镜框架承载的第一和第二眼镜镜片。

具体实施方式

现在参考图5A至图7。图5A和图5B示意性地示出了根据本发明的替代实施例形成的自动映射焦度计10。焦度计10大体包括光源单元12、镜片保持单元14、测量单元16、控制单元18和显示单元20。如下面将更详细描述的，焦度计10的特征在于宏观成像***22，该***22布置成生成眼镜镜片L和周围眼镜框架F的宏观图像(见图6和7)，其包括配镜师在镜片L上所做的瞳孔标志P(见图7)。宏观图像可以与镜片L的像差/屈光力图谱叠加，以提供合成输出图像，该合成输出图像示出了与镜片的像差/屈光力图谱相关的眼镜框架和瞳孔标志。

光源单元12具有光源24，光源24可以是发光二极管或激光二极管，其发射的光在以约400nm至1000nm范围内的任何波长为中心的波段中，使得光能够通过市售的光敏检测器检测到。替代地，可以通过波长滤波器(未示出)对来自光源24的光进行滤波，以获得所需的波段。可以提供多个不同的可选波长的滤波器以允许调整波段。可以看出，光源24生成以光轴26为中心并沿光轴26行进的发散照射光束。光源单元12还具有布置在光源24之后的准直透镜28，用于准直来自光源24的发散光束。准直光束通过光源单元12的平面出口盖30朝向镜片保持单元14行进。

镜片保持单元14包括镜片支架32，用于可释放地稳固镜片L并将镜片定位在照射光束的路径中的光轴26上。镜片支架32可以构造成可释放地夹持由眼镜框架F承载的眼镜镜片L。镜片支架32可以类似于任何市售的焦度计中所使用的镜片支架或镜片台，例如ML1手动焦度计，以及LensChek^TMPlus、LensChek^TMPro和AL200数字焦度计，这些都可从Reichert Technologies公司获得。通过安装可拆卸的接触镜片支架(未示出)，镜片支架32可以适于保持接触镜片而不是眼镜镜片。可以看出，至少一部分照射光束穿过镜片L并被镜片L折射。

然后，折射光束通过测量单元16的平面盖36进入该测量单元。测量单元16包括具有第一透镜40和第二透镜42的望远透镜***38。测量单元16还包括光阑44、二维小透镜阵列46(也称为微透镜阵列)、以及顺序地布置在第二透镜42之后的光敏面检测器48。可以理解的是，望远透镜***38在折射光束到达光阑44之前对其进行缩放。穿过光阑44的光到达小透镜阵列46，其中小透镜阵列的各个小透镜将光聚焦到面检测器48的光敏元件上。面检测器48可以是CCD阵列、CMOS芯片、相机芯片、或者光敏元件或像素的其他二维阵列，其生成表示由此接收到的光强度的信号信息。检测到的图像信号信息被传送到控制单元18，在那里它被数字化以便进一步处理。控制单元18可以包括一个或多个微处理器，用于进行图像处理和执行与焦度计10的操作有关的控制功能。控制单元18还可以包括一个或多个存储器模块，用于存储编程指令、校准数据、图像数据和其他所需数据。

焦度计10与现有的映射焦度计的类似之处在于，焦度计10使用Shack-Hartmann波前传感技术来生成镜片L的像差/屈光力图谱。如图6所示，面检测器48上的一些光点位于镜片L的图像之外并且可以忽略不计，只有受镜片L影响的斑点才用于生成像差/屈光力图谱。图7描绘了灰度阴影中的典型像差/屈光力图谱(颜色通常用于指示镜片区域处的局部屈光力)。镜片L的近用区和远用区在图谱中是可区分的。

焦度计10的特征在于宏观成像***22。宏观成像***22可以包括布置在光轴26上的分束器50，以沿着宏观成像轴52重定向由眼镜镜片L和周围的眼镜框架F反射或散射的光。在图5A所示的实施例中，分束器50在源自测量光源24的测量光束的方向上位于镜片支架32的下游。在图5B所示的实施例中，分束器50在测量光束的方向上位于镜片支架32的上游。

用于宏观成像目的的光可以由倾斜地指向眼镜镜片L和相关联的眼镜框架的一个或多个成像光源51提供。如图5A所示，分束器50还可以重定向源自光源24的测量光束的一部分，以沿着宏观成像轴52行进，并且可以透射测量光束的剩余部分。来自成像光源51的光和来自测量光源24的光可以被发射且具有两个不同的波段或相同的波段，或者被过滤以具有两个不同的波段或相同的波段。如果提供不同的波段，则可以选择分束器50以反射与成像光源51相关联的波段并且透射与测量光源24相关联的波段。

