用于确定包括至少一个光学镜片和一个眼镜架的光学设备的方法

用于确定包括至少一个光学镜片和一个眼镜架的光学设备的方法
【专利摘要】由计算机装置实现的用于确定包括至少一个光学镜片和一个眼镜架的光学设备的方法，该光学镜片被适配成安装在佩戴者眼睛前方的该眼镜架中，该方法包括：?佩戴者数据提供步骤，在该步骤过程中，提供至少与该佩戴者的光学要求、与佩戴者的脸形以及与当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时该光学设备相对于该佩戴者脸部的位置相关的佩戴者数据；?光学成本函数提供步骤，在该步骤过程中，提供光学成本函数，该光学成本函数与当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时该至少一个光学镜片的光学功能相关；?光防护成本函数提供步骤，在该步骤过程中，提供光防护成本函数，该光防护成本函数至少与当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时至少在给定的条件下在该佩戴者眼睛和/或在该佩戴者眼睛的眶周区中的佩戴者皮肤之上的光谱辐照度估计相关；?光学设备确定步骤，在该步骤过程中，确定使总成本函数与该总成本函数的目标值之间的差最小化的光学设备，该总成本函数是该光学成本函数与该光防护成本函数的函数。
【专利说明】
用于确定包括至少一个光学镜片和一个眼镜架的光学设备的 方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于确定包括至少一个光学镜片和一个眼镜架的光学设备的方 法，该光学镜片被适配成安装在佩戴者眼睛前方的眼镜架中。本发明进一步涉及一种计算 机程序产品，该计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，这些指令序列是处理器 可访问的、并且在被该处理器执行时致使该处理器实施根据本发明的方法的步骤。
【背景技术】
[0002] 对本发明的背景的讨论包括于此以解释本发明的上下文。这将不被认为是承认所 引用的任何材料被公开、已知或者是权利要求书中的任一项权利要求的优先权日下的公共 常识的一部分。
[0003] 根据其光谱范围（紫外线、可见光、IR)光辐射对于包括安装在眼镜架中的光学镜 片的光学设备的佩戴者而言可能是有害的和/或不舒适的。
[0004] 在可以到达佩戴者的眼睛或到达佩戴者的眶周区中的皮肤的辐射之中，可以考虑 以下类型的辐射。
[0005] 首先，进入穿过光学镜片的正面并且向上透射到眼睛的透射辐射。这种辐射直接 通过两次折射或者通过在由光学镜片的背面最终折射并到达佩戴者的眼睛之前在光学镜 片的背面上并且然后在光学镜片的正面上多次内反射的更复杂路径到达眼睛。
[0006] 其次，在已经由光学镜片的背面反射之后到达眼睛的反射辐射。通常，来自佩戴者 后方的辐射如果其不经受佩戴者头部的或眼镜架的遮蔽效应则可以由光学镜片的背面朝 佩戴者的眼睛反射。
[0007] 第三，在没有被光学镜片反射或透射的情况下直接到达佩戴者的眼睛的直接辐 射。
[0008] 通常，光学镜片有效地吸收可以直接透射过镜片的有害紫外线辐射而透射有用的 可见光辐射。但是从佩戴者后方而来的辐射可以通过施加于镜片背面的多层涂层被反射并 因此到达佩戴者的眼睛。标准多层涂层被设计以便减少被反射的不舒适可见光辐射的量。
[0009] 减少紫外线辐射的反射的特定涂层可以被涂覆在光学镜片的后表面上以便在已 经在光学镜片的后表面上被反射之后限制到达佩戴者眼睛的危险辐射。
[0010] 然而，除了光学镜片的后表面的涂层外，许多其他参数可以影响到达佩戴者眼睛 的间接辐射的量。例如，眼镜架的形状和/或佩戴者的脸形和/或光学镜片的几何结构可以 影响到达佩戴者眼睛的间接辐射的量。光学镜片的几何结构还可以影响在已经穿过光学镜 片之后到达佩戴者眼睛的间接辐射的量。
[0011] 因此，看起来需要提供改进的光学设备，该改进的光学设备被安排成通过在光学 镜片的后表面上的反射或者通过光学镜片减少到达佩戴者眼睛的不期望的辐射的量。

【发明内容】

[0012] 为此，本发明提出一种例如由计算机装置实现的用于确定包括至少一个光学镜片 和眼镜架的光学设备的方法，该光学镜片被适配成安装在佩戴者眼睛前方的眼镜架中，该 方法包括：
[0013] -佩戴者数据提供步骤，在该步骤过程中，提供至少与该佩戴者的光学要求、与佩 戴者的脸形以及与当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时该光学设备相对于该佩戴者脸部 的位置相关的佩戴者数据，
[0014] -光学成本函数提供步骤，在该步骤过程中，提供光学成本函数，该光学成本函数 与当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时该至少一个光学镜片的光学功能相关，
