本发明涉及：一种例如由计算机装置实施的、用于修改光学系统的非屈光参数的方法；一种用于制造眼科镜片的方法；以及一种眼科镜片确定设备。
背景技术：
通常，需要配戴眼镜并因此具有眼科医师开出的处方的人会去眼镜师的商店。眼镜师订购与配戴者处方相对应的一对光学镜片。
发送至眼镜师的那对光学镜片是根据光学标准设计和制造的。
在眼科镜片领域中多项最近改进已经允许提供定制的光学镜片，这种定制超出了配戴者处方。当设计和制造这对眼科镜片时可以考虑除了与光学镜片的屈光功能相关的参数以外的进一步参数。
为了满足配戴者的新要求或规格，通常使用根据分割/定制的设置来优化光学镜片的方法。因此，在镜片提供商想要实施产品定制时，他需要计算在优化光学镜片时用来产生光学功能的一组新的“光学设计目标”。
这种方法具有不容易转换成每个光学设计或产品的缺点。的确，这样的方法需要优化与现有产品一样多的光学设计。
因此，需要一种用于对与配戴者的给定需要相适配的非屈光参数实施“有效”改变、而无需对每种设计进行重复作业(设计时间)和优化时间的方法。
本发明的目标是提供这样一种方法。
技术实现要素：
为此，本发明提出了一种例如由计算机装置实施的、用于修改包括第一表面和第二表面的光学系统的非屈光参数的方法，其中，所述方法包括修改步骤，在所述步骤过程中，修改所述第一表面和第二表面以获得经修改的光学系统，使得所述经修改的光学系统的屈光功能与所述光学系统的屈光功能基本上相同。
有利的是，通过在所述修改步骤过程中修改所述第一表面和第二表面两者，能够在不修改所述光学系统的屈光功能的情况下修改所述光学系统的非屈光参数。
根据可以单独或组合地进行考虑的进一步的实施例：
-所述方法包括：
-光学系统数据提供步骤(s1)，在所述步骤过程中，提供指示所述光学系统的数据，所述数据至少包括指示所述第一表面和第二表面的数据以及指示所述第一表面和第二表面的相对位置的数据，
-修改表面提供步骤(s2)，在所述步骤过程中，提供至少一个修改表面(smod)，
-互补修改表面确定步骤(s3)，在所述步骤过程中，针对至少一个修改表面(smod)中的每一者，确定与所述至少一个修改表面(smod)基本上相同的互补修改表面(sconmod)，
-添加步骤(s5)，在所述步骤过程中，向所述光学系统的所述表面之一添加所述至少一个修改表面(smod)，并且向所述表面中的另一个表面添加所述互补修改表面(sconmod)以获得所述经修改的光学系统；和/或
-所述方法进一步包括：
-初始光学镜片数据提供步骤(s1)，在所述步骤过程中，提供指示初始光学镜片的初始数据，所述初始数据至少包括指示所述初始光学镜片的与第一坐标系相关联的前表面和后表面的数据、以及指示所述前表面和后表面的相对位置的数据，所述初始表面sf，ini和sr，ini包括多个表面点pf，i和pr，i，每个表面点pf，i和pr，i具有平均球镜sph(pf，i)、sph(pr，i)和柱镜cyl(pf，i)、cyl(pr，i)，所述初始光学镜片具有初始屈光功能，
-修改表面提供步骤(s2)，在所述步骤过程中，提供至少一个修改表面smod1，所述修改表面smod1是与第二坐标系相关联的、并且包括多个表面点p1，...pm，每个表面点pi具有平均球镜sph(pi)和柱镜cyl(pi)，
-互补修改表面确定步骤s3，在所述步骤过程中，针对每个修改表面smod1，确定互补修改表面sconmod1，所述互补修改表面sconmod1是与所述第二坐标系相关联的、并且包括多个表面点pcon1，...pconm，每个表面点pconi具有的平均球镜sph(pconi)和柱镜cyl(pconi)基本上等于所述修改表面的对应点的平均球镜sph(pi)和柱镜cyl(pi)，
-取向步骤(s4)，在所述步骤过程中，确定所述第一坐标系和所述第二坐标系的相对位置和取向，
-添加步骤(s5)，在所述步骤过程中，向所述初始光学镜片的前表面和后表面之一添加所述修改表面，并且向所述前表面和后表面中的另一者添加所述互补修改表面，以获得具有的屈光功能与所述初始光学镜片基本上相同的经修改的光学镜片；和/或
-所述互补修改表面(sconmod)与所述修改表面(smod)相同；和/或
-所述互补修改表面(sconmod)被确定成使得所述经修改的光学系统具有与所述光学系统相同的屈光功能；和/或
-所述方法进一步包括优化步骤，在所述步骤过程中，修改所述修改表面(smod)或所述互补修改表面(sconmod)中的至少一者，以使得所述经修改的光学系统具有与所述光学系统相同的屈光功能；和/或
-所述方法在所述添加步骤(s5)之后进一步包括修改评估步骤(s7)，在所述步骤过程中，将至少一个经修改的非屈光参数与目标值进行比较，并且其中，重复所述修改表面选择步骤、所述互补修改表面步骤、所述取向步骤、以及所述添加步骤(s2，s3，s5)，以减小所述经修改的非屈光参数；和/或
-从由以下各项组成的清单中选择所述非屈光参数：所述光学系统的总体光学畸变、所述光学系统的局部光学畸变、所述光学系统的厚度、以及所述光学系统的所述表面中的至少一个表面的几何形状；和/或
-所述光学系统是具有成品表面和非成品表面的半成品镜片毛坯，所述非屈光参数是向所述第一表面施加的所述成品表面的几何形状。
根据进一步的方面，本发明涉及一种例如由计算机装置实施的、用于修改一对光学镜片的至少一个双眼非屈光参数的方法，其中，使用根据本发明的方法来修改这对光学镜片中的每个光学镜片的非屈光参数。
