渐进镜片的设计方法

专利名称：渐进镜片的设计方法
技术领域：
本发明涉及渐进叠加镜片，更具体地说涉及具有为戴镜 者个别定制的设计特点的 渐进叠加镜片的设计方法。在典型的应用中，这些可定制的设计特点包括区域尺寸平衡，目艮 路径插入和走道长度。
背景技术：
常规的渐进叠加镜片是具有上远距离部分(远距离区域)，下近距离部分(近距离 区域)和两者其间的渐进走道(中间区域)，该渐进走道提供从远距离区域到近距离区域的 光度逐渐进展，没有任何分隔线或棱镜跳变。大体上讲，对于戴镜者特定的渐进叠加镜片(下文将称为“渐进镜片)的配制涉及 配制者根据戴镜者一定的视觉要求从可得到的镜片设计范围中选择一种渐进镜片的设计 方法。这样的视觉要求可以包括戴镜者的个人喜好。选择过程可以涉及配制者(或专门系统)选择具有戴镜者对其感到舒适因此对该 戴镜者适合的外周边结构的镜片设计方法。但是，虽然所选择的镜片可以具有适合于戴镜 者的外周边结构，但其他特点(诸如区域尺寸平衡，眼路径插入和走道长度)可能对于该戴 镜者的视觉要求并不是最佳的。实际上，在涉及从镜片设计的范围中选择特定的渐进镜片设计方法的选择过程 中，可能并不能得到具有涉及戴镜者要求的适当的外周边结构以及其他设计特点(诸如区 域尺寸平衡，眼路径插入和走道长度)的镜片。因此，如果渐进镜片的设计能对戴镜者进行配制，使所选择的镜片设计具有适当 的外周边结构以及更紧密地符合戴镜者要求的设计特点，也就是说是具有个别为戴镜者定 制的设计特点的镜片，这将是具有很大意义的优点。因此，本发明的目的是提供一种为戴镜者设计渐进镜片的方法，该镜片包括为戴 镜者定制而使渐进镜片适合于戴镜者的视觉要求的设计特点。

发明内容
简短地说，本发明致力于渐进镜片的设计方法，该方法包括修改一个具有适合于 戴镜者的外周边结构和已知数值的设计特点的参考渐进镜片设计(下文将称为“参考镜片 设计”)，所述修改提供一个新的渐进镜片设计(下文将称为“新镜片设计”)，该设计中至少 一个设计特点将根据戴镜者的最佳值定制，其中新镜片设计基本具有和参考镜片设计相同 的外周边结构。更具体地说，本发明为戴镜者提供一种渐进叠加镜片结构的设计方法，该方法包 括的步骤为
(a)选择一个参考镜片设计，该参考镜片设计具有_适合于戴镜者的外周边结构；和-具有已知数值的设计特点，该设计特点包括区域尺寸平衡，眼路径插入和走道长 度；(b)规定戴镜者对一个或多个设计特点的最佳值，所述一个或多个设计特点至少 包括区域尺寸平衡；和(c)修改参考镜片设计以获得新镜片设计，使相应于具有规定的戴镜者的最佳值 的设计特点的新镜片设计的设计特点具有和各个最佳值基本相同的值；
其中新镜片设计的外周边结构和参考镜片设计基本完全相同。最好对参考镜片设计的修改提供一个新镜片设计，该新镜片设计作为具有和参考 镜片设计不同的形状的渐进镜片是可实现的。在该方面，对参考镜片设计的修改修改了其 连接定义了具有相等光度的线的各个点的位置。这样，对参考镜片设计形状的修改包括对 和给出的光度相关的各个点的位置的转换，同时基本保持这些点之间的连通性，以便达到 戴镜者对于一个或多个设计特点的最佳值，同时允许新镜片设计的外周边结构和参考镜片 设计的外周边结构基本完全相同。在本说明书中，，对于术语“渐进镜片设计”的引用被理解为对这样的规范的引用， 该规范叙述了一个精密加工的镜片被置于戴镜者眼前所戴位置上时对戴镜者所具有的光 学效果。将可以理解的是，通过对于给定的配方，目标场和眼-镜片构型对镜片进行光线跟 踪，该特定镜片设计的光学效果可以容易地进行鉴定。参考镜片设计可以通过计算精密加工的渐进镜片的光学聚散度分布选择。一种达 到这样的计算的方法是和具有简单形状(诸如球面)的表面相结合，通过计算机计算具有 能传递所要求的光学效果的形状的复杂表面的表面光度分布。传统上说，具有复杂形状的表面为渐进镜片的前表面，但也可以是后表面。当然， 复杂形状的表面和简单形状的表面的结合可以用来描绘结果的参考渐进镜片设计(例如 通过光线跟踪)，通过固定一个镜片表面并且解结果渐进镜片设计的最小二乘适配问题，业 内的熟练人士将能够容易地再现任何数量的前后表面形状的组合。将能够理解的是，结果的渐进镜片设计能非常精确地对于一个给定的配方再现， 或基本精确地对于任何其他配方再现。将能够理解的是，渐进镜片包括互相结合以提供特定的光学效果的一个前表面和 一个后表面。在该方面，有无穷多个可提供特定的光学效果的适当的前表面和后表面的设 计组合。这样，根据特定的新镜片设计的渐进镜片可以作为前表面和后表面的任何适当的 组合而实现。一个适当的组合可以是一个渐进的前表面和一个球面的后表面的组合。另一 个适当的组合可以包括一个球面前表面和一个渐进后表面。还有一种适当的组合可以包括 一个复曲面前表面和一个在后表面上带有复曲面基础曲线的渐进表面。