CN208569223U - 三维取向的校正眼镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了与针对个体佩戴者参数(例如,测量值、偏好等)而定制的诸如眼睛佩戴物这类制品相关的特征,以及与用于针对个体佩戴者参数而定制眼睛佩戴物的***和方法相关的特征。所述***包括用于接收表示佩戴者面部的一部分的三维构型的数据的输入端,以及用于接收表示所述佩戴者想要让眼睛佩戴物框架在所述佩戴者脸上所处的期望位置的数据的输入端。一个***还包括处理器,所述处理器用于确定眼睛佩戴物部件坯件的构型变化以允许所述眼睛佩戴物框架处于所述期望位置;以及眼镜部件改造器,所述眼睛佩戴物部件改造器用于改造所述眼睛佩戴物部件坯件,使得所述框架将处于所述期望位置。
Description
技术领域
本公开整体涉及可穿戴设备,包括为个体佩戴者定制的头戴式设备,诸如眼睛佩戴物,还涉及用于制作为个体佩戴者定制的可穿戴设备的***和方法。
背景技术
眼睛佩戴物诸如屈光眼镜(spectacles)、太阳镜、护目镜等包括各种结构部件,诸如:一个或多个传输光的镜片;用于将眼睛佩戴物固定在佩戴者头部的耳柄或头带;用于将眼睛佩戴物正确定位在佩戴者面部的鼻托或面板(faceplate)等。某些类型的眼睛佩戴物可以针对个体佩戴者进行定制。例如,可通过调节镜片(例如,选择处方镜片)、耳柄(例如,调节柔性或可重定向的耳柄)、鼻托(调节柔性或可重新定向的鼻托)来调节某些眼睛佩戴物以适应特定的佩戴需求。
实用新型内容
本文所述的示例性实施方案具有若干特征结构,其中没有一个单一特征结构对这些示例性实施方案所期望的属性而言是不可或缺的或单独地负责其所期望的属性。在不限制权利要求范围的情况下,现将总结其中一些有利特征。
一些实施方案提供了一种用于定制眼睛佩戴物的***,该***包括:用于接收第一数据的输入,所述第一数据表示佩戴者面部的一部分的三维构型;用于接收第二数据的输入,所述第二数据表示佩戴者的偏好,该偏好是有关眼睛佩戴物框架相对于佩戴者面部所位于的期望位置;处理器,其用于至少部分地基于第一数据和第二数据确定对眼睛佩戴物框架的至少一部分进行的更改,该更改允许眼睛佩戴物框架基本处于期望位置;以及眼睛佩戴物改造器,该改造器用于改造眼睛佩戴物框架的上述部分,从而使眼睛佩戴物框架将基本处于期望位置。
在一些实施方案中,用于接收第一数据的输入包括电连接器、无线链路和/或相机阵列。在一些实施方案中,用于表示佩戴者面部该部分三维构型的第一数据包括有关泪腺位置、眼角位置、瞳孔位置、眉毛位置、耳朵位置、鼻根位置、眼间距离、鼻部表面轮廓、脸颊表面轮廓、眼睛平面、垂直居中平面、鼻根平面和/或鼻根后部平面的数据。在一些实施方案中,表示佩戴者偏好的第二数据包括有关眼睛佩戴物框架的一部分相对于佩戴者面部结构的位置、镜片的广角倾斜度和/或镜片的包覆量的数据。在一些实施方案中,表示佩戴者偏好的第二数据包括有关眼睛佩戴物框架的材料、耳柄施加在佩戴者头部的压力和/或眼睛佩戴物框架的一部分的尺寸的数据。在一些实施方案中,确定改变包括从配置为安装在眼睛佩戴物框架一部分的多个模块化部件中选择模块化部件,用于安装在眼睛佩戴物框架的该部分中。在一些实施方案中,模块化部件包括模块化鼻垫、模块化鼻托、模块化耳柄、模块化眼窝框架、模块化鼻梁和/或包括鼻托和鼻梁的模块化部件。在一些实施方案中,改造眼睛佩戴物框架的该部分包括安装模块化部件。在一些实施方案中,眼睛佩戴物框架的该部分包括眼睛佩戴物框架的整体部分。在一些实施方案中,改造眼睛佩戴物框架的该部分包括从眼睛佩戴物框架的该部分上去除材料。在一些实施方案中,改造眼睛佩戴物框架的该部分包括向眼睛佩戴物框架的该部分添加材料。在一些实施方案中,确定对眼睛佩戴物框架该部分的改变包括:至少部分地基于表示眼睛佩戴物框架三维构型的第三数据确定测量范围,在该测量范围内允许对眼睛佩戴物框架进行改造;确定改造眼睛佩戴物框架该部分以符合测量范围内的测量值将至少部分地使眼睛佩戴物框架基本处于期望位置;以及确定对眼睛佩戴物框架该部分的改变,此改变将使眼睛佩戴物框架的该部分符合测量值。在一些实施方案中,***确定对眼睛佩戴物框架该部分的改变不会导致眼睛佩戴物框架的任何部分处于泪腺、眉毛和脸颊中的至少一者的阈值距离内。在一些实施方案中,当眼睛佩戴物框架的三维模型以佩戴时的构型放置于佩戴者的三维模型上时,眼睛佩戴物框架三维模型的至少一部分相对于处于未偏转状态的默认构型发生偏转;而在确定改变之后,眼睛佩戴物三维模型的至少该部分的偏转发生逆转,以产生处于未偏转状态的定制眼睛佩戴物模型。在一些实施方案中,定制的眼睛佩戴物模型包括具有光学中心线的镜片,并且偏转至少部分地导致光学中心线从第一取向移动至第二取向,该第一取向相对于计算得到的佩戴者的直视视线不平行,该第二取向基本上平行于计算得到的佩戴者直视视线。
一些实施方案提供了一种制造定制眼睛佩戴物的方法,该方法包括:获得第一数据集,该第一数据集表示佩戴者面部的一部分的三维构型;获得第二数据,该第二数据表示佩戴者关于眼睛佩戴物在佩戴者面部上所处的期望位置的偏好;至少部分地基于第一数据和第二数据确定眼睛佩戴物的至少一部分的构型的改变,该改变使眼睛佩戴物位于期望位置;以及改造眼睛佩戴物的该部分以使眼睛佩戴物将处于期望位置。
在一些实施方案中,获得第一数据集包括获得作为佩戴者的摄影图像捕获的数据。在一些实施方案中,确定改变包括确定鼻部区域与佩戴者面部该部分三维构型之间的正差异或负差异,从而将眼睛佩戴物定位在期望位置。在一些实施方案中,改造眼睛佩戴物的该部分包括从鼻部区域去除材料。在一些实施方案中,改造眼睛佩戴物的该部分包括将材料添加至鼻部区域。在一些实施方案中,改造眼睛佩戴物的该部分包括将鼻托子组件添加至眼睛佩戴物。在一些实施方案中,眼睛佩戴物包括眼镜。在一些实施方案中,眼睛佩戴物包括护目镜。
一些实施方案提供了一种三维取向的校正眼镜,该眼镜包括框架、至少一个镜片、左耳柄、右耳柄和不可调鼻托,其中该鼻托包括配置为补充佩戴者面部双侧不对称性的双侧不对称设计,从而以预先选择的取向相对于佩戴者面部定位眼镜。
在一些实施方案中,眼镜的至少一部分符合佩戴者模型的表面,该模型代表佩戴者头部的至少一部分的三维构型。在一些实施方案中,该佩戴者模型限定了计算得到的直视视线,该直视视线穿过瞳孔的中心并沿与佩戴者模型的中央横向平面平行的水平面的前-后方向延伸,并且当眼镜模型以佩戴时的构型放置在佩戴者模型上时,使得镜片的光学中心线基本上平行于计算得到的直视视线时,表示眼镜三维构型的眼镜模型的至少一部分相对于默认构型发生偏转。
一些实施方案提供了用于眼镜的鼻托,该鼻托具有左皮肤接触表面和右皮肤接触表面,这两个皮肤接触表面具有总皮肤接触表面积,其中总皮肤接触表面积的至少85%符合佩戴者鼻部对应表面的三维构型。在一些实施方案中,总皮肤接触表面积的至少95%符合佩戴者鼻部对应表面的三维构型。
一些实施方案提供了用于存储可执行指令的非瞬时性计算机可读存储器,当这些指令由计算***执行时,使得计算***执行某种过程,该过程包括:获得表示佩戴者身体的一部分三维构型的数据集;获得表示佩戴者偏好的数据集,该偏好有关可穿戴设备在佩戴者身体上所处的期望位置;确定可穿戴设备的表面构型的改变,该改变使可穿戴设备的表面与表示佩戴者身体该部分的三维构型的数据集一致;以及改造可穿戴设备的表面,使可穿戴设备符合表示位于期望位置的佩戴者身体该部分的三维构型的数据集。
在一些实施方案中,可穿戴设备包括头部穿戴设备。在一些实施方案中,可穿戴设备包括头盔。在一些实施方案中,可穿戴设备包括眼镜。在一些实施方案中,可穿戴设备包括护目镜。在一些实施方案中,鼻托包括表面。在一些实施方案中,改造表面包括从多个模块化鼻托中选择模块化鼻托,然后安装该模块化鼻托
一些实施方案提供了一种眼镜,该眼镜包括框架、具有第一光学中心线的第一镜片和具有第二光学中心线的第二镜片,其中当眼镜处于未偏转状态时,第一光学中心线和第二光学中心线形成至少2度的角度。
在一些实施方案中,当眼镜处于未偏转状态时,第一光学中心线和第二光学中心线形成至少15度的角度。在一些实施方案中,与佩戴者头部至少一部分的三维模型对应的佩戴者模型限定了计算得到的直视视线,该直视视线穿过瞳孔的中心并沿与佩戴者模型的中央横向平面平行的水平面的前-后方向延伸,并且当眼镜的三维构型以佩戴时的取向构型定位在佩戴者模型上时,第一光学中心线基本上平行于计算得到的直视视线。在一些实施方案中,与未偏转状态相比,由第一光学中心线和第二光学中心线形成的角度在佩戴构型中减少了至少50%。在一些实施方案中,与未偏转状态相比,由第一光学中心线和第二光学中心线形成的角度在佩戴构型中减少了至少90%。
一些实施方案提供了一种眼镜,该眼镜包括框架和至少一个镜片,该镜片至少具有第一屈光度和第二屈光度,其中与佩戴者头部的至少一部分的三维模型对应的佩戴者模型至少限定了第一视线和第二视线,第一视线对应于第一屈光度,第二视线对应于第二屈光度,并且其中当眼镜的三维构型以佩戴时的取向定位在佩戴者模型上时,所述至少一个镜片被配置为使得第一视线与对应于第一屈光度的镜片的第一部分对准,第二视线与对应于第二屈光度的镜片的第二部分对准。在一些实施方案中,所述至少一个镜片包括在第一部分和第二部分之间延伸的渐进式镜片屈光度转换通道。
本发明的一些方面在以下实施方式中阐述。
本申请提供了一种用于定制眼睛佩戴物部件的***,其包括:
输入端,该输入端用于接收表示佩戴者面部的一部分的三维构型的数据;
输入端,该输入端用于接收表示佩戴者想要眼睛佩戴物框架在佩戴者脸上所处的期望位置的数据;
处理器,该处理器用于确定眼睛佩戴物部件坯件的构型变化,该变化将允许眼睛佩戴物框架位于期望位置;和
眼睛佩戴物部件改造器,该眼镜部件改造器用于改造眼睛佩戴物部件坯件,使得框架将位于期望位置。
在实施方式中,用于接收表示三维构型的数据的输入端包括电连接器。
在实施方式中,用于接收表示三维构型的数据的输入端包括无线链路。
在实施方式中,用于接收表示三维构型的数据的输入端包括相机阵列。
在实施方式中,眼睛佩戴物部件坯件改造器被配置为从眼睛佩戴物部件坯件去除材料。
在实施方式中,眼睛佩戴物部件坯件改造器被配置为将材料添加至眼睛佩戴物部件坯件。
在实施方式中,眼睛佩戴物部件坯件包括鼻托坯件。
在实施方式中,眼睛佩戴物部件坯件包括眼睛佩戴物框架坯件。
本申请提供了一种制造定制眼睛佩戴物的方法,其包括:
获得表示佩戴者面部的一部分的三维构型的数据集;
获得表示佩戴者想要让眼睛佩戴物在佩戴者脸上所处的期望位置的数据集;
确定眼睛佩戴物上鼻部区域的构型变化,以使眼睛佩戴物位于期望位置;以及
改造眼睛佩戴物上的鼻部区域,以使眼睛佩戴物位于期望位置。
在实施方式中,获得表示佩戴者面部的一部分的三维构型的数据集的步骤包括,获得作为佩戴者摄影图像而捕获的数据。
在实施方式中,获得表示期望位置的数据集的步骤包括:相对于表示佩戴者面部的部分的三维构型的数据集,捕获表示处于期望位置的眼睛佩戴物的数据。
在实施方式中,确定步骤包括:确定鼻部区域与佩戴者面部的部分的三维构型之间的正差异或负差异,从而将眼睛佩戴物定位在期望位置。
在实施方式中,改造步骤包括从鼻部区域去除材料。
在实施方式中,改造步骤包括向鼻部区域添加材料。
在实施方式中,改造步骤包括将鼻托子组件添加到眼睛佩戴物。
在实施方式中,眼睛佩戴物包括眼镜。
在实施方式中,眼睛佩戴物包括护目镜。
本申请提供了一种三维取向的校正眼镜,该眼镜包括框架、至少一个镜片、左耳柄、右耳柄和不可调鼻托,其中该鼻托包括被配置为补充佩戴者面部双侧不对称性的双侧不对称设计,从而以预先选择的取向将眼镜定位在佩戴者脸上。
在实施方式中,当该眼镜以预先校正的取向佩戴时,该眼镜具有基本上位于延伸穿过佩戴者的横向平面上的中心水平面。
在实施方式中,该眼镜符合表示佩戴者头部的三维模型的表面。
在实施方式中,该眼镜还包括具有光学中心线的至少一个镜片。
在实施方式中,三维模型限定了计算得到的直视视线,该直视视线穿过瞳孔的中心并沿着与模型中心矢状面平行的垂直平面和与模型中心横向平面平行的水平面的相交处在前-后方向上延伸,并且其中当眼镜的三维构型以佩戴时的取向定位在表示佩戴者头部的三维模型上时,镜片的光学中心线基本上平行于计算得到的直视视线。
本申请提供了一种用于眼镜的鼻托,该鼻托具有左皮肤接触表面和右皮肤接触表面,该两个皮肤接触表面具有总表面积,其中总皮肤接触表面的至少85%符合佩戴者鼻部对应表面的三维构型。
在实施方式中,总皮肤接触表面的至少95%符合佩戴者鼻部的对应表面的三维构型。
本申请提供了一种制造定制的可穿戴设备的方法,其包括以下步骤:
获得表示佩戴者身体的一部分的三维构型的数据集;
获得表示佩戴者想要让该可穿戴设备在佩戴者身体上所处的期望位置的数据集;
确定可穿戴设备上的表面构型的改变,此改变使可穿戴设备的表面与表示佩戴者身体的部分的三维构型的数据集一致;以及
改造可穿戴设备的表面,使该设备符合表示位于期望位置的佩戴者身体的部分的三维构型的数据集。
在实施方式中,该可穿戴设备包括头部穿戴设备。
在实施方式中,该可穿戴设备包括头盔。
在实施方式中,该可穿戴设备包括眼镜。
在实施方式中,该可穿戴设备包括护目镜。
本申请提供了一种眼镜,包括框架、具有光学中心线的至少一个镜片、左耳柄和右耳柄,
其中与佩戴者头部至少一部分的三维模型对应的佩戴者模型限定了计算得到的直视视线,直视视线穿过瞳孔的中心并沿着与佩戴者模型中心矢状面相平行的垂直平面和与佩戴者模型中心横向平面相平行的水平面的相交处在前-后方向上延伸,并且
其中当眼镜的三维构型以佩戴时的取向定位在佩戴者模型上时,至少一个镜片的光学中心线基本上平行于计算得到的直视视线。
本申请提供了一种眼镜,包括框架,具有渐进式镜片屈光度转换通道的至少一个镜片,左耳柄和右耳柄,
其中与佩戴者头部至少一部分的三维模型对应的佩戴者模型限定了多条视线,各条视线与各渐进式镜片屈光度相对应;并且
其中当眼镜的三维构型以佩戴时的取向定位在佩戴者模型上时,至少一个镜片|的渐进式镜片屈光度转换通道被配置成使得各个渐进式镜片屈光度与佩戴者的对应的各条视线对准。
附图说明
在整个附图中,附图标记可以被重复使用以表示被参照要素之间的一致性。提供附图来图示本文描述的示例性实施例,无意用来限制本发明的范围。
图1是根据一些实施方案的用于产生定制眼睛佩戴物或其部件的示例性过程的流程图。
图2示出了根据一些实施方案的眼睛佩戴物定制***。
图3是根据一些实施方案的用于产生可定制眼睛佩戴物三维模型的示例性过程的流程图。
图4A和图4B示出了根据一些实施方案的可定制眼镜的示例性三维模型。
图5A和图5B示出了根据一些实施方案的可定制护目镜的示例性三维模型。
图6是根据一些实施方案的用于产生佩戴者头部三维模型的示例性过程的流程图。