宏观成像***22还包括成像透镜54和光敏面检测器56，由此通过分束器50沿着宏观成像轴52反射的光通过成像透镜54成像到面检测器56上，以捕获镜片L和框架F的至少一部分的宏观图像。面检测器56可以是CCD阵列、CMOS芯片、相机芯片、或者光敏元件或像素的其他二维阵列，其生成表示由此接收到的光强度的信号信息。

如上所述，镜片L和周围眼镜框架F的宏观图像包括由配镜师在镜片L上所做的瞳孔标志P，该宏观图像可以与镜片L的像差/屈光力图谱叠加。图像叠加提供了如图7所示的合成输出图像，其示出了与镜片的像差/屈光力图谱相关的镜片L上的瞳孔标志P。像差/屈光力图谱应当具有一定程度的透明度，以使瞳孔标志P在合成输出图像中可见。可以使用合适的图像处理和叠加例程在控制单元18中进行图像信息的叠加。合成输出图像可以显示在显示器20上和/或由打印装置(未示出)打印。

在本发明的另一方面，包含关于由各种镜片制造商提供的镜片设计的信息的数据库-包括镜片适配点、远用校验圆圈和近用校验圆圈信息-可以存储在焦度计10的存储器中。控制单元18可以配置成允许操作者检索与被测量的镜片L对应的镜片设计信息，并且在合成输出图像中叠加显示了预期适配点的位置、远用校验圆圈和近用校验圆圈的标记。以这种方式，操作者可以在一张图像中容易地看到手动标志的瞳孔点P、预期适配点、其他镜片设计规格和PAL的被映射的屈光力区之间的关系。

映射焦度计10可以具有固定的镜片支架32，其需要使用者在测量第一镜片之后从镜片支架32移除第一镜片并将第二镜片***镜片支架以测量第二镜片。然而，如图8的实施例所示，镜片保持单元14的镜片支架32可以保持一副眼镜并且可以相对于光源单元12和测量单元16移动，由此，通过相对于光源单元和测量单元移动镜片支架，在第一眼镜镜片之后顺序地测量由眼镜框架F承载的第二眼镜镜片L2。这避免了从支架32移除眼镜并在测量之间将眼镜重新定位在支架中的需要，从而加快了测量过程。镜片支架32的移动可以通过相对于光源单元12和测量单元16移动整个镜片支架单元14来实现，或者通过移动镜片支架单元14内的镜片支架32来实现。移动可以由手动促动或由马达驱动件自动地促动(未示出)。

在另一个实施例中，如图9所示，映射焦度计10具有连接至控制单元18的两个光源单元12、两个测量单元16以及两个宏观成像***22，由此，第一眼镜镜片L1和第二眼镜镜片L2通过映射焦度计10被同时测量。单个镜片保持单元14可以保持在固定位置。

本发明还通过映射镜片的屈光力的方法来体现。该方法包括以下步骤：生成指示镜片的各个区域处的局部屈光力的镜片的图谱，生成镜片的宏观图像，以及将图谱和宏观图像叠加以生成镜片的合成图像。该方法可以进一步包括用瞳孔标志指示镜片上的瞳孔位置的步骤，其中合成图像包括相对于镜片的图谱的瞳孔标志。瞳孔标志可以用记号笔做出。该方法还可以包括将表示镜片适配信息的标记叠加在合成图像中的步骤。镜片适配信息可以包括镜片适配点、远用校验圆圈和近用校验圆圈中的一个或多个。镜片适配信息可以存储在存储器中，该存储器可以作为控制单元18的一部分提供。

从前面的描述中可以理解，本发明的映射焦度计10提高了适配处方镜片和眼镜框架的效率，并且解决了由于不适当的适配而导致的患者可能遇到的问题。

Claims (19)