[0015] -光防护成本函数提供步骤，在该步骤过程中，提供光防护成本函数，该光防护成 本函数至少与当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时至少在给定的条件下在该佩戴者眼睛 和/或在该佩戴者眼睛的眶周区中的佩戴者皮肤之上的光谱辐照度估计相关，
[0016] -光学设备确定步骤，在该步骤过程中，通过修改该光学设备的至少一个参数确定 使总成本函数与该总成本函数的目标值之间的差最小化的光学设备，该总成本函数是该光 学成本函数与该光防护成本函数的函数。
[0017] 有利地，在光学设备确定步骤过程中考虑作为光防护成本函数的函数的总成本函 数允许提供根据佩戴者眼睛和/或在眶周区中的佩戴者皮肤的光谱辐照度优化的光学设 备。
[0018] 换言之，不像到目前为止已经完成的，根据本发明确定的光学设备不仅是根据光 学功能而且还是根据由所述光学设备提供的光防护确定的。
[0019] 此外，根据本发明的方法允许确定适合于佩戴者的脸形的光学设备和/或该光学 设备有待在其中使用的大气条件和/或所述光学设备的特定佩戴条件。
[0020] 换言之，根据本发明的方法是允许通过将个性化使用环境的特殊性考虑在内确定 定制化设备的工具。这相比于针对眼科镜片和眼镜光学设备建立的设计技术是技术突破。
[0021] 根据可以单独或组合地进行考虑的进一步的实施例：
[0022] -该给定的条件包括关于所述佩戴者站立于其中的至少一个场景的位置的信息， 所述至少一个场景包括光谱反照率的空间重分和至少一个辐射源，所述至少一个辐射源具 有确定的发射光谱以及当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时相对于该佩戴者脸部的位置， 其中，所述光防护成本函数提供步骤涉及对来自被所述至少一个辐射源照亮的所述至少一 个场景的辐照度进行建模的步骤;和/或
[0023] -所述确定的发射光谱被至少限制于光谱窗，如紫外线A窗、紫外线B窗、可见光窗、 近红外窗、中红外窗、远红外窗;和/或
[0024] -所述光学成本函数是通过考虑第一光谱窗确定的，所述光防护成本函数是通过 考虑第二光谱窗确定的，其中，所述第一光谱窗和所述第二光谱窗是不同的;和/或
[0025] -所述辐射源是太阳或人造辐射源;和/或
[0026] -所述场景位置是由地面上的位置定义的并且所述给定的条件包括日期和时间信 息;和/或
[0027] -当所述至少一个辐射源是太阳时，所述地面上的位置以及所述日期和时间信息 用于确定太阳高度角;和/或
[0028] -该给定的条件包括场景大气的气胶成分和/或覆盖该场景的云层描述;和/或
[0029] -该给定的条件包括关于光谱反照率的所述空间重分所反射的辐射的偏振的信 息;和/或
[0030] -所述光学设备确定步骤涉及在考虑该光学设备的至少一个参数的用于确定使总 成本函数与该总成本函数的目标值之间的差最小化的所述光学设备的值集时确定所述光 学成本函数的以及所述光防护成本函数的值集(OCFi，…，0CF n; LPCFi，…，LPCFn)的步骤； 和/或
[0031] -该光学设备的所述至少一个参数是该至少一个光学镜片的几何参数;和/或
[0032] -该光学设备的所述至少一个参数是在由以下各项组成的列表中选择的：
[0033] -当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时将所述至少一个光学镜片的背面与该佩戴 者眼睛分开的距离；
[0034] -所述至少一个光学镜片的包角和/或全视角；
[0035] -所述至少一个光学镜片的背面的曲率图；
[0036]-所述至少一个光学镜片的正面的曲率图；
[0037] -所述至少一个光学镜片的轮廓形状;和/或
[0038] -该光学设备的该至少一个参数是减反射涂层参数;和/或
[0039]-该减反射涂层参数与在减反射涂层的列表中对减反射涂层的选择有关;和/或
[0040]-该光学设备的所述至少一个参数是该眼镜架的几何参数;和/或
[0041 ]-该光学设备的所述至少一个参数是在由以下各项组成的列表中选择的：
[0042] -所述至少一个光学镜片的辐射衰减系数的空间图；
[0043] -所述至少一个光学镜片的辐射偏振系数，和/或
[0044] -该总成本函数的该目标值是至少部分地从包括在标准中的眼睛安全建议中确定 的；和/或
[0045] -该总成本函数的该目标值是至少部分地从该佩戴者提供的或对该佩戴者所测量 的佩戴者数据中确定的;和/或
[0046] -所述光防护成本函数提供步骤涉及确定当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时该 至少一个光学镜片相对于该佩戴者眼睛的位置，其中，所述对该至少一个光学镜片的位置 进行建模的步骤考虑当该佩戴者正佩戴与该眼睛架完全相同的试验镜架时对该佩戴者所 确定的多个实际佩戴参数;和/或