在本说明书中，对于术语“外周边结构”的引用将被理解为对于渐进镜片设计的外 周边区域的一个或多个光学特点的分布的引用。在该方面，光学特点可以包括诸如光度分 布或像散分布的表面特点，或以光线跟踪对外周边区域的光学性能进行定量化的镜片为基 础的光学特点。这样的光学特点可以包括对镜片的外周边影象位移分布进行定量化的方均 根(RMS)光度误差。在本说明书的范围中，外周边结构由该外周边区域中经选择的光学特点的分布表征，而不是由镜片表面上和镜片的适配点相关的区域的实际位置表征。来自近 距离点插入和走道长度变化的区域形状和尺寸的一定数量的变化也将不实质上改变外周 边结构的性质。在本说明书中，，对术语“区域尺寸平衡”的引用将被理解为对在无穷远距离能看 清目标的镜片表面区域和可在戴镜者通常的阅读距离观察目标的镜片表面之比的引用。将 被理解的是，这些区域受到麻烦的模糊阈值的轮廓的限制，该阈值可由跟踪戴镜者配方的 镜片的光线，尤其是眼_镜片构型获得。在本说明书中，对术语“眼路径插入”的引用将被理解为对远距离区域的垂直主参 照点双区段和近距离区域的垂直主参照点双区段之间的水平距离。在本说明书中，对术语“走道”的引用将被理解为对将远距离区域和近距离区域连 接的逐渐的光度渐进通道的引用。走道长度被规定为镜片表面上远距离参照点和近距离参 照点的Y坐标之间的差别。在本说明书中，对术语“远距离区域”的引用被理解为对位于渐进镜片设计的上部 适合于远距离观看的指定区域的引用。在本说明书中，对术语“进距离区域”的引用被理解 为渐进镜片设计的提供近距离加光度的下部的指定区域的引用。最好每个镜片设计(即参考镜片设计和新镜片设计)规范包括一个电子数据文件 (诸如CAD文件)，该电子数据文件包括叙述该设计的信息(即数据)。理想的是，该信息可 以由适当的编程设备利用以构成该设计的图形描绘，诸如“轮廓地图”的形式，图上有将镜 片表面上有相同光度的点连接起来的线。这样，最好镜片设计的信息包括镜片几何数据，该 数据代表各个镜片设计的形状。对于规定戴镜者最佳值的一个或多个设计特点中的每一个特点，最好该各个规定 值和具体戴镜者的视觉要求相关。在该方面，戴镜者的视觉要求可以通过分析渐进镜片打 算的用途确定。这样的分析可以使戴镜者作出评价以确定戴镜者的视觉要求，以及因此而 确定一个或多个设计特点的最佳值。根据对区域尺寸平衡的最佳值的规定，这样的评价可以包括获得戴镜者的“生活 风格”信息和利用该信息计算戴镜者和利用近距离区域相比较的利用远距离区域的相关频率。该相关频率可以根据得分描述，该得分根据某一数字标度对戴镜者进行评分，而 该数字标度根据戴镜者的视觉要求从近距离优势到远距离优势划分范围。理想的是，该标 度中的每个得分将被映射到具体的区域尺寸平衡中。最好修改参考镜片设计从而获得新镜片设计的步骤包括采用适当的坐标系的形 态变化的过程。一个适当的坐标系可包括由共焦点椭圆和双曲线构成的椭圆坐标系。在本说明书中，对术语“形态变化”的引用将被理解为对包括使参考镜片设计变形 以便提供新镜片设计的过程的引用。最好形态变化过程通过将适当的形态变化功能应用到参考镜片设计从而根据戴 镜者的最佳值修改参考镜片设计的渐进表面光度分布而完成。就是说，形态变化过程将最 好修改参考镜片表面上具有被限定的等光度的点的位置，同时基本保持这些点之间的“连 接”以保存外周边结构的特点。最好对参考镜片设计的修改用对于具有规定的戴镜者最佳值并且是定制的一个或多个设计特点中的每一个特点都不同的形态变化功能进行。这样，在本发明的该形式中， 修改参考镜片设计可以包括多阶段的形态变化过程。按照对参考镜片进行修改以获得具有戴镜者最佳值的区域尺寸平衡的新镜片的 方法，形态变化功能的应用可导致形态变化的过程，其中参考镜片设计的鼻部和太阳穴部 的外周边区域以相反的方向转动。如将要理解的是，以相反的方向转动参考镜片的外周边 区域导致一个被扩大的区域(该区域是远距离区域或近距离区域)和被压缩的另一个区 域。最好适当的形态变化功能的应用导致一个具有和戴镜者最佳值的区域尺寸平衡 基本相同的区域平衡，并且具有和参考镜片设计的外周边结构基本完全一致的新镜片设 计。最好参考镜片设计处于戴镜者的眼路径中的区域不通过形态变化功能进行修改。 然而，眼路径本身的形状可以进行修改以满足戴镜者对其通常典型的近距离视觉任务的会 聚要求。在本发明的一个形式中，参考镜片设计可以用表面曲率矩阵表示。有利的是，在本 发明的这种形式中，形态变化功能可以被应用到参考镜片设计的表面曲率矩阵以便产生目 标的表面曲率分布。在本发明的另一个形式中，参考镜片可以用根据参考镜片的光线跟踪 光学聚散度表示，形态变化功能可以应用到光线跟踪光学聚散度上。在目标表面曲率分布不可实现的事件中，新镜片设计的表面曲率分布可以用应用 和目标表面适配的最小二乘法的过程获得。