修正镜架形状数据的方法

专利名称：修正镜架形状数据的方法
修正镜架形状数据的方法本发明涉及一种修正镜架形状数据的方法。通常，需要戴眼镜并因而具有眼科医生开具的处方的人，会前往配镜师处挑选将 来眼镜的镜架。该将来的眼镜配镜者可能会尝试多副镜架，并从中最终挑选一副。该配镜师 根据所述处方订制一副相应的镜片。送到配镜师处的镜片是根据视觉标准设计并制造的。基于镜片制造商所提供的服务，配镜师可能将不得不切割该镜片以使能契合顾客 所挑选的镜架；或者在“远程切边”服务的情况下，配镜师也可能收到已切割好的镜片，仅需 将其装配到所述镜架中。通过测量设备，例如机械传感器，能够对所挑选的镜架的孔洞(即用于装配镜片 的镜架的孔洞)的内圆周进行非常精确的测量。更具体地，镜架的孔洞包括内沟槽并且该 沟槽的特征(孔洞的倾斜角度，沟槽的深度等)能够在计量室中使用机械传感器进行测量。 US 5，121，548描述了一种这样的测量装置和方法。通过机械传感器对所选镜架进行的测量能够订制到既能与所选镜架相契合又符 合配镜者处方的镜片。根据在计量室中通过机械传感器所实施的测量，配镜师或镜片提供者可以_根据视觉标准，例如配镜者的处方，为配镜者确定最好的半成品镜片；-对镜片进行切边并且切角，使其能与所挑选的镜架的测量结果相契合；在本发明的意义下，根据镜架形状切割镜片的步骤称为“切边”，在镜片外缘形成 斜角的步骤称为“切角”。镜片提供者必须确保提供的镜片符合配镜者的处方和挑选的镜架。例如，镜片提供者必须确保将来的镜片能很好地契合所挑选的可能有特别的孔洞 和沟槽的镜架。据此可以理解，对镜片提供者来说，对所选镜架的内圆周孔洞进行的测量和对所 述半成品镜片的选择是非常重要的。通常，镜片提供者会为配镜师提供测量设备。镜片提供者的测量设备由提供者根 据公知方式进行校准。通常，如果配镜师希望使用不是由镜片提供者所提供的测量设备来 测量镜架，那么镜片提供者可能就不能够使用该形状数据。如图6所示，在不同品牌和/或不同型号的测量设备上对同一镜架的数字化，不会 得出相同的结果。因此希望从不同镜片提供者处订制镜片的配镜师必须配备有与其所希望订制的 镜片提供者同样多的测量设备。本发明的目的在于改进这种情况。为此，本发明提供了一种修正镜架形状数据的方法，包括以下步骤·使用镜架形状测量设备，通过测量镜架的形状生成镜架数据，利用所述镜架数据 确定测量的镜架形状的惯性主轴，·计算新的表示在测量的镜架形状的惯性主轴上的镜架数据。优选地，对使用任一测量设备进行镜片形状测量应用此方法会得到相同的结果。事实上，在惯性主轴上表示的镜架的形状能够得到独立于测量设备的镜架的形状。进一步根据以下可以单独或综合考虑的实施例 在计算惯性主轴的步骤后，进一步包括绕ζ轴将惯性主轴的X轴和y轴旋转角度 θ的步骤，ζ是垂直于测量的镜架形状的平均平面的轴，并且，Arctgi^-)-\<θ< Arctg(^·) +1，其中Xx是惯性主轴的χ轴在测量设
xXxX备的轴的X轴上的投影，Xy是惯性主轴的χ轴在测量设备的轴的y轴上的投影；·在生成镜架数据的步骤和计算惯性主轴的步骤之间，该方法进一步包括使用指 令终端将镜架数据发送至镜片制造商处的步骤；·在生成镜片数据的步骤和计算惯性主轴的步骤之间，进一步包括使用指令终端 将镜架形状测量设备的识别数据发送至镜片制造商处的步骤；·该镜架数据包括通过将镜片框架的三维形状投射至平面上所获得的三维数据或 二维坐标，以及定义为约等于所述三维框架形状的曲面的参数值； 将所述测量的形状表示在惯性主轴上的步骤由将所述测量的形状表示在校正的 惯性轴上的步骤所替代；·该方法进一步包括根据所述镜架形状测量设备，计算出校正函数的步骤；·该校正函数是根据所述设备的测量元件的几何性计算得出的，例如所述设备的 测量元件的形状和/或尺寸；·在计算校正函数的步骤后，该方法进一步包括使用所述校正函数校正所述测量 的形状的步骤；根据本发明的另一方面，本发明涉及镜片的制造方法，包括以下步骤 接收镜片，·使用根据本发明的方法，确定给定镜架的形状，·确定镜片的斜角的形状使得镜片装配到所述镜架中，·根据计算得出的斜角切割镜片。