图7示出了根据一些实施方案的示例性扫描装置。
图8A和图8B示出了根据一些实施例的具有参***和不具有参***的佩戴者头部的示例性三维扫描。
图9A和图9B示出了根据一些实施方案的佩戴者头部的示例性三维扫描。
图10A和图10B示出了根据一些实施方案包括眼睛佩戴物位置数据的佩戴者头部的示例性三维扫描。
图11是根据一些实施方案的用于产生定制眼睛佩戴物或其部件的示例性过程的流程图。
图12A和图12B示出了根据一些实施方案的可定制眼睛佩戴物三维模型与佩戴者头部三维模型的对准。
图13示出了根据一些实施方案将可定制眼睛佩戴物的三维模型定位在佩戴者头部的三维模型上。
图14A、图14B和图14C示出了根据一些实施方案的可定制眼镜的三维模型的定制。
图15A、图15B、图15C和图15D示出了根据一些实施方案的可定制眼镜的三维模型的定制。
图16A是符合球体表面一部分的镜片坯件的透视图,示出了根据一些实施方案要从坯件上切割下来的镜片轮廓。
图16B是图16A所示中空、渐变壁球形、镜片坯件和镜片的透视剖面图。
图17A是根据一些实施方案构造的镜片的水平横截面图。
图17B是根据一些实施方案构造的镜片的垂直横截面图。
图18是图17A和图17B的镜片的俯视平面图,图17A和图17B示出相对佩戴者的高包覆。
图19A至图19C是相对于佩戴者的各种构型和取向镜片的右侧正视图。
图19A示出了根据一些实施方案经过适当配置和定向的镜片的轮廓,该镜片用于具有向下斜度的眼镜。
图19B示出了不带斜度的中心定向镜片的轮廓。
图19C示出了呈现向下斜度的镜片,但未进行配置和定向以使直视视线的棱镜畸变最小。
图20A和图20B示意性地示出了根据一些实施方案从眼睛佩戴物框架内的期望取向到镜片坯件的镜片水平轮廓和垂直轮廓的投影。
图21A和图21B示出了采用默认无应力构型和佩戴时应力构型的眼睛佩戴物。
具体实施方式
本公开涉及可穿戴设备,该设备包括至少一个部件或表面,该部件或表面被定制用于以佩戴时的取向补充相邻结构或佩戴者的身体表面。本发明将主要使用头部穿戴设备,诸如如,针对个体佩戴者定制的眼睛佩戴物)的示例以及用于制作针对个体佩戴者定制的眼睛佩戴物的***和方法进行公开。可生成眼睛佩戴物(例如,处方眼镜、太阳镜、护目镜等)的三维(“3D”)计算机模型,使得可根据个体佩戴者的参数定制或选择眼睛佩戴物的各个部件或整个眼睛佩戴物。
例如,可以生成眼睛佩戴物的3D模型,该模型可定义测量范围,在该范围内可以定制特定组件,诸如鼻托。可根据个体佩戴者的面部结构和其他特征进行定制。可通过相对于佩戴者头部的3D模型操纵眼睛佩戴物的 3D模型来为特定佩戴者确定鼻托(或其他部件)的测量和/或其他制造参数。以这种方式,可制作或选择鼻托(或者可以另外定制眼睛佩戴物),从而使眼睛佩戴物的一个或多个镜片相对于佩戴者的视线处于最佳或期望的位置和取向,眼睛佩戴物的框架相对于佩戴者的面部结构处于最佳或期望的位置和取向等。
可实现定制以达到各种目的的任一一种,包括:增加或减小广角倾斜,增加或减小包覆度,适应期望的基本曲线镜片,增加或减小顶点距离或通风间隔,在垂直方向上相对于佩戴者的直视视线升高或降低镜片,调平眼睛佩戴物的水平子午线,诸如,校正可能由佩戴者鼻部结构或耳朵高度的差异引起的倾斜),以及精确地控制眼睛佩戴物与佩戴者之间的接触。
上述定制可以通过各种方式实现,例如:配置鼻托的佩戴者接触表面;增加或减少相对鼻垫之间的水平间隔或角度关系;使鼻托相对上框架或上镜片边缘上升或下降;从一组预先配置的鼻托中选择一个特定的鼻托,从一组预先配置的鼻垫中选择一组特定的鼻垫或单个左/右鼻垫,在垂直方向上弯曲一个或两个耳柄,或在垂直方向上倾斜一个或两个耳柄,诸如,使位于佩戴者面部的眼睛佩戴物水平;在水平方向上弯曲一个或两个耳柄,或者在水平方向上将耳柄的后部间隔开以考虑不同的头部几何形状或佩戴者偏好;加长或缩短一个或两个耳柄,从一组预先配置的耳柄等中选择一个特定的耳柄或耳柄对。例如,可通过在耳柄中提供预成型的弯曲或通过改变铰链处的发射角度实现耳柄在向上或向下方向的倾斜,其中耳柄在该铰链处与眼窝框架或其他眼镜组件相连。后者可以通过提供定制的铰链实现,或通过改造相应眼窝框架、框架、镜片的铰链附接表面或耳柄上的前铰链附接表面实现,具体取决于眼镜构型和期望的结果。在实现水平方向调平眼睛佩戴物的定制示例中,耳柄通常将在垂直方向上呈现双侧不对称性,使得在构造构型中,位于一只耳柄上与外耳和头皮之间的附接点接触的耳柄后部在垂直方向上高于另一只(即无需后续制造弯曲步骤)。在沿水平方向弯曲一个或两个耳柄或以其他方式沿水平方向间隔耳柄后部的示例中,可预设左耳柄和右耳柄后部之间的距离,从而符合构建构型中佩戴者相应左附接点和右附接点之间的距离(例如,分别位于佩戴者头皮与左耳和右耳之间的左附接点和右附接点)。或者,一个或两个耳柄可弯曲以佩戴时的构型在佩戴者相应的左附接点和右附接点上施加期望的压力。
本公开的一些方面涉及生成符合特定佩戴者头部尺寸、表面轮廓和/或其他特征的眼睛佩戴物或其各个部件,而不需要手动调节或反复试验。在一些实施方案中,可通过增材制造,诸如,3D打印来制造眼睛佩戴物的部件。例如,可以从头制作鼻托,或者可以通过将材料添加至基础部件、有助于附接在眼睛佩戴物框架上的结构等上来制作鼻托。在其他实施方案中,眼睛佩戴物部件可以使用减成法进行生产。例如,可以将与最大尺寸的鼻托相对应的基础部件用作起始点,从中去除材料以实现期望定制。在一些实施方案中,可使用定制的模具来制作眼睛佩戴物的部件。例如,可以定制或制造(例如,3D打印)注射模具或模具嵌件。这种定制的注射模具可用于制作有限数量的定制的注射成型部件。在一些实施方案中,本文所述的三维数据允许从预成型的大量毛坯零件(例如,最多约5个不同版本,最多约10个不同版本,最多约20个不同版本等的大量特定组件)中选择最适合的部件或眼镜子组件,从而构建最合适的眼睛佩戴物,而无需在组件级进行实际定制。不论使用上述过程之一还是使用某些其他过程制作眼睛佩戴物或部件,最终产品部件例如鼻托的尺寸和/或轮廓可被设计为使得鼻托的皮肤接触区域(例如,在正常使用期间与佩戴者鼻部的皮肤接触的部分)基于佩戴者鼻部的3D模型与佩戴者鼻部的一部分的表面轮廓和特征紧密贴合(例如,鼻托总皮肤接触表面的至少约85%、至少约95%、或至少约99%与佩戴者鼻部相应表面的3D构型贴合)。在某些情况下,鼻托可能会呈现双侧不对称性,以补充佩戴者面部的双侧不对称性,并将眼睛佩戴物定位在佩戴者面部上的最佳取向或期望取向。
本公开的其他方面涉及生成眼睛佩戴物的计算机模型。这种模型在本文称为“眼睛佩戴物模型”。为清楚起见,在其他上下文被称为“模型”的眼睛佩戴物个性风格在本文将被称为“眼睛佩戴物款式”或“眼睛佩戴物设计”。在一些实施方案中,可使用计算机辅助设计(“CAD”)***对眼睛佩戴物进行建模,以生成包括测量、关系以及定义眼睛佩戴物或其组件的其他参数的 3D模型。该模型可包括或被改造为包括关于可对眼睛佩戴物进行的定制同时仍保持该眼睛佩戴物的特征、风格和其他设计元素的信息。一旦根据需要定制了眼睛佩戴物模型,该眼镜模型(或其某些部分)被复制为三维实物,在该示例中是经过定制适合目标佩戴者的眼睛佩戴物。
例如,眼睛佩戴物模型可包括可在其中创建或改造特定部件的范围 (例如,最小/最大尺寸)。又如,眼睛佩戴物模型可指示眼睛佩戴物的哪些特定部件或其他部分可以定制,哪些特定部件或其他部分不可以定制。在一些实施方案中,该模型可包括或被改造为包括有助于配合佩戴者头部的3D模型使用该模型的信息。例如,眼睛佩戴物模型可包括与佩戴者头部 3D模型的坐标系和/或参考点相对应的坐标系和/或参考点。
本公开的其他方面涉及生成佩戴者面部或头部的3D模型。这种模型在本文称为“佩戴者模型”。佩戴者可在佩戴参***或位于参***附近的情况下进行首次拍照、扫描或以其他方式成像,并在无参***的情况下进行第二次拍照、扫描或以其他方式成像。可以组合或分析图像数据以确定佩戴者和参***之间的接触点。例如,佩戴者可穿戴参***,该参***可以是佩戴者想要定制的眼睛佩戴物的样品,或者可以是某些其他设备,诸如,设计用于突出特定接触点或佩戴者头部尺寸的设备,包括提供数据以改进扫描或模型的传感器(例如,压力传感器)的设备等。参***可涂漆或以其他方式着色,以便从扫描数据中数字去除参***,类似于电影和电视中使用的“绿幕”方法。从扫描中临时移除参考眼睛佩戴物设备可有助于在有参***和无参***的情况下更方便和/或更准确地对准/ 覆盖佩戴者扫描捕获。又如,可确定间隙的区域(例如,不期望接触的佩戴者头部的点或区域)。考虑到个体佩戴者的不同头部几何形状,这种间隙对于适当的贴合与舒适度非常重要。在一些实施方案中,佩戴者头部或面部的图像数据可能无法在佩戴者佩戴参***或位于参***附近时捕获。相反,佩戴者可在无任何参***的情况下进行成像,并且可以使用生成的佩戴者面部或头部的3D模型来估计或以其他方式确定接触点、间隙区域等。
在一些实施方案中,佩戴者头部(或其某些部分,诸如,面部或面部和耳朵区域)的图像数据可使用多个不同图像捕获设备诸如相机进行捕获,其中每个相机位于相对于佩戴者头部的不同位置。之后可对捕获的图像数据进行处理,从而产生合并数据集,该合并数据集表示佩戴者身体选定部分的三维构型。在其他实施方案中,单个照相机可用于相对于佩戴者头部从多个不同视角捕获佩戴者头部的图像数据。除扫描数据外,佩戴者模型可包括佩戴者特定偏好的相关信息或与之相关联,诸如和眼睛佩戴物点的优选接触点、固定结构(例如,耳柄)的压力量、点或间隙区域、相对于佩戴者眼睛或面部的取向等。
本公开的又一些方面涉及相对于佩戴者模型定制眼睛佩戴物模型,以生成描述特定佩戴者的眼睛佩戴物定制的数据。在一些实施方案中,可根据某些预定义的或其他期望位置和/或取向数据、佩戴者偏好等相对于佩戴者模型以定位和定向待定制的眼睛佩戴物模型。然后可以操作眼睛佩戴物模型的组件或部分,以相对于佩戴者模型保持眼睛佩戴物模型的期望位置、取向等。例如,鼻托的尺寸和/或形状可设置为将眼睛佩戴物框架相对于佩戴者的眼睛和视线保持在期望的位置和取向,以补偿佩戴者鼻部结构和/或眼睛位置等的不对称性。又如,一个或两个耳柄的尺寸和/或形状可设置为补偿佩戴者耳朵位置的不对称性。再如,可设置眼窝框架的尺寸和/或形状以相对于佩戴者面部的表面和/或结构,诸如,眉毛、脸颊等实现预定义的取向或期望取向。另外又如,眼窝框架或镜片的取向可根据佩戴者的偏好进行调节,或通过诸如将眼窝框架顺时针或逆时针旋转一定角度(例如,对于“下垂”或“猫眼”外形)或调节镜片包覆在佩戴者面部的程度以适应佩戴者的面部。又如,可根据佩戴者的鼻部尺寸或头部宽度选择镜片之间的距离。再如,可选择广角倾斜以实现与佩戴者面部表面和/或结构,诸如,眉毛、脸颊等的期望间隙。另外又如,可设置护目镜面板的尺寸/或形状以符合佩戴者的面部轮廓,从而减少泡沫衬垫的厚度和/或保持安全配合和适当密封(例如,防止诸如雪或冷空气等来自自然环境的侵入物)所需的衬垫的压缩性。此外,定制面板可保持适当的压力分布,并避免过多的压力“热点”(例如,鼻部周围可能妨碍正常呼吸的区域)。
现在将就某些示例和实施方案描述本公开的各个方面,这些实例示例和实施示例旨在说明而非限制本公开。尽管出于举例说明的目的,本公开所描述实施方案的方面将集中于定制特定眼睛佩戴物的特定组件(例如,眼镜鼻托、护目镜面板等),但本领域的技术人员将知道,本文描述的特征可应用于其他部件和/或其他类型的眼睛佩戴物或整个眼镜构件。例如,本文公开的特征可应用于制作眼镜、护目镜或其他眼睛佩戴物,其中根据特定佩戴者的参数和偏好定制多个单独部件或基本上所有部件。
制作定制眼睛佩戴物的示例性过程
图1是根据一些实施方案的用于产生定制眼睛佩戴物或其部件的示例性过程100的流程图。有利地,过程100可用于产生针对个体佩戴者定制的眼睛佩戴物(或眼睛佩戴物部件),而不需要手动调整或反复试验。在一些情况下,定制的眼睛佩戴物或部件可能是不可调的,使得它们被永久地(或基本上永久地)配置为由特定佩戴者佩戴。
过程100或其部分可由一个或多个计算***,诸如图2的示例性环境 200中所示的计算***执行。环境200可包括经由一个或多个网络250进行通信的各种设备、***、服务等。网络250可以是可由多个不同方操作的连接网络的可公开访问的网络,诸如互联网。在其他实施方案中,网络250 可包括专用网络、个人局域网、局域网、广域网、电缆网络、蜂窝电话网等或它们的某种组合,其中的任一种或全部可接入或可不接入互联网和/或从互联网接入。在一些实施方案中,过程100或其部分可由技术人员使用在一个或多个计算设备上执行的软件进行或使用来自技术人员的输入进行。
如图所示,环境200可包括佩戴者模型生成***210,用于获得针对个体佩戴者的扫描数据和偏好并且生成佩戴者模型。举例来说,佩戴者模型生成***210(或其各个部件)可位于销售点位置,诸如验光师办公室、由非处方眼睛佩戴物供应商经营的商店等。环境200还可包括眼睛佩戴物定制***220,用于管理眼睛佩戴物建模,确定如何为个体佩戴者定制眼睛佩戴物,以及产生定制的眼睛佩戴物或其部件。举例来说,眼睛佩戴物定制***220可位于远离销售点的位置,诸如在眼睛佩戴物制造商设施处。在一些实施方案中,单个***可执行佩戴者模型生成***210和眼睛佩戴物定制***220两者的大部分或所有特征。例如,单个***或单个物理位置中的***集合可扫描佩戴者、生成佩戴者模型、确定眼睛佩戴物模型的定制以及产生定制的眼睛佩戴物或部件。在一些实施方案中,可使用个人计算设备(例如,移动电话、平板计算机、膝上型计算机、台式计算机、***设备等)从个体佩戴者获得扫描数据和/或偏好数据。例如,佩戴者的移动电话可用于捕获佩戴者头部的图像。
佩戴者模型生成***210可包括用于提供本文所述的佩戴者建模特征的各种部件。例如,佩戴者模型生成***210可包括佩戴者扫描部件212,用于拍摄或以其他方式扫描佩戴者;佩戴者建模部件214,用于基于从佩戴者扫描部件212接收的扫描数据、由佩戴者提供的偏好、由操作者(例如技术人员或销售代表)提供的输入等生成佩戴者的3D计算机模型。佩戴者模型生成***210的各个部件可经由网络而可用和/或位于远离佩戴者扫描部件212的物理位置。例如,佩戴者扫描部件212可捕获佩戴者的图像,并将所述图像或从其推导出的数据传输到远程佩戴者建模部件214,该远程佩戴者建模部件处理来自该特定佩戴者扫描部件212的数据,以及可选地来自一个或多个附加佩戴者扫描部件212的数据。在一些实施方案中,佩戴者模型生成***210可包括比图2所示的部件更少的、附加的和/或替代的部件。