[0047] -佩戴者数据进一步包括属于在由以下各项组成的列表中选择的类型的数据： [0048]-佩戴者视觉行为；
[0049] -佩戴者个性化光敏感度；
[0050] -佩戴者光学镜片审美偏好；
[0051] -佩戴者职业活动；
[0052] -佩戴者年龄。
[0053] 根据进一步的方面，本发明涉及一种包括一个或多个存储的指令序列的计算机程 序产品，该一个或多个存储的指令序列可由处理器存取并且当由该处理器执行时致使该处 理器实施根据本发明的方法的步骤。
[0054]根据另一方面，本发明涉及一种使计算机执行本发明的方法的程序。
[0055]本发明还涉及一种计算机可读介质，该计算机可读介质承载有根据本发明的计算 机程序的一个或多个指令序列。
[0056]本发明进一步涉及一种其上记录有程序的计算机可读存储介质；其中，该程序使 计算机执行本发明的方法。
[0057] 本发明涉及一种包括一个处理器的装置，该处理器被适配成用于存储一个或多个 指令序列并且实施根据本发明的方法的步骤中的至少一个步骤。
【附图说明】
[0058] 现在将参照附图来描述本发明的非限制性实施例，在附图中：
[0059] 〇图1是根据本发明的第一实施例的方法的流程图，
[0060] 0图2是根据本发明的另一个实施例的方法的流程图，并且 [0061] 〇图3和图4表示减反射涂层的特征。
[0062] 附图中的元件仅是为了简洁和清晰而展示的并且不一定是按比例绘制的。例如， 图中的某些元件的尺寸可以相对于其他尺寸被放大，以便帮助提高对本发明的实施例的理 解。
【具体实施方式】
[0063] 在本发明的框架中，以下术语具有以下在此指示的含义。
[0064]-术语"光学镜片"应被理解为是指预期由佩戴者的脸部支撑的任何类型的已知镜 片。该术语可以指眼科镜片，如非矫正镜片，矫正镜片，如渐进式多焦点镜片、单焦点或多焦 点镜片。该术语还可以指能够呈现如以下各项中的至少一个增加值的所述眼镜片: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……
[0065]-术语"光学设备"应被理解为指包括眼镜架和至少一个光学镜片的任何类型的已 知眼镜。光学设备可以包括覆盖佩戴者的或者两只眼睛(例如护目镜或面罩)或者仅一只眼 睛(例如头戴式显示器)的单个光学镜片。光学设备可以包括各自覆盖佩戴者的一只眼睛的 两个光学镜片。该术语可以指眼科光学设备、非眼科光学设备、太阳镜、针对运动应用的眼 镜(如护目镜、阅读眼镜、防护眼镜、驾驶眼镜）。
[0066]-术语'处方'应当被理解为指光学屈光力、散光、棱镜偏差以及（当相关时）下加光 的一组光学特性，该组光学特性是由眼科医师或验光师确定的以便例如借助于位于佩戴者 眼睛前面的镜片矫正佩戴者的视力缺陷。例如，针对渐进式多焦点镜片的处方包括光学屈 光力值和在远视点处的散光值，以及下加光值(在适当情况下）。
[0067]-全视角（pantoscopic angle)是光学镜片的光轴与处于主位置的眼睛的视轴之 间的竖直平面中的角，该视轴通常被视为是水平的。
[0068]-包角是光学镜片的光轴与处于主位置的眼睛的视轴之间的水平平面中的角，该 视轴通常被视为是水平的。
[0069]-光学镜片的光轴是垂直于光学镜片的正面并穿过光学镜片的光学中心或者在渐 进式光学镜片的情况下穿过棱镜参考点(PRP)的方向。
[0070] -根据本发明的方法包括确定到达佩戴者的眼睛和眶周区的光线的分布。眼睛和 眶周区的这整个区域被定义为曝光区。
[0071] -术语"模拟"用于指辐射度和光学模拟。这是一项不仅考虑光线(这些光线是由在 3D空间中其起始点、其方向定义的向量）的几何特性，而且考虑其各自的能量、其光谱范围 以及可能其偏振的光线追踪计算技术。光线追踪是对光线在所考虑的系统的不同环境中的 传播路径的计算。具有波长λ的光线沿着其方向向量以直线传播直到其遇到在波长λ具有不 同折射率的两种介质之间的接口，然后其根据斯涅耳-笛卡尔定律被折射、反射(直接反射 或漫反射)或吸收。在与表面相交之后，交叉点和光束的新方向由软件计算并且光线传播直 到其遇到另一个表面(其在之前的功能中可以与系统的几何形状相同）。
[0072] -术语"锥"以及因此术语"入射锥"被广义地使用以简化描述。入射锥实际上是光 线在光学镜片之上的分布包络。此分布是由入射在光学镜片的面上的实际上与镜片表面光 学上相交的所有光线(具有在之前的解释中描述的特性)组成的。这个锥仅包含实际上到达 光学镜片的一侧的光线，因为即使辐射源在空间的所有方向上发射，这些方向中的一些方 向也不允许光线到达光学镜片，因为它们将被头部或镜架的遮蔽挡住。由于包络的这个定 义，此光线分布不限于如在数学或物理中通常已知的仅一个完美锥的几何形状。其确实可 以具有多个锥、或者任何形状的隐含项的一个或多个集合。
[0073] 本发明涉及一种例如由计算机装置实现的用于确定光学设备的方法。该光学设备 通常包括至少一个光学镜片和眼镜架，该光学镜片被适配成安装在佩戴者眼睛前方的眼镜 架中。