本发明还涉及一种用于制造眼科镜片的方法，所述方法至少包括：
-眼科镜片确定步骤，在所述步骤过程中，确定所述眼科镜片的所述表面并且确定所述眼科镜片的前表面和后表面的相对位置，
-制造步骤，在所述步骤过程中，制造所述眼科镜片，
其中，在所述眼科镜片确定步骤过程中，根据本发明的方法来修改所述眼科镜片的至少一个非屈光参数。
这类眼科镜片制造方法的制造步骤可以进一步包括补片粘贴步骤，在所述步骤过程中，提供具有与修改表面或互补修改表面相对应的表面的至少一个透明补片并且将其粘贴在所述光学镜片的对应表面上。
本发明还涉及一种能够矫正使用者的视力并且具有第一主表面和第二主表面的眼科镜片，其中，所述第一主表面是包括第一表面和至少一个修改表面(smod)的复合表面，并且其中，所述第二主表面是包括第二表面和至少一个互补修改表面(sconmod)的复合表面，所述第一表面和第二表面限定了光学系统，所述至少一个修改表面(smod)和所述至少一个互补修改表面(sconmod)被限定成使得所述光学系统的屈光功能与所述眼科镜片的屈光功能基本上相同。
本发明进一步涉及一种被适配成用于实施根据本发明的方法的眼科镜片确定设备，所述光学系统是眼科镜片，所述设备包括：
-订单请求接收装置，所述订单请求接收装置被适配成用于接收眼科镜片订单请求，所述眼科镜片订单请求至少包括配戴者的眼科处方以及所述眼科镜片的有待修改的至少一个非屈光功能，
-表面确定装置，所述表面确定装置被适配成用于基于所述订单请求来确定眼科镜片的所述表面以及所述表面的相对位置，
-修改表面确定装置，所述修改表面确定装置被适配成用于基于所述有待修改的一个非屈光功能来确定并提供至少一个修改表面(smod)，
-互补修改表面提供装置，所述互补修改表面提供装置被适配成用于提供至少一个互补修改表面(sconmod)，以及
-计算装置，所述计算装置被适配成用于向所述眼科镜片的前表面和后表面中的一者添加所述至少一个修改表面(smod)并且向所述前表面和后表面中的另一者添加所述互补修改表面(sconmod)，以获得具有的屈光功能与所述眼科镜片基本上相同的经修改的眼科镜片。
根据本发明的眼科镜片确定设备可以进一步包括：通信装置，所述通信装置被适配成用于与至少一个远程实体通信，以提供所述修改表面(smod)和/或所述互补修改表面(sconmod)。
本发明还涉及一种用于提供与配戴者相适配的眼科镜片的方法，所述方法包括：
-配戴者数据提供步骤，在所述步骤过程中，提供至少包括所述配戴者的处方的配戴者数据，
-屈光设计订购步骤，在所述步骤过程中，在镜片设计者侧，订购具有至少与所述配戴者的处方相对应的屈光功能的屈光设计；
-屈光设计接收步骤，在所述步骤过程中，接收所订购的屈光设计；
-眼科镜片修改步骤，在所述步骤过程中，根据本发明的方法来修改与所接收到的屈光设计相对应的眼科镜片的至少一个非屈光参数，所述光学系统是眼科镜片；
-眼科镜片提供步骤，在所述步骤过程中，提供所述经修改的眼科镜片。
本发明进一步涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括一个或多个存储的指令序列，所述指令是处理器可访问的、并且在由所述处理器执行时致使所述处理器实施根据本发明的方法的步骤。
本发明还涉及一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上记录有程序；其中所述程序使所述计算机执行本发明的方法。
本发明进一步涉及一种包括处理器的设备，所述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。
除非另有具体规定，从以下讨论中明显的是，将认识到贯穿本说明书，使用了如“计算”、“运算”等术语的讨论是指计算机或计算系统或类似的电子计算装置的动作和/或过程，所述动作和/或过程对于在所述计算系统的寄存器和/或存储器内表示为物理(如电子)量的数据进行操纵和/或将其转换成在所述计算系统的存储器、寄存器或其他此类信息存储、传输或显示设备内类似地表示为物理量的其他数据。
本发明的实施例可以包括用来执行在此所述操作的装置。此装置可以是为所期望的目的而专门构建的，或此装置可以包括通用计算机或被储存在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的数字信号处理器(“dsp”)。这种计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，如但不限于任何类型的磁盘，包括软盘、光盘、cd-rom、磁光盘、只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、电可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、磁性或光学卡，或任何其他类型的适合于存储电子指令并且能够耦联到计算机系统总线上的介质。
本文中所提出的方法并非本来就与任何具体的计算机或其他装置相关。不同通用系统都可以与根据此处的传授内容的程序一起使用，或者其可以证明很方便地构建更专用的装置以执行所希望的方法。各种这些系统所希望的结构将从以下描述中得以明了。此外，本发明的实施例并没有参照任何具体的编程语言而进行描述。应了解的是，各种编程语言都可以用来实现如在此描述的本发明的传授内容。
