用于测量透明制品的光学特性的方法与流程
本发明涉及用于在现实世界和/或实验室条件下确定透明制品的光学特性的方法和测量系统，透明制品诸如是光学元件，例如，光致变色(photochromic)眼科(ophthalmic)设备。
背景技术：
吸收电磁频谱的可见光区域中的电磁辐射的光学元件被用于各种制品(诸如用于眼镜和太阳镜以及用于隐形眼镜的眼科镜片(ophthalmiclens))中。吸收电磁辐射的眼科镜片改善了佩戴者的观看舒适度，并增强了佩戴者在明亮条件下视物的能力。吸收电磁辐射的眼科镜片的示例包括固定色调(fixedtint)眼科镜片和光致变色眼科镜片。
光致变色镜片响应于特定波长的电磁辐射而改变色调。当暴露在亮光条件下时，光致变色镜片为佩戴者提供了改善的视力和舒适度，但是在弱光条件下返回到不吸收或吸收较少的状态。光致变色镜片在一系列照明条件下提供舒适度和观看便利性，并消除了在室内/弱光位置与室外/亮光位置之间移动时在各副眼镜之间进行切换的需要。
用于测试或量化由眼科镜片(诸如，光致变色眼科镜片)透射的光量的已知方法在实验室条件下使用常规光学平台。光致变色镜片通常通过暴露于紫外辐射来激活，并被固定在光学平台上进行测试。虽然光学平台非常适合实验室条件，但它们可能无法提供光致变色镜片在现实世界条件下(诸如，在环境照明条件下实际佩戴时)的光学特性和/或美学特性的准确确定。与在实验室条件下在光学平台上测量镜片时相比，在现实世界条件下正在被用户实际佩戴时，激活的光致变色镜片的颜色或色调/暗度会看起来不同。而且，由于人眼的颜色和阴影特性的变化，在实际佩戴时，光致变色镜片的感知美学会有所不同。
光致变色镜片的光透射基于接收到的光化辐射的量和持续时间而变化。如果光致变色镜片首先由佩戴者在环境条件下激活，然后转移到实验室光学平台进行测量，那么光致变色镜片的激活水平在该光致变色镜片被激活的时间和该光致变色镜片已经被固定到光学平台进行测量的时间之间可能会有所不同。在实验室条件下维持激活的现有方法(诸如将光致变色镜片暴露于氙弧灯下)可能无法准确地再现现实世界条件。
在常规实验室环境之外确定眼科镜片(例如，激活的光致变色眼科镜片)的光学特性的能力具有若干应用，包括质量控制和市场营销。在现实世界条件下测试光致变色眼科镜片提供有关佩戴者所体验到的舒适性和可靠性的有用数据。此外，准确地确定光致变色眼科镜片的现实世界特性的能力可以为购买者提供可量化或可定性的依据，以此来判断各种光致变色眼科镜片在其地理位置中使用或是用于其期望的目的。
进一步优选的是快速地确定诸如眼科设备之类的透明制品的整个区域的光学特性，因为它允许识别眼科设备中的缺陷。例如，可以根据本文公开的系统和方法来识别眼科设备的各个部分之间的光学密度的变化。此外，也可以快速地确定光致变色眼科设备的光致变色梯度。
因此，将期望提供一种在现实世界条件和/或实验室条件下用于测量诸如光致变色眼科设备之类的透明制品的光学特性的方法和/或系统。存在对可移植的方法和/或系统的进一步需要。
技术实现要素：
一种用于确定电磁辐射通过透明制品的透射率的方法，包括：测量由参考表面反射或发射的电磁辐射的第一强度；将透明制品定位在参考表面的一部分的上方；测量透射通过透明制品的由被透明制品覆盖的参考表面的区域反射或发射的电磁辐射的第二强度；以及使用第一强度和第二强度的测量结果来计算电磁辐射通过透明制品的透射率。
一种用于确定电磁辐射通过透明制品的透射率的方法，包括：将未激活的透明制品定位在参考表面的一部分的上方；测量由被未激活的透明制品覆盖的参考表面的区域反射或发射的电磁辐射的第一强度；激活参考表面上的透明制品；测量透射通过透明制品的由被激活的透明制品覆盖的参考表面的区域反射或发射的电磁辐射的第二强度；以及使用第一强度和第二强度的测量结果计算电磁辐射通过透明制品的透射率。