进一步根据可以单独或综合考虑的实施例 在镜片订制方挑选并测量镜架并且将镜片沟槽的内轮廓传送至安装在镜片打磨 方的用于执行计算步骤的计算设备，·切割步骤先于订制方。本发明还涉及镜片的订制方法，包括以下步骤·挑选镜架，·根据本发明订制镜片的切割，·将切割后的镜片装配到所选择的镜架中。根据本发明的另一方面，其涉及一种计算机程序产品，包括一个或多个可以由处 理器获得的预存指令序列且当由处理器在执行时，使得该处理器至少执行根据本发明的一 个方法的至少一个步骤。本发明还涉及一种计算机可读介质，其承载着一个或多个根据本发明的计算机程序的指令序列。除非另有特别说明，否则镜架边框的截面应当理解为是包括该镜架边框的质心的 平面。除非另有特别说明，否则镜片的截面应当理解为是包括该镜片的质心的平面。除非另有特别声明，否则词组“配镜师”也可被理解为眼保健专家。除非另有特别声明，否则从以下论述中显而易见地，在说明书全文的论述中所采 用的术语，诸如“处理”、“计算”、“生成”或其他相似的术语是指计算机或计算系统或类似的 电子计算设备的操作和/或处理，用以对在计算系统的注册表和/或内存中的诸如电子的， 物理量表示的数据进行处理和/或转换为其他相似地表示物理量的数据，并存储于计算系 统的内存、注册表或其他这样的信息存储器、传输或显示设备中。本发明的实施例可以包括数个用于执行此处操作的设备。该设备可以是专为预期 目的所设置的，或者也可以是通用目的计算机，或者由储存在计算机里的计算机程序选择 性激活或重设的数字信号处理器(“DSP”)。这样的计算机程序可以存储在计算机可读存 储介质上，例如包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、光盘只读存储器(CD-ROMs)、 磁光盘、只读存储器(ROMs)、随机存取存储器(RAMs)、电可编程只读存储器(EPROMs)、电可 擦可编程只读存储器(EEPROMs)、磁性或光学数据卡，或者任何其他适合存储电子指令并能 与计算机系统的总线连接的介质。这里呈现的处理器和显示器并非固有地涉及任何专用的计算机或其他装置。各 种通用目的系统可用于与这里的技术相一致的程序，或者可以用于证明设置一个更专用的 装置来执行目标方法是更方便。通过下文的描述，将呈现这些各种系统所期望的结构。另 外，本发明的实施例并非参考任何特定的编程语言进行描述。可以认识到，可使用各种编程 语言来实现本文中所描述的本发明的技术。现参照以下附图对本发明的非限制性实施例进行描述