[0074] 根据本发明所述的方法允许为佩戴者确定具有针对光辐射的增强型和个性化防 护的光学设备。这种结果是通过优化光辐射在佩戴者的眼睛和眶周区上的分布来实现的。 这种优化可以使用由光学设备的光学镜片折射或反射的辐射的光度流模拟来执行。
[0075] 如图1所示，根据本发明的方法至少包括：
[0076]-佩戴者数据提供步骤S1，
[0077]-光学成本函数提供步骤S2，
[0078]-光防护成本函数提供步骤S3，以及 [0079]-光学设备确定步骤S4。
[0080] 佩戴者数据在佩戴者数据提供步骤过程中被提供。佩戴者数据至少与佩戴者的光 学要求、与佩戴者的脸形以及与当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时该光学设备相对于佩 戴者脸部的位置相关。
[0081] 当光学镜片是眼科镜片时，佩戴者的光学要求可以包括佩戴者的处方。佩戴者的 光学要求还可以包括佩戴者不要求任何眼科处方的指示。
[0082] 佩戴者的脸形可以与佩戴者的鼻子的和/或耳廓的和/或颞区的形状和位置和/或 佩戴者的头发相关。
[0083] 佩戴者数据可以进一步包括与佩戴者的视觉行为相关的佩戴者视觉行为数据。通 常，可以考虑佩戴者的眼睛/头部移动策略。
[0084] 实际上，当接连地注视不同的方向时，个人具有移动他们眼睛或他们头部的不同 倾向。当确定光学镜片时，这种倾向可以具有重要意义。例如，如果佩戴者具有移动其头部 的很大倾向，那么他将主要使用光学镜片的中央部分，而如果他具有移动其眼睛的很大倾 向，那么他可能更多地使用光学镜片的周边部分。
[0085] 佩戴者数据可以进一步包括佩戴者光敏感度的指示。实际上，所有佩戴者对光不 具有相同的敏感度。具体地，佩戴者眼睛的虹膜颜色可以提供这种光敏感度的指示。
[0086] 佩戴者数据可以进一步包括佩戴者的审美光学偏好，如光学设备的正面的期望曲 线或者关于眼镜架的前方与光学镜片的正面之间的曲线差的要求。
[0087] 佩戴者数据可以进一步包括当佩戴光学设备时佩戴者的活动的指示。实际上，当 确定光学设备时，具体地针对光防护函数，佩戴者的活动类型可能是重要的。通常，当光学 设备有待用于阅读时相比用于滑雪或航海在光防护方面的要求是不同的。
[0088] 佩戴者数据可以包括佩戴者将在其中使用光学设备的优选地理定位的指示。实际 上，这种指示可以提供关于在根据本发明所述的方法中有待考虑的照明类型的有用指示。 发光条件各处不同并且甚至取决于一年和/或一日的时间。
[0089] 有利地，根据本发明的方法允许确定适配于地面上的特定场所的以及甚至针对一 年或一日的特定时间的发光条件的光学设备。
[0090] 佩戴者数据可以进一步包括关于佩戴者年龄的指示。
[0091 ]在光学成本函数提供步骤S2过程中，提供光学成本函数。
[0092] 当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时，光学成本函数与至少一个光学镜片的光学 功能相关。
[0093] 在本发明的意义上，光学功能与针对每个注视方向提供光学镜片对穿过该光学镜 片的光线的影响的功能相对应。光学功能可以仅在光学镜片的一部分(光学相关部分)上定 义，即，光学镜片的被佩戴者使用最多的部分。
[0094]光学功能可以包括如屈光功能、光吸收、偏振能力、对比度加强能力等……
[0095]屈光功能于根据注视方向的光学镜片屈光力(平均屈光力、散光等)相对应。
[0096] 在光防护成本函数提供步骤S3过程中，提供光防护成本函数。
[0097] 该光防护成本函数至少与当佩戴者正佩戴光学设备时在给定的条件下在佩戴者 眼睛和/或在佩戴者眼睛的眶周区中的佩戴者皮肤之上的光谱辐照度估计相关。
[0098]给定的条件可以包括关于佩戴者将站立于其中的场景或视觉环境的信息。
[0099] 该场景包括至少一个辐射源以及光谱反照率的空间重分。辐射源具有确定的发射 光谱以及当光学设备由佩戴者佩戴时相关于佩戴者脸部的给定位置。
[0100] 发射光谱可以被限制于如紫外线A或紫外线B的光谱窗。光谱边界取决于所使用的 定义，例如，如果针对紫外线和可见光中的光谱边界引用ISO标准8980-3,那么将考虑在 280nm与315nm之间的紫外线B、在315nm与380nm之间的紫外线A、在380nm与780nm之间的可 见光。
[0101] 近红外窗可以被认为是从0.78μηι到3μηι，中间红外窗通常从3μηι到50μηι，远红外窗 通常从50μπι到1_。至于紫外线，光谱边界取决于用于定义它的参考。例如，在关于红外辐射 暴露极限的ICNIRP指南中，红外区被细分为从0·78μπι到1 ·4μπι的红外-Α、从1 ·4μπι到3μπι的红 外-Β以及从3μηι到1mm的红外-C〇
[0102] 相同的辐射源可以用于估计光学功能。
[0103] 根据本发明的实施例，光学功能在不同于用于估计光防护函数的第二光谱窗的第 一光谱窗中被估计。