一种用于确定电磁辐射通过透明制品的透射率的方法：测量透射通过透明制品的由被激活的透明制品覆盖的参考表面的区域反射或发射的电磁辐射的第一强度；测量由参考表面的未被透明制品覆盖的区域反射或发射的电磁辐射的第二强度；将第一测量结果和第二测量结果转换成cie颜色坐标；以及使用cie颜色坐标的差异来计算电磁辐射通过透明制品的透射率。
透明制品可以与眼表直接接触或者可以与参考表面间隔开。
可以使用摄影成像设备进行第一强度和第二强度的测量。
电磁辐射可以是可见光的一个或多个波长，或者可以是可见光的一个或多个波长范围。
透明制品可以是光学元件，例如眼科设备，诸如光致变色眼科设备。光致变色眼科设备可以是光致变色rgp隐形眼镜。
一种用于确定处于期望激活水平的光致变色眼科设备的透射率的方法，包括：选择电磁辐射的期望波长范围；选择光致变色眼科设备的期望激活水平；使光致变色眼科设备暴露于处于期望波长范围的光化辐射，直到光致变色眼科设备达到期望激活水平；使眼睛的巩膜的区域的可见度最大化；利用成像设备拍摄巩膜的区域的第一图像，其中成像设备被配置为记录所选择的波长范围内的光强度数据；记录从第一图像获取的针对所选择的波长范围的第一组电磁辐射强度数据；用激活的光致变色眼科设备覆盖或叠加巩膜的区域；利用成像设备拍摄巩膜的区域的第二图像；记录从第二图像获取的针对所选择的波长范围的第二组电磁辐射强度数据；将第一组数据和第二组数据输入到数据库中；以及使用处理器来确定光致变色眼科设备的透射率。
附图说明
图1a是示例性强度测量系统的侧面示意图，该强度测量系统包括用于测量从参考表面反射的电磁辐射强度数据的强度测量设备；
图1b是另一个示例性强度测量系统的侧面示意图，该强度测量系统包括用于测量从参考表面发射的电磁辐射强度数据的强度测量设备；
图1c是又一个示例性强度测量系统的侧面示意图，该强度测量系统包括用于测量从眼表反射的电磁辐射强度数据的强度测量设备；
图2a是根据图1a的强度测量系统的侧面示意图，并且包括透明制品的示意表示；
图2b是根据图1b的强度测量系统的侧面示意图，并且包括透明制品的示意表示；
图2c是具有透明制品的参考表面的正面示意图，并且例示了多个测量区域；
图3a是眼表的正面示意图，其例示了测量区域；
图3b是根据图3a的眼表的正面示意图，其示出了在眼表上的示例性透明制品；
图3c是根据图3a的眼表的正面示意图，其示出了在眼表的一部分上的示例性眼科设备；
图4a是眼表的正面示意图，其例示了另一个测量区域；
图4b是根据图4a的眼表的正面示意图，其示出了在眼表上的示例性透明制品；
图4c是根据图4a的眼表的正面示意图，其示出了在眼表的一部分上的示例性眼科设备；
图5是眼表的正面示意图，其示出了眼科设备的示例性定位；
图6是本发明的示例性测量方法的框图；
图7是本发明的另一种示例性测量方法的框图；
图8是本发明的另一种示例性测量方法的框图；以及
图9是眼科设备的示意表示，其限定了关注区域。
具体实施方式
如说明书和权利要求书中所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数个指示物，除非上下文中另外明确规定。
空间或方向性术语，诸如“左”、“右”、“上”、“下”等如附图中所示的那样与本发明相关。但是，本发明可以采取各种替代的朝向，因此，这种术语不应被认为是限制性的。
说明书和权利要求书中使用的所有数字均应被理解为在所有情况下由术语“约”修饰。“约”是指所述值的正负百分之十的范围。
术语“诸如”应被理解为非限制性的。即，在“诸如”之后列举的元素应被理解为所列举的特征的非限制性示例。
本文公开的所有范围都包括开始和结束范围值以及其中包含的任何和所有子范围。本文公开的范围表示指定范围内的平均值。
关于参考表面的示例与透明制品的示例之间的位置关系，使用术语“被…覆盖”或“覆盖”意指直接接触。例如，由眼科设备覆盖的眼表的区域意指眼科设备与眼表直接接触。应该理解的是，术语“直接接触”和“直接在...上”还包括在眼科设备和眼表之间存在泪膜的情况。