眼睛佩戴物定制***220可包括各种部件和数据存储装置,以提供本文所述的眼睛佩戴物建模和定制特征。例如,眼睛佩戴物定制***220可包括:眼睛佩戴物建模部件222,用于生成个体用眼镜、护目镜和其他眼睛佩戴物的3D计算机模型;定制建模部件224,用于基于佩戴者模型和偏好确定眼睛佩戴物的定制;眼睛佩戴物制造部件226,用于制造物理定制的眼睛佩戴物或部件;眼睛佩戴物模型数据存储装置230,用于存储眼睛佩戴物模型并存储是关于可如何定制眼睛佩戴物的信息;以及佩戴者模型数据存储装置232,用于存储佩戴者模型,诸如从佩戴者模型生成***210接收到的佩戴者模型。在一些实施方案中,眼睛佩戴物定制***220可包括比图2 所示的部件和数据存储装置更少的、附加的和/或替代的部件和数据存储装置。
佩戴者模型生成***210的部件和/或眼睛佩戴物模型定制***220的部件可各自实现为硬件或实现为硬件和软件的组合。在一些实施方案中,佩戴者模型生成***210和/或眼睛佩戴物模型定制***220可各自为单个计算设备,或者其中一者或两者可包括多个不同的计算设备,诸如逻辑上或物理上组合在一起共同作为计算***运行的计算机工作站和/或服务器。例如,佩戴者模型生成***210的各个部件可在单独的物理计算设备上实现;佩戴者模型生成***210的部件的子集或基本上所有部件可在单个计算设备或计算设备组上实现,该单个计算设备或计算设备组被配置为作为单个计算***运行;眼睛佩戴物模型定制***220的各个部件可在单独的物理计算设备上实现;眼睛佩戴物模型定制***220的部件的子集或基本上所有部件可在单个计算设备或计算设备组上实现,该单个计算设备或计算设备组被配置为作为单个计算***运行;来自佩戴者模型生成***210 和眼睛佩戴物模型定制***二者的部件的子集或来自两个***的基本上所有部件可在被配置为作为单个计算***运行的单个计算设备或计算设备组上实现;等等。
返回到图1,过程100可体现于存储在一个或多个非瞬时性计算机可读介质,诸如图2所示的计算***的一个或多个磁盘驱动器或固态存储设备上的一组可执行程序指令中。当在框102处启动过程100或其某些部分时,可执行程序指令可被加载到存储器诸如RAM中,并由计算***的一个或多个处理器执行。在一些实施方案中,计算***可包括多个计算设备诸如服务器,并且过程100或其部分可由多个服务器串行或并行地执行。
在框104处,眼睛佩戴物建模部件222(或眼睛佩戴物定制***220的一些其他部件或一些其他***)可生成定义特定式样的眼睛佩戴物,诸如特定的眼镜框架、护目镜等的3D眼睛佩戴物模型。此外,定义特定式样的眼睛佩戴物镜的眼睛佩戴物模型可包括或以其他方式关联数据,该数据指示可定制眼睛佩戴物的哪些部分、眼睛佩戴物可被定制的方式或程度等。例如,眼睛佩戴物设计者或者制造商可提供几种不同式样(例如,几十种或几百种不同式样)的太阳镜。可针对式样的每一种或针对其某一子集生成或获得单独的眼睛佩戴物模型。用于特定式样的眼睛佩戴物模型可包括定义该式样(或其各个部件)的测量值、关系和其他参数。此外,眼睛佩戴物模型可包括或被改造为包括信息,该信息是关于可对眼睛佩戴物进行的定制同时仍保持该特定式样的特征和设计元素。在一些实施方案中,眼睛佩戴物模型可包括其中可制作或改造特定部件的范围,或者各种部件的最小/最大尺寸或其他测量值。例如,眼睛佩戴物模型可指定0.5mm和 1.50mm之间的值作为对镜片之间的距离或每个镜片与镜片之间的中心点的距离的最大调整;在一些情况下,该最大值可被指定为1mm。又如,眼睛佩戴物模型可指定1mm和4mm之间的值作为鼻托特定部分的尺寸的最大增加值;在一些情况下,该最大值可被指定为2.5mm。在一些实施方案中,眼睛佩戴物模型可指示眼睛佩戴物的哪些特定部件或其他部分可以定制,哪些特定部件或其他部分不可以定制。用于生成眼睛佩戴物模型的一个过程如图3所示,并在下文更详细地描述。对于眼镜设计师或制造商希望可用于定制的每种眼睛佩戴物式样,可重复该过程。用于眼睛佩戴物的 3D模型数据可存储在眼睛佩戴物模型数据存储装置232或一些其他数据存储装置中。
在框106处,佩戴者建模部件(或佩戴者模型生成***210或某些其他***的某些其他部件)可生成特定佩戴者的3D模型。特定佩戴者可被佩戴者扫描部件212拍摄或以其他方式扫描,以生成佩戴者头部或其某些部分,诸如佩戴者的面部、耳朵和/或其他区域的3D图像。在一些实施方案中,佩戴者可被扫描一次或多次,并且每次扫描可在佩戴者没有佩戴任何参***或位于任何参***附近的情况下进行。在其他实施方案中,佩戴者可被扫描多次:在佩戴参***(例如,参考眼睛佩戴物)的情况下被扫描一次或多次,以及在不佩戴任何参***的情况下被扫描一次或多次。3D佩戴者模型可被生成,并且可包括数据,该数据识别要在眼睛佩戴物定制过程中使用的特定点,诸如与参***的接触点,与特定眼睛佩戴物式样的可能接触点等。用于生成佩戴者模型的一种过程如图6所示,并在下文更详细地描述。如本文所述,佩戴者模型可被传输到眼睛佩戴物定制***220并存储在佩戴者模型数据存储装置232中以供后续过程使用。
在框108处,可获得关于上文在框106处所扫描佩戴者的期望定制的信息。眼睛佩戴物定制***可使用此类信息来重新配置或改造眼睛佩戴物,或者选择用于眼睛佩戴物的模块化部件,如下文更详细地描述。在一些实施方案中,可提供可通过其输入或捕获关于佩戴者偏好和定制的信息的界面或控件。例如,佩戴者(或其他参与方,诸如技术人员或销售助理)可输入指示对太阳镜位于佩戴者鼻子上的特定位置的偏好的信息。所述许多信息包括特定眼睛佩戴物部件与特定面部特征的偏移测量值,诸如鼻托与佩戴者鼻根或佩戴者鼻尖的偏移量,或眼窝框架与佩戴者脸颊或眉毛的偏移量。佩戴者在佩戴定位于佩戴者鼻子上的优选位置处的参***时也可以或者替代地被扫描,或者可将眼睛佩戴物的模型放置在佩戴者面部模型上的优选位置处(例如,在虚拟试戴过程中)。扫描数据或其他模型数据可被转化或用于推导出特定眼睛佩戴物部件与特定面部特征的偏移量,该偏移量具有将眼睛佩戴物放置在佩戴者鼻子上的优选位置处的作用。又如,佩戴者可输入指示对将太阳镜定位在相对于佩戴者的眼睛、眉毛、前额和/或脸颊的特定位置、偏移量和/或取向的偏好的信息。再如,佩戴者可输入指示对太阳镜的耳柄在佩戴者头部上施加特定压力或一系列压力的偏好的信息。信息可以特定压力测量值的形式或作为压力测量的范围提供,或者佩戴者可从具有期望压力的参考眼睛佩戴物范围中进行选择。另外又如,佩戴者可输入指示为获得舒适而对较短或较长耳柄的偏好的信息。该信息可以特定耳柄测量值、到默认测量值的相对增加量或减少量、使用定位于优选位置处的参***得出并可从其推导出耳柄长度测量值的扫描数据等的形式提供。又如,佩戴者可输入信息,该信息指示对眼睛佩戴物框架是更宽或更窄或以其他方式使整体尺寸按比例放大或缩小的偏好。又如,佩戴者可输入指定眼睛佩戴物眼窝框架相对于佩戴者眼睛的优选位置的信息。再如,佩戴者可输入指示对眼睛佩戴物镜片特定程度的广角倾斜或者包覆的偏好的信息。另外又如,佩戴者可输入指示对于特定握持位置、图标调整、材料和/或对眼睛佩戴物的外观和手感的其他个性化定制(例如,将文本、图像、贵金属或珠宝添加或重新定位在眼睛佩戴物框架上;将金属、尼龙、塑料或橡胶用于各种眼睛佩戴物部件等)的偏好的信息。
关于上述佩戴者偏好和期望定制以及任何其他佩戴者偏好和期望定制的数据可结合用于佩戴者的3D模型数据(例如,佩戴者偏好数据可嵌入佩戴者模型中)提供给眼睛佩戴物定制***220或者其可单独提供。在一些实施方案中,眼睛佩戴物或一些其他参***的样本可以物理地重新定位在佩戴者的头部上,并且可以自动(例如,通过参***中的传感器或通过扫描在期望位置佩戴有参***的佩戴者)或手动(例如,测量值和位置可通过技术人员或销售代表取得并被输入佩戴者模型生成***210中) 捕获关于佩戴者的优选位置的数据。在其他实施方案中,眼睛佩戴物的模型可虚拟地重新定位在佩戴者头部的模型或图像上,直到到达佩戴者所优选的位置和/或取向。然后可由模型自动地确定测量值和位置。
在框110处,定制建模部件224(或眼睛佩戴物定制***220或某些其他***的某些其他部件)可使用用于特定眼睛佩戴物式样的眼镜模型和用于特定佩戴者的佩戴者模型来确定如何定制针对特定佩戴者的眼睛佩戴物。在一些实施方案中,眼睛佩戴物模型可定位在佩戴者模型上,并且可以根据眼睛佩戴物的具体设计参数和佩戴者特定偏好相对于佩戴者模型来调整眼睛佩戴物模型的位置和/或取向。然后可改造眼镜眼睛佩戴物(或其特定部件),以便相对于佩戴者模型的特定部分保持确定的位置和/或取向。例如,鼻托可被放大、缩小和/或重新成形以符合佩戴者鼻子的将接触鼻托的部分的特定轮廓,以便将眼睛佩戴物的镜片保持在相对于佩戴者视线的特定位置和取向。
在框112处,眼睛佩戴物制造部件226(或眼睛佩戴物定制***220或某些其他***的某些其他部件)可产生定制的眼睛佩戴物或眼睛佩戴物部件。在上述示例中,眼睛佩戴物制造部件226可产生定制的鼻托,当该鼻托被安装在所选式样的眼睛佩戴物上时,将眼睛佩戴物保持在相对于佩戴者头部的期望位置和/或取向。眼睛佩戴物制造部件可以是基于在框110处生成的定制模型产生定制眼睛佩戴物或眼睛佩戴物部件的加材制造部件,诸如3D打印机。在一些实施方案中,眼睛佩戴物制造部件可以是减成制造部件,该减成制造部件从眼睛佩戴物或眼睛佩戴物部件“坯件”开始,并且通过受控的材料去除,基于在框110处生成的定制模型来制造定制的眼睛佩戴物或眼睛佩戴物部件。在一些实施方案中,注射模具或注射模具嵌件可产生(例如,使用受限模具或一次性模具可为3D打印的)或以其他方式定制(例如,可使用加材法或减材法来定制通用或“坯件”模具)。然后可使用模具来产生定制的部件。例如,可将模具放置在热塑性注射成型机中,并且可通过注射成型来制作定制的眼睛佩戴物部件。又如,眼睛佩戴物的一部分可被制作(例如,3D打印),放置在注射模具中的容座中,并用注射成型的塑料包覆成型以形成混合眼睛佩戴物部件(例如,部分3D打印,部分注射成型)。在一些实施方案中,眼睛佩戴物制造部件226可基于部件符合所确定的定制的程度,从一组可用部件中识别或选择特定的预制部件。例如,眼睛佩戴物制造部件226可从可与定制的眼睛佩戴物式样一起使用的所选择可用模块化部件中识别特定的模块化部件,诸如鼻托、眼窝框架、耳柄、鼻梁等。选择的可用模块部件可具有有限的尺寸,诸如选择的部件的最多至约5个不同版本,最多至约10个不同版本,最多至约20 个不同版本,最多至约50个不同版本等。用于确定眼睛佩戴物的定制和基于所确定的定制产生定制眼睛佩戴物的一个示例性过程在图11中示出,并在下文更详细地描述。
创建眼睛佩戴物模型的示例性过程
图3是用于生成3D眼睛佩戴物模型的示例性过程300的流程图,该 3D眼镜模型可用于产生如本文所述的定制眼睛佩戴物。有利地,过程300 可用于生成被配置为放置在3D佩戴者模型上并***纵以实现眼睛佩戴物定制的模型。使用图3所示的过程300生成的眼睛佩戴物模型定义特定眼睛佩戴物设计的基线设计参数和定制包络,并且可用于其他过程,诸如图11 所示的过程1100,以产生针对特定佩戴者定制的眼睛佩戴物。
过程300可体现于存储在一个或多个非瞬时性计算机可读介质,诸如图2所示的眼睛佩戴物定制***220的一个或多个磁盘驱动器或固态存储设备上的一组可执行程序指令中。当在框302处启动过程300或其某些部分时,可执行程序指令可被加载到存储器诸如RAM中,并由计算***的一个或多个处理器执行。在一些实施方案中,计算***可包括多个计算设备诸如服务器,并且过程300或其部分可由多个服务器串行或并行地执行。
在框304处,眼睛佩戴物建模部件222(或眼镜定制***220或某些其他***的某些其他部件)可获得和/或生成用于特定眼睛佩戴物式样的基线设计的3D数据。用于基线设计的3D数据可从使用CAD***生成的眼睛佩戴物式样的原始设计获得。在一些实施方案中,诸如当用于眼睛佩戴物的原始设计的3D数据不可用时,可通过其中扫描眼睛佩戴物式样的样本以产生3D模型的扫描过程来生成3D数据。
在框306处,眼睛佩戴物建模部件222(或眼睛佩戴物定制***220或某些其他***的某些其他部件)可获得和/或生成关于眼睛佩戴物设计的元数据。该元数据可包括定制试验数据,诸如关于与眼睛佩戴物式样的样本装配的试验配件的反馈。该定制试验数据可指示对眼睛佩戴物设计的基线参数进行各种调整的舒适性和有效性。例如,定制试验数据可针对特定佩戴者、佩戴者群体或整体平均佩戴者指示各种眼睛佩戴物参数的变化如何影响眼睛佩戴物中心平面、眼睛或眉毛位置、眉毛或脸颊偏移量等。
在框308处,眼睛佩戴物建模部件222(或眼睛佩戴物定制***220或某些其他***的某些其他部件)可获得和/或生成关于眼睛佩戴物设计的附加元数据,包括压力分布目标。压力分布目标可包括用于将眼镜固定到相对于佩戴者头部和视线的期望位置和/或取向上的特定眼睛佩戴物部件(例如,耳柄、头带、鼻托、面板等)的压力目标。压力分布目标可包括针对各种预期用途,诸如,一般穿着、慢跑、剧烈活动用途等中每一种的不同目标范围或绝对目标。
在框310处,眼睛佩戴物建模部件222(或眼睛佩戴物定制***220或某些其他***的某些其他部件)可获得和/或生成关于眼睛佩戴物设计的元数据,诸如佩戴者特征的基线位置和/或偏移量。在一些实施方案中,基线位置可与佩戴者的预期眼睛位置、眉毛位置、脸颊位置等相对应。基线偏移量可对应于眼睛佩戴物的特定点与佩戴者眉毛、脸颊等的距离。基线位置和偏移量可包括针对所有佩戴者的单个组的位置和偏移量(例如,平均位置或中位数位置),或者它们可针对多个佩戴者群体中的每一群体并基于与该群体相关联的特定佩戴者参数(例如,针对特定种族、性别、年龄等的常见鼻子宽度、眼睛和/或耳朵位置、脸颊尺寸、眉毛尺寸)而包括多组位置和偏移量。在一些实施方案中,基线位置和偏移量可以是表示偏移距离的测量值或表示眼睛佩戴物部件的坐标或尺寸的数值。
在框312处,眼睛佩戴物建模部件222(或眼睛佩戴物定制***220或某些其他***的某些其他部件)可获得和/或生成关于眼睛佩戴物设计的附加元数据,包括眼睛佩戴物位置和偏移量的加权因子。可使用加权因子来确定各种位置和偏移量相对于彼此的相对重要性。在基于佩戴者的参数 (头部扫描、个人偏好等)难以或不可能实现或维持特定佩戴者的每个期望位置和/或偏移量的情况下,可使用加权因子。例如,给定式样的太阳镜可具有针对相对于太阳镜的特定点的最佳或期望眼睛位置定义的位置。太阳镜还可具有针对从太阳镜的特定点到佩戴者的脸颊和眉毛的最佳或期望距离定义的偏移量(例如,针对脸颊的以毫米为单位的偏移量和针对眉毛的以毫米为单位的单独偏移量)。基于特定佩戴者的参数,在保留太阳镜式样的设计参数的同时,可能难以或不可能维持所有最佳或期望的位置和偏移量。在这种情况下,可使用加权因子来实现或更接近实现某些最佳或期望的位置或偏移量(例如,具有较高权重的那些),以牺牲实现其他最佳或期望的位置或偏移量(例如,具有较低权重的那些)为代价。例如,如下文更详细地描述的,用于稍后将眼睛佩戴物模型与佩戴者的面部对准的水平面可首先通过将参考眼睛佩戴物放置在佩戴者的面部上来确定。然而,如果该水平面以参考眼睛佩戴物为基准对于特定的佩戴者来说不是期望的或可能的,则可基于佩戴者的眼睛或耳朵的位置来确定该水平面。又如,如果佩戴者的鼻子相对于佩戴者眼睛之间的中心点偏心,则可相对于佩戴者眼睛之间的中心点而不是佩戴者鼻子的位置取向,镜片之间的距离可增加,眼睛佩戴物可在一定程度上偏心取向等等。在一些实施眼睛佩戴物方案中,如下文详细地描述的,佩戴者可定义自己的加权因子,其可覆盖在框312处确定的权重或结合其使用。