附图说明
现将仅以举例方式并且参考以下附图对本发明的实施例进行描述，在附图中：
-图1示出了在tabo惯例中的镜片的散光轴位γ；
-图2展示了在用于表征非球面表面的惯例中的柱镜轴位γax；
-图3和图4概略地示出了眼睛和镜片的光学系统；
-图5示出了自眼睛转动中心的光线追踪；
-图6、图7和图8示出了静态视觉中的畸变效果以及用于量化此现象的方式；
-图9是透视电光系统的示意图，
-图10和11是根据本发明的不同实施例的方法的流程图的图示；
-图12至图17展示了根据本发明的方法的实现方式的实例，
-图18是根据本发明的眼科镜片的示意性表示，
-图19a是包括配戴者的眼睛、眼科镜片以及物体竖直平面的系统的示意性表示；并且图19b是透过眼科镜片的线的变形的示意性表示。
具体实施方式
在本发明的意义上，屈光功能与根据注视方向变化的镜片光焦度(例如，平均焦度、或散光等)相对应。
措辞“光学设计”是广泛使用的措辞，其由本领域的技术人员已知在眼科领域中用于指定允许限定眼科镜片的屈光功能的参数集；每个眼科镜片设计者具有其自己的设计，特别是针对渐变眼科镜片。作为实例，渐变眼科镜片“设计”带来渐变表面的优化，以便恢复远视眼者在所有距离处看清楚的能力，而且还最优地关注中央窝视觉、中心凹外视觉、双眼视觉等所有生理视觉功能，并且使不想要散光最小化。例如，渐变镜片设计包括：
-沿着镜片配戴者在白天活动过程中使用的主注视方向(子午线)的焦度轮廓，
-在镜片侧面上(即，背离主注视方向)的焦度(平均焦度、散光......)分布。
这些光学特性是由眼科镜片设计者限定并计算、并且配备有渐变镜片的“设计”的一部分。
虽然本发明不限于渐变镜片，但是图1至10中展示了针对渐变镜片使用的措辞。本领域技术人员可以适应单光镜片情况下的定义。
一种渐变镜片包括至少一个但优选地两个非旋转对称的非球面表面，例如但不限于渐变表面、回归表面、复曲面或非复曲面表面。
如已知的是，非球面表面上的任一点处的最小曲率curvmin由以下公式来定义：
其中，rmax为局部最大曲率半径，用米来表示，并且curvmin用屈光度来表示。
类似地，非球面表面上的任一点处的最大曲率curvmax可以由以下公式来定义：
其中rmin为局部最小曲率半径，用米来表示，并且curvmax用屈光度来表示。
可以注意到，当表面局部为球面时，局部最小曲率半径rmin和局部最大曲率半径rmax是相同的，并且相应地，最小和最大曲率curvmin和curvmax也是完全相同的。当表面是非球面时，局部最小曲率半径rmin和局部最大曲率半径rmax是不同的。
根据最小曲率curvmin和最大曲率curvmax的这些表达式，标记为sphmin和sphmax的最小球镜和最大球镜可以根据所考虑的表面类型来推断。
当所考虑的表面是物体侧表面(又称为前表面)时，这些表达式如下：
其中，n为镜片的成分材料的指数。
如果所考虑的表面是眼球侧表面(又称为后表面)时，这些表达式如下：
其中，n为镜片的成分材料的指数。
如熟知的，在非球面表面上的任一点处的平均球镜sphmean也可以通过下公式来定义：
因此，平均球镜的表示取决于所考虑的表面：
-如果所述表面是物体侧表面，那么
-如果所述表面是眼球侧表面，那么
-柱镜cyl也通过公式cyl＝|sphmax-sphmin|定义。
镜片的任何非球面的特性可以借助于局部平均球镜和柱镜来表示。当柱镜为至少0.25屈光度时，可以认为表面是局部非球面的。
对于非球面表面，可以进一步定义局部柱镜轴位γax。
图1展示了如在tabo惯例中定义的散光轴位γ，而图2展示了在被定义成用于表征非球面表面的惯例中的柱镜轴位γax。
柱镜轴位γax为最大曲率curvmax的取向相对于参考轴位并且在所选的旋转方向上的角度。在以上定义的惯例中，参考轴位是水平的(此参考轴位的角度为0°)并且所述旋转方向在看向配戴者时对于每一只眼而言是逆时针的(0°≤γax≤180°)。因此，柱镜轴位γax的+45°轴位值表示倾斜定向的轴位，在看向配戴者时，所述轴位从位于右上方的象限延伸到位于左下方的象限。
此外，考虑到配戴着镜片的人的状况，渐变多焦点镜片还可以用光学特性来限定。
图3和图4是眼睛和镜片的光学系统的图解展示，因此示出了在本说明书中使用的定义。更精确地，图3展现了这种系统的透视图，展示了用于定义注视方向的参数α和β。图4是平行于配戴者头部的前后轴线的竖直平面图，并且在当参数β等于0时的情况下所述竖直平面穿过眼睛转动中心。
将眼睛转动中心标记为q’。图4上以点划线示出的轴线q’f’是经过眼睛转动中心并且在配戴者前方延伸的水平轴线，即对应于主注视视角的轴线q′f′。此轴线在称为配镜十字的一个点上切割镜片的非球面，该点出现在镜片上而使眼镜师能够将镜片定位在一个镜架中。镜片的后表面与轴线q’f’的相交点是点o。如果o位于后表面上，它可以是配镜十字。具有中心q’和半径q’的顶球，在水平轴线的一点上与镜片的后表面相切。作为实例，25.5mm的半径q’的值对应于一个常用值，并且在配戴镜片时提供令人满意的结果。