类似地，关于参考表面的示例与透明制品的示例之间的位置关系，使用术语“在…上方”、“叠加(overlay)”和“被叠加”意指不直接接触。例如，“在眼表上方”的眼科设备意指眼科设备与眼表间隔开。
关于参考表面的示例与透明制品的示例之间的位置关系使用的术语“未覆盖”或“未被覆盖”意指参考表面在成像设备的参考框架中既不被透明制品“覆盖”也不被透明制品“叠加”。
术语“聚合物”或“聚合的”包括低聚物、均聚物、共聚物、聚合物共混物(即，均聚物或共聚物的混合物)和三元共聚物，例如，由两种或更多种类型的单体或聚合物形成的聚合物。
术语“紫外辐射”是指波长在100nm至小于380nm的范围内的电磁辐射。术语“可见辐射”或“可见光”是指波长在380nm至780nm的范围内的电磁辐射。术语“红外辐射”是指波长大于780nm至1,000,000nm的范围内的电磁辐射。
本文引用的所有文档均以其整体“通过引用并入”。
“至少”是指“大于或等于”。“不大于”是指“小于或等于”。
除非另外指出，否则波长值以纳米(nm)为单位。
术语“包含”与“包括”同义。
术语“光化辐射”和“光化光”是指能够引起材料中的响应(诸如将光致变色材料从一种激活状态转换为另一种激活状态)的电磁辐射。
术语“光致变色”是指具有针对至少可见辐射的响应于至少光化辐射的吸收而变化的吸收频谱。
当指示不同的条件时，术语“第一”、“第二”等并非旨在指示任何特定的次序或时间顺序，而是指示不同的条件或性质。为了说明，光致变色眼科设备的第一状态和第二状态可以关于至少一个光学性质(诸如可见光和/或紫外(uv)辐射的吸收或线性偏振)不同。例如，光致变色眼科设备在第一状态下可以是透明的，而在第二状态下可以是有色的。替代地，光致变色眼科设备可以在第一状态下具有第一颜色而在第二状态下具有第二颜色。
术语“光学”是指与光和/或视觉有关或相关联。例如，光学制品或元件或设备可以选自眼科制品、元件和设备；显示制品、元件和设备；窗户、镜子以及有源和无源液晶单元制品、元件和设备。
术语“眼科”是指与眼睛和视觉有关或相关联。眼科制品或设备的示例包括矫正和非矫正镜片，包括单光(singlevision)或多光(multi-vision)镜片，其可以是分段或非分段的多光镜片(诸如但不限于双焦镜片、三焦镜片和渐进镜片)，以及用于矫正、保护或增强(美容或以其它方式)视力的其它元件，包括但不限于软性隐形眼镜、硬性隐形眼镜、人工晶体、叠加镜片、眼用嵌入物(ocularinserts)、光学嵌入物、放大镜片、防护镜片或护目镜，以及硬性透气性(“rgp”)镜片。这些设备可以提供光学矫正、伤口护理、药物输送、诊断功能、美容增强或效果，或这些性质的组合。可以在vangemert等人的美国专利no.7,560,056以及molock等人的美国专利申请公开no.2006/0227287中找到光致变色眼科设备的非限制性示例。眼科制品或设备是透明制品的子集。
术语“硬性透气性”或“rgp”镜片是指水分含量小于百分之五(5％)且完全由硬性聚合物材料形成的隐形眼镜，该材料允许氧气穿过镜片到达角膜并且能够维持其关于眼睛的形状；这样的镜片的实施例可以通过车削(lathing)工艺来制造。
术语“固定色调”意指着色剂是非光敏性的，即，关于其视觉上观察到的颜色，对于电磁辐射没有物理或化学响应。
术语“透明的”意指材料具有透射光而没有明显的散射的性质，使得位于外面的物体可见。与本公开一致的透明制品可以具有光致变色性质，并且可以相对于光的期望波长范围被“激活”。除非另外明确说明或上下文另外指示，否则本文中对“透明制品”的任何提及均包括在本文中定义为子集的眼科设备。
术语“被激活”意指光学设备已经暴露于诸如光化辐射之类的条件并且持续了足够的时间段，使得光学设备关于至少一种光学性质(诸如可见光和/或紫外(uv)辐射的吸收或线性偏振)从第一激活状态转变为第二激活状态。