[0104] 通常，光学功能是在可见光窗中估计的，而光防护函数是在紫外线A或B窗中估计 的。
[0105] 辐射源可以是天然光源(通常为太阳）或人造辐射源。当佩戴光学设备时，可以基 于佩戴者将要执行的活动类型完成天然和人造辐射源之间的选择。
[0106] 当确定辐射源和光谱反照率的空间重分时可以考虑地面上的位置以及日期和时 间。通常，当辐射源是太阳时，地面上的位置、日期和小时可以用于确定太阳高度角。给定的 条件可以包括场景大气的气胶成分和/或覆盖场景的云层描述。
[0107] 给定的条件可以进一步包括关于光谱反照率的所述空间重分所反射的辐射的偏 振的信息。
[0108] 在光学设备确定步骤S4过程中确定经优化的光学设备。
[0109] 经优化的光学设备对应于使总成本函数与总成本函数的目标值之间的差最小化 的光学设备的配置。总成本函数是光学成本函数与光防护成本函数的函数。例如，总成本函 数可以是光学成本函数与光防护成本函数的加权总和，其中，这些加权系数都不等于零。 [0110]通常，光学设备确定步骤包括模拟步骤，在该步骤过程中，来自被所述至少一个辐 射源照亮的场景的辐射被模拟。
[0111] 根据本发明的实施例，该光学设备确定步骤涉及在考虑该光学设备的至少一个参 数的用于确定使总成本函数与该总成本函数的目标值之间的差最小化的所述光学设备的 值集时确定光学成本函数的值集(OCFi，…，0CF n)以及光防护成本函数的值集(LPCFi，…， LPCFn)的步骤。
[0112] 总成本函数的目标值可以至少部分地从包括在标准中的眼睛安全建议和/或从佩 戴者提供的或对佩戴者所测量的佩戴者数据中确定。
[0113] 通常，光学设备的至少一个参数是光学设备的光学镜片的几何参数。
[0114] 光学设备参数中的至少一个参数可以涉及：
[0115]-当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时将所述至少一个光学镜片的背面与该佩戴 者眼睛分开的距离;和/或
[0116] -所述至少一个光学镜片的包角和/或全视角;和/或
[0117] -所述至少一个光学镜片的背面的曲率图；和/或
[0118] -所述至少一个光学镜片的正面的曲率图；和/或
[0119] -所述至少一个光学镜片的轮廓形状。
[0120] 根据实施例，光学设备的至少一个参数是例如与在减反射涂层列表中减反射涂层 的选择相关的减反射涂层参数。
[0121 ]光学设备的最少一个参数可以是在包括各项的列表中选择的：
[0122] -所述至少一个光学镜片的辐射衰减系数的空间图；
[0123] -所述至少一个光学镜片的辐射偏振系数。
[0124] 建模步骤可以进一步包括确定当光学设备由佩戴者佩戴时最少一个光学镜片相 对于佩戴者眼睛的位置。通常，光学镜片的位置考虑当佩戴者正佩戴与该眼睛架完全相同 的试验镜架时对佩戴者所确定的多个实际佩戴参数。这些佩戴参数包括：
[0125] -当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时，所述至少一个光学镜片的包角；
[0126] -当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时，所述至少一个光学镜片的全视角；
[0127] -当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时将所述至少一个光学镜片的背面与该佩戴 者眼睛分开的距离；
[0128] 图2表示根据本发明的实施例的方法的流程图。如图2所示，根据这个实施例的方 法包括：
[0129]-佩戴者数据提供步骤S100，
[0130]-入射锥确定步骤S102，
[0131]-目标光分布提供步骤S104，
[0132] -初始光学镜片确定步骤S106，
[0133] -初始光分布确定步骤S108，
[0134] -光分布比较步骤S110，
[0135] -光学设备参数修改步骤S112，
[0136] -光分布确定步骤S114。
[0137] 重复光分布比较步骤S110、光学镜片参数修改步骤S112和光分布确定步骤S114直 到光分布与目标光分布之间的差小于阈值。
[0138] 如之前详细描述的，在佩戴者数据提供步骤S100过程中提供佩戴者数据。佩戴者 数据至少与佩戴者的光学要求、与佩戴者的脸形以及与当光学设备由佩戴者佩戴时该光学 设备相对于佩戴者脸部的位置相关。
[0139] 基于包括在佩戴者数据中的不同数据，入射锥可以在入射锥确定步骤S102过程中 被确定。
[0140] 例如，使用光线追踪模拟，可以确定从光源开始击中光学镜片的光线。
[0141] 在目标光分布提供步骤S104过程中提供在佩戴者的眼睛和/或眶周区之上的目标 光分布。目标光分布可以使用包括在标准中的眼睛安全建议来确定。光目标分布可以是与 波长相关的。换言之，取决于波长，目标分布可以是不同的。