在框314处,眼睛佩戴物建模部件222(或眼睛佩戴物定制***220或某些其他***的某些其他部件)可将位置和定向坐标系应用于眼睛佩戴物的3D模型数据。可应用坐标系,使得眼睛佩戴物模型可与佩戴者模型(诸如,使用下文更详细描述的过程600生成的佩戴者模型)正确对准,以便确定佩戴者特定的定制。因此,应用于眼睛佩戴物模型的坐标系可以是与佩戴者模型中使用的坐标系或与之兼容的坐标系相同的坐标系。
在框316处,眼睛佩戴物建模部件222(或眼睛佩戴物定制***220或某些其他***的某些其他部件)可确定该眼睛佩戴物式样的耳柄的滑动和枢转行为。在正常使用期间,眼睛佩戴物的耳柄可在佩戴者耳朵的将耳朵连接到佩戴者头部的部分上从前往后和从后往前滑动。当耳柄没有适当贴合到佩戴者的头部时,滑动行为可能变得过大,并允许眼睛佩戴物移动得太靠近或太远离佩戴者的眼睛。此外,眼睛佩戴物本身可在佩戴者头部上沿垂直方向枢转(例如,鼻托和眼窝框架向上分别远离佩戴者的鼻子和眼睛移动),而耳柄保持与佩戴者的耳朵接触。眼睛佩戴物耳柄的滑动和枢转行为可因式样而异,并且特定式样的耳柄的滑动和枢转行为的差异可影响眼睛佩戴物的各个方面可被定制的方式和程度(例如,耳柄的压力分布目标)。在一些实施方案中,可确定其他滑动和移动行为,诸如用于将护目镜固定到佩戴者头部的头带的滑动和移动行为。
在框318处,眼睛佩戴物建模部件222(或眼睛佩戴物定制***220或某些其他***的某些其他部件)可确定该眼睛佩戴物式样的偏转行为和包络。偏转行为包括在正常使用(处于“正佩戴”状态)期间,眼睛佩戴物的部件偏转的方式和程度。通常,为了使特定的眼睛佩戴物框架适当地安装在佩戴者的头部上,一定量的偏转是必要的。在未偏转状态(本文中也称为“默认状态”或“默认无应力构型”)下,耳柄之间的距离通常小于偏转状态 (在本文中也称为“正佩戴状态”或“正佩戴应力构型”)下耳柄之间的距离。在正佩戴状态下,耳柄的向外偏转确保了眼睛佩戴物施加轻微挤压的“头部力”或“保持力”以便于将眼睛佩戴物保持在佩戴者头部上。头部力过大会导致不适,而头部力过小则会导致眼睛佩戴物滑动离开佩戴者头部上的期望位置,或者完全从佩戴者的头部掉落下来。在一些实施方案中,可生成表征眼睛佩戴物和/或眼睛佩戴物部件的偏转行为的数据集。例如,可使用有限元分析(“FEA”)来生成刚度矩阵。刚度矩阵可以是将眼睛佩戴物描述为一系列节点的数据集,每个节点具有与从其静止位置到其相邻节点中每一者的位移成比例的定位力。可通过计算由于对节点施加负载而导致的节点偏转来对眼睛佩戴物的偏转建模。因此,可由刚度矩阵预测或模拟正佩戴状态下的头部力和偏转。此外,可反向施加力以预测或模拟未偏转状态,该未偏转状态将导致在由特定佩戴者(例如,具有将耳柄分开特定量的特定头部尺寸的佩戴者)佩戴时处于正佩戴状态下期望程度的偏转。偏转包络定义了各个部件可在该范围内偏转的外限。例如,特定式样的耳柄可偏转最多至2英寸,而鼻部区域内的框架可偏转最多至0.25英寸。
在框320处,眼睛佩戴物建模部件222(或眼睛佩戴物定制***220或某些其他***的某些其他部件)可确定该眼睛佩戴物式样的眼镜定制包络。该眼睛佩戴物定制包络可识别允许针对佩戴者特定的定制而改变的眼睛佩戴物式样的部件和特征,以及其中部件和特征可改变的包络。该眼睛佩戴物定制包络还可识别不允许改变的部件和特征。在一些实施方案中,可仅改变眼睛佩戴物式样的单个部件或表面,诸如鼻托。因此,针对该眼睛佩戴物式样的眼睛佩戴物定制包络可指示仅可改变鼻托,并且可指示鼻托或其部分的某些尺寸的最大和/或最小测量值,在特定区域上的表面轮廓可改变的最大速率等。在其他实施方案中,可改变附加或替代的部件和/或表面,并且眼睛佩戴物定制包络可相应地识别它们。例如,可在眼睛佩戴物定制包络中指定耳柄的厚度和/或弯曲特性、框架的厚度和/或弯曲特性等。可在眼睛佩戴物定制包络中指定的定制的其他例子包括耳柄施加在佩戴者头部上的压力或一系列压力,耳柄的最大和/或最小长度,眼睛佩戴物的最大和/或最小宽度或总体尺寸,镜片之间的最大和/或最小距离,眼窝框架可旋转的程度或最大角度,以及对眼睛佩戴物镜片的广角倾斜或者包覆的最大和/或最小程度。
图4A示出了太阳镜的示例性眼睛佩戴物模型400,诸如在上文的框 304处获得的眼睛佩戴物模型。如图所示,眼睛佩戴物模型400包括鼻托 402、框架404、镜片406和耳柄408。虽然眼睛佩戴物模型400包括所有这些部件,但是在某些情况下只允许改变子集。在一些实施方案中,镜片406可被允许改变。例如,镜片406的位置、取向、包覆程度、斜度、梯度位置、双焦点/三焦点/渐进位置、基本曲线调整、不对称偏置(投射、击打等)、镜片形状和尺寸以及其他参数可被调整以实现最佳或期望的视线或其他光学特性,如下文相对于图16A至图20B更详细地描述的。在其他实施方案中,可定制眼睛佩戴物框架404或单独的部件诸如鼻托402和耳柄 408,来代替或补充镜片406。
图4B示出了应用眼睛佩戴物定制包络数据的眼睛佩戴物模型450的版本。在眼睛佩戴物模型450中,同样示出了允许改变的部件(鼻部402),而框架406和其余部件(未示出)被示出为不允许改变。在眼睛佩戴物模型450中,鼻托402以其最大允许尺寸示出。此外,眼睛佩戴物模型450 可包括指示最小允许尺寸或者可从鼻托402移除的最大材料量(未示出)的眼睛佩戴物定制包络数据。
图5A示出了护目镜的示例性眼睛佩戴物模型500,诸如在上文的框 304处获得的眼睛佩戴物模型。如图所示,眼睛佩戴物模型500包括框架 502、衬垫504和头带506。虽然眼睛佩戴物模型500包括所有这些部件,但是在一些实施方案中只允许改变子集。例如,可仅定制框架502,或者可仅定制衬垫504,或者可仅定制头带506。又如,可定制两个或所有的三个部件,或者可定制附加或替代部件等。
图5B示出了应用眼睛佩戴物定制包络数据的框架502的眼镜模型的版本550。在框架的眼睛佩戴物模型550中,同样示出了允许改变的部件-后框架510,也称为面板,而框架的另一部件(前框架512,其容纳护目镜的镜片)被示出为不允许改变。面板510可被定制成符合佩戴者面部的轮廓。使用特定佩戴者的面部轮廓定制的面板510可允许使用更薄的衬垫504 (图5B中未示出)或由与常规衬垫不同的材料(例如,较不可压缩、较不具有弹性等等)制成的衬垫504。常规衬垫通常被设计成填充常规面板的均匀曲面和大量潜在佩戴者的所有变化的面部形状之间的所有间隙,因此通常都是厚的和高度可压缩的。
返回到图3,在框322处,眼睛佩戴物建模部件222(或眼睛佩戴物定制***220或某些其他***的某些其他部件)可存储眼睛佩戴物式样的眼睛佩戴物模型(其中眼睛佩戴物定制包络并入眼睛佩戴物模型内或与眼睛佩戴物模型分开存储)。举例来说,眼睛佩戴物模型可存储在眼睛佩戴物模型数据存储装置230中。
创建佩戴者模型的示例性过程
图6是用于生成佩戴者面部的3D模型的示例性过程600的流程图,该 3D模型可用于产生如本文所述的定制眼睛佩戴物。有利地,过程600可用于生成佩戴者模型,该佩戴者模型被配置为允许可定制眼睛佩戴物的模型诸如根据上述过程300生成的眼睛佩戴物模型放置在佩戴者面部的模型上并且确定佩戴者特定的眼睛佩戴物定制。
过程600可体现于存储在一个或多个非瞬时性计算机可读介质(诸如图2所示的佩戴者模型生成***210的一个或多个磁盘驱动器或固态存储设备)上的一组可执行程序指令中。当在框602处启动过程600或其某些部分时,可执行程序指令可被加载到存储器诸如RAM中,并由计算***的一个或多个处理器执行。在一些实施方案中,计算***可包括多个计算设备诸如服务器,并且过程600或其部分可由多个服务器串行或并行地执行。在一些实施方案中,过程600或其部分可由技术人员使用在一个或多个计算设备上执行的软件执行或使用来自技术人员的输入执行。
在框604处,佩戴者建模部件214(或佩戴者模型生成***210或某些其他***的某些其他部件)可获得关于个体佩戴者头部的扫描数据。佩戴者可佩戴参***,诸如佩戴者想要定制的眼睛佩戴物设计的样本。在一些实施方案中,参***可以是标准参考眼睛佩戴物,诸如具有标准化位置指示器的眼睛佩戴物。在其他实施方案中,参***可以是部分眼镜框架,诸如耳柄、鼻托和眼镜的上框架。在另外的实施方案中,参***可以不是“眼睛佩戴物”,但是可以是戴在佩戴者头部上或以其他方式定位成紧邻佩戴者头部的某些其他设备。举例来说,参***可包括用于向佩戴者模型生成***210提供附加数据的传感器(例如,压力传感器)。图8A中示出了参***的一个示例。尽管在下文详细描述的和在图8A中所示的示例性参***是参考眼睛佩戴物,但是相关领域的技术人员将理解,可使用其他合适的非眼睛佩戴物参***。在一些实施方案中,当佩戴者佩戴参***时,不能获得关于该佩戴者的扫描数据。相反,可仅使用佩戴者头部的扫描数据而不使用任何参***来执行确定佩戴者头部上的参考点诸如眼睛佩戴物接触点的过程。
扫描数据可由佩戴者扫描部件212或某些其他表面形貌捕获设备生成。图像数据可以是摄影数据,诸如来自可组合以形成3D模型或者可以其他方式从其导出3D模型的一个或一系列图像。图像可以是黑色和白色、灰度、彩色等。在一些实施方案中,可附加地或替代地捕获不可见扫描数据以生成或增强佩戴者模型。例如,可捕获可见波长之外的能量,诸如红外扫描,从反射的声音信号,诸如超声、x射线导出的声波图,以及可利用反射、透射或吸收的信号由其获得或近似与佩戴者头部至少一部分的三维表面对应的数据的任何其他模态。这样的数据可用于创建或改造佩戴者模型并制造定制的眼睛佩戴物。
图7示出了一个示例性佩戴者扫描部件700。如图所示,佩戴扫描部件700可包括相对于佩戴者头部702定位在不同位置的相机712的阵列。相机712可联接到放置结构710,诸如弧形、圆形或三角形构件。放置结构 710可将相机712放置在期望位置,诸如在佩戴者头部702的前方以及其左侧和右侧。相机712可在固定位置处联接到放置结构710,或者放置结构 710上的相机712的位置可为可调的。在一些实施方案中,一些相机712相对于佩戴者头部702的高度可不同于其他相机712的高度。例如,位于佩戴者头部的左侧和/或右侧、被定位成捕获佩戴者外形(并且更具体地讲,佩戴者的耳朵上方或附近的部分)的照片或其他扫描的相机可被定位成高于佩戴者正前方的相机。为了从向下观察的角度扫描佩戴者头部702的与眼睛佩戴物的耳柄接触(或将会接触)的部分,这种差异可能是期望的。
图8A示出了当佩戴者佩戴参考眼睛佩戴物802时由佩戴者的一次或多次扫描生成的特定佩戴者的示例性3D模型800。在一些实施方案中,在佩戴者扫描部件212的约束下,整个模型800不一定需要被创建为可能的最高精度水平。相反,佩戴者头部的具有眼睛佩戴物贴合性的直接或显著影响的部分可以高精确度建模,而佩戴者头部的其他部分可以较低精确度建模或根本不建模。如图所示,模型800包括佩戴者的面部和耳朵的3D表示,但是未示出佩戴者头部的其余部分。佩戴者面部的与佩戴者鼻子和眼睛的部分相对应的第一区域810可以高精确度建模,诸如至约0.1mm、约 0.15mm或约0.2mm的精度。与佩戴者脸颊、眼睛和眉毛的部分相对应的第二区域812可以中等精确度建模,诸如至约0.25mm、约0.35mm或约0.45mm的精度。与佩戴者的前额、耳朵、脸颊、鼻子和佩戴者头部的其他区域的部分相对应的第三区域814可以较低精确度建模,诸如至约 0.5mm、约0.67mm或约0.75mm的精度。在一些实施方案中,取决于眼睛佩戴物类型和/或式样,具体的精确度和对应的区域可不同。例如,定制眼镜,尤其是眼镜的鼻托可能需要仅对于佩戴者鼻子的一小部分,例如,佩戴者鼻子和/或鼻根一侧上的部分的高精确度,同时定制护目镜,尤其是护目镜的面板可能需要对于佩戴者鼻子和佩戴者眼睛周围面部的较大部分的高精确度。
返回到图6,在框606处,佩戴者建模部件214(或佩戴者模型生成***210或某些其他***的某些其他部件)可获得在未佩戴参考眼睛佩戴物时关于个体佩戴者头部的扫描数据。图8B示出了未佩戴参考眼睛佩戴物 802时由对佩戴者的一次或多次扫描生成的特定佩戴者的示例性3D模型 850。如图所示,佩戴者面部的不同部分可根据不同精确度进行扫描,如上文所述。
在框608处,佩戴者建模部件214(或佩戴者模型生成***210或某些其他***的某些其他部件)可使用佩戴有参考眼睛佩戴物的佩戴者头部的扫描数据来确定参考眼睛佩戴物定位的特征。例如,佩戴者建模部件214 可确定参考眼睛佩戴物接触佩戴者的左耳和右耳的点。佩戴者建模部件214 还可确定限定眼睛佩戴物相对于佩戴者头部的上部位置的水平参考线或平面。图9A示出了佩戴参考眼睛佩戴物的特定佩戴者的示例性3D模型 900。如图所示,可确定每个耳朵的耳朵接触点902,并且可确定参考眼睛佩戴物的水平参考线904。
在一些实施方案中,佩戴者建模部件可确定眼睛佩戴物框架的外角处的点(例如,眼睛佩戴物框架前部的上外角,通常在眼窝框架和耳柄之间的铰链附近)。这些可被称为眼睛佩戴物基准点910的位置可用于定义眼睛佩戴物的水平参考线或平面。由于佩戴者的面部特征(例如,眼睛、鼻子、耳朵、眉毛等)通常是不对称的或者非水平的,因此使用眼睛佩戴物本身而不是使用佩戴者面部的特征来定义水平参考线可为可取的。因此,通过扫描佩戴有以期望水平取向放置的参考眼睛佩戴物的佩戴者,可确定眼睛佩戴物基准点910并且将其用于在确定眼睛佩戴物定制的过程期间将 3D眼睛佩戴物模型取向为期望水平取向。
在一些实施方案中,佩戴者建模部件214可确定耳朵接触点902之间的中点。当将3D眼睛佩戴物模型与佩戴者头部的3D模型对准时,该位置 (其可被称为头部原点912)可用作参考点。例如,可在眼睛佩戴物耳柄上的要在耳朵接触点902处与用户耳朵接触的点之间的中间确定对应的点。然后,可通过将头部原点912与眼睛佩戴物模型上的对应点对准,将眼睛佩戴物模型与佩戴者模型对准。