但是，最好形态变化过程产生接近于可实现的 目标表面曲率分布。在该最佳形式中，适配于目标表面曲率分布的最小二乘法可以用适当 的权重函数进行。理想的是，适当的权重函数将使新镜片设计的临界区域(该区域为围绕 眼路径以及为清楚的视觉而设计的区域中的区域)不受到形态变化过程的影响。本发明的方法可以在可编程的设备中进行。因此本发明也提供用于为戴镜者设计 渐进叠加镜片设计的可编程的设备，该镜片设计具有根据戴镜者的最佳值定制的一个或多 个设计特点，该设备包括(a)用于获得经选择的参考镜片设计的装置，该经选择的参考镜片设计具有-适合于该戴镜者的外周边结构；和-具有已知数值的设计特点，该设计特点包括区域尺寸平衡，眼路径插入和走道长 度；(b)用于从信息库重新获得信息内容的装置，该信息内容包括镜片几何数据，该镜 片几何数据至少描绘经选择的参考镜片设计的形状；(c)用于获得对于一个或多个设计特点的戴镜者最佳值的装置，所述一个或多个 设计特点至少包括区域尺寸平衡；和(d)用于修改信息内容从而获得经修改的信息内容的装置，该经修改的信息内容 描绘新镜片设计，因此新镜片设计的一个或多个设计特点中的每一个特点具有和各个最佳 值基本相同的值。其中新镜片的外周边结构和经选择的参考镜片设计的外周边结构基本完全一致。最好用于获得对于一个或多个设计特点的戴镜者最佳值的装置包括用于规定或 计算戴镜者最佳值的装置。
参考镜片设计的选择可以涉及人工的和/或自动的选择过程，并可以和对戴镜 者，戴镜者的折射状态，宣称的视觉要求或表现其生活风格和/或影响其视觉要求的人类 工程学因素的调查表数据的直接的或其他方式的测试相结合。最好，在本发明的采用人工参考镜片选择过程的实施例中，选择过程可以用从使 用者接收参考镜片设计选择的界面装置进行。如将要理解的那样，使用者可以是戴镜者，或 者可以是能为戴镜者开出新镜片设计的配方者(诸如配镜师)。在本发明的采用自动参考镜片选择过程的实施例中，选择过程可以根据使用者的 输入要求计算参考镜片设计的选择。信息内容可以是根据参考镜片设计选择从信息库重新获得的电子数据文件。最好 信息库包括将不同的参考镜片设计的众多电子数据文件编制成目录的数据库。该数据库可 以处于可变成设备中或处于和可编程设备远程分离但该可编程设备可访问的数据储存装 置中。在数据库处于和可编程设备远程分离的数据储存装置的实施例中，最好可编程设 备可通过通讯环节(诸如互联网)访问数据库。对于一个或多个设计特点的戴镜者的最佳值的规范也可以涉及人工的或自动的 规范过程。在本发明的采用人工规范过程的实施例中，对于一个或多个设计特点的戴镜者 的最佳值的规范可以包括使用者将这些参数的要求值输入可编程设备。在本发明的该形式 中，用于接收戴镜者最佳值的装置可以包括用于从使用者接收该参数的接口。在本发明的采用自动规范过程的实施例中，选择过程可以包括将一组戴镜者参数 输入可编程设备。然后该可编程设备处理该戴镜者参数以便获得戴镜者对于新镜片设计的 最佳值。最好戴镜者参数包括表示戴镜者的视觉行为特点的参数。用于修改参考镜片设计以获得具有所要求设计特点的目标表面的装置可以包括 其工作为进行形态变化过程的处理装置。本发明也提供使可编程设备执行设计渐进镜片的方法的计算机程序，该计算机程 序包括(a)用于处理包含参考渐进镜片设计的电子文件的计算机程序代码，该参考渐进 镜片设计具有适合于戴镜者的外周边结构和带有已知数值的设计特点，所述处理方法修改 参考渐进镜片设计以便提供新的渐进镜片设计，新渐进镜片设计中至少一个设计特点以及 根据戴镜者的最佳值进行定制；和(b)用于提供包含新渐进镜片设计的电子文件的计算机程序代码；其中新渐进镜片设计具有和参考渐进镜片设计基本相同的外周边结构。在本发明的另一个实施例中提供一种使可编程设备为戴镜者设计渐进叠加镜片 的计算机程序，该计算机程序包括(a)用于获得参考渐进镜片设计选择的计算机程序代码，该经选择的参考渐进镜 片设计具有-适合于戴镜者的外周边结构；和-具有已知数值的设计特点，该设计特点包括区域尺寸平衡，眼路径插入和走道长 度；(b)用于获得戴镜者对于一个或多个设计特点的最佳值的计算机程序代码，所述一个或多个设计特点至少包括区域尺寸平衡；和(c)用于修改参考渐进镜片设计以获得新渐进镜片设计的计算机程序代码，新渐 进镜片设计中一个或多个设计特点具有和各个最佳值基本相同的数值。其中新渐进镜片设计的外周边结构和参考渐进镜片设计的外周边结构基本完全一致。计算机程序可以被编码成可编程设备的计算机可读的存储器，或其可被编码在可 由可编程设备读取的计算机可读的媒体(诸如CD，DAT带等)上。