图3中用实线表示的给定注视方向对应于围绕q’旋转的眼睛位置并且对应于顶球的点j；角β是在轴线q’f’与直线q’j在包含轴线q’f’的水平平面上的投影之间形成的角；这个角出现在图3的方案中。角α是在轴线q’j与直线q’j在包含轴线q’f’的水平平面上的投影之间形成的角，这个角出现在图3和图4上的方案中。给定的注视视角因此对应于顶球的点j或者对应于点对(α，β)。下降注视角的值越为正，则注视下降越多；并且所述值越为负，则注视上升越多。
在给定的注视方向上，在物体空间中位于给定物距处的点m的图像在对应于最小距离js和最大距离jt的两个点s与t之间形成，所述最小距离和最大距离将是矢状局部焦距和切向局部焦距。物体空间中在无穷远处的一点的图像在点f’处形成。距离d对应于镜片的后冠状面。
艾格玛函数(ergorama)是对每一个注视方向关联物点的通常距离的函数。典型地，在沿主注视方向进行视远时，物点处于无穷远处。在沿基本上对应于朝向鼻侧的、绝对值为约35°的角α和约5°的角β的注视方向进行视近时，物距为30cm到50cm。为了了解关于艾格玛函数的可能定义的更多细节，可以考虑美国专利us-a-6,318,859。所述文献描述了艾格玛函数、其定义及其建模方法。对于本发明的方法而言，点可以处于无穷远处或不处于无穷远处。艾格玛函数可以是配戴者的屈光不正或配戴者的下加光的函数。
通过使用这些要素，可以在每一个注视方向上定义配戴者的光焦度和散光。针对注视方向(α，β)来考虑在由艾格玛函数给定的物距处的物点m。在物体空间中针对对应光线上的点m将物体接近度proxo定义为顶球的点m与点j之间的距离mj的倒数：
proxo＝1/mj
这使得能够针对顶球的所有点在薄镜片近似内计算物体接近度，所述薄镜片近似用于确定艾格玛函数。对于真实镜片而言，物体接近度可以被视为在对应光线上在物点与镜片的前表面之间的距离的倒数。
对于同一注视方向(α，β)而言，具有给定物体接近度的点m的图像形成于分别对应于最小焦距和最大焦距(其将是矢状焦距和切向焦距)的两个点s与t之间。量proxi被称为点m的图像接近度：
通过用薄镜片的情况类推，因此针对给定注视方向和给定物体接近度，即，针对物体空间在对应光线上的一点，可以将光焦度pui定义为图像接近度与物体接近度之和。
pui＝proxo+proxi
借助于相同的符号，针对每个注视方向并针对给定物体接近度，将散光ast定义为：
此定义对应于由镜片产生的光束的散光。可以注意到，该定义在主注视方向上给定了散光的典型值。通常被称为轴位的散光角是角γ。角γ是在与眼睛关联的参考系{q′，xm，ym，zm}中测量的。它对应于借以形成图像s或t的角，该角取决于相对于平面{q′，zm，ym}中的方向zm所使用的惯例。
在配戴条件下，镜片的光焦度和散光度的可能定义因此可以如b.bourdoncle等人的论文中所阐释那样计算，该论文的题目为“通过渐变眼科镜片的光线追踪(raytracingthroughprogressiveophthalmiclenses)”(1990年国际镜片设计会议，d.t.moore编，英国光电光学仪器学会会议记录)。
图5表示一种构型的透视图，其中参数α和β非零。因此可以通过示出固定参考系{x，y，z}和与眼睛关联的参考系{xm，ym，zm}来展示眼睛的旋转作用。参考系{x，y，z}的原点在点q’处。x轴是q’o轴，并且是从镜片朝向眼睛定向。y轴是竖直的并且向上定向。z轴使得参考系{x，y，z}是正交且直接的。参考系{xm，ym，zm}关联于眼睛，并且其中心是点q′。xm轴对应于注视方向jq′。因此，对于一个主注视方向而言，这两个参考系{x，y，z}和{xm，ym，zm}是相同的。已知的是，镜片的性质可以用若干不同的方式表示，并且值得注意的是，用表面和光学方式表示。因此，表面表征等效于光学表征。在毛坯的情况下，只可以使用表面表征。须理解的是，光学表征要求根据配戴者的处方来对镜片进行机械加工。相比之下，在眼科镜片的情况下，所述表征可以是表面类型或光学类型，这两种表征能用两种不同观点描述同一物体。每当镜片的表征为光学类型时，它指代上述艾格玛函数眼睛-镜片系统。为了简单，术语‘镜片’用于本说明书中，但是须被理解为‘艾格玛函数-眼睛-镜片系统’。
光学项中的值可针对注视方向来表示。注视方向通常是由它们的降低程度以及原点在眼睛转动中心的参考系中的方位角来给定。当镜片被安装在眼睛前方时，对于主注视方向而言，称为配镜十字的点被置于眼睛的瞳孔前面或眼睛转动中心q′前面。所述主注视方向对应于配戴者正直视前方的情形。在所选择的参考系中，不论配镜十字定位在镜片的哪个表面(后表面或前表面)，所述配镜十字因此对应于0°的降低角α和0°的方位角β。
以上参考图3至图5所作的描述是针对中央视觉给出的。在周边视觉中，由于注视方向固定，因此瞳孔的中心取代眼睛的转动中心而被考虑并且周边光线方向取代注视方向而被考虑。当考虑周边视觉时，角α和角β对应于光线方向，而非注视方向。
在本说明书的剩余部分，可以使用术语如“向上”、“底部”、“水平”、“竖直”、“上方”、“下方”，或其他指示相对位置的词。在镜片的配戴条件下理解这些术语。值得注意地，镜片的“上”部对应于一个负降低角α＜0°以及镜片的“下”部对应于一个正降低角α＞0°。类似地，镜片的或半成品镜片毛坯的表面的“上”部对应于沿y轴的正值，并且优选地对应于沿y轴的大于所述配镜十字处的y值的值，并且镜片的或半成品镜片毛坯的表面的“下”部对应于沿参考系内的y轴的负值，并且优选地对应于沿y轴的小于所述配镜十字处的y值的值。