术语“期望激活水平”可以是定量的或定性的确定。光致变色眼科设备的期望激活水平可以是该设备通过暴露于特定环境(波长或波长范围)中的环境光或定向光达所选择的时间段而已经达到的激活水平。
cie颜色坐标(例如，x、y、z)意指符合国际照明委员会指定的ciexyz颜色系统的坐标，包括cie颜色匹配函数xyz。cie颜色坐标可以符合ciexyz1931、1664和/或2004格式。
本发明的讨论可以将某些特征描述为在某些限制内是“特别地”或“优选地”(例如，在某些限制内“优选地”、“更优选地”或“甚至更优选地”)。应该理解的是，本发明不限于这些特定的或优选的限制，而是涵盖本公开的整个范围。
本发明以任何组合包括本发明的以下方面、由本发明的以下方面组成或基本上由本发明的以下方面组成。在单独的附图中例示了本发明的各个方面。但是，应该理解的是，这仅仅是为了便于例示和讨论。在本发明的实践中，在一个附图中示出的本发明的一个或多个方面可以与在一个或多个其它附图中示出的本发明的一个或多个方面组合。
图1a是本发明的测量系统10的示意表示。测量系统10包括参考表面80、光源300和成像设备400。
光源300发射在一个或多个波长或一个或多个波长范围内的电磁辐射。电磁辐射可以是可见光。光源300还可以发射在电磁辐射的一个或多个其它频谱(诸如红外(ir)和/或紫外(uv)频谱)中的电磁辐射。虽然未在图中示出，但是可以使用多个光源300。如果存在多个光源300，那么光源300可以发射相同波长或波长范围的电磁辐射，或者光源300中的一些光源可以发射与光源300中的其它光源不同波长或波长范围的电磁辐射。光源300的示例包括太阳，在这种情况下，电磁辐射将是环境室外光。或者，光源300可以是人造光源，诸如白炽灯泡、荧光灯、紧凑型荧光灯或发射期望频谱中的电磁辐射的任何其它光源。
参考表面80可以是天然或人造表面。参考表面80可以被配置为在表面上方具有均匀的光学特征(诸如颜色或反射率)。参考表面80可以包括优选和/或均匀颜色的二维场。但是，参考表面可以是三维的。
参考图1a，从光源300发射的电磁辐射(例如可见光)从参考表面80的一个或多个区域反射出去。成像设备400捕获从参考表面80反射的电磁辐射的图像数据。成像设备400是强度检测设备，并且测量从参考表面80的一个或多个部分反射的电磁辐射的强度。依据位置而变化的强度数据可以被包括在由成像设备400获取的图像数据中。成像设备400不必具有高分辨率以测量由参考表面80反射的电磁辐射的强度。但是，优选地，成像设备400具有良好的光度线性度。进一步优选地，成像设备400具有高动态范围。成像设备400的示例包括数码相机、电荷耦合器件(ccd)、互补金属氧化物半导体(cmos)传感器、光电二极管阵列、光电倍增器阵列或带有光学器件的单个传感器(1x1阵列)以聚焦于任何给定的面积大小。成像设备400的附加示例是高谱成像器，其中每个像素处的图像传感器可以在可见光的整个频谱上获取数据，而不仅仅是由于滤光器而变窄的波段。成像设备400可以拍摄彩色或黑白的图像。用作强度测量设备的适合成像设备400的示例是可从宾夕法尼亚州exton的alliedvisiontechnologies商购的avtf-145b/c型stingray相机。只要已知曝光时间和暗值(darkvalues)，并假设曝光时间和测得的强度值之间呈线性关系，也可以使用利用高动态范围(“hdr”)功能拍摄的图像。
图像数据，包括关于光强度和位置的数据，可以存储在成像设备400的内部存储器中。替代地，图像数据可以存储在可移动或外部存储器中，或以本领域已知的任何其它方式存储。