在本发明的另一个实施例中提供一种用于为戴镜者设计渐进叠加镜片设计的系 统，该系统包括(a)通讯环节；(b)操作性地连接到通讯环节上的至少一个客户装置；(c)服务器装置，该服务器装置包括CPU和操作性地连接到CPU的存储器，该服务 器装置连接到通讯环节，存储器用使CPU执行的计算机程序进行编码-在服务器装置从客户装置接收参数；-然后选择具有适合于戴镜者的外周边结构和具有已知数值的设计特点的参考镜 片设计，该设计特点包括区域尺寸平衡，眼路径插入和走道长度；-计算戴镜者对于一个或多个设计特点的最佳值，所述一个或多个设计特点至少 包括区域尺寸平衡；-从信息库重新获得信息内容，该信息内容包括镜片几何数据，该数据至少代表经 选择的镜片设计的形状；-修改信息内容从而获得经修改的信息内容，该经修改的信息内容描绘新镜片设 计，因此新镜片设计的一个或多个设计特点中的每一个特点具有和各个最佳值基本相同的 值；和-向客户装置传送经修改的信息内容；其中新渐进镜片设计的外周边结构和参考渐进镜片设计的外周边结构基本完全一致。


本发明将相关于在附图中描绘的各个实施例进行叙述。但是必须理解，下文的叙 述并不限制上文叙述的普遍性。这些附图是图1显示根据本发明的优选实施例的设计渐进叠加镜片的方法的简化流程图；图2显示用于选择适合用于图1的优选实施例的参考镜片设计的过程的简化框 图；图3显示处于椭圆坐标系的坐标格顶上的渐进镜片元件实例的表面的简化轮廓 图；图4显示设计具有定制区域尺寸平衡的渐进镜片的方法的简化流程图；图5显示适合于图4所示方法的区域尺寸平衡形态变化过程的简化流程图；图6显示实例参考镜片设计的轮廓图，该轮廓图显示参考镜片设计的区域边界以
8及新镜片设计的边界；图7显示和通过区域尺寸平衡形态变化过程获得的目标表面比较的参考镜片设计的表面平均光度和像散轮廓；图8显示目标表面的平均光度和圆柱和用均勻权重最佳适配的方法获得的实际 表面的比较；图9显示目标表面和用不同的权重函数获得的实际表面之间的RMS差别；图10显示目标表面的平均光度和圆柱和用特定的权重函数获得的实际表面的比 较；图11显示在区域尺寸平衡范围之上的一组经计算的表面的表面像散分布；图12显示眼路径插入形态变化过程的结果；图13显示走到长度形态变化过程的结果；图14显示一个多阶段形态变化过程的实例；图15显示一个多阶段形态变化过程的各个阶段的表面像散轮廓；图16显示达到多阶段形态变化过程的形态变化要求的移动的方向和数量的矢量 图以及说明由形态变化功能产生的空间扭曲的坐标格扭曲曲线图。
具体实施例方式参考图1，图中描绘了根据本发明的优选实施例的为戴镜者设计渐进叠加镜片的 方法的简化流程图。如图1所示，该优选方法涉及选择2具有适合于戴镜者的外周边结构6和具有已 知数值的设计特点8的参考镜片设计4，规定10戴镜者对于一个或多个设计特点8的最佳 值，以及修改11该参考镜片设计4从而获得新镜片设计12，其中该一个或多个设计特点8 具有和戴镜者的各个最佳值基本相同的数值，并且其中新镜片设计12的外周边结构和参 考镜片设计4的外周边结构基本一致。为了对优选实施例叙述的目的，对术语外周边结构的引用被理解为对外周边影象 位移分布的引用。但是，应该理解，本发明不受这样的限制。实际上，也设想了其他的实施 例，其中外周边结构可以包括外周边区域的其他特点。在所说明的实施例中，具有已知数值的设计特点8包括区域尺寸平衡，眼路径插 入(“插入”)和走道长度。对参考镜片设计4的选择2通过在一个或多个所要求的镜片特点的基础上从参考 镜片设计14的范围选择一个特定的参考镜片设计4来完成。参考镜片设计14的范围中的 每个镜片设计将具有已知的镜片特点。一个或多个所要求的镜片特点将包括外周边结构以及可以包括设计特点8。这样， 具有一个或多个所要求的镜片特点的参考镜片设计的选择包括选择具有适合于戴镜者的 外周边结构6的参考镜片设计，以及可进一步包括在设计特点的基础上选择镜片。当然，镜 片特点也可以包括诸如基础曲线，近距离和远距离非球面和表面曲率的周边分布的其他特
点ο理想的是，特定参考镜片设计4的选择2涉及使用者对具有适合于戴镜者的外周 边结构的参考镜片设计4以及相关于或匹配于规定的一组戴镜者参数16的其他设计特点的选择。该组戴镜者参数16最好从为戴镜者获得的信息中取得。在该方面，至少一些戴镜 者参数可通过直接测量获得，而其他的参数可通过和戴镜者的面谈而获得(例如确定戴镜 者的个人喜好，或确定戴镜者打算使用该镜片的主观积极性等)。戴镜者参数16可以包括但不限于瞳距，视觉行为特点，生活风格信息(例如戴镜 者打算使用该镜片的主观积极性等)，配方数据(即球面，叠加和圆柱)，年龄，性别和眼镜 框信息。在所说明的实施例中以及如图2所示，对参考镜片设计4的选择通过使用者(例 如配方者)和可编程设备18(诸如配备适当软件的台面计算机)的相互作用而进行，这些 可编程设备的工作自动地根据被输入的或由可编程设备18计算的戴镜者参数16选择参考 镜片设计4。