在框610处,佩戴者建模部件214(或佩戴者模型生成***210或某些其他***的某些其他部件)可使用未佩戴参考眼睛佩戴物的佩戴者头部的扫描数据来确定佩戴者头部的特征。例如,佩戴者建模部件214可确定佩戴者眼睛的瞳孔和眼角的位置,包括佩戴者眼睛的外角(相对于佩戴者鼻子的外侧角)和佩戴者眼睛的内角(相对于佩戴者鼻子的内侧角)上佩戴者泪腺的位置。图9B示出了未佩戴参考眼睛佩戴物的特定佩戴者的示例性 3D模型950。如图所示,可针对佩戴者眼睛的瞳孔、泪腺和外角的位置确定眼睛特征906。
在框612处,佩戴者建模部件214(或佩戴者模型生成***210或某些其他***的某些其他部件)可将来自佩戴有参考眼睛佩戴物的佩戴者的扫描的数据与来自未佩戴参考眼睛佩戴物的佩戴者的扫描的扫描数据相关联。类似于电影和电视中使用的“绿幕”方法,参***可涂漆或以其他方式着色,以便从扫描数据中数字去除参***。从扫描中临时移除参考眼睛佩戴物设备可有助于在有参***和无参***的情况下更方便和/或更准确地对准/覆盖佩戴者扫描捕获。在一些实施方案中,来自不同扫描的佩戴者扫描数据可使用迭代最近点(ICP)算法相关联,其中第一扫描(例如,对佩戴有参考眼睛佩戴物的佩戴者的扫描)的各个点与第二扫描(例如,对未佩戴参考眼睛佩戴物的佩戴者的扫描)的各个点迭代相关,直到确定第二扫描中与第一扫描(或其某些子集)中的每个点最接近的对应点。通过将来自不同扫描的数据相关联,佩戴者建模部件214可在未佩戴参考眼睛佩戴物的佩戴者头部的3D模型上识别参考眼睛佩戴物接触佩戴者的左耳和右耳的点。佩戴者建模部件214还可在未佩戴参考眼睛佩戴物的佩戴者头部的3D模型上识别限定眼睛佩戴物相对于佩戴者头部的上部位置的水平参考线或平面。图9B示出了将这些特征(耳朵接触点902和水平参考线 904)添加到佩戴者头部的3D模型950。
在一些实施方案中,佩戴者建模部件214不使用或获得对佩戴参***的佩戴者的扫描。相反,可仅使用佩戴者头部的扫描数据而不使用任何参***来执行确定佩戴者头部上的参考点,诸如眼睛佩戴物接触点的过程。例如,可以使用特征识别软件来自动确定或建议特定的参考点(例如,眉毛位置、耳朵上的耳柄要与佩戴者接触的位置等)。又如,可使用虚拟试戴(“VTO”过程将眼睛佩戴物模型装配到佩戴者头部的3D扫描,并且可基于眼睛佩戴物模型和佩戴者模型如何相互作用来确定参考点。可使用问卷调查、VTO过程等获得关于佩戴者偏好的偏好数据。例如,可相对于佩戴者模型定制或移动眼睛佩戴物模型,直到佩戴者观察到在VTO过程中模型的交互之后,指示对特定定制或取向的偏好。又如,参考点可以通过技术人员手动特征识别和加标签来确定。
在一些实施方案中,佩戴者建模部件214不使用或获得对未佩戴参***的佩戴者的扫描。相反,佩戴者建模部件214(或佩戴者模型生成*** 210或某些其他***的某些其他部件)仅使用对佩戴有参***的佩戴者的扫描。佩戴者建模部件使用扫描来识别参***接触佩戴者的左耳和右耳的点,限定眼睛佩戴物相对于佩戴者头部的上部位置的水平参考线或平面等。举例来说,便携式设备诸如移动电话或手持摄影机可用于捕获佩戴者佩戴具有已知尺寸和关系的设备的一个或一系列2D图像。此类图像可用于识别可能需要或期望用于定制眼睛佩戴物的一些或所有接触点。通过分析佩戴有已知参***(例如,3D模型可用于的参考眼睛佩戴物)的佩戴者的图像或其他扫描数据,可近似佩戴者的面部尺寸和轮廓,可近似于参考眼睛佩戴物的接触点等等。以这种方式,佩戴者可获得本文所述的定制眼睛佩戴物的一些或全部益处,而不需要首先坐下进行或提供对佩戴有和未佩戴参***的佩戴者的扫描。相反,佩戴者可坐下进行佩戴有参***的单次扫描中,或者简单地提交佩戴者佩戴具有已知尺寸的参***的一张或一系列照片。
在框614处,佩戴者建模部件214(或佩戴者模型生成***210或某些其他***的某些其他部件)可使用相关的扫描数据(或由不佩戴参***的佩戴者的单次扫描近似得到的扫描数据)来确定相对于佩戴者头部的眼睛佩戴物位置数据。眼睛佩戴物位置数据可包括佩戴者头部的3D模型的各种平面,并且这些平面可用于将眼睛佩戴物的3D模型对准佩戴者头部的 3D模型。平面可包括一个或多个公认的解剖参考平面,诸如矢状平面、冠状平面和/或横向平面(或相对于其确定)。总的来说,矢状平面是将身体平分为相等的左右两半的前-后平面。冠状平面与矢状平面正交并且从矢状平面沿两个方向横向延伸,从而将身体分成不对称的前半部和后半部。横向平面正交于冠状平面和矢状平面两者,并且通常被认为处于半高度水平,从而将身体分成不对称的上半部和下半部。
图10A示出了具有眼睛佩戴物位置数据的示例性3D模型1000,包括相对于彼此描述的各种平面和各种公认的解剖平面。模型1000包括扫描垂直中心平面1002、眼睛定位平面1004、眉毛定位平面1006和耳枢轴 1008。佩戴者头部的扫描垂直中心平面1002可以是与通过左耳和右耳接触点的基本上水平的平面正交并且平行于佩戴者的矢状平面的平面。在一些实施方案中,扫描垂直中心平面1002可相对于从头部原点912(如图9A 和图9B所示)延伸通过佩戴者眼睛之间的中点(例如,眼睛特征906的位置的平均值)的面部轴线确定。扫描垂直中心平面1002可被确定为通过面部轴线的基本上垂直的平面。眼睛定位平面1004可以是与扫描垂直中心平面1002正交的平面,与佩戴者的横向平面平行的平面,和/或与水平参考线或平面平行的平面,该水平参考线或平面在如图9A和图9B所示的眼睛佩戴物基准点912之间延伸。眼睛定位平面1004还穿过佩戴者的瞳孔、佩戴者眼睛的中心或佩戴者眼睛的中心的平均垂直位置。眉毛定位平面1006可以是与眼睛定位平面1004平行的平面。眉毛定位平面1006还穿过佩戴者的眉毛(例如,平面1006穿过佩戴者眉毛的位于佩戴者鼻子上方的一个或多个点,所述一个或多个点沿着平行于眼睛定位平面1004的平面或佩戴者的横向平面从佩戴者头部向前方最大程度地延伸)。耳枢轴1008可以是通过左耳和右耳接触点并且正交于扫描垂直中心平面1002的轴线。
图10B是示出佩戴者面部左侧的3D佩戴者模型1000的正视图。图 10B包括眼睛佩戴物位置数据,包括相对于彼此描述的各种平面和参考点以及各种公认的解剖平面。模型1000包括鼻根平面1010、向后的鼻根平面 1012和泪腺球体1016。鼻根是人头骨的前额骨和两根鼻骨的相交处。如本文所用,术语鼻根通常是指佩戴者面部表面上的直接在佩戴者的眼睛之间的凹陷区域中且恰好在佩戴者鼻梁上方的鼻根可见表现形式。鼻根平面 1010可以是穿过或基本上靠近鼻根的平面,并且正交于眼睛位置平面1004 和/或与佩戴者的冠状平面平行。向后的鼻根平面1012可以是平行于鼻根平面1010的平面,并且在向后方向上偏离鼻根平面1010偏移距离1014(例如,向后的鼻根平面1012位于鼻根平面1010向后约4mm和约10mm之间的特定位置处;在一些实施方案中,向后的鼻根平面1012在鼻根平面1010 向后约7mm处)。在一些实施方案中,可在鼻根平面1010和向后的鼻根平面1012之间识别佩戴者鼻子表面上的目标区域。目标区域可以是眼睛佩戴物的鼻托将与佩戴者面部接触的区域。例如,可不允许鼻托在鼻根平面 1010前方的任何表面或向后的鼻根平面1012后方的任何表面上接触佩戴者的鼻子。
泪腺球体1016可为具有特定半径的球体,并且以佩戴者的泪腺906作为球体的原点(例如,球体的半径可以是在约7.2mm和约9.2mm之间,或在约8mm和约8.4mm之间的特定测量值;在一些实施方案中,该球体可具有约8.2mm的半径)。可针对佩戴者的每只眼睛确定单独的泪腺球体 1016。在一些实施方案中,可不允许眼睛佩戴物的任何部分位于佩戴者的泪腺球体1016内。例如,可不允许鼻托距泪腺906的距离小于或等于泪腺球体1016的半径。
返回到图6,在框616处,可获得关于佩戴者的偏好的数据,如上文关于图1更详细地描述的。例如,佩戴者可能更偏好将太阳镜放置在佩戴者鼻子上的特定位置处。又如,佩戴者可能更偏好将太阳镜定位在相对于佩戴者眼睛的特定位置和/或取向。再如,佩戴者可能更偏好太阳镜的耳柄在佩戴者头部上施加特定压力或一系列压力。又如,眼镜的眼窝框架的尺寸和/或形状可被设置为实现相对于佩戴者面部,诸如眉毛、脸颊等的表面和/或结构的预定义或期望取向。再如,可基于佩戴者的鼻子尺寸或头部宽度选择镜片之间的距离。可以如上文更详细地描述的那样,诸如,通过输入特定值,扫描在优选位置佩戴有参考眼睛佩戴物的佩戴者,将眼睛佩戴物模型虚拟放置在佩戴者模型上等,输入指示这些和其他佩戴者偏好的信息。另外又如,眼窝框架或镜片的取向可根据佩戴者的偏好进行调整,或通过诸如将眼窝框架顺时针或逆时针旋转一定角度(例如,对于“下垂”或“猫眼”外观)以适应佩戴者的面部。举例来说,眼窝框架可具有基本上水平的长轴,以及与主轴正交并且当眼窝框架处于默认构型时基本上垂直的短轴。为了实现“下垂”的外观,眼窝框架可以旋转,使得长轴相对于鼻托向内侧倾斜。为了实现“猫眼”的外观,眼窝框架可以旋转,使得长轴从鼻托向外侧倾斜。眼窝框架旋转的特定程度可由佩戴者指定。在某些情况下,眼窝框架旋转的程度可通常被限制在最大旋转度内或被限制用于特定的眼睛佩戴物式样。本文所述的示例性佩戴者偏好和期望定制仅是例示性的,而非意在进行限制。在一些实施方案中,可使用附加的和/或替代的佩戴者偏好和定制。例如,佩戴者可选择或提供关于斜度、包覆、顶点距离、双焦点或渐进转换、眼睛佩戴物重量、眼睛佩戴物材料、眼睛佩戴物颜色或光洁度等的定制的信息。
在框618处,佩戴者建模部件214(或佩戴者模型生成***210或某些其他***的某些其他部件)可存储3D模型和偏好数据作为特定佩戴者的佩戴者模型。举例来说,佩戴者模型可存储在佩戴者模型数据存储装置232 中。
在一些实施方案中,可获得针对给定佩戴者的附加的扫描和/或数据。例如,可通过将佩戴有参考护目镜的佩戴者的扫描与未佩戴参考护目镜的佩戴者的扫描相关联来生成佩戴者面部的压力图,从而确定护目镜面板对佩戴者面部的各个点和/或区域施加的压力。压力图可识别佩戴者面部的柔软区域和坚实区域,以允许将面板压力针对佩戴者面部的最舒适区域或其他期望区域进行有针对性的定制。又如,可确定头部直径和/或佩戴者头部的后部的形状,以用于产生定制的头盔、头带、卷绕耳柄或其他头部用具。再如,可确定佩戴者的眼睛运动范围和/或眼睛运动与头部运动之间的关系。此类数据可用于产生定制的镜片。
制造定制眼睛佩戴物的例示性过程
图11是用于针对个体佩戴者制造定制眼睛佩戴物的例示性过程1100 的流程图。有利的是,过程1100可使用个体佩戴者风格的眼睛佩戴物模型和个体佩戴者的佩戴者模型来确定如何针对佩戴者定制眼睛佩戴物,而不需要手动调整、采用试误法等。
过程1100可体现于存储在一个或多个非瞬时性计算机可读介质,诸如图2所示的眼睛佩戴物定制***220的一个或多个磁盘驱动器或固态存储设备上的一组可执行程序指令中。当在框1102处启动过程1100或其某些部分时,可执行程序指令可被加载到存储器诸如RAM中,并由计算***的一个或多个处理器执行。在一些实施方案中,计算***可包括多个计算设备诸如服务器,并且过程1100或其部分可由多个服务器串行或并行地执行。在一些实施方案中,过程1100或其部分可由技术人员使用在一个或多个计算设备上执行的软件执行或使用来自技术人员的输入执行。
在框1104处,定制建模部件224(或眼睛佩戴物定制***220或一些其他***的某些其他部件)可对眼睛佩戴物模型的部件施加偏转,以相对于个体佩戴者的头部实现期望的头部力。偏转可包括耳柄、框架和/或眼睛佩戴物的其他部件的偏转,使得眼睛佩戴物模型将在佩戴者正常使用期间准确地反映眼睛佩戴物的状态。
在框1106处,定制建模部件224(或眼睛佩戴物定制***220或某些其他***的某些其他部件)可以组合眼镜基线加权和佩戴者偏好加权来确定在对当前眼睛佩戴物进行定制时要使用的最终权重。在一些实施方案中,组合基线权重和佩戴者偏好权重可包括针对每个权重(例如,眼睛位置、眉毛位置、眉毛偏移量、脸颊偏移量等)对基线加权和佩戴者偏好加权进行平均。例如,基线加权可往往将任何定制朝各种参数的基准值进行偏置,而不是允许完全使用佩戴者偏好的定制。在一些实施方案中,可对佩戴者偏好施加限制,而不是组合加权或以其他方式将定制朝基准值进行偏置。例如,可以最大限度应用有关眼睛佩戴物部件相对于特定面部特征的特定偏移量的佩戴者偏好,而不进行任何基线加权,并且不对偏移量的基线值进行任何偏置。
在框1108处,定制建模部件224(或眼睛佩戴物定制***220或一些其他***的某些其他部件)可确定眼睛佩戴物模型在佩戴者模型上的定位。定制建模部件224可使用上述平面、参考点和其他位置数据来将眼睛佩戴物模型与佩戴者模型正确对准。
图12A和图12B示出了将眼睛佩戴物模型1200与佩戴者模型1000对准的示例。定制建模部件224可识别眼镜模型1200的眼睛佩戴物中心平面 1202,并将其对准佩戴者模型1000的扫描垂直中心平面1002。如图12B 所示,眼睛佩戴物模型1200然后可通过眼睛佩戴物中心平面1202与扫描垂直中心平面1002的对准来对准佩戴者模型1000(例如,可调整眼睛佩戴物模型1200的位置,使得眼睛佩戴物中心平面1202与扫描垂直中心平面 1002共面)。眼睛佩戴物模型1200然后可绕佩戴者模型1000的耳枢轴转动,直到在眼睛佩戴物模型1200的点和佩戴者模型的眼睛佩戴物定位平面,诸如,眼睛佩戴物平面和眉毛平面之间实现期望对准。
在一些实施方案中,眼睛佩戴物模型1200可基于公共坐标系和参考点自动或基本上自动地对准佩戴者模型1000。这样,眼睛佩戴物模型1200可与佩戴者模型1000对准,而不执行上面相对于图12A和图12B所述的一些或全部过程。例如,可确定图9A和图9B中所示的佩戴者头部的原点 912。眼睛佩戴物模型1200可相对于佩戴者模型1000定位,使得眼睛佩戴物模型1200耳柄之间的中点(例如,在眼睛佩戴物中心平面1202上)可与原点912自动对准。此外,眼睛佩戴物模型1200可围绕轴线枢转经过原点912并垂直于眼睛佩戴物中心平面1202,直到眼睛佩戴物模型1200位于距佩戴者模型1000上的特定点期望距离的位置(例如,眼角、水平对准的基准等)。佩戴者模型1000上的特定点与眼睛佩戴物模型1200上的特定点之间的偏移量可通过与眼睛佩戴物模型1200相关联的元数据来识别,并且可基于在测试佩戴者上的物理眼睛佩戴物样本的试验和观察来确定。在一些实施方案中,可基于佩戴者特定偏好或眼睛佩戴物模型元数据与佩戴者特定偏好的某种组合来确定偏移量。