所述镜片包括位于所述镜片的上部的视远区、位于所述镜片的下部的视近区和位于所述镜片的下部、在所述视远区与所述视近区之间的中间区。所述镜片还具有一条穿过这三个区并限定鼻侧和颞侧的主子午线。
出于本发明的目的，渐变镜片的子午线定义如下：对于与所述配镜十字相对应的注视方向与在视近区内的注视方向之间的角α＝α1的视野的每次降低，搜索所述注视方向(α1，β1)，因为在所述注视方向上，局部残余散光是最小的。因此，所有以那种方式定义的注视方向形成艾格玛函数-眼睛-镜片系统的子午线。所述镜片的子午线表示当配戴者从视远到视近观看时他的平均注视方向的轨迹。镜片的表面的子午线被定义如下：属于镜片的光学子午线的每个注视方向(α，β)与表面在点(x，y)上相交。表面的子午线为与镜片的子午线的注视方向相对应的点集。
子午线将镜片分成鼻区和颞区。如所预期的，所述鼻区为在所述子午线和配戴者的鼻子之间的镜片区域，而所述颞区为在所述子午线和配戴者的颞之间的区域。鼻区被标记为area_nasal且颞区被标记为area_temporal，如在本说明书的剩余部分中一样。
本发明可以适用于畸变。畸变是与影响由镜片的视野周边形成的图像的清晰度或对比度的图像分辨率无关而仅与图像的形状有关的缺陷。在眼科光学中，“桶形”畸变在负镜片中出现，而“针垫”畸变在正镜片中出现，这些在简单的正镜片或负镜片的光学特性中是固有的。可以在使用镜片的不同情况下对畸变进行评估。
首先，将一个固定点施加给配戴者，使得他保持其眼睛不移动(因此注视方向是固定的)。在这种情况下，被评估的畸变称为静态畸变，并且它在周边视觉(又称为间接视觉)下评估。图6展示了观察者在其周边视野中沿着某一光线看到的所述光线穿过镜片之后畸变的效果。因此，当配戴者在中央视觉中看向点a时，还可以看到一些周边点，如点b。由于棱镜偏差，因此配戴者的感觉是物体点在b’处而不是在点b处。角δ是表示棱镜偏差的量化方式，所述棱镜偏差给配戴者的错觉是点b位于点b’处。可以计算若干量，以评估畸变。例如，我们可以对在周边视觉中看到的物体栅格的竖直和/或水平线如何如在图7中所示的那样弯曲进行量化。在这个图中，不用镜片看到的未变形的栅格(实线)与通过镜片看到的畸变的栅格(虚线)相重叠。因此，很明显，畸变对周边视觉有影响。此外，似乎还可以通过计算周边正方形如何变形来对畸变进行量化。
对于这种计算而言，图8为不用镜片看到的栅格的一个正方形的放大图，所述正方形上重叠有透过镜片看到的变形栅格的变形正方形。所述正方形具有两条对角线，所述对角线的长度标记为a。因此，每条对角线的长度的划分在不用镜片看到的栅格的正方形的情况下是a/a＝1。相应变形的正方形具有两条对角线，所述对角线的长度是不同的并且分别被标记为b和c，b所对应的对角线长于c所对应的对角线。对于这个变形的正方形而言，b/c不等于1。这个比率与1相差越大，在镜片的此区域中的畸变就越大。计算对角线的比率因此是量化畸变的一种方式。
畸变也可以在考虑眼睛在镜片后面移动的情况下评估，并且此类畸变被称为动态畸变。它出现在中央视野的周边，并且在中央视觉(又称为直接视觉)下评估。
因此，畸变可以在静态视觉下评估，即注视方向是固定的，并且在周边视觉下分析畸变。畸变也可以在动态视觉下评估，即注视方向是自由的，并且在中央视觉下分析畸变。静态或动态视觉下的评估是根据镜片的预期使用来进行的。可以参考yveslegrandannalesd’optiqueoculaire5èmeannéen°1janvier1956年的公开文献《ladistortionenoptiquedelunetterie》。
本发明涉及一种例如由计算机装置实施的、用于修改包括第一表面和第二表面的光学系统的非屈光参数的方法。所述方法包括修改步骤，在所述步骤过程中，修改所述光学系统的第一表面和第二表面以获得经修改的光学系统，使得所述经修改的光学系统的屈光功能与所述光学系统的屈光功能基本上相同。
所述光学系统是具有屈光功能的透视光学系统。
“光学系统”是用其所有表面的方程的系数、材料的反射率、以及每个表面相对于彼此的位置(偏移、转动、倾斜)来限定。这些要素被称为所述光学系统的参数。通常根据使用基于b样条或泽尔尼克(zernile)多项式的模型所获得的多项式或参数方程来表示光学系统的表面。这些模型给出了整个镜片上的连续曲率。表面还可为菲涅尔(fresnel)或像素化表面。材料的反射率可以是不均一的并且取决于光学系统的某些参数。
例如，光学系统可以包括光学镜片，例如眼科镜片、单光镜片或多焦点镜片、渐变多焦点镜片。
根据本发明的实施例，所述光学系统是具有成品表面和非成品表面的半成品镜片毛坯。
所述光学系统可以是具有可切换功能(主动功能)的光电系统，所述可切换功能使得所述系统的主动功能的至少一部分能够通过电刺激来控制。所述透视电光系统可以是被安排成在现实世界视景上显示信息的透视显示系统。例如，所述透视显示系统被安排成在现实世界视景上显示计算机生成的信息，从而允许实现增强现实装置。
图9中展示了透视显示系统的实例。此类透视显示系统10包括显示源12、准直装置14以及由导光光学元件16构成的光学插件16。
此类透视显示系统10允许二维图像源被成像到无限远或有限远并且被反射到配戴者的眼睛中。
显示源12可以是发射性的或非发射性的。