但是应该理解，对参考镜片设计4的选择可以通过人工选择过程进行。实际上， 在本发明的采用人工选择过程的形式中可编程设备18可以提供一个其工作使使用者能选 择参考镜片设计4的图形界面。在这种方式中，人工选择过程可以通过根据所要求的一组 镜片特点从参考镜片设计14的范围人工选择特定的参考镜片设计4而完成。该参考镜片 设计14的范围可以以显示可得到的镜片设计14的范围及其各个特点的目录或表格的方式 显不。在该情况中，选择过程涉及一个自动过程，其中可编程设备18根据由使用者输入 该设备18的戴镜者参数16自动选择参考镜片4。理想的是，自动选择过程将戴镜者参数 16编成目录输入诸如数据库20的信息库，该信息库对镜片设计14的范围进行存取，以便能 够进行对于具有最接近于相关戴镜者参数16的设计特点的参考镜片设计4的选择。如上所述，经选择的镜片设计4是来自具有和戴镜者参数16相关的设计特点以及 可能的其他特点的镜片设计14的范围的标准镜片设计。但是，虽然经选择的镜片设计4可 以具有和戴镜者参数16相关的设计特点，“标准”设计的选择仍可能导致一些具有不接近于 至少一些相关戴镜者参数16的性能的镜片特点。其他具有这种情况的特点(诸如对镜片 的外周边结构作出贡献的特点)对戴镜者也是完全有可能的。请再参考图1，选择2参考镜片4以后，该方法然后着重于对戴镜者对于一个或多 个设计特点8的最佳值的规定10 (在本情况下为区域尺寸平衡，眼路径插入和走道长度)。在本发明的第一优选实施例中仅规定了区域尺寸平衡的戴镜者最佳值。这样，在 该实施例中，该方法最终提供了具有比参考镜片设计4更加接近于相关戴镜者参数16的区 域尺寸平衡，因此更加接近于戴镜者需要的新镜片设计12。戴镜者的最佳区域尺寸平衡值可以用和“生活风格”相关的戴镜者参数16确定。 这样的信息然后可用于计算戴镜者和利用近距离区域相比利用远距离区域的相对频率。实际上，戴镜者对于区域尺寸平衡的最佳值可以通过用可编程设备18(参考图2) 计算该两个区域(即远距离区域和近距离区域)中的每一个区域被戴镜者使用的相对比例 确定。该相对比例可以通过分析戴镜者的“生活风格”信息和产生表示戴镜者和依赖远距 离区域相比依赖近距离区域的程度的评分确定。在一个替代实施例中，在从读任务的人类工程学取得的时候，戴镜者的最佳值也 可以针对插入和/或走道长度规定。这样，在该优选形式中，新镜片设计12可以具有比参 考镜片设计4更接近于戴镜者的相关需要的插入和/或走道长度。
规定戴镜者对于一个或多个设计特点8的最佳值(该情况中为对于区域尺寸平衡 的戴镜者最佳值)之后，然后对经选择的参考镜片设计4进行修改10以便获得新镜片设计 12。在本情况下，参考镜片设计4通过根据戴镜者的最佳值修改11参考镜片设计4的形状 而进行修改。如上所述，新镜片设计12将具有和各个戴镜者的最佳值基本相同的一个或多 个设计特点8以及和参考镜片设计4基本一致的外周边结构6。根据本发明的优选实施例，对参考镜片设计4的形状进行修改11以获得新镜片设 计12涉及形态变化过程。形态变化过程可以通过将适当的形态变化功能施加到参考镜片设计4从而根据 戴镜者的最佳值修改参考镜片设计4的表面曲率分布而完成。在该方面中，形态变化过程 可以产生可以实现或可以不实现的目标表面曲率分布。在目标表面不可实现的事件中，形态变化过程可以采用和目标表面适配的最小二 乘法从而获得新镜片设计的表面曲率分布。该适配的最小二乘法的过程可以包括使用非均 勻权重函数。权重函数将在下文更详尽地叙述。在该优选实施例中，不同的形态变化功能可以应用于满足戴镜者最佳值的一个或 多个设计特点8中的每一个特点。这样，适当的形态变化过程可以利用区域尺寸平衡形态 变换功能以及任选的插入形态变化功能和/或走道长度形态变化功能。在转到对利用上述形态变化功能的形态变化过程的实例进行叙述之前，为了避免 混淆的目的，在本说明书中，参考的各种镜片特点将参考图3进行详尽阐述。参考图3，图中显示了一个“实例”参考镜片设计4的轮廓图。如图所示，该实例参 考镜片设计4包括远距离区域26，近距离区域24和两者之间的走道28，该走道提供从远距 离区域26到近距离区域24的光度逐渐进展，没有任何分隔线或棱镜跳变。图3的参考镜片设计也包括其位置和近距离区域24，远距离区域26和走道28相 邻的外周边结构30。近距离区域24和远距离区域26每一个都由各自的“边界”为界，其大致的位置用 各自的双曲线32-1，34-1显示。为了本叙述的目的，近距离区域24边界的边界线32-1下 面将称为“近距离区域边界”。同样，远距离区域26边界的边界线34-1下面将称为“远距 离区域边界”。