图13示出了眼睛佩戴物模型1200和佩戴者模型1000之间的各种偏移量的示例。如图所示,眼睛佩戴物模型1200已经(例如,使用上述方法中的一者)与佩戴者模型1000对准。然后眼睛佩戴物模型1200可被定位成实现眉毛偏移量1310(例如,眼睛佩戴物模型1200的特定参考点1302和佩戴者模型1000的眉毛上的参考点1304之间的距离)。眼睛佩戴物模型1200还可以被定位成实现脸颊偏移量1312(例如,眼睛佩戴物模型1200 的特定参考点1306和佩戴者模型1000的脸颊上的参考点1308之间的距离)。眉毛偏移量1310和/或脸颊偏移量1312(或任何其他偏移量)可以是在眼镜建模过程期间为眼睛佩戴物确定的基线偏移量。在一些实施方案中,眉毛偏移量1310和/或脸颊偏移量1312可基于基线偏移量,并且基于特定佩戴者的偏好进行调整。例如,佩戴者可能更喜欢比基线脸颊偏移量略大的脸颊偏移量1312。在某些情况下,针对一个拟合参数的定制可能会干扰另一个拟合参数。例如,佩戴者可能更喜欢脸颊偏移量1312,这将导致眉毛偏移量1310太小(例如,佩戴者更喜欢眼镜非常接近脸颊,但是对于特定的眼睛佩戴物风格,这种放置将导致眼镜触碰用户的眉毛)。在这种情况下,如上面相对于图3更详细地描述的,可将权重应用于冲突参数,以确定将所有参数保持在优选限制内但仍然在一定程度上实现佩戴者偏好的定制。
在一些实施方案中,可使用单个最小偏移量来代替或补充上述偏移量或任何其他偏移量。例如,最小偏移量可以是预先确定或动态确定的,除了鼻托(例如,眼窝框架、镜片和耳柄铰链)之外,眼睛佩戴物的任何部分都不在佩戴者的眼睛、鼻子、脸颊、眉毛和/或其他面部结构和表面的最小偏移距离内。在一些实施方案中,最小偏移量可介于约1mm至约3mm 之间,或约1.75mm至约2.25mm之间。在一些实施方案中,最小偏移量可为约2.0mm。根据特定佩戴者的面部结构,最小偏移可影响眼睛佩戴物的不同部分可被定位的位置。例如,对于具有突出的脸颊和/或较扁平的鼻子的佩戴者,最小偏移量可限定眼窝框架和/或镜片相对于佩戴者脸颊的最终位置,而眼睛佩戴物的其他部分不会侵入佩戴者面部任何其他部分的最小偏移量之内。又如,对于具有突出眉线的佩戴者,最小偏移量可限定眼窝框架和/或镜片相对于佩戴者眉毛的最终位置,而眼睛佩戴物的其他部分不会侵入佩戴者面部任何其他部分的最小偏移量之内。
在对准和定位眼睛佩戴物模型1200之后,鼻托1204可与佩戴者的鼻子接触或相交,或者鼻托1204可与佩戴者的鼻子分开。然后可以改造鼻托 1204,如下文更详细地描述的,以保持期望的对准和定位。在一些实施方案中,可从一组每一者具有不同的尺寸和形状(例如,不同的厚度和/或不同的表面轮廓)的可用模块化部件中选择模块化鼻托,而不是改造鼻托。例如,每个模块化鼻托可被设计为具有一组或一“桶”不同的拟合参数或以其他方式与所述一组或一“桶”不同的拟合参数相关联。可选择提供最接近以上建模的期望贴合性的贴合性的模块化鼻托,并将其安装在眼睛佩戴物上。在一些实施方案中,模块化鼻托可仅为鼻托,或者可包括眼睛佩戴物眼窝框架之间(“鼻梁”)的一些或整个部分。
在框1110处,定制建模部件224(或眼睛佩戴物定制***220或某些其他***的某些其他部件)可确定对眼睛佩戴物的各种定制,以便保持眼睛佩戴物模型相对于佩戴者模型期望的定位、对准和取向。例如,眼睛佩戴物模型可与佩戴者模型的一个或多个边界相交或交叉(例如,眼睛佩戴物模型的鼻托所占据的几何空间可与佩戴者模型的佩戴者的鼻子所占据的几何空间重叠)。在这种情况下,可以改变或移除眼睛佩戴物模型的重叠或相交部分(例如,通过执行“布尔减”,其中从眼睛佩戴物模型中移除由眼睛佩戴物模型的鼻托所占据的几何空间和佩戴者模型的鼻子的重叠部分)。在移除过程之后,眼睛佩戴物模型的其余部分符合佩戴者模型的轮廓,而不会与佩戴者模型的边界相交。又如,在眼睛佩戴物的一部分和佩戴者模型之间可能存在不期望的偏移量或“间隙”(例如,鼻托可能不接触佩戴者的鼻子)。在此类情况下,眼睛佩戴物模型的一部分可被扩展,直到佩戴者模型的一部分实现阈值或期望的表面接触量。眼睛佩戴物模型的扩展部分可能不能均匀地扩展,而是可以扩展使得扩展部分的表面轮廓补充佩戴者模型的表面轮廓。在一些实施方案中,眼睛佩戴物模型的一部分可能均匀地扩展,直到如上所述通过布尔减来实现阈值或期望的表面接触量。
图14A、图14B和图14C示出了对眼睛佩戴物模型1400的鼻托1402 的示例性定制。可在佩戴者模型1000上识别目标表面区域1410。目标表面区域可与鼻根平面1010和向后的鼻根平面1012之间的区域相对应,在该区域处,鼻托将被改造或选择为与用户接触。目标表面区域可具有预先确定的或动态确定的尺寸。例如,目标表面区域可具有约40mm2至约120mm2、或约70mm2至约90mm2的特定尺寸。在一些实施方案中,目标表面区域可为约80mm2。如果佩戴者的泪腺球1016沿前方延伸经过后方的鼻根平面1012并且朝鼻根1010延伸,则目标区域1410可被确定为使得其不包括或以其他方式不侵入泪腺球1016的任何部分。因此,根据佩戴者的面部结构,目标区域1410可从鼻根平面1010一直延伸到单独的后方的鼻根平面1012,从鼻根平面1010延伸到单独的泪腺球1016,从鼻根平面 1010延伸到后方的鼻根平面1012和泪腺球1016两者,或者延伸到后方的鼻根平面1012和泪腺球1016两者前方的某个点(例如,对于具有最大期望尺寸的目标区域,在鼻根平面1010的后方可具有足够大的区域,而不一直延伸到后方的鼻根平面1012和类管球1016)。
如图14B所示,佩戴者模型的目标表面区域1410和鼻托1402之间可存在间隙。因此,可以扩展鼻托1402,如图14C所示,使得鼻托1402接触目标表面区域1410并且符合目标表面区域1410的表面轮廓。在一些实施方案中,定制过程可从在鼻托区域中具有最小允许材料量的眼睛佩戴物模型开始。鼻托的模型可远离眼睛佩戴物框架并朝目标表面区域1410扩展,直到实现与目标表面区域1410的基本上全部或阈值量的接触,如图 14C所示。在其他实施方案中,定制过程可从默认鼻托诸如针对具有一般或典型面部结构的佩戴者设计的鼻托开始。然后可使鼻托模型从其默认状态变形,直到实现与目标表面区域1410的基本上全部或阈值量的接触。例如,鼻托或其部分可被拉伸、张开、倾斜、旋转、扩展、收缩或变形,以便实现与目标表面区域1410的期望接触。每个变形操作或其某些子集可与从默认鼻托几何形状的最小和/或最大偏差相关联。可使用单个变形操作或多个变形操作的组合来定制单个鼻托,以实现与目标表面区域1410的期望接触。在一些实施方案中,可执行自动的基于规则的过程,其中在以预先确定的或动态确定的顺序应用其他变形操作之前,以各种程度执行各个变形操作,直到实现与目标表面区域的期望接触。
图15A和图15B示出了对眼睛佩戴物模型1500的鼻托的另一个示例性定制。该定制是对眼睛佩戴物模型的鼻托执行布尔减的结果。已经减小区域1502的尺寸以符合佩戴者的表面轮廓。如图15A所示,区域1504通过布尔减而保持不变。图15B示出了对眼睛佩戴物模型1500的鼻托的附加改造,但在这种情况下,改造可以是风格上的而不是功能上的。如图所示,可从不接触佩戴者鼻子的鼻托的侧面移除区域1506。这种改造可出于美学原因而进行,以减少原来可用于定制的材料的量(例如,最初定义的尺寸可能已经足够大而适应具有较宽鼻子的佩戴者,并且在针对具有小于鼻托所适应的最大宽度的鼻子的佩戴者进行定制之后,不再需要额外的材料)。
在一些实施方案中,鼻托可不被设计为在彼此分开的多个位置(例如,在鼻子的左侧和右侧)与佩戴者的鼻子接触,而是可被设计为仅在一个位置(例如,鼻根)或在佩戴者的鼻子两侧、跨佩戴者的鼻根接触佩戴者的鼻子。在这种情况下,可定制鼻托或其某些部分(例如,支撑设备,诸如连线)的皮肤接触区域来补充特定佩戴者的鼻根轮廓。
图15C和图15D示出了对眼睛佩戴物模型1500的鼻托的另一个示例性定制。当例如佩戴者的鼻子和/或眼睛相对于佩戴者的矢状面或扫描垂直中心平面1002不对称时,可应用该定制。如图15C所示,佩戴者的鼻子不处于佩戴者的眼睛之间。因此,当眼睛佩戴物模型1500与佩戴者模型对准,使得眼睛佩戴物模型的鼻托与佩戴者鼻子的目标表面区域接触时,第一泪腺906和第一鼻托侧1510之间的距离1520大于佩戴者的另一个泪腺 906和第二鼻托侧1512之间的距离1522。当佩戴者的面部具有这种类型的不对称结构时,鼻托可被定制来适应该不对称性,并确保佩戴者每只眼睛的直视视线在期望位置处与每个相应的镜片相交,或者在期望位置的阈值距离内。如图15D所示,第一鼻托侧1514的尺寸1524相对于第二鼻托侧 1516的尺寸1526被放大。一个鼻托侧相对于另一个鼻托侧的这种尺寸放大减小了距离1520和距离1522之间的差,并且使眼睛相对于眼睛佩戴物的镜片更接近期望位置。在一些实施方案中,为了防止眼镜中不期望的极端不对称性,一个鼻托侧的尺寸可以仅被放大到最大尺寸。最大值可为约 1mm和约2mm之间的特定尺寸;在一些情况下,最大尺寸可为约 1.5mm。
在决策框1112处,定制建模部件224(或眼睛佩戴物定制***220或一些其他***的一些其他部件)可确定眼睛佩戴物参数是否在眼睛佩戴物定制包络内。如果没有,则过程1100行进至框1114处,并且特定风格的眼睛佩戴物不可用于针对佩戴者定制。在一些实施方案中,决策框1112处的确定可被覆盖。例如,对于佩戴者而言,尽管定制可能不是完全最佳或最期望的,但是可以改造定制而使其进入定制包络。如果定制在眼睛佩戴物定制的包络内,则过程1100可行进至框1116处,并且特定风格的眼睛佩戴物可用于当前佩戴者和定制偏好。
在框1118处,定制建模部件224(或眼睛佩戴物定制***220或一些其他***的一些其他部件)可对眼睛佩戴物的未偏转状态建模。未偏转状态通常与佩戴者未佩戴眼睛佩戴物时的状态相对应,因此耳柄、框架和/或其他眼睛佩戴物部件几乎没有或完全没有压力或偏转。如上所述,刚度矩阵或一些其他数据集可用于向定制的眼睛佩戴物模型反向施加预期的头部力。可反向施加力来预测或模拟未偏转状态,该未偏转状态将导致在由特定佩戴者(例如,具有将耳柄分开特定量的特定头部尺寸的佩戴者)佩戴时处于正佩戴状态下期望程度的偏转。
在框1120处,眼睛佩戴物制造部件226(或眼睛佩戴物定制***220 或某些其他***的某些其他部件)可产生定制的眼睛佩戴物(或定制的眼睛佩戴物的特定部件)。可使用叠加工艺诸如3D打印来生成(例如,制造)眼睛佩戴物或其部件。例如,可以从头制作鼻托,或者可通过将材料添加至“坯件”或基础部件、有助于与眼睛佩戴物框架附接的结构来制作鼻托。在一些实施方案中,眼睛佩戴物部件可使用减成法进行生产。例如,可以将与最大尺寸的鼻托对应的坯件或基础部件用作起始点,从中移除材料来实现期望定制。在其他实施方案中,可从一组可用模块化鼻托中选择模块化鼻托。可选择提供最接近以上建模的期望贴合性的贴合性的模块化鼻托,并将其安装在眼睛佩戴物上。模块化鼻托可仅为鼻托,或者可包括眼睛佩戴物眼窝框架(“鼻梁”)之间的一些或整个部分。不论使用上述过程之一或使用某些其他过程选择或制作鼻托,最终产品鼻托的尺寸和/或轮廓可被设计为使得鼻托的皮肤接触面积(例如,在正常使用期间与佩戴者的鼻子上的皮肤接触的部分)与表面轮廓和佩戴者鼻子一部分的特征紧密符合。在某些情况下,鼻托可能会呈现双侧不对称性,以便补充佩戴者面部的双侧不对称性,并将眼睛佩戴物定位在佩戴者面部上的最佳取向或期望取向。
附加实施方案
根据本发明的另一方面,眼睛佩戴物可被定制以贴合佩戴者的面部,并且还考虑到佩戴者面部上的最终的框架取向来优化光学元件。佩戴者可被认为具有左右侧正常的直视视线,分别从佩戴者的左眼和右眼向前方延伸穿过左右瞳孔中心。例如,右侧正常的直视视线与右侧瞳孔中心相交,并且位于与佩戴者中心矢状面平行的垂直平面和与佩戴者的中心横向平面平行的水平面的交点处。如已经讨论的那样,由于佩戴者与佩戴者之间的不对称性,左眼和右眼的视线可驻留在不同的横向平面和/或距中心矢状面不同的距离处。这些不对称性和由此产生的框架位置校正可能需要通过镜片几何形状和/或取向进行补偿,以便减少如下所述的光学畸变。优选地,将选择镜片几何形状和取向来与佩戴时的取向上的眼睛佩戴物位置相配合,使得光学中心线(在处方眼睛佩戴物或平光眼睛佩戴物中)保持基本上与佩戴者正常的直视视线平行,如在3D模型上确定的以及如上所述。
在一些实施方案中,眼睛佩戴物框架可被配置为使得当眼睛佩戴物框架处于默认的无应力构型(例如,不在佩戴者的头部上)时,如果佩戴者能够透过镜片观看而不改变眼睛佩戴物框架的默认无应力构型,镜片的光学中心线可能不能够对准或基本上与佩戴者相应的正常直视视线平行。然而,当眼睛佩戴物框架被放置在佩戴者的应力构型中(例如,佩戴者的头部上)时,眼睛佩戴物框架或其部分可能会以默认的无应力构型从其位置偏转。该偏转可导致镜片的光学中心线与佩戴者的正常直视视线对准或基本平行。由于佩戴者与佩戴者之间的面部和头部几何形状的差异,一个佩戴者佩戴时的应力构型可能与另一个佩戴者的不同。因此,为了为不同的佩戴者制造适当的佩戴时的应力构型,可能需要眼睛佩戴物框架的默认无应力构型中的差异。在一些实施方案中,可选择镜片几何形状和取向来配置具有与不同屈光度相对应的不同部分的镜片(例如,双焦点镜片、三焦点镜片、渐进多焦点镜片等),使得不同的视线与对应于不同屈光度的部分对准。例如,渐进式镜片可具有与远距视觉屈光度相对应的第一部分,与近距视觉屈光度相对应的第二部分,以及在第一部分和第二部分之间延伸的渐进式镜片屈光度转换通道。渐进式镜片可被配置或定向在眼睛佩戴物框架内(或者可配置眼睛佩戴物框架),使得各个渐进式镜片屈光度与处于佩戴时的构型的佩戴者的对应的各个视线对准。
图16A是镜片坯件222的透视图,其凸出的外表面236通常符合三维几何形状224的表面的一部分。本领域的技术人员将理解,根据本发明的镜片可符合各种几何形状中的任何一种。
优选地,镜片的外表面将符合具有在水平或垂直平面中具有恒定水平半径(球体或圆柱)或渐进曲线(椭圆形、环形或卵形)或其他非球面形状的平滑连续表面的形状。然而,本文所述的一些实施方案的几何形状224 通常接近球体。
图16A和图16B中所示的球体224是假想的三维实心壁结构,其壁的一部分适于从其切割镜片220。如本领域中已知的,精密镜片切割通常通过制造镜片坯件222来实现,最终从所述镜片坯件切割出镜片220。然而,从图16A和图16B的图示中,本领域的技术人员应该可以清楚地知道,单独的镜片坯件的使用是可选的,并且根据需要,可将镜片220直接模制成其最终形状和构型。
从图16A和图16B还可以看出,镜片220和/或镜片坯件222可位于沿球体224的各种位置中的任何一个位置。为了本公开的目的,光学中心线 232作为镜片220相对于球体224的取向的参考线。在所示实施方案中,其中外表面和内表面均符合球体的一部分,光学中心线被定义为是连接两个中心C1和C2的线232。为了非球面镜片几何形状的目的的类似参考线可与球体的两个几何中心的连接不同的方式形成,这对于本领域的技术人员将是显而易见的。