成像设备400被配置为获取包括一个或多个所选择的波长或一个或多个波长范围的电磁辐射的强度数据的图像数据。例如，成像设备400可以被配置为获取包括在1nm至1,000nm的范围内的一个或多个所选择的波长或一个或多个波长范围的电磁辐射的强度数据的图像数据。例如，成像设备400可以被配置为获取包括一个或多个所选择的波长或一个或多个波长范围的可见光的强度数据的图像数据。例如，成像设备400可以获取关于红色、绿色和蓝色范围内的电磁辐射的强度的数据。替代地或附加地，成像设备400可以获取青色、黄色、绿色和/或品红色范围内的电磁辐射的强度数据。也可以使用其它波长范围。本领域技术人员将理解，各种制造商和成像设备对这些颜色范围的定义不同，并且每种颜色的指定波长或波长范围以及一些范围可以重叠。红色、绿色和蓝色的示例性范围分别为635±20nm、555±20nm和460±20nm。可以使用包括约380-780nm之间的波长的可见光频谱中的任何范围或波长范围的组合。
能够选择可以获取数据的可见光的指定波长范围。这些波长范围可以对应于存在于待测试的光学元件(诸如光致变色眼科设备)中的指定光致变色染料的颜色。波长可以是波长的任何组合，并且能够通过使用滤光器来限定。可以将与电磁辐射(例如可见光)的所选择的或期望的一个或多个波长范围对应的滤光器450放置在参考表面80与成像设备400之间。滤光器450将进入成像设备400的光限制在期望的波长或波长范围内。滤光器450可以放置在成像设备400的透镜上方。滤光器450的示例包括带通滤光器、短通滤光器、长通滤光器或本领域中已知的其它滤光器。滤光器450可以是以任何期望波长范围内的电磁辐射的一个或多个波长为中心的陷波滤光器。陷波滤光器可以透射以期望的波长为中心的窄波长范围的电磁辐射，同时阻挡可见光频谱的其余部分。滤光器450可以是三陷波滤光器。滤光器450可以是其陷波分别以635±20nm、555±20nm和460±20nm为中心的三陷波滤光器。强度值的测量可以在光的相同波长范围内进行。能够选择与参考表面80的颜色对应或不同的滤光器450。
图1b是本发明的示例性测量系统20的示意描述，其中参考表面80包括光源300。这样的参考表面80的非限制性示例包括织物或塑料的背光板(backlitsheet)或led阵列。包括光源300的参考表面80可以是漫射照明。图1b中描绘的示例性参考表面可以包括漫射白光led系统。参考表面80所包括的光源可以是系统20的唯一光源。但是，虽然未在图中示出，但是应该理解的是，系统20可以包括未被参考表面80包括的附加光源300。
图1c是本发明的示例性测量系统30的示意描述，其中参考表面80包括眼表100。眼表100可以是近似人眼的一个或多个方面(诸如人眼的温度、含水量、反射率、颜色、透射率或其它物理或光学性质)的人造表面。例如，眼表100可以是三维聚合物制品，其具有近似人眼的一个或多个特征或特性的区域，诸如巩膜120、瞳孔130和虹膜140。眼表100可以是人眼的表面。眼表100可以是动物眼睛的表面。眼表100可以包括人造的、漫射照明的表面。
参考图1a-图1b，利用成像设备400对从表面80反射或发射的电磁辐射的强度进行第一测量。可以对参考表面80的所选择的部分进行第一测量。例如，可以在如图2c所示的参考表面80的一个或多个区域110上进行第一测量。类似地，参考图1c，可以利用成像设备400对从眼表100反射的电磁辐射的强度进行第一测量。
图2a和图2b分别是根据图1a和1b所示示例的示意表示，其中透明制品250布置在参考表面80的至少一部分上方或覆盖参考表面80的至少一部分。透明制品250的示例包括在光的所选择的波长或波长范围处具有透明性质的任何制品。这些可以包括眼科制品、元件和设备—包括光致变色眼科设备—显示制品、元件和设备；窗户、镜子以及有源和无源液晶单元制品、元件和设备。当透明制品250具有足够高的折射率时，可以将透明制品250放置在具有比空气更高的折射率的介质(诸如水)中。