图1示出了镜架封闭边框的前表面； 图2a和图2b示出了两种类型的镜架边框的截面；·图3示出了镜片在切边前及切边后的轮廓；·图4示出了渐进多焦点镜片在切边前及切边后的轮廓；·图5示出了经过切边以装配到封闭的镜架边框中的镜片的截面； 图6和图7示出了使用不同的测量设备所测量出的镜架边框的测量的沟槽。图中的各个元素已简单和清晰地示出，因而没必要将其按比例绘制。例如，图中的 一些元素的尺寸相较于其他元素可能被夸大了，这是为了帮助加强对本发明实施方式的理 解。在本发明的框架下，下列术语包含下文所述的含义_渐进片的光轴垂直于镜片前表面的方向并经过镜片的光学中心；-远视区镜片中围绕着远视点的区域，该区域内所述镜片的局部屈光能力和散 光的光学特性与所述远视点的光学特性是实质相同的；_近视区镜片中围绕着近视点的区域，该区域内所述镜片的局部屈光能力和散 光的光学特性与所述近视点的光学特性是实质相同的；-渐进片的附加度数在近视点的镜片屈光度数值与在远视点的屈光度数值之间的差值；-镜片的光学特性屈光度、散光度，像差等涉及改变经过镜片的光束的数据；-处方屈光度、散光度以及其他相关的附加的光学特性的集合，所述集合是由眼 科医生决定的，用以矫正个人视力缺陷，例如通过使用置于该个人眼睛前部的镜片。术语 “散光度”是用来表示由幅值和角度值形成的数据对。尽管这是一种语言的滥用，但该术语 有时也用来仅表示散光的幅值。语言环境能让本领域技术人员理解这个术语所表达的意 图。一般来说，对于渐进片的处方包括在远视点的屈光度和散光度和在适当处的附加度数 的值。-镜片的表面特性关于镜片的一个表面的几何数据，例如平均球面度或柱面度；_平均球面度，表示为D (N-I)乘以一个表面的两个以米为单位的曲率半径的倒 数之和的一半，这两个曲率半径表示为Rl和R2，，并且在所述表面上的同一点上测得。换句 话说=D = (N-I) X (1/R1+1/R2V2，其中N是镜片的折射率，以及-柱面度，表示为C:(N_1)乘以一个表面的两个以米为单位的曲率半径的倒 数之差的一半的绝对值，并且所述曲率半径在所述表面上同一点测得。换句话说c = (N-I)X I1/R1-1/R2 ；-“高度”是用来定义当视线水平时，对应垂直位置的镜片或镜片区域的尺寸；-“宽度”是用来定义当视线水平时，对应水平位置的镜片或镜片区域的尺寸；在本发明的框架下，术语光学表面的“曲率”是指在在所述表面上的一个区域或一 个特定点的曲率。如果该表面是球形的，则该曲率是固定的并且可以随处确定。如果所述 表面是单视非球面表面的，则它的曲率通常在光学中心进行测量或确定。如果所述表面是 渐进多焦点表面，则它的曲率通常在远视点进行测量或确定。上述提到的几点是根据本发 明可测量或者确定曲率的优选的但非限制性的点。在本发明的意义下，最终的镜片可以是任一种已知的镜片，例如，无色镜片或彩色 镜片或太阳镜片。在本发明的意义下，几何数据至少包括轮廓和形状数据。所述轮廓数据可以但不限于从下述列表中选择，其包括-镜架一个面或凹槽底部的三维周长，-在镜架的凹槽底部和镜架的一个表面之间的至少一个点的距离。所述形状数据可以但不限于从下述列表中选择，其包括_镜架前表面的切线，-表示镜架的三维数字，-镜架正表面的平均环面，球面，柱面，- 二面角，-表示镜架的内轮廓的三维数字，_镜架的斜角。根据本发明，使用本领域中公知的测量设备，通过测量给定镜架可以获得该几何 数据。优选地，该几何数据的精确度能够被提高。事实上虽然镜架是在参考框架的基础上 进行生产的，但可能在给定框架和参考框架之间存在小的几何差异。几何数据还可以从镜架数据库中获得。优选地，这种方式消耗较少的时间。