镜片220最终以这种方式形成为如图16B所示保持球体的壁的一部分的几何形状。镜片220在球体224上的位置被选择为使得当镜片220在眼镜框架中定向时,通过佩戴者模型确定的佩戴者计算出的通过镜片的正视视线230将保持大体上与获得镜片220的几何构型的光学中心线232相平行。在图16A和图16B的图示中,镜片220是具有很大的包覆度以及一定程度的向下斜度的右侧镜片(由在光学中心线230下方穿过球体224的佩戴时的正常视线指示)。具有不同形状或较小包覆度的镜片可与形成镜片的假想球体224的光学中心线232重叠。然而,假想球体224的光学中心线是否穿过镜片220不重要,只要镜片220中的视线230与光学中心线232 在佩戴时的取向上基本保持平行即可。
类似地,如果镜片在佩戴时的取向上不具有向下斜度或向上斜度,则正常视线(和整个镜片)将在包含光学中心线的中心水平子午线处或上方穿过球体224。因此,最终正常视线230相对于光学中心线232的空间距离和位置因此指示包覆度(水平距离)和斜度(垂直距离)。然而,无论涉及的距离多大,只要正常视线230偏离但基本上平行于光学中心线232,优选地在水平面和垂直平面两者中,则镜片将表现出最小的光学畸变。
为了本公开的目的,“基本上平行”是指当镜片220在佩戴时的位置取向时所计算的视线230通常不会在水平或垂直平面内从平行的光学中心线232 偏离大于约±5°。优选地,正常视线230不应偏离光学中心线232约±4°,更优选的是,正常视线230从平行的光学中心线232的偏离不超过约±2°,并且最优选的是不超过约±1°。最理想的是,在理论数学模型中,视线230 在佩戴时的取向中平行于光学中心线,但是在佩戴者佩戴的实际物理产品中可能存在一些变化。
在水平平面上平行的变化对光学器件的负面影响通常大于垂直平面上平行的变化对光学器件的负面影响。因此,对于一些眼镜来说,只要偏离角的水平分量在上述偏离平行取向的范围内,垂直平面中视线230和光学中心线232之间的立体角就可以超过上述范围。优选地,视线230在垂直平面中偏离不超过约±3°,并且更优选地在佩戴时的取向上偏离光学中心线不超过约±1°。
图16B是图16A的镜片220、镜片坯件222和几何形状224的剖面图。该视图示出了优选的几何形状224是中空的且具有不同厚度的壁,如几何形状224的光学中心线处的水平横截面234所示。
优选的几何形状224的渐缩壁由两个水平偏移的球体产生,这两个球体由它们的中心点C1和C2以及半径R1和R2表示。优选的镜片坯件222 的外表面236符合其中一个球体(半径R1),而镜片坯件222的内表面 238符合另一个球体(半径R2)。通过调整描述两个球体的参数,也可以调节镜片坯件222的渐缩的性质。
具体地讲,将镜片坯件外表面236和内表面238所符合的两个球体的参数优选地选择为产生最小屈光力或零屈光力,或产生非处方镜片。其中 CT表示所选择的中心厚度(中空几何形状224的壁的最大厚度),n是镜片坯件材料的折射率,R1通过外表面236的曲率的设计选择来设定,R2可以根据以下公式确定:
CT/n表示球形中心C1和C2的分离程度。例如,在期望设计选择为基准6镜片的情况下,将中心厚度选择为3mm,优选材料(聚碳酸酯)的折射率为1.586,则可以如下确定出R2:
对于该示例,外表面236的半径R1等于88.333mm,内表面238的半径R2等于87.225mm,球形中心C1和C2分隔开1.892mm。这些参数描述了优选的偏心球形实施方案的镜片坯件222的曲率。
在一些实施方案中,光学中心线232是穿过两个偏移的球体的两个中心点C1和C2的线。这恰好在光学中心240处穿过优选几何形状224壁的最厚部分,然而对于替代的非球形实施方案情况可能并非如此。光学中心线232恰好穿过所示镜片坯件222的表面236,尽管该情况不是必需的。光学中心240不会恰好处于镜片220上,尽管该情况可以出现在较大镜片或旨在佩戴时的取向上展现较少包覆的镜片中。
图17A示出了镜片220的水平横截面,其以虚线示出了外表面236和内表面238所符合的几何形状224。该图中省略了镜片坯件222。根据一些实施方案,与所选取向相关联的光学中心线232按这样的方式对准:当镜片220安装在眼镜框架中时,该光学中心线大致平行于但偏离佩戴者正常直视视线230。
图17B示出了镜片220的垂直横截面,其同样以虚线示出了外表面 236和内表面238所符合的几何形状224。与图17A的水平视图不同,光学中心线232在垂直平面(即,光学中心线232的垂直分量)上的投影看似穿过了优选镜片220的纵断面。在任何情况下,与所选择的渐缩形式相关联的光学中心线232的垂直分量也都被对准成在佩戴时的取向上大致平行于佩戴者的正常视线230。
因此,除了提供具有较高包覆度的双镜片眼睛佩戴物的光学校正眼睛佩戴物之外,一些实施方案可以提供以斜度为特征的眼镜的光学校正镜片。术语“斜度”和“光学校正”在下文进一步定义。
通常,“斜度”将被理解为用于描述在佩戴时的取向上的这样的镜片状态:在该状态下正常视线230(见图17B)以非垂直角度与镜片220形成垂直切线。然而,对于根据一些实施方案的光学校正眼睛佩戴物,对于带斜度镜片的正常视线大致平行于并垂直地偏离光学中心线。因此,正确取向的镜片的斜度可以通过正常视线从光学中心线垂直移位的距离来测量。
对于中心取向的镜片,如图19B所示,佩戴者的视线与光学中心线重合,因此不显现出垂直位移。虽然这样的镜片可以在佩戴时的取向上被光学校正(如下所定义),但该镜片不具有斜度。图19C示出了向下倾斜或向下带斜度的镜片取向,但对于该取向而言,光学中心线和正常视线是高度分散的,使得无法有意义地测量到“位移”。虽然这样的镜片可以在常规意义上具有向下的斜度,有利地为眼睛提供了朝下的保护并且符合佩戴者的面部,但是其未被光学校正。
相比之下,穿过根据一些实施方案所制造的带斜度镜片的正常视线的特征在于,其从光学中心线发生了有限的垂直位移,优选地为针对向下斜度具有向下位移。如果光学中心线以上述可接受范围内的角度从正常视线分散,则应在镜片表面处或其附近测量该位移。位移可在大约任何非零位移到大约8.0英寸的范围内。基础曲率较低的镜片可能需要更大的位移才能实现良好的斜度。然而,基准6曲率的镜片的垂直位移应介于约0.1英寸和约2.0英寸之间。更优选地,该垂直位移介于约0.1英寸至约1.0英寸之间,特别是介于约0.25英寸至约0.75英寸之间,最优选地为约0.5英寸。
在本说明书中使用的术语“光学校正”是指展现出相对较低的畸变的镜片,该畸变是在佩戴时的取向中通过棱镜畸变、屈光力和散光中的一者或多者测量得到的。根据一些实施方案的带斜度镜片表现出至少低至1/4屈光度或3/16屈光度,并且通常小于约1/8屈光度的棱镜畸变,优选地小于约 1/16屈光度,更优选小于约1/32屈光度。根据一些实施方案的镜片的折射率和散光也优选地较低。屈光力和散光中的每一者也至少低至1/4屈光度或3/16屈光度,优选地小于约1/8屈光度,更优选地小于约1/16屈光度,最优选地小于约1/32屈光度。
本领域技术人员将理解,使光学畸变减到最小的益处适用于水平尺寸和垂直尺寸。通过将本文教导的原理应用于镜片的垂直尺寸和水平尺寸,可实现特别的益处,从而能够在佩戴者的全角视角范围内组合出具有优异光学质量的对眼睛的横向外周保护和较低处外周保护(通过包覆和倾斜)。
此外,虽然本文所描述的主要实施方案在水平横截面和垂直横截面中均具有恒定的半径,但是这两个平面中的各种镜片构型可以结合一些实施方案来实现。因此,例如,一些实施方案的镜片的外部表面和/或内部表面可大致符合如图16A和图16B所示的球形形状。另选地,镜片的外部表面或内部表面或外部表面和内部表面两者可以符合直圆柱体、截头圆锥形、椭圆柱体、椭球体、旋转椭球、其他球体或多种其他三维形状中的任何一种。不管一个表面的特定垂直曲率或水平曲率如何,都应该选择另一个表面来最小化镜片在佩戴时的取向上的屈光度、棱镜畸变和散光中的一者或多者。
图18-图20B将有助于描述根据一些实施方案的在镜片坯件222上选择某一位置,从该位置处切割右侧镜片220的方法。应当理解,可采用类似的方法来构造一些实施方案的双镜片眼镜眼睛佩戴物的左侧镜片。
第一步,可以选择镜片内表面238或外表面236的期望一般曲率。对于优选的镜片220,该选择确定了镜片坯件222的基准值。如本文其他地方所述,可以结合一些实施方案使用许多其他曲率。也可以预先对镜片厚度进行选择。具体地讲,可以对最小厚度进行选择,使得镜片将经受预先选定的冲击力。
也可以对期望镜片形状进行选择。例如,图4A和图9A示出了镜片 220的前视形状的例子。所选择的特定形状通常与本文公开的取向型偏心镜片光学器件无关。
也应该相对于佩戴者226的正常视线230选择镜片期望的佩戴时的取向。如上所述,优选的取向可以提供用于横向保护、拦截周围光线以及美观的重要侧向包覆,也可提供某种程度的向下倾斜。例如,图15-图20B所示的实施方案使用倾斜镜片220来实现包覆。另选地,可以通过使用较高的基准镜片和更常规(非倾斜)取向来实现包覆。图18和图19A-图19C 更清楚地阐释了取向与佩戴者视线230相关联的方式。
眼睛佩戴物设计者还可以选择一定的斜度或垂直倾斜程度,如从图 19A-图19C看出,这些图示意性地示出了镜片相对于佩戴者226头部的各种垂直佩戴时的取向。图19A示出了镜片220相对于佩戴者226头部,具体地讲相对于正常直视视线230的优选取向。如图19A所示,出于各种原因(包括对普通头部结构的一致性改善)向下的斜度是理想的。鉴于本文的公开内容,对于本领域技术人员显而易见的是,具有落在与光学中心线 232相交的水平面下方的力学中心点的镜片220(参见图16B)将允许镜片被取向为如图19A-图19C所示的向下倾斜,并且保持光学中心线和正常直视视线之间的大致平行的关系。由于镜片220相对于假想球体中光学中心线232的取向应该与介于镜片220之间并且平行于处于佩戴时取向中的正常视线230的取向相同,因此从该球体中光学中心线232下方所切割的任何镜片可按相应的向下斜度安装,并实现本发明的光学校正。
因此,如图19A所示,可以通过正常视线230和光学中心线232之间位移的垂直分量来选择期望斜度。无论采用哪种方式,位移越大,向下的斜度就越大。通常,根据一些实施方案的垂直位移将大于零。通常,根据基准曲率,该垂直位移将为约0.1英寸至约2英寸。优选地,垂直位移将为约0.1英寸至约1英寸,或约0.2英寸或更大。更优选地,其为约0.25英寸至约0.75英寸,在一个实施方案中为约0.5英寸。
另选地,可以选择这样的大致轮廓:该大致轮廓固定正常视线相对于镜片曲率的取向(不考虑镜片的厚度)。例如,图19A提供了顶边缘252 和底边缘254相对于正常视线230的参考点。然后可以利用该关系来确定镜片坯件上切割镜片的位置。
现在参见图20A,该图示出了镜片220在镜片坯件222上的水平取向的映射。正常视线230,相对于该视线测量所选取向被保持为基本上平行于且偏离光学中心线232。对于较低的基础曲率,位移的水平分量通常在约 0.1英寸至约8英寸的范围内。关于镜片取向的附加细节可见于1996年11 月7日提交的名称为“Dentre Noncorrective Lens For Eyewear(用于眼睛佩戴物的偏心式非校正镜片)”的美国专利No.6,010,218,其公开内容以引用方式整体并入本文。
现在参见图20B,该图示出了镜片220在镜片坯件222上的垂直取向的映射。正常视线230(相对于该视线测量所选取向)被保持为基本上平行于且垂直偏离光学中心线232。如文中所讨论的,当镜片220以这种取向布置时,该镜片将呈现出相对于视线230的最小光学畸变。理想地,框架250 被成形为使得当佩戴者正确佩戴该框架时,光学中心线232被保持为基本上平行于正常视线230。
在不存在如本文所述的校正的情况下,当实际佩戴眼镜时,各种因素可以改变实际光学中心线232(与3D计算的光学中心线不同)相对于佩戴者的视线230的取向。例如,因为眼镜架在佩戴者的鼻子上,所以具体的鼻子形状会影响镜片相对于视线230的取向。当佩戴者佩戴眼镜时,对于不同形状和尺寸的鼻子,视线230可能并不总是与光学中心线232精确对准。此外,不同的佩戴者可能更偏好将眼镜放置在鼻子的各个不同点上,导致镜片对于每个佩戴者而言取向不同。因此,虽然框架可以被设计成当具有特定鼻子形状的人正确地佩戴眼镜时使光学畸变最小化,但面部几何形状的差异、耳柄与佩戴者头部接触点之间距离的差异以及眼镜佩戴风格的偏好常常导致镜片发生垂直位移,从而使得在人们实际佩戴眼镜时,光学中心线232与视线230不再平行对准。左侧瞳孔中心和右侧瞳孔中心也可能是不对称的。根据本公开的校正允许相对于3D计算的头部几何形状对光学器件进行基本上完美的校正,当定制产品被放置在佩戴者(自其捕获 3D头型数据集)头部上时,这种校正通常会转化为各定制产品中较高程度的光学校正。
图21A和图21B示出了基于在正常使用期间个体佩戴者预期会偏转眼睛佩戴物框架的程度的光学中心线对准的定制校正。耳柄与特定佩戴者头部接触点之间的距离,可能导致框架在佩戴时的构型下发生过多或不足的偏转。这种偏转过度或不足的情况可能导致框架中镜片的光学中心线变得或保持为与佩戴者的正常直视视线不对准或不平行。耳柄与第二佩戴者头部接触点之间的距离不同的第二佩戴者,可能导致同一框架充分偏转,使得在佩戴时的构型中镜片的光学中心线与第二佩戴者的正常直视视线对准或平行。因此,通过基于在佩戴时的构型中特定佩戴者头部预期会偏转眼睛佩戴物框架的程度来确定眼睛佩戴物框架的特定默认构型,可以针对个人佩戴者而定制和优化光学中心线与正常直视视线的对准情况。
图21A示出了处于默认或无应力构型(例如,制造出来时的状态,当前未佩戴在佩戴者头部)中的眼睛佩戴物2100。该眼睛佩戴物包括框架 2102和至少一个镜片2104。佩戴者的正常直视视线被示为在远离眼睛佩戴物2100的向前方向上延伸穿过镜片2104。所示直视视线被示为佩戴者能够透过眼睛佩戴物2100进行观看而不改变默认构型时的视线(例如,不增加对框架2102的应力,其中增加对框架的应力的情况通常在佩戴构型中在耳柄2106因佩戴者头部而被迫延伸远离彼此时发生)。在默认构型中,镜片 2014的光学中心线与佩戴者的正常直视视线并不对准或基本平行。相反,由于镜片的取向和几何形状,光学中心线相对于佩戴者的正常直视视线以锐角延伸远离镜片2104,如上文更详细描述的那样。例如,光学中心线可远离正常直视视线呈至少约1度、至少约2度、至少约3度、至少约4度、至少约5度或更大的角度,具体角度大小取决于当眼睛佩戴物2100处于佩戴构型时预期的偏转程度。