它可以直接从空间光调制器(slm)(如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)、有机发光二极管阵列(oled)、扫描源、硅基液晶(lcos)或类似装置)获得，或间接地借助于中继镜片或光纤束获得。显示源12包括由准直装置14(例如，准直镜片)成像到无限远的元素(像素)阵列。
导光光学元件16通常包括至少两个主表面20和22和边缘、至少一个部分反射表面24以及用于将光耦合到所述导光光学元件中的光学元件26。来自准直装置14的输出波18通过导光光学元件16的下表面20进入导光光学元件。入射波(朝向导光光学元件)从表面26被反射并且被截留在导光光学元件16中。
准直装置14可以轻易地被整合至单个机械模块中，所述单个机械模块可以独立于导光光学元件16来组装而具有相当宽松的机械公差。
在此实施例中，所述方法包括显示器安装步骤s0，在所述步骤过程中，将显示源12和准直装置14联接到光学插件16上。
从以下清单中选择可以用根据本发明的方法来修改的非屈光参数，所述清单由以下各项组成：光学系统的总体光学畸变、光学系统的局部光学畸变、光学系统的厚度、以及光学系统的至少一个表面的几何形状。
如图10所示，本发明的方法可以包括：
-光学系统数据提供步骤s1，
-修改表面提供步骤s2，
-互补修改表面确定步骤s3，以及
-添加步骤s5。
在光学系统数据提供步骤s1过程中，提供指示光学系统的数据。所述数据至少包括指示所述第一表面和第二表面的数据以及指示所述第一表面和第二表面的相对位置的数据。
典型地，所述数据至少包括指示初始光学系统的与第一坐标系相关联的第一表面和第二表面的数据以及指示所述第一表面和第二表面的相对位置的数据。所述初始表面sf，ini和sr，ini包括多个表面点pf，i和pr，i，每个表面点pf，i和pr，i具有平均球镜sph(pf，i)、sph(pr，i)和柱镜cyl(pf，i)、cyl(pr，i)，所述初始光学镜片具有初始屈光功能。
在修改表面提供步骤s2过程中，提供至少一个修改表面(smod)。典型地，修改表面smod1是与第二坐标系相关联的、并且包括多个表面点p1，...pm，每个表面点pi具有平均球镜sph(pi)和柱镜cyl(pi)。
例如可以从现有的、已经被优化以便修改光学系统的非屈光参数的修改表面清单中选择修改表面。
在互补修改表面确定步骤s3过程中，针对至少一个修改表面(smod)中的每一者，确定与所述至少一个修改表面(smod)基本上相同的互补修改表面(sconmod)。
根据本发明的实施例，所述互补修改表面与所述修改表面相同。
典型地，每个互补修改表面sconmod1与第二坐标系相关联、并且包括多个表面点pcon1，...pconm，每个表面点pconi具有平均球镜sph(pconi)和柱镜cyl(pconi)。当互补修改表面的每个表面点pconi的平均球镜sph(pconi)的绝对值基本上等于所述修改表面的对应点的平均球镜sph(pi)并且具有与之相反的符号、并且平均柱镜cyl(pconi)基本上等于所述修改表面的对应点的平均柱镜cyl(pi)时，认为所述互补修改表面与所述修改表面基本上相同。
在所述添加步骤过程中，向光学系统的表面之一添加至少一个修改表面(smod)，并且向另一个表面添加互补修改表面(sconmod)以获得具有与初始光学系统基本上相同的屈光功能的经修改的光学系统。
典型地，在互补修改表面确定步骤过程中，所述互补修改表面(sconmod)被确定成使得所述经修改的光学系统具有与所述光学系统相同的屈光功能。
在本发明的意义上，如果在相同的配戴条件下、在所有注视方向上，经修改的光学系统与初始光学系统之间的光焦度和散光方面的差异小于或等于20％、例如小于或等于0.12d，则认为这两个系统具有基本上相同的屈光功能。
这些配戴条件应被理解为光学系统相对于配戴者眼睛的位置，例如由前倾角、角膜到镜片距离、瞳孔-角膜距离、erc到瞳孔距离、erc到镜片距离、以及包角来限定。
角膜到镜片距离是沿着处于主位置的眼睛的视轴(通常被视为是水平的)在角膜与镜片的后表面之间的距离，例如等于12mm。
瞳孔-角膜距离是沿着眼睛的视轴在其瞳孔与角膜之间的距离，通常等于2mm。
erc到瞳孔距离是沿着眼睛的视轴在其转动中心(erc)与角膜之间的距离，例如等于11.5mm。
erc到镜片距离是沿着处于主位置的眼睛的视轴(通常被视为是水平的)在眼睛的erc与镜片的后表面之间的距离，例如等于25.5mm。
前倾角是在镜片的后表面与处于主位置的眼睛的视轴(通常被视为是水平的)之间的相交处、在镜片的后表面的法线与处于主位置的眼睛的视轴之间在竖直平面上的角，例如等于-8°。
包角是在镜片的后表面与处于主位置的眼睛的视轴(通常被视为是水平的)之间的相交处、在镜片的后表面的法线与处于主位置的眼睛的视轴之间、在水平平面上的角，例如等于0°。
标准配戴者条件的实例可以由-8°的前倾角、12mm的角膜到镜片距离、2mm的瞳孔-角膜距离、11.5mm的erc到瞳孔距离、25.5mm的erc到镜片距离、以及0°的包角来限定。
可以使用其他条件。配戴条件可以从用于给定镜片的光线跟踪程序来计算。
如图10上所展示的，根据本发明的方法可以在添加步骤之前包括取向步骤s4，在所述步骤过程中，确定第一坐标系和第二坐标系的相对位置和取向。