几何数据也可以通过测量和使用数据库的结合来得到。根据本发明的不同实施例，几何数据包括但不限于_实际轮廓参数和参考形状，-镜架的三维数据，-镜架的二维数据和曲面数据，_镜架边框的内轮廓数据，-镜架的正表面的几何数据。根据本发明，配镜者数据至少包含配镜者的处方数据，也可能包含但不限于从下 述列表中选择的元素，其包括-单眼瞳距，_装配点高度，_ 广角，-审美标准的选择，例如“1 1，，、“1 2”、“前曲面跟踪”。所述“前曲面跟踪”是一种标准，是指形成了一个斜角，以连接所述镜片的前表面 和所述镜架的前表面。所述“1 1”是一种标准，是指在镜片的外边缘上形成与镜片前后表面相等距离 的斜角。所述“1 2”是一种标准，是指在所述镜片的外边缘上形成斜角，以使得所述斜角 到所述镜片前表面的距离等于所述斜角到所述镜片的后表面距离的1/2。根据本发明，所述处方数据可能包括很少或者不包括视力矫正。例如，当所述镜片 是太阳镜片时，则该处方可能不包括视力矫正。图1示出了镜架10和分别表示为D和G的配镜者的左右瞳孔在镜架10中的位置 的示意图。该图中用粗线14示出了镜架10中镜片的轮廓，用细线示出了镜架10的内界限16 和外界限18。由塑料或者其他材料制成的元件，其轮廓与所述镜架的沟槽底部相对应，该元件 被称作镜架的模板。因此，该模板即是为了装配到所述镜架中而镜片必须经过切割的外部 形状。字母B表示通过矩形系统法所确定的模板的总高度，S卩，根据用于镜片框架测量 系统的ISO 8624标准。这个高度与所述镜片切割后所装配的矩形的高度相对应。连接框架的左右模板的元件叫做镜架的桥，在图1中表示为字母P。右边的半瞳孔间距PD和左边的半瞳孔间距PG约等于配镜者两瞳孔之间的间距的 一半。为了适合渐进片，配镜师需要测量半瞳孔间距PD和PG。左半瞳孔间距和右半瞳孔间距，分别是所述镜架的垂直对称轴与左瞳孔中心的间 距和与右瞳孔中心之间的间距。右矩形高度HD和左矩形高度HG，分别指右瞳孔和左瞳孔与右半镜架和左半镜架 的最低点之间的垂直距离。在图1中，为了契合渐进片，配镜师可能测量基准高度HDd和HGd。上述左右基准 高度分别是指左瞳孔或右瞳孔与左交点或右交点之间的距离，所述交点为经过瞳孔的垂线与所述镜架在所述镜架低部相交的交点。相对于镜架的瞳孔间距和瞳孔高度的测量是配镜者在给定位置进行的，也就是说 配镜者头伸直并看向无限远处。给定镜架的特性可以使用本领域公知的设备对镜架进行测量。例如，美国专利文 件US-A-5333412描述了一种能够在三维空间里测量镜架的沟槽底部形状的设备。这样所 述形状就能被确定，然后就能够计算高度B。镜架的特征也可以根据配镜者选出的模型由制造商直接给定。当配镜者头伸直并看向无限远处时，使用这样定义的数据切割每个镜片，从而使 得渐进片的配镜十字CM置于所述镜架中正对相应的眼睛的瞳孔的位置。因此，当镜架的配镜者头伸直并看向无限远处的时候，他的视线穿过镜片的配镜 十字。因此，如果配镜十字没有在所述镜片上标出，当然也可以在修正了微标媒介和配镜十 字之间的距离后，使用微标媒介来对镜片定位。除非另有特别声明，否则根据本发明所述方法可以适用于任何类型的镜架，例如 金属镜架，塑料镜架，组合镜架，半框镜架，尼龙镜架，无框镜架。图2a和2b示出了两种不同的镜架边框的截面。图2a中的边框20具有V形的沟槽22，其通常对应于金属或者塑料的封闭镜架。 将被装配到这种封闭的镜架中的镜片需经过切角，以得到一个相应的Λ形的斜角(倒置的 ν形)。图2b中的边框20具有U形的沟槽24，通常它与半框镜架相对应。将被装配到这 种半边框镜架中的镜片需经过切角，以得到一个相应的U形的斜角，然后使用固定绳索把 它装配到镜架中去。图3示出了镜片在切边前后的轮廓的示意图。在图中，细线对应于切边前镜片的 轮廓。在标准情况下，该镜片为圆形。粗线对应于镜架模板的轮廓，它也是镜片切边后的轮 廓。对镜片切边后紧接着或者结合切角的步骤，使所述镜片能够随后装配到所述镜架中去。图3示出了镜架的模板的总宽度A和该模板的总高度B，即用于装配切割后的镜片 的矩形的宽度和高度。