1.一种映射焦度计，包括：

镜片支架，所述镜片支架构造成将镜片定位在光轴上；

光源单元，所述光源单元包括至少一个测量光源，所述光源单元构造成用光束照射所述镜片，其中所述光束的一部分被所述镜片折射；

测量单元，所述测量单元构造成在由所述镜片折射之后检测所述光束并生成对应的信号；

控制单元，所述控制单元配置成处理所述信号并生成指示所述镜片的各个区域处的局部屈光力的所述镜片的图谱；和

宏观成像***，所述宏观成像***构造成检测所述镜片的宏观图像；

其中所述控制单元还配置成将所述镜片的图谱和所述镜片的宏观图像叠加，以生成所述镜片的合成图像。

2.根据权利要求1所述的映射焦度计，还包括连接至所述控制单元的显示器，用于显示所述合成图像。

3.根据权利要求1所述的映射焦度计，其中所述镜片在其上包括瞳孔标志，并且所述合成图像包括与所述镜片的图谱相关的瞳孔标志。

4.根据权利要求1所述的映射焦度计，其中所述控制单元配置成存储用于多个镜片设计中的每一个镜片设计的镜片适配信息，并且在所述合成图像中叠加表示所述多个镜片设计中的所选择的一个镜片设计的镜片适配信息的标记。

5.根据权利要求1所述的映射焦度计，其中所述镜片适配信息包括镜片适配点、远用校验圆圈和近用校验圆圈中的一个或多个。

6.根据权利要求1所述的映射焦度计，其中所述光束的波段是可调节的。

7.根据权利要求1所述的映射焦度计，其中所述宏观成像***包括在所述光轴上的分束器，用于沿着与所述光轴不同的宏观成像轴重定向光。

8.根据权利要求7所述的映射焦度计，其中所述分束器在所述光束的方向上位于所述镜片支架下游的光轴上。

9.根据权利要求7所述的映射焦度计，其中所述分束器在所述光束的方向上位于所述镜片支架上游的光轴上。

10.根据权利要求7所述的映射焦度计，其中所述宏观成像***还包括至少一个成像光源，用于照射所述镜片以辅助对所述镜片的宏观图像的检测。

11.根据权利要求10所述的映射焦度计，其中来自所述至少一个成像光源的光被发射时具有第一波段，或者被过滤成具有第一波段，并且来自所述至少一个测量光源的光被发射时具有第二波段，或者被过滤成具有第二波段，所述第二波段与所述第一波段不同。

12.根据权利要求10所述的映射焦度计，其中来自所述至少一个成像光源的光被发射时具有第一波段，或者被过滤成具有第一波段，并且来自所述至少一个测量光源的光被发射时具有所述第一波段，或者被过滤成具有所述第一波段。

13.根据权利要求7所述的映射焦度计，其中所述宏观成像***还包括成像透镜和接收被重定向的光的光敏面检测器。

14.根据权利要求1所述的映射焦度计，其中所述镜片是承载在眼镜框架中的第一眼镜镜片，所述镜片支架构造成保持所述眼镜框架，并且所述第一眼镜镜片的宏观图像包括所述眼镜框架的至少一部分。

15.根据权利要求14所述的映射焦度计，其中所述镜片支架相对于所述测量单元是可移动的，由此，通过相对于所述测量单元移动所述镜片支架，在所述第一眼镜镜片之后顺序地测量由所述眼镜框架承载的第二眼镜镜片。

16.根据权利要求14所述的映射焦度计，其中所述眼镜框架承载第二眼镜镜片，并且所述映射焦度计还包括：

第二光源单元，所述第二光源单元构造成用准直的第二光束照射第二眼镜镜片，其中所述第二光束的一部分被所述第二眼镜镜片折射；

第二测量单元，所述第二测量单元构造成在由所述第二眼镜镜片折射之后检测所述第二光束并生成对应的第二图像信号；和

第二宏观成像***，所述第二宏观成像***构造成检测所述第二眼镜镜片的宏观图像；

其中，所述控制单元还配置成处理所述第二图像信号并生成指示所述第二眼镜镜片的各个区域处的局部屈光力的所述第二眼镜镜片的图谱，并且叠加所述第二眼镜镜片的图谱和所述第二眼镜镜片的宏观图像，以生成所述第二眼镜镜片的合成图像；

由此，通过所述映射焦度计同时测量所述第一眼镜镜片和所述第二眼镜镜片。

17.一种映射镜片屈光力的方法，所述方法包括以下步骤：

生成所述镜片的图谱，所述图谱指示了所述镜片的各个区域处的局部屈光力；

生成所述镜片的宏观图像；和

叠加所述图谱和所述宏观图像，以生成所述镜片的合成图像。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括用瞳孔标志在所述镜片上指示瞳孔位置的步骤，其中所述合成图像包括与所述镜片的图谱相关的瞳孔标志。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括将表示镜片适配信息的标记叠加在所述合成图像中的步骤，其中所述镜片适配信息包括镜片适配点、远用校验圆圈和近用校验圆圈中的一个或多个。