上文提供了将在本叙述的其余部分参考的对镜片特点的说明，本叙述将转入适合 于参考镜片4设计特点的形态变化的形态变化过程的实例。实例1 区域尺寸平衡形态变化转到图4，图中显示了用于提供新镜片设计12的区域尺寸平衡形态变化过程36， 该新镜片设计12具有和戴镜者最佳区域尺寸平衡基本相同的区域尺寸平衡。这里，区域尺 寸平衡形态变化过程36通过在相反的方向转动参考镜片设计4的鼻侧和太阳穴侧的外周 边区域30 (参考图3)完成。外周边区域30的转动(参考图3)导致一个区域(远距离区域或近距离区域)被 放大而另一个区域被压缩。但是，作为区域尺寸平衡形态变化过程36的结果，新镜片设计 12的处于戴镜者的眼路径中的区域的形状基本保持和参考镜片设计4的眼路径区域的形 状相同。为了完成区域尺寸平衡形态变化过程36，可以用适当的区域尺寸平衡形态变化功能。另外，区域尺寸形态变化过程36也可以要求对适当的坐标系的选择。根据适当的区域尺寸平衡形态变化功能，这样的功能是导致具有其值和戴镜者最 佳区域尺寸平衡值基本相同的区域尺寸平衡的新镜片设计12以及和参考镜片设计4的外 周边结构6基本完全相同的外周边结构6的功能。适合于设计用于参考镜片设计4的形态变化功能的坐标系38的实例在图3中显 示。如图中所示，坐标系38是椭圆坐标系，包括多组共焦点椭圆和双曲线。这里，如果焦点位于(0，a)和(0，_a)，则坐标的转换可定义为χ = r sin θy = ^Ja2 +r2 cos θ和 其中u = a2-x2-y2现在转到图5，通过采用诸如上述椭圆坐标系的适当的坐标系，适当的区域尺寸平 衡形态变化功能可以通过形态变化功能设计程序的方法构成39。如图5所示，区域尺寸平 衡形态变化功能设计程序可以要求限定40经选择的参考镜片设计4的近距离区域24(参 考图3)和远距离区域26 (参考图3)的区域边界32-1，34-1 (参考图3)。远距离区域边界34-1和近距离区域边界32-1可以用接近于各自的边界32_1， 34-1的任何适当的“光滑曲线”限定40。限定了参考镜片设计的区域边界后则限定新镜片设计的区域边界。现在转到图6 显示的实例，图中远距离区域边界34-1和近距离区域边界32-1用双曲线限定，该双曲线具 有经选择而接近于各自的边界的参数。如图所示，所构成的第一组双曲线在镜片的中心区 域提供了对0. 75屈光度轮廓42的合理的适配。有效的是，由每个双曲线包围的区域之比表示了参考镜片设计4的已知的区域尺 寸平衡。第二组双曲线各自显示了达到具有其值和戴镜者的最佳值基本相同的区域尺寸 平衡所需要的近距离区域边界34-2和远距离区域边界32-2的大致位置。或者说，第二组 双曲线显示了目标表面的区域边界，因此而接近新镜片设计12的近距离区域边界34-2和 远距离区域边界32-2的位置。在图6显示的实例中，戴镜者的最佳区域尺寸平衡要求在近距离区域24中15度 的降低和远距离区域26上的相应增加。最好通过在方向Ψ将参考镜片设计4的外周边区域30 (例如鼻部和太阳穴区域) 转动7. 5度而达到15度的转动。用这种方法，区域尺寸(指角度尺寸)的总和可以保持恒 定，因此新镜片设计12具有接近于可实现的光度分布。结果，结果的表面可能对权重函数 相对地不敏感。区域尺寸平衡形态变化过程的效果可以通过参考图7和图8更好地理解。
在该方面，图7说明了对参考镜片设计4进行形态变化以获得具有根据戴镜者的 最佳值的区域尺寸平衡的新镜片设计前后的表面平均光度和像散轮廓。如图7(b)和图 7 (d)所示，作为对参考镜片设计4进行形态变化以根据戴镜者的最佳值修改区域尺寸平衡 的结果，新镜片设计12的近距离区域24的角度尺寸和图7(a)和图7(b)相比被减小。同 样，远距离区域26的角度尺寸相对于参考镜片设计4被放大。但是，从对外周边区域30中 轮廓的检查明显可知，不考虑对区域尺寸平衡的修改，新镜片设计12和参考镜片设计4基 本相同的外周边结构得到了保留。现在转到图8，图中说明了目标表面的平均光度和圆柱的点，以及和用80mm直径 平方网格上的均勻权重计算的实际的新镜片设计12的目标表面(“真实表面”)的最佳适 配。从图8(a)和图8(b)，以及图8(c)和图8(d)的比较明显可知，在0. 25屈光度轮廓水 平，惊骇优化的表面和目标表面基本完全相同。实际上，仅有的可注意的差别显示为在最大 外周边圆柱上的稍许增加。现在参考图9，图中显示了目标表面和新镜片设计的用三个不同的权重函数48，50，52优化的优化表面之间的RMS差别的点42，44，46的数目。这里，该轮廓在0. 03屈光 度下描绘。点48，50，52显示了各个权重的轮廓，而点42，44，46显示了和相应的权重分布 48，50，52最小二乘适配后获得的RMS光度误差。更具体地说，点44显示了包括沿眼路径的加权的高振幅线的结果。