如前所释，对于镜架中的镜片的定位包括通过使用定位数据，例如镜 片的显著点，来决定所述镜架中的镜片的期望位置。例如，可以使用镜片的配镜十字、标记于镜片表面上的微标媒介物，或者单视镜片 的光学中心。在图3中，使用参考标记十字CM标记配镜十字或光学中心。对于不是轴对称的镜片来说，同样有必要在镜架中对所述镜片进行有角度定位。图4示出了在沿着与镜架尺寸对应的轮廓C进行切边前的渐进片的示意图。在图 中，分别示出了用N和T表示的所述镜片的鼻侧和支架侧，子午线LM、分别用VL和VP表示 远视点及近视点，内移距In以及用0表示的镜片的棱镜参考点(PRP)。图5示出了经过切边及切角的镜片100的截面。这样的镜片包括一个前表面102、 后表面104以及一个外围106。所述后表面104是当镜片装配所述镜架时最靠近配镜者眼睛的一面。通常地，后 表面104是凹型的，而前表面102是凸型的。所述外围106是在所述切边步骤及切角步骤时之前获得的。如图5所示，该外围 提供了装配方式，在本实施例中即斜角108。如前所述，所述斜角的几何性，尤其是它的位置
8和形状，取决于用于装配所述镜片的所述镜架。
0131]
0132]
0133]
0134]
0135]
0136] 重心。
0137]
0138] 点的测量装置t
可选地，镜片的外围具有前表面反向斜角Iio以及后表面反向斜角112。
下文描述根据本发明的所述方法的一个实施例。
根据本发明的一个实施例，配镜者在配镜师处挑选一副镜架。
配镜师使用一种如US 5，121，548中所描述的测量工具，来测量所挑选的镜架。
测量数据至少包括该镜架每个边框沟槽的内轮廓。
根据本发明，通过改变轴的任一点可以计算出惯性矩阵，例如改变曲面的质心或 根据本发明的实施例，可计算出所述曲面的质心。
以x(i)、y(i)、z(i)为返回到测量装置的点的坐标，例如关于所述中心或测量原
0139]
0140]
0141]
0142]
重心的坐标的物理表达式如下
Xgc-[YxKi)*XCiiWY^)
w)] O)
0143]其中l(i)是指数段 i (Index Segment)的长度，xc(i), yc(i), zc(i)是所述段 i 的中部的坐标。
0144]需要注意的是，分母⑴表示所述曲面的周长。
0145]xc (i)，yc (i)，zc (i)的表达式为
0146]xc (i) = (x(i )+x(i+l))/2
0147]yc(i) = (y(i)+y(i+l))/2
0148]2c (i) = (z(i)+z(i+l))/2 ；
0149]以及所述指数段i (Index Segment)的长度是
0150]/(/) = ](x(i +1) — X(O)2 + (y(i +1) — y{i)f + (z(i +1) — z{i)f
0151]读取的点的坐标转换成重心的表达式则为
0152]u(i) = χ (i)-Xnc
0153]v(i) = y(i)-Yac
0154]w(i) = ζ (i)-zzc
0155]
0156]
0157]
0158]
0159]
对于一个在轴G，u， 关于u轴的惯性矩:
上，由η段组成的曲面，定义为
η
Igu = Z L(J). du(i)2
；=]
Igv = ^L(I) · ν( )2
i=l
Igw = JjLii)-dw(if
(=1
在这些表达式中，L (i)表示所述指数段I (Index Segment)的长度，du (i)，dv⑴， dw⑴是指从指数段(Index Segment)的中心C(i)分别到其原点在G上的u，ν, w轴的距