例如，可以将第一坐标系限定为以初始光学镜片的配适十字为原点，x轴垂直于初始光学镜片的前表面在配适十字处的表面，并且将y轴和z轴限定为具有正交系。第二坐标系是以修改表面的有待与光学镜片的配适十字相匹配的点为中心的正交系，其中第二坐标系的x轴与第一坐标系的x轴相匹配。
另外，根据本发明的方法可以包括优化步骤，在所述步骤过程中，优化修改表面(smod)和/或互补修改表面(sconmod)中的至少一者，以使得经修改的光学系统具有与所述光学系统相同的屈光功能。
根据图11上所展示的实施例，根据本发明的方法可以在添加步骤s5之后进一步包括修改评估步骤s7。
在修改评估步骤s7过程中，将光学系统的至少一个经修改的非屈光参数与是所选指标的目标值和这个指标的所选值(例如，比初始设计的值小20％的“端对端”指标，或镜片在特定点处的最小或最大厚度)进行比较。
如图11上所展示的，重复修改表面提供步骤s2、互补修改表面确定步骤s3、取向步骤s4、以及添加步骤s5，来使经修改的光学系统的非屈光参数与目标值尽可能接近。
根据本发明的实施例，光学系统是具有成品表面和非成品表面的半成品镜片毛坯，非屈光参数是向所述第一表面施加的成品表面的几何形状。在这样的实施例中，修改表面是半成品镜片毛坯的成品表面与光学镜片的初始表面之间的差异。
下文中参考图12至17描述了本发明的实现方式的实例。
在这个实例中，目的是通过向眼科镜片的前表面和后表面添加修改表面和互补修改表面来减小初始渐变多焦点镜片的光学畸变。
初始眼科镜片是对应于-4d视远以及2.5d下加光、以具有1.665折射率的材料制成的ipseo3tm。眼科镜片的前表面是球面的，其中商用基础为2.75(使用等于1.53的折射率)。
图12a至12c示出了初始渐变眼科镜片的后表面的表面特征。
图12a示出了沿着子午线由最小和最大球镜偏差曲线围绕的平均球镜偏差曲线的绝对值。所述球镜偏差表示球镜值的绝对值与视远点处的球镜绝对值之间的差。这些x轴的刻度为屈光度，并且y轴以mm为单位沿着子午线给出了镜片上的高度。在视远点处的球镜值等于7.36屈光度。点(0，0)对应于棱镜参考点。
图13a至13c示出了在之前限定的标准配戴条件下初始渐变眼科镜片的光学特征。
图13a示出了沿着子午线由最小和最大屈光力偏差围绕的屈光力偏差。所述焦度偏差表示真实焦度值与视远点处的焦度之间的差(-4屈光度)。这些x轴的刻度为屈光度，并且y轴以度数为单位给出了注视方向倾斜度。
图13b示出了焦度相等的线，即，由焦度具有相同的值的多个点形成的线。x轴和y轴分别给出角度[α]和[β]。
图13c使用与图13b相同的轴线示出了散光相等的线。
对于图13a至13c，点(0，0)对应于配镜十字离棱镜参考点约4mm的注视方向。
有待修改的非屈光参数与光学畸变有关。在这个实例中，光学畸变被表示为与在中央视觉下、放置在面向配戴者1m处的2m乘2m竖直网格的竖直线的变形相对应的“端对端”指标。
网格竖直线的“端对端”是沿着水平轴线x、透过镜片看到的在这条线的最高点与最低点之间的差异。可以通过添加光学镜片来使“端对端”指标归一化，以便在畸变仅是由于添加了光减少引起时，不考虑这种改进。接近0的“端对端”是镜片的顶部和底部处的竖直线的畸变之间的一种平衡，即，单焦点镜片。
如图19a和19b所展示的，为了确定光学畸变，发明人已经考虑到由-8°的前倾角、12mm的角膜到镜片距离、2mm的瞳孔-角膜距离、11.5mm的erc到瞳孔距离、25.5mm的erc到镜片距离、以及0°的包角来限定的特定配戴条件。
眼科镜片被认为具有矩形形状，其大致对应于长度为54mm且高度为38mm的镜架的形状，其中鼻梁距离为16mm，安装高度为22mm，并且半瞳孔距离为32.5mm。
竖直物体平面被认为处在距眼科镜片前表面1米处。
竖直物体平面上的固定点f被定义为主位置(z)上的眼睛的视轴与所述竖直物体平面的交点。
在竖直物体平面上，透过眼科镜片的底部看到，构建了水平线30(平行于x轴)。为此，人们考虑由在视远点处处方焦度和处方下加光给出的视近点处的竖直焦度，并且所述水平线是沿着y轴定位的，其prentice近似值为：
d＝p*d/10
其中d是棱镜屈光度的棱镜偏差，p是镜片焦度(以屈光度为单位)，d是距镜片中心的距离(以mm为单位)。在当前情况下，d被设定为等于22mm。
一旦水平线定位在竖直物体平面上，所述水平线以规则间隔的多个点进行采样。使用通过光线跟踪获得的并且投影在竖直物体平面上的、每个采样点透过镜片的像来计算水平线30透过眼科镜片20的像。
如图19b所示，然后获得物体线42的弯曲像线40。
最终，可以将水平线的变形计算为平均值(y1，y2，...yn)，其表示透过眼科镜片20的水平线30的平均移动量。所述水平线的变形代表透过眼科镜片看到的物体的变形。图14a至14c示出了有待向ipseo3tm镜片的前表面和后表面添加的修改表面的表面特征，以便减小畸变。
图14a示出了沿着子午线由最小和最大球镜曲线围绕的平均球镜偏差曲线的绝对值。所述球镜偏差表示球镜值的绝对值与视远点处的球镜绝对值之间的差。
这些x轴的刻度为屈光度，并且y轴以mm为单位沿着子午线给出了镜片上的高度。在视远点处的球镜值等于0屈光度。点(0，0)对应于棱镜参考点。
图14b示出了平均球镜相等的线，即，由平均球镜具有相同值的多个点形成的线。x轴和y轴分别沿着水平方向和竖直方向以mm为单位给出高度。