这里，误差如 期望一样沿眼路径被减小，但该改进没有进一步扩展到远距离区域。点46显示了将背景权重修整到下圆柱区域中最高的结果。作为该修整的结果，经 优化的表面和目标表面的匹配在镜片的整个清楚可视区域都优于0. 03屈光度。“推动”镜片的“重要”区域的误差外侧的结果是，和目标表面相比，周边的光度 可进一步改变。如上所述，本发明的方法寻求产生具有和戴镜者最佳区域平衡值基本相同 的区域尺寸平衡值，但又具有和经选择的参考镜片设计基本相同的外周边结构的新镜片设 计。现在转到图10，图中显示了和目标表面比较，经优化的表面在平均光度(参考图 10(b))和圆柱点(参考图10(d))上的最后权重函数52 (参考图9)的效果。从检查图10-d和图10-c的比较明显可知，和目标表面和均勻的加权优化相比，夕卜 周边圆柱具有稍许多一点的“上升”。然而，除了远距离区域和近距离区域角度尺寸上的改 变，平均光度和圆柱的全部分布都基本和目标表面完全一致。现在参考图11，图中显示了一组经计算的表面在区域尺寸平衡的范围上的表面像 散分布。然后，用形态变化功能对从同一个参考镜片设计开始的所有表面进行“形态变化，， 以提供各个目标表面，然后，用适当的权重函数对其进行最小二乘适配，以提供新镜片设计 的可实现的表面。实例2 眼路径插入形态变化渐进叠加镜片也可以包括一个插入。在经选择的参考镜片设计4具有一个插入之处，则本发明的方法能修改参考镜片 设计4的形状，从而获得具有和戴镜者的最佳值相应的区域尺寸平衡的新镜片设计12，以 及一个和参考镜片设计4基本相同的插入。或者，该方法可以简单地提供具有和各自的戴镜者最佳值基本完全一致的区域尺寸平衡和插入的新镜片设计12。也就是，新镜片设计12可以具有和参考镜片设计4不同的 插入。在该方面，图12中显示了眼路径插入形态变化过程的结果，该形态变化过程可以 和区域尺寸平衡形态变化过程36 —起使用，以提供具有更接近地相关于戴镜者需要的插 入和区域尺寸平衡的新镜片设计12。如图12所示，插入形态变化过程应用一种形态变化功能，该功能根据戴镜者的最 佳插入值修改插入。在图12显示的实例中，使用一种“褶状”类型的转移54以获得所要求 的眼路径插入 。但是，其他类型的转移也是适当的。插入形态变化过程也可以应用适当的权重函数，该函数着重于应该保持不变的表 面曲率部分。适当的权重函数可以构成为简单的表面圆柱的函数。或者，适当的权重函数 可以基于单规定的轮廓水平构造。实例3 走道长度形态变化过程图13中显示了走道长度形态变化过程的结果，该形态变化过程可以和区域尺寸 平衡形态变化过程36 —起使用，以提供具有更接近地相关于戴镜者需要的区域尺寸平衡 和走道长度的新镜片设计。如图13所示，走道长度形态变化过程应用一种形态变化功能，该功能根据戴镜者 的最佳走道长度值修改(延长或缩短)走道长度。有利的是，走道长度形态变化过程提供了具有和参考镜片基本相同形状的眼路 径，基本相同的远距离区域和近距离区域的规定的角度尺寸，以及基本相同的外周边结构 的新镜片设计。如图13所示，适合用于走道长度形态变化过程的形态变化功能可以采用一种“张 开褶”扩张56或收缩以获得所要求的走道长度。其他类型的扩张或收缩也可以是适当的。走道长度形态变化过程也可以应用适当的权重函数，该函数着重于应该保持不变 的表面曲率部分。适当的权重函数可以构成为简单的表面圆柱的函数。或者，适当的权重 函数可以基于单规定的轮廓水平构造。实例4 组合的区域尺寸平衡，走道长度和眼路径插入形态变化如图14所示，一个形态变化过程可以涉及一个多阶段的过程。多阶段形态变化过程可以涉及通过将第一形态变化功能(插入形态变化功能)应 用到参考镜片设计4而转换58参考镜片设计4的形状，从而提供使插入去除的中间设计 60。去除插入以后，则该方法可以进行第二转换过程62，从而第二形态变化功能(区 域尺寸平衡形态变化功能)被应用到镜片设计60以便提供具有根据戴镜者最佳区域尺寸 平衡值的区域尺寸平衡64的镜片设计。最后，第三形态变化功能(插入形态变化功能)被应用66到重新引入的参考镜片 设计4的初始插入，并从而获得结果的目标表面。实际上，虽然上述实例根据修改具有插入的参考镜片设计4以便获得具有和戴镜 者最佳值匹配的区域尺寸平衡以及和参考镜片设计基本相同的插入的新镜片设计14的多 阶段过程进行叙述，应该理解，其他类型的多阶段形态变化过程也是可能的。例如，适合于本发明的方法的多阶段形态变化过程可以涉及区域尺寸平衡形态变化功能和走道长度形态变化功能的应用，从而提供具有和戴镜者各自的最佳值匹配的区域 尺寸平衡和走道长度的新镜片设计。