罔ο
关于V轴的惯性矩 关于W轴的惯性矩
9
关于U轴的惯性积/
权利要求
一种修正镜架形状数据的方法，包括以下步骤·使用镜架形状测量设备，通过测量镜架边框形状生成镜架数据，·使用所述镜架边框数据确定测量的镜架边框形状的惯性主轴，·计算新的表示在测量的镜架边框形状的惯性主轴上的镜架边框数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在计算所述惯性主轴的步骤后，该方法进 一步包括，绕ζ轴将所述惯性主轴的χ轴和y轴旋转角度θ的步骤，ζ是垂直于测量的镜架形状的平均平面的轴，并且&吨(i)-+ l，其中Χχ是所述惯性主轴的χ轴XxxX在测量设备的轴的X轴上的投影，Xy是所述惯性主轴的X轴在测量设备的轴的ι轴上的投影。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在生成镜架数据的步骤和计算惯性主 轴的步骤之间，该方法进一步包括使用指令终端将镜架数据发送至镜片制造方的步骤。
4.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在生成镜片数据的步骤和计算惯 性主轴的步骤之间，进一步包括使用指令终端将镜架形状测量设备的识别数据发送至镜片 制造方的步骤。
5.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述镜架数据包括通过将所述镜 片框架的三维形状投射至一个平面上获得三维数据或二维坐标，以及定义一个约等于所述 三维框架形状的曲面的参数值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在惯性主轴上表示所述测量的形状的步 骤由在校正的惯性轴上表示所述测量的形状的步骤所替代。
7.一种镜片制造方法，包括以下步骤 接收镜片， 使用根据权利要求1至6中任一权利要求所述的方法，确定给定镜架的形状， 确定镜片的斜角的形状以使得该镜片装配到所述镜架中， 根据计算出的斜角切割所述镜片。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在镜片订制方挑选和测量镜架并且将所 述镜片的沟槽的内轮廓发送至安装在镜片打磨方的用以执行计算步骤的计算设备。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述切割步骤先于订制方。
10.一种镜片的订制方法，包括以下步骤 挑选镜架， 根据权利要求7至9中任一权利要求所述的方法订制镜片 的切割， 将切割后的镜片装配到所挑选的镜架中。
11.一种计算机程序产品，其包括一个或多个可以由处理器获得的预存指令序列且当 其被所述处理器执行时，使得该处理器执行权利要求1至10中任一权利要求的至少一个步马聚ο
12.—种计算机可读介质，其承载权利要求11所述的计算机程序产品的一个或多个指 令序列。
全文摘要
一种修正镜架形状数据的方法，包括以下步骤使用镜架形状测量设备测量镜架边框形状，以生成镜架数据，使用所述镜架边框的数据确定所述已测量的所述镜架边框的形状的惯性主轴，计算新的表示在所述镜架边框的测量形状的惯性主轴上的镜架边框数据。
文档编号B24B9/14GK101965535SQ200880127670
公开日2011年2月2日 申请日期2008年12月23日 优先权日2007年12月28日
发明者弗雷德里克·杜波依斯, 戴维德·弗雷索恩 申请人:依视路国际集团(光学总公司)