图14c使用与图14b相同的轴线示出了具有相等柱镜的线。
图15a至15c示出的经修改的ipseo3tm的前表面与ipseo3tm镜片的、与图14a至14c上所展示的修改表面结合的前表面相对应。
图15a示出了沿着子午线由最小和最大球镜围绕的平均球镜偏差曲线的绝对值。所述球镜偏差表示球镜值的绝对值与视远点处的球镜绝对值之间的差。
这些x轴的刻度为屈光度，并且y轴以mm为单位沿着子午线给出了镜片上的高度。后表面的在视远点处的球镜值等于7.36屈光度并且前表面的值为3.45屈光度。光学镜片由具有1.665折射率的材料形成。点(0，0)对应于棱镜参考点。
图15b示出了平均球镜相等的线，即，由平均球镜具有相同值的多个点形成的线。x轴和y轴分别沿着水平方向和竖直方向以mm为单位给出高度。
图15c使用与图15b相同的轴线示出了柱镜相等的线。
图16a至16c示出的经修改的ipseo3tm的后表面与ipseo3tm镜片的、与图14a至14c上所展示的修改表面结合的后表面相对应。
图16a示出了沿着子午线由最小和最大球镜围绕的平均球镜偏差曲线的绝对值。所述球镜偏差表示球镜值的绝对值与视远点处的球镜绝对值之间的差。这些x轴的刻度为屈光度，并且y轴以mm为单位给出了后表面上的高度。
图16b示出了平均球镜相等的线，即，由平均球镜具有相同值的多个点形成的线。x轴和y轴分别沿着水平方向和竖直方向以mm为单位给出高度。
图16c使用与图16b相同的轴线示出了柱镜相等的线。
图17a至17c示出了在之前限定的标准配戴条件下经修改的渐变眼科镜片的光学特征。
图17a示出了沿着子午线由最小和最大屈光力围绕的屈光力。这些x轴的刻度为屈光度，并且y轴以度数为单位给出了注视方向倾斜度。
图17b示出了焦度相等的线，即，由焦度具有相同值的多个点形成的线。x轴和y轴分别给出角度[α]和[β]。
图17c使用与图17b相同的轴线示出了散光相等的线。
对于图17a至17c，点(0，0)对应于配适十字离棱镜参考点约4mm的注视方向。
通过将图13a至13c与图17a至17c进行比较，可以观察到，初始光学镜片的光学特征与经修改的光学镜片的光学特征非常接近。
将端对端畸变指标进行比较，发明人观察到，从经修改的镜片的鼻侧到经修改的镜片的颞侧减小了-7.5％至-28.8％。
因此，通过向初始眼科镜片的前表面和后表面上添加相同的修改表面，减小了眼科镜片的畸变同时保持其初始屈光功能基本上不变。畸变的减小不需要复杂的计算，例如光学优化。
本发明进一步涉及一种被适配成用于实施根据本发明的方法的眼科镜片确定设备30。
如图18上所展示的，所述眼科镜片确定设备包括：
-订单请求接收装置32，
-表面确定装置34，
-修改表面确定装置36，
-互补修改表面提供装置38，
-计算装置40，
订单请求接收装置32被适配成用于接收眼科镜片订单请求，所述眼科镜片订单请求至少包括配戴者的眼科处方以及所述眼科镜片的有待修改的至少一个非屈光功能。
表面确定装置34被适配成用于基于所述订单请求来确定眼科镜片的表面以及所述表面的相对位置，
修改表面确定装置36被适配成用于基于所述有待修改的一个非屈光功能来确定并且提供至少一个修改表面(smod)。
互补修改表面提供装置38被适配成用于提供至少一个互补修改表面(sconmod)。
计算装置40被适配成用于向所述眼科镜片的前表面和后表面中的一者添加所述至少一个修改表面(smod)并且向所述前表面和后表面中的另一者添加所述互补修改表面(sconmod)，以获得具有的屈光功能与所述眼科镜片基本上相同的经修改的眼科镜片。
根据优选的实施例，所述眼科镜片确定设备可以进一步包括通信装置50，所述通信装置被适配成用于与至少一个远程实体通信，以提供所述修改表面(smod)和/或所述互补修改表面(sconmod)。
本发明进一步涉及一种用于提供与配戴者相适配的眼科镜片的方法，所述方法包括：
-配戴者数据提供步骤，在所述步骤过程中，提供至少包括所述配戴者的处方的配戴者数据，
-屈光设计订购步骤，在所述步骤过程中，在镜片设计者侧，订购具有至少与所述配戴者的处方相对应的屈光功能的屈光设计；
-屈光设计接收步骤，在所述步骤过程中，接收所订购的屈光设计；
-眼科镜片修改步骤，在所述步骤过程中，根据本发明的方法来修改与所接收到的屈光设计相对应的眼科镜片的至少一个非屈光参数，所述光学系统是眼科镜片；
-眼科镜片提供步骤，在所述步骤过程中，提供所述经修改的眼科镜片。
所述修改表面可以与屈光设计一起由镜片设计者侧提供、或者由第三方提供、或者在接收到所述屈光设计后例如基于可用的半成品镜片毛坯来确定。
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总体发明构思。具体而言，虽然已经使用至少一个渐变多焦点表面来描述本方面，但是本发明可以用多焦点镜片来实施。
对于参考了以上说明的实施例的本领域技术人员而言，还可以提出很多另外的修改和变化，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。
在权利要求书中，词“包括”不排除其他的要素或步骤，并且不定冠词“一个(a)或(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。