或者，多阶段形态变化过程可以要求区域尺寸平衡形态变化功能，插入形态变化 功能和走道长度形态变化功能的应用，从而提供具有区域尺寸平衡，插入和走道长度的新 镜片设计，这些区域尺寸平衡，插入和走道长度都具有和戴镜者各自的最佳值匹配的值。于是，参考图15，图中显示修改具有2. 3mm插入的参考镜片设计68的表面的多阶 段形态变化过程的效果，以便提供具有经修改的插入，区域尺寸平衡和走道长度的新镜片 设计70的实例。更具体地说，所说明的多阶段形态变化过程首先用插入形态变化功能去除2. 3mm 的插入以提供表面72。然后该多阶段形态变化功能应用区域尺寸平衡形态变化功能以便提 供表面74。然后用走道长度形态变化过程对表面74的走道长度进行形态变化(此处走道长 度被增加2. Omm)以便提供表面76。然后表面76用插入形态变化功能进行形态变化以便引 入3. 8mm的插入，因此而提供表面78。应用了形态变化功能对光度矩阵进行形态变化以获得表面76之后，多阶段形态 变化过程的下一步涉及计算对于表面76的最小二乘适配，以便获得可实现的镜片表面70。在该方面，如果适当的“加权”函数用于最小二乘适配将能达到更好的最后结果。 适当的加权函数将是着重于目标表面的应该保持不变的区域的函数。这里，表面70显示了 最小二乘适配应用到表面76之后的实际实现的表面。转到图16，图中显示了一系列矢量图形80，该矢量显示了达到图15的多阶段形态 变化过程的形态变化要求的移动的方向和数量。图中显示的还有说明由各个形态变化功能 造成的空间扭曲的网格扭曲点82。可以设想，本发明的方法将在基于现存的设计配制定制的镜片设计方面是非常有 用的。最后，将理解的是，对于本文叙述的设置还可以有各种变化和修改，这些变化和修 改也都处于本发明的范围之中。
权利要求
一种产生精密加工的渐进镜片元件的方法，该方法包括选择一个具有适合于戴镜者的外周边结构和具有已知数值的设计特征的参考渐进镜片设计；修改所述参考渐进镜片设计，以提供一个新的渐进镜片设计，所述新的渐进镜片设计中至少一个设计特征已根据戴镜者的偏爱定制，其中所述新的渐进镜片设计具有和所述参考渐近镜片设计相同的外周边结构；根据所述新的渐进镜片设计产生所述精密加工的渐进镜片元件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述修改包括修改参考渐进镜片设计 的形状。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中具有已知数值的设计特征包括区域 尺寸平衡，眼路径插入和/或走道长度。
4.如权利要求1到3之一所述的方法，其特征在于，其中修改参考渐进镜片设计以提供 具有根据戴镜者的偏爱定制的设计特征的新渐进镜片设计包括，根据戴镜者区域尺寸平衡 的最佳值修改参考渐进镜片设计的区域尺寸平衡。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，其中对区域尺寸平衡的修改包括修改参 考渐进镜片设计的远距离区域角度尺寸和近距离区域角度尺寸之比，同时保持角度尺寸的 总和恒定，使新渐进镜片设计的外周边区域保持和参考渐进镜片设计的外周边区域基本相 同的外周边影象位移分布。
6.如权利要求1到5之一所述的方法，其特征在于，其中参考渐进镜片设计通过对参考 渐进镜片设计的渐进表面光度分布进行形态变化而被修改。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，其中所述形态变化包括多个形态变化过程， 每个形态变化过程应用一种各自的设计特征的形态变化功能。
8.如权利要求5到7之一所述的方法，其特征在于，其中所述形态变化包括以相反的方 向转动参考镜片设计的鼻部和太阳穴外周边区域。
9.如权利要求5到8之一述的方法，其特征在于，其中每个形态变化过程都使用椭圆坐 标系。
10.如先前权利要求的任何一项所述的方法，其特征在于，其中区域尺寸平衡根据戴镜 者的最佳值修改。
11.如权利要求5到10之一所述的方法，其特征在于，其中参考渐进镜片设计以表面曲 率矩阵的形式表示，并且其中参考渐进镜片设计的渐进表面光度分布的形态变化包括将形 态变化功能应用到表面曲率矩阵以便产生新渐进镜片设计的目标表面曲率分布。
全文摘要
本发明揭示一种设计渐进镜片的方法和系统。该方法包括修改具有适合于戴镜者的外周边结构和具有已知数值的设计特征的参考镜片设计。对参考渐进镜片设计的修改提供了新渐进镜片设计，新渐进镜片设计中至少一个设计特征被根据戴镜者的最佳值进行定制。新渐进镜片设计具有和参考渐进镜片设计基本相同的外周边结构。
文档编号G02C7/02GK101866062SQ20101000294
公开日2010年10月20日 申请日期2003年11月20日 优先权日2002年11月20日
发明者R·S·斯帕拉特, S·R·瓦纳斯, S·W·菲舍 申请人:卡尔蔡司视觉澳大利亚控股有限公司