在一些实施方案中,眼睛佩戴物2100可以如图所示具有两个镜片 2104,或者具有单独镜片的两个分开的部分,这两个部分在佩戴者眼睛前方包覆了佩戴者面部的前侧。在默认构型中,每个镜片2104的光学中心线可相对于佩戴者的正常直视视线以锐角从相应眼睛延伸远离相应镜片 2104。根据相应镜片的具体镜片几何形状(例如,每只眼睛的不同处方),每只眼睛与眼睛佩戴物框架2100的对应眼窝的特定对准情况等,分别由左右光学中心线和相应的左右正常视线所形成的特定角度可以是相同的或可以是不同的。
左侧光学中心线和右侧光学中心线之间的角度α2108在水平面中在默认无应力构型中可为至少约2°或至少约4°或6°或10°或12°或更大。对于某些框架构型,某些佩戴者的角度α2108可以至少为约15°或20°或更大角度。默认无应力构型中的角度α2108可按各种方式内置到定制眼睛佩戴物中。例如,前框架的曲率半径可以根据佩戴者的头部而定制。另选地,左右镜片可按与框架几何形状配合的取向安装在眼窝内,以定位光学中心线从而产生期望角度。通过佩戴眼睛佩戴物而实现的角度α2108的减少或消除将是各种因素的函数,包括框架和耳柄设计以及材料选择。用于给定的一副眼镜的期望无应力角度α2108被选择为与定制眼镜的佩戴者头部的宽度配合,使得当眼镜放置在佩戴者头部上时,角度α2108因光学中心线的前投影向中间旋转(例如,朝向彼此平行的效果旋转和/或与对应的正常视线一起旋转)而减小或基本消除。当将眼镜放置在预期的佩戴者头部上时,由光学中心线和相应视线所形成的角度α2108和/或多个角度,通常将减小至少约50%,优选地减小至少约75%或80%或90%或更多。
图21B示出了处于佩戴时应力构型(如,目前佩戴在佩戴者头部)的图21A的眼睛佩戴物2100。在佩戴构型中,佩戴者头部迫使耳柄2106彼此远离。施加到耳柄的力可使框架2102偏离其默认构型。例如,施加到耳柄的向外的力可以增加框架2102的圆弧半径(例如,眼睛佩戴物中铰接部之间的部分,或眼睛佩戴物中耳柄附接到框架2102的其他点之间的部分)。框架2102的圆弧半径增加可使镜片2104重新取向,从而使镜片 2104的光学中心线重新取向。如果针对默认构型(或镜片以正确的角度放置在框架内)中的框架2102设定了适当的圆弧半径,如图21A所示,则当框架2102处于佩戴构型时,光学中心线可以与正常直视视线对准或基本上平行。
可以将眼睛佩戴物模型放置在佩戴者模型上,并且可以根据耳柄与佩戴者模型中的佩戴者头部的接触点之间的距离,来确定对眼睛佩戴物框架 2102的偏转程度。对于不同的佩戴者和/或耳柄与佩戴者头部接触点之间的不同距离,偏转程度可能不同。一旦针对特定佩戴者确定了佩戴构型(或者针对耳柄接触点之间的特定距离),就可以确定框架2102的圆弧半径。该半径可被确定为使得镜片2104的光学中心线与佩戴者的正常直视视线对准或基本平行,如佩戴者模型所示。在一些实施方案中,替代调整框架 2102的圆弧半径或作为调整框架圆弧半径的补充,可以在框架2102内调整镜片2104的取向。在框架2102内调整镜片2104的取向也可以使镜片2104 的光学中心线与佩戴者的正常直视视线对准或基本平行。
在确定针对特定用户的使镜片2104的光学中心线与佩戴者的正常直视视线对准或基本上平行的框架2102的佩戴构型之后,可确定框架2102的默认构型。在一些实施方案中,可通过虚拟地向耳柄2106施加反向力,使得框架2102返回到其默认无应力构型,来确定默认构型,如图21A所示。确定的默认构型可以是其中制造或定制眼睛佩戴物框架2102以实现的构型。
在一些实施方案中,本文所述的偏转可导致处方镜片的有效屈光度的变化。下面的表1和表2提供了当眼睛佩戴物经历从默认未偏转状态到佩戴时偏转状态的特定角度偏转时屈光度变化(“屈光力差量”)的示例值。表 1示出了当具有一组特定规格(例如,基本曲线为6,包角为5°,倾角为 2.5°)的眼睛佩戴物经历1.25°偏转时在屈光度范围内实现的示例屈光力差量。表2示出了当相同或相似的眼睛佩戴物经历2.25°偏转时在相同屈光度范围内实现的示例屈光力差量。这些条目仅是例示性的,并且对于不同的偏转角度或具有不同规格(例如,基本曲线为9,包角为10°至20°,倾角为5°至10°)的眼睛佩戴物可不同。
表1
屈光度 | -8 | -6 | -4 | -2 | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 |
包角偏转角 | 2.25° | 2.25° | 2.25° | 2.25° | 2.25° | 2.25° | 2.25° | 2.25° | 2.25° |
没有偏转的球体补偿屈光度 | -7.96 | -5.97 | -3.98 | -1.99 | 0 | 2 | 3.99 | 5.99 | 7.99 |
有偏转的球体补偿屈光度 | -7.91 | -5.93 | -3.95 | -1.98 | 0 | 1.99 | 3.99 | 5.98 | 7.98 |
屈光力差量 | 0.05 | 0.04 | 0.03 | 0.01 | 0 | -0.01 | 0 | -0.01 | -0.01 |
表2
如表所示,在给定的偏转角上经历的屈光力差量通常随着屈光度从-8 到0到+8变化而降低。屈光力差量的减小通常是线性的,但在正屈光度之间的减小可能比在负屈光度之间的减小更小(例如,在表2中,随着屈光度从0变化到8,差量从0变化到-0.01,而随着屈光度从-8变化到0,差量从0.05变化到0)。
在一些实施方案中,在给定偏转角上经历的屈光力差量可用于定制安装在眼睛佩戴物框架中的镜片的处方。例如,上述的眼睛佩戴物模型和佩戴者模型可用于确定特定眼睛佩戴物框架预期会针对特定佩戴者偏转 2.25°。佩戴者可具有屈光度数为-6的镜片的处方。因此,为了补偿偏转状态下0.04屈光度的增加(框架从未偏转状态移动到偏转状态时为-5.97到- 5.93),未偏转状态的屈光度可减少0.04。在该示例中,在未偏转状态下约 -6.01的屈光度将产生偏转状态下约-5.97的期望屈光度。然而,如果佩戴者具有屈光度数为-2的镜片的处方,那么未偏转状态的屈光度将仅减少0.01 而不是0.04,以补偿-2度屈光镜所经历的0.01屈光度差量。
术语
根据实施方案,本文所描述的任何过程或算法的特定动作、事件或功能可以不同的顺序执行,可被添加、合并或者完全省略(例如,并非所有描述的操作或事件对于算法的实践都是必要的)。此外,在某些实施方案中,操作或事件可同时执行,例如通过多线程处理、中断处理或多个处理器或处理器内核,或在其他并行架构上同时执行,而不是循序执行。
结合本文所公开的实施方案描述的各种例示性逻辑块、模块、例程和算法步骤可实现为电子硬件,或电子硬件和计算机软件的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性,上面已就其功能性方面大体上描述了各种例示性部件、块,模块和步骤。这种功能性是实现为硬件还是作为在硬件上运行的软件,取决于特定应用和施加在整个***上的设计约束。所述功能性可针对每个特定应用以不同方式实现,但是这种实施决策不应被解释为导致偏离本公开的范围。
此外,结合本文所公开的实施方案描述的各种例示性逻辑块和模块可由机器实现或执行,诸如被设计用于执行本文所述功能的通用处理器设备、数字信号处理器(DSP),专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列 (FPGA)或其他可编程逻辑设备、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件或它们的任何组合。通用处理器设备可以是微处理器,但是另选地,处理器设备可以是控制器、微控制器或状态机、其组合等。处理器设备可包括被配置为处理计算机可执行指令的电路。在另一个实施方案中,处理器设备包括执行逻辑操作而不处理计算机可执行指令的FPGA或其他可编程设备。处理器设备还可被实现为计算设备的组合,例如,DSP和微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP内核的一个或多个微处理器,或任何其他此类构型。尽管本文主要针对数字技术进行了描述,但是处理器设备也可主要包括模拟部件。例如,本文描述的一些或全部信号处理算法可在模拟电路或混合模拟和数字电路中实现。计算环境可包括任何类型的计算机***,包括但不限于基于微处理器的计算机***、主机计算机、数字信号处理器、便携式计算设备、设备控制器或器械内部的计算引擎,等等。
结合本文所公开的实施方案描述的方法、过程、例程或算法的要素可直接在硬件中、在由处理器设备执行的软件模块中或者在两者的组合中实施。软件模块可位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘,CD-ROM或任何其他形式的非瞬时性计算机可读存储介质中。示例性存储介质可联接到处理器设备,使得处理器设备可以从存储介质读取信息和向存储介质写入信息。另选地,存储介质可与处理器设备集成。处理器设备和存储介质可位于ASIC中。ASIC可位于用户终端中。另选地,处理器设备和存储介质可作为分立部件位于用户终端中。
本文所用的条件性语言,诸如(除其他以外)“能”、“可”、“可能”、“可以”、“例如”等等,除非另外特别说明,或换言之理解为语境内所使用的含义,一般旨在传达在某些实施方案中包括某些特征、要素和/或步骤,而在其它实施方案中不包括。因此,这种条件性语言一般不旨在暗示一个或多个实施方案以任何方式需要特征、要素和/或步骤,或一个或多个实施方案必须包括用于决定(在有或没有其他输入或提示的情况下)这些特征、要素和/或步骤包括在任何特定实施方案中或在任何特定实施方案中执行的逻辑。术语“包含”、“包括”、“具有”等是同义的,并被以开放的形式包容性地使用,且不排除其它要素、特征、动作、操作等等。另外,术语“或”以其包容性意义(而非其排他性意义)使用,使得在用来(例如)连接一系列要素时,术语“或”是指该系列要素中的一个、一些或全部。
除非另外特别说明,否则析取语言(Disjunctive language)诸如短语“X、 Y、Z中的至少一者”通常结合所使用的上下文理解为表示项目、术语等可以是X、Y或Z或者它们的任何组合(例如,X、Y和/或Z)。因此,这种析取语言通常不旨在并且不应暗示某些实施方案要求X中的至少一者、Y 中的至少一者或Z中的至少一者各自都存在。
虽然上文具体实施方式已经示出、描述并指出了应用于各种实施方案的新颖特征,但是可以理解,在不脱离本公开的精神的情况下,可对所例示的设备或算法的形式和细节进行各种省略、替代和改变。本文在一个实施方案中公开的任何结构、特征、步骤或过程可单独使用或与任何其他实施方案中公开的任何其他结构、特征、步骤或过程组合或代替其使用。此外,本文所公开的结构、特征、步骤或过程不是必需的或不可或缺的;在一些实施方案中可省略任何一个。本文所公开的某些实施方案的范围由所附权利要求而不是前面的描述来指示。落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有变化将被包括在其范围内。
Claims (12)
1.一种三维取向的校正眼镜,包括:
框架;
至少一个镜片;
左耳柄;
右耳柄;以及
不可调鼻托,
其中所述鼻托包括被配置为补充佩戴者面部双侧不对称性的双侧不对称设计,从而以预先选择的取向相对于所述佩戴者面部定位所述眼镜。
2.根据权利要求1所述的三维取向的校正眼镜,其中所述眼镜的至少一部分符合佩戴者模型的表面,所述模型表示所述佩戴者头部的至少一部分的三维构型。
3.根据权利要求2所述的三维取向的校正眼镜,
其中所述佩戴者模型定义了计算得到的直视视线,所述直视视线穿过瞳孔的中心并沿与所述佩戴者模型的中央横向平面平行的水平面的前后方向延伸,并且
其中当表示所述眼镜的三维构型的眼镜模型以佩戴时的构型被放置在所述佩戴者模型上,使得所述镜片的光学中心线基本上与所述计算得到的直视视线平行时,所述眼镜模型的至少一部分相对默认构型发生偏转。
4.根据权利要求1所述的三维取向的校正眼镜,其中所述鼻托包括左侧皮肤接触表面和右侧皮肤接触表面,所述左侧皮肤接触表面和所述右侧皮肤接触表面具有总皮肤接触表面积,其中所述总皮肤接触表面积的至少85%符合佩戴者鼻部对应表面的三维构型。
5.根据权利要求4所述的三维取向的校正眼镜,其中所述鼻托的所述总皮肤接触表面积的至少95%符合所述佩戴者鼻部的所述对应表面的所述三维构型。
6.根据权利要求1所述的三维取向的校正眼镜,其中所述至少一个镜片还包括:具有第一光学中心线的第一镜片和具有第二光学中心线的第二镜片,其中当所述眼镜处于未偏转状态时,所述第一光学中心线和所述第二光学中心线形成至少2度的角度。
7.根据权利要求6所述的三维取向的校正眼镜,其中当所述眼镜处于未偏转状态时,所述第一光学中心线和所述第二光学中心线形成至少15度的角度。
8.根据权利要求6或7所述的三维取向的校正眼镜,
其中与佩戴者头部至少一部分的三维模型对应的佩戴者模型限定了计算得到的直视视线,所述直视视线穿过瞳孔的中心并且沿与所述佩戴者模型的中央横向平面平行的水平面的前后方向延伸,并且
其中当所述眼镜的三维构型以佩戴时的构型定位在所述佩戴者模型上时,所述第一光学中心线基本上与所述计算得到的直视视线平行。
9.根据权利要求8所述的三维取向的校正眼镜,其中与所述未偏转状态相比,由所述第一光学中心线和所述第二光学中心线形成的所述角度在所述佩戴时的构型中减小了至少50%。
10.根据权利要求8所述的三维取向的校正眼镜,其中与所述未偏转状态相比,由所述第一光学中心线和所述第二光学中心线形成的所述角度在所述佩戴时的构型中减小了至少90%。
11.根据权利要求1所述的三维取向的校正眼镜,其中所述至少一个镜片至少具有第一屈光度和第二屈光度,
其中与佩戴者头部的至少一部分的三维模型相对应的佩戴者模型至少限定了第一视线和第二视线,所述第一视线对应于所述第一屈光度,所述第二视线对应于所述第二屈光度,并且
其中当所述眼镜的三维构型以佩戴时的取向定位在所述佩戴者模型上时,所述至少一个镜片被配置为使得所述第一视线与对应于所述第一屈光度的所述镜片的第一部分对准,所述第二视线与对应于所述第二屈光度的所述镜片的第二部分对准。
12.根据权利要求11所述的三维取向的校正眼镜,其中所述至少一个镜片包括在所述第一部分和所述第二部分之间延伸的渐进式镜片屈光度转换通道。
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