[0142] 例如，对于可见光，目标分布可以与在由光学镜片透射之后到达佩戴者眼睛的光 线的最大值相对应，并且对于紫外线，与到达佩戴者眼睛的光线的最小值相对应，而无论紫 外线辐射所沿着的光路如何。
[0143] 在初始光学镜片确定步骤S106过程中确定初始光学镜片。初始光学镜片可以是基 于期望的光学功能来确定的。通常，使用已知的优化方法，可以确定光学镜片的正面和背面 的表面、两个表面之间的距离以及光学镜片的折射率以便最好地满足光学功能要求。
[0144] 这种初始光学镜片确定步骤通常是通过光线追踪计算完成的。
[0145] 初始光分布是针对在初始光学镜片确定步骤过程中确定的初始光学镜片确定的。 通常，初始光分布是使用入射锥通过光线追踪模拟确定的。
[0146] 在光分布比较步骤S110过程中，将初始光分布与目标光分布进行比较。
[0147] 在光学设备参数修改步骤S112过程中，修改光学设备的至少一个参数。
[0148] 在光学设备参数修改步骤S112过程中可以修改的这些光学设备参数之中，可以考 虑两组:在可见光波带中可以改变光学镜片的光学功能的参数(例如，对佩戴者显而易见 的）以及在可见光波带不影响光学镜片的光学功能的参数（假定对佩戴者不是显而易见 的)。
[0149] 在可以改变光学功能的这些参数之中，针对给定的佩戴条件，可以考虑光学镜片 的表面以及眼镜架的几何形状。
[0150]通常，光学镜片的背面的表面可以被修改成减少在于光学镜片的背面上反射之后 可以到达佩戴者眼睛的光线量。考虑到光学镜片的背面的表面改变，光学镜片的正面的表 面有待被修改以便保持光学镜片的整体光学性能。光学镜片的正面的表面的这种补偿改变 可能受限于光学镜片的背面的表面的在光学相关区中完成的改变。通常，如果光学镜片的 背面的表面的最外周边被改变，那么可以不用考虑改变正面的表面，因为光学镜片的这种 周边部分非常不可能由体验典型的注视方向分布的佩戴者使用。
[0151] 在可见光波带中不影响光学功能的这些参数之中，可以考虑有待置于光学镜片的 前表面和/或后表面上的减反射涂层。
[0152] 在光学设备参数修改步骤过程中，可以改变两种类型的参数。
[0153] 在光分布确定步骤S114过程中，确定与经修改的光学设备相对应的光分布。
[0154] 重复光分布比较步骤S110、光学镜片参数修改步骤S112和光分布确定步骤S114直 到光分布与目标光分布之间的差小于阈值。
[0155] 如所指出的，光学设备参数修改步骤可以包括修改对光学功能没有影响的参数， 如置于光学镜片上的减反射涂层的类型。
[0156] 根据这种实施例，不需要进一步确定光学功能。
[0157] 根据本发明的一些实施例，光学设备参数修改步骤可以包括修改影响光学功能的 参数，如光学镜片的表面轮廓。
[0158] 根据这种实施例的方法，光学设备修改步骤可以包括修改进一步的参数以便限制 改变对光学功能的影响并且该方法可以进一步包括光学功能评估步骤。这个参数修改步骤 未在任何附图上示出。
[0159] 在光学功能评估步骤过程中，例如通过光线追踪模拟确定经修改的光学设备的光 学功能、并且将其与光学功能要求进行比较。镜片设计者可以在修改光学设备时确定所允 许的光学功能的改变量。例如，镜片设计者可以考虑光学设备的参数改变受限于可以被补 偿的改变以便保持光学镜片的光学功能。
[0160] 可以在光学设备修改步骤过程中修改的参数还可能受到可用于制造光学设备(具 体为用于制造光学镜片）的制造方法的限制。
[0161] 在典型使用半成品光学镜片坯件的机加工的情况中，在正面上的自由度受到限 制。因此，在光学设备修改步骤S112过程中在光学镜片的背面上可能的修改也被限制。
[0162] 本发明的目标于是为不仅将光学功能而且将针对光辐射(如紫外线辐射）的防护 考虑在内来选择半成品镜片坯件以及因此眼科镜片的正面。已经论证了有可能设法在大范 围的正面曲线之上保持光学镜片的光学性能。因此，有可能在这个范围的正面曲线之上修 改光学镜片的后表面以便在曝光区之上优化光分布。
[0163] 当制造方法允许对光学镜片的两个表面进行数字表面修整时，可以应用本发明的 方法。在这种情况下，可以在制造工艺以及审美标准的限制内修改光学镜片的前表面和后 表面，从而提供关于光学设备的参数改变的很大的自由度同时保持光学镜片的光学性能。
[0164] 示例 1
[0165] Μλ已经实现了根据本发明的用于单焦点光学镜片、考虑允许修改光学镜片的 前表面和后表面两者的制造工艺的方法。
[0166] 在这个示例中，发明人已经考虑了紫外线在佩戴者的眼角膜之上的分布，尽力尝 试避免紫外线辐射到达佩戴者的眼角膜。在这个示例中所考虑的紫外线辐射在280nm与 380nm之间并且被认为是来自空间上位于佩戴者后方、与水平平面形成15°的入射角（高度 角)并且在33°处对镜片具有水平影响的来源。在佩戴者的右眼上执行模拟。
[0167] 考虑佩戴者的脸形，佩戴者的头部向下调整15°，对应于步行时的自然视线。
[0168] 佩戴者具有-2.5屈光度的球面处方。
[0169] 在这个示例中考虑具有不同的佩戴者参数但是在单个佩戴者上的两个眼镜架。针 对两个眼镜架考虑在587nm波长具有1.65的折射率的单折射率材料。针对包括在设备中的 光学镜片考虑单一光学设计。初始光学镜片被选择成具有球面后表面，该初始光学镜片针 对后表面具有110mm的曲率半径以及针对前表面具有190mm的曲率半径。
[0170] 第一眼镜架被认为具有8°的包角以及-8°的全视角。
[0171] 光线追踪模拟指示针对初始光学设备（即，安装在第一眼镜架中的光学镜片），佩 戴者的几乎所有的眼角膜接收紫外线辐射。
[0172] 后表面曲率半径于是变为100mm。为了补偿镜片的这个几何修改并且为了保持光 学镜片的相同的光学功能，前表面的曲率半径变为162.2mm。光线追踪模拟指示紫外线辐射 空间上转移至佩戴者眼睛的鼻侧并且影响佩戴者的眼角膜的更小区域。
[0173] 后表面曲率半径于是变为93mm，而前表面曲率半径变为144.7mm。光线追踪模拟指 示紫外线辐射更加空间上转移至佩戴者眼睛的鼻侧并且影响佩戴者的眼角膜的更小区域。
[0174] 根据本发明所述的方法使得由于后表面92_的曲率半径以及前表面142.3mm的曲 率半径而没有紫外线辐射到达佩戴者的眼角膜。
[0175] 发明人已经用具有10°的包角以及-8°的全视角的眼镜架运行了根据本发明的方 法。根据本发明的方法为背面提供值为105mm的曲率半径并且为前表面提供值为175.6mm的 曲率半径，从而使得没有紫外线辐射到达佩戴者的眼角膜。
[0176] 示例2
[0177] 发明人已经实现了根据本发明的方法以选择最适当的减反射涂层。
[0178] 通常，在这一示例中，并且更一般地当在本发明的方法中有待改变的光学设备的 参数不影响光学镜片的光学功能时，光学功能在第一情形中被优化。光学成本函数不与光 防护成本函数一起被重新计算。
[0179] 这个示例是针对紫外线A和紫外线B(即，在280nm与380nm之间）实现的。
[0180]光防护目标是减少在已经在光学镜片的后表面上被反射之后到达佩戴者的眼角 膜的紫外线辐射的水平。
[0181]以下表格总结了模拟中使用的参数。
[0182]
[0183] 基于ASTM G173-03规范（美国试验和材料学会)使用光谱线对源光谱分布进行建 模。（在此规范中的紫外线光谱排序类似于在CIE85规范中定义的紫外线光谱排序）
[0184] 光谱紫外线危险函数S(A)是由D.斯里尼(D.Sliney)及合作者定义的函数并且现 在被用作参考:如在ICNIRP指南中，这在紫外线光谱域中表示眼睛光谱敏感度。
[0185] 根据在保健物理学(Health Physics)87(2): 171-186,2004中发布的关于紫外线 辐射暴露极限的ICNIRP指南考虑紫外线照射量限制。
[0186]此论文声明在8小时周期内在区域315nm至400nm中的总(未加权的）紫外线光谱福 射曝光不应超过l〇4J.m-2并且在180nm与400nm之间紫外线曝光不应超过有效光谱加权后的 30J.m- 2〇
[0187] 这个限制表示这样的条件:在这些条件下，预期可以反复地暴露几乎所有的个人 而没有严重的副作用并且没有延迟效应的显著风险。
[0188] 图3上表示第一减反射涂层的特征。
[0189] 图4上表示第二减反射涂层的特征。
[0190] 发明人已经观察到，针对0°包角，两个减反射涂层达到阈值的曝光时间非常类似。
[0191] 针对10°的包角，在考虑所有其他参数相等时，发明人已经观察到第一减反射涂层 允许曝光时间达到1小时37分的阈值而第二减反射涂层仅允许1小时13分的时间。
[0192] 因此，根据本发明所述的方法允许根据光学设备的包角优化选择减反射涂层。
[0193] 以上已经借助于实施例描述了本发明，这些实施例并不限制本发明的发明构思。
[0194] 对于参考了以上说明的实施例的本领域技术人员来说，还可以提出很多进一步的 修改和变化，这些实施例仅以实例方式给出，无意限制本发明的范围，本发明的范围仅由所 附权利要求书予以限定。
[0195] 在权利要求书中，词"包括"不排除其他的元件或步骤，并且不定冠词"一个(a)"或 "一个(an)"不排除多个。不同的特征在相互不同的从属权利要求中被叙述这个单纯的事实 并不表示不能有利地使用这些特征的组合。权利要求书中的任何参考符号都不应当被解释 为限制本发明的范围。
【主权项】
1. 由计算机装置实现的用于确定包括至少一个光学镜片和一个眼镜架的光学设备的 方法，该光学镜片被适配成安装在佩戴者眼睛前方的眼镜架中，该方法包括： -佩戴者数据提供步骤，在该步骤过程中，提供至少与该佩戴者的光学要求、与佩戴者 的脸形以及与当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时该光学设备相对于该佩戴者脸部的位 置相关的佩戴者数据， -光学成本函数提供步骤，在该步骤过程中，提供光学成本函数，该光学成本函数与当 所述光学设备由所述佩戴者佩戴时该至少一个光学镜片的光学功能相关， -光防护成本函数提供步骤，在该步骤过程中，提供光防护成本函数，该光防护成本函 数至少与当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时至少在给定的条件下在该佩戴者眼睛和/或 在该佩戴者眼睛的眶周区中的佩戴者皮肤之上的光谱辐照度估计相关， -光学设备确定步骤，在该步骤过程中，通过修改该光学设备的至少一个参数确定使总 成本函数与该总成本函数的目标值之间的差最小化的光学设备，该总成本函数是该光学成 本函数与该光防护成本函数的函数。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，该给定的条件包括关于所述佩戴者站立于其中的 至少一个场景的位置的信息，所述至少一个场景包括光谱反照率的空间重分和至少一个辐 射源，所述至少一个辐射源具有确定的发射光谱以及当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时 相对于该佩戴者脸部的位置，其中，所述光防护成本函数提供步骤涉及对来自被所述至少 一个辐射源照亮的所述至少一个场景的辐照度进行建模的步骤。3. 根据权利要求2所述的方法，所述确定的发射光谱被至少限制于光谱窗，如紫外线A 窗、紫外线B窗、可见光窗、近红外窗、中红外窗、远红外窗。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，所述光学成本函数是通过考虑第一光谱窗 确定的，所述光防护成本函数是通过考虑第二光谱窗确定的，其中，所述第一光谱窗和所述 第二光谱窗是不同的。5. 根据权利要求1至4所述的方法，其中，所述光学设备确定步骤涉及在考虑该光学设 备的至少一个参数的用于确定使总成本函数与该总成本函数的目标值之间的差最小化的 所述光学设备的值集时确定所述光学成本函数的和所述光防护成本函数的值集(OCFi，…， OCFn; LPCFi，…，LPCFn)的步骤。6. 根据权利要求5所述的方法，其中，该光学设备的所述至少一个参数是该至少一个光 学镜片的几何参数。7. 根据权利要求5或6所述的方法，其中，该光学设备的所述至少一个参数是在由以下 各项组成的列表中选择的： -当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时将所述至少一个光学镜片的背面与该佩戴者眼 睛分开的距离； -所述至少一个光学镜片的包角和/或全视角； -所述至少一个光学镜片的背面的曲率图； -所述至少一个光学镜片的正面的曲率图； -所述至少一个光学镜片的轮廓形状。8. 根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，该光学设备的该至少一个参数是减 反射涂层参数。9. 根据权利要求8所述的方法，其中，该减反射涂层参数与在减反射涂层的列表中对减 反射涂层的选择有关。10. 根据权利要求5至9中任一项所述的方法，其中，该光学设备的所述至少一个参数是 该眼镜架的几何参数。11. 根据权利要求5至10中任一项所述的方法，其中，该光学设备的所述至少一个参数 是在由以下各项组成的列表中选择的： -所述至少一个光学镜片的辐射衰减系数的空间图； -所述至少一个光学镜片的辐射偏振系数。12. 根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，该总成本函数的该目标值是至少 部分地从标准中所包括的眼睛安全建议中确定的。13. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，该总成本函数的该目标值是至少部 分地从该佩戴者提供的或对该佩戴者所测量的佩戴者数据中确定的。14. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述光防护成本函数提供步骤涉及 确定当所述光学设备由所述佩戴者佩戴时该至少一个光学镜片相对于该佩戴者眼睛的位 置，其中，所述对该至少一个光学镜片的位置进行建模的步骤考虑当该佩戴者正佩戴与该 眼睛架完全相同的试验镜架时对该佩戴者所确定的多个实际佩戴参数。15. 根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，佩戴者数据进一步包括属于在包括 以下各项的列表中选择的类型的数据： -佩戴者视觉行为； -佩戴者个性化光敏感度； -佩戴者光学镜片审美偏好； -佩戴者职业活动； -佩戴者年龄。
【文档编号】G02C7/10GK105874376SQ201480071784
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2014年12月30日
【发明人】M·特希耶尔斯, C·贝贡
【申请人】埃西勒国际通用光学公司