图3a和图4a是施加在x轴和y轴上的眼表100的示意表示。这些图示出了眼表100，其中眼表100的任何部分都没有被透明制品250覆盖。参考图1c、图3a和图4a，利用成像设备400对从眼表100反射的电磁辐射的强度进行第一测量。可以对眼表100的所选择的部分进行第一测量。例如，可以对眼表100的区域110进行第一测量。区域110可以是人眼的巩膜120的区域，或者可以是模仿人眼的巩膜120的三维制品的区域。区域110可以包括眼表100的相对较大的面积。例如，区域110可以包括1平方毫米(mm2)至25mm2，诸如1mm2至10平方毫米(mm2)。区域110的面积可以基本上等于要测量的透明制品250(例如，眼科设备)的面积。或者，区域110的面积可以大于或小于要测量的透明制品的面积。图3a是眼表100的示意表示，其中区域110位于巩膜120的与眼表100的虹膜140相邻的部分上。图3a所示的区域110是弯曲的细长区域。在图4a中，区域110与虹膜140间隔开。图4a所示的区域110是圆形或椭圆形区域。应该理解的是，区域110可以是任何形状。还应理解的是，区域110可以位于眼表100的任何部分上，包括但不限于虹膜140、瞳孔130、巩膜120或其任何组合。
图3b和图4b是眼表100的示意表示，其中透明制品250(诸如眼睛镜片或其它透明制品)放置在眼表100上方。透明制品250可以是眼睛外的眼科设备—即，被配置为不放置成与眼睛直接接触的眼科设备。透明制品250可以是固定色调眼科设备或光致变色眼科设备。当透明制品250是光致变色眼科设备时，该光致变色眼科设备可以是激活的或未激活的。透明制品250可以与眼表间隔开(例如，当透明制品250是眼睛镜片时)。透明制品250可以叠加区域110的全部或一部分。如果透明制品250是光致变色眼科设备，那么可以将该光致变色眼科设备暴露于光化辐射达一段时间，以实现期望激活水平。例如，达一段时间以实现完全激活。
图3c和图4c是眼表100的示意表示，其中处于眼科设备200的形式的透明制品覆盖眼表100。眼科设备200可以是眼睛上的眼科设备—即，被配置为放置成与眼睛直接接触的眼科设备。眼科设备200可以是固定色调眼科设备或光致变色眼科设备。当眼科设备200是光致变色眼科设备时，该光致变色眼科设备200可以是激活的或未激活的。眼科设备200可以与眼表直接接触(例如，当眼科设备200是诸如rgp隐形眼镜之类的隐形眼镜时)。眼科设备200可以覆盖区域110的全部或一部分。如果眼科设备200是光致变色眼科设备200，那么光致变色眼科设备200可以暴露于眼表100上的光化辐射达一段时间，以实现期望激活水平。例如，达一段时间以实现完全激活。
参考图2a-图2c，利用成像设备400对透射通过透明制品250的被参考表面80反射或发射的电磁辐射(例如，可见光)的强度进行第二测量。第二测量包括在由透明制品250覆盖或叠加的参考表面80的区域的至少一部分上方的强度数据。参考表面80的区域的面积可以基本上等于透明制品250的面积。或者，参考表面80的区域的面积可以大于透明制品250的面积，或者小于透明制品250的面积。针对第一测量和第二测量进行测量的波长或波长范围优选地是相同的。
图2c是被施加在x轴和y轴上的、叠加或覆盖参考表面80的一部分的透明制品250的示意表示。如图所示，可以选择参考表面80的一个或多个区域110。区域110可以具有均匀或不规则形状，并且可以包括参考表面80的被透明制品250叠加或覆盖的部分的全部或子集。可以由成像设备400在参考表面80的一个或多个区域110上方进行期望波长范围内的电磁辐射的强度的测量。一个或多个区域110可以被随机选择，或者可以对应于透明制品250的期望测量通过其的光的透射率的部分。
当成像设备400在透明制品250的表面面积的全部或至少一部分上方捕获图像数据时，能够比较来自整个透明制品250的强度值。这样的比较是有用的，因为它允许识别整个透明制品250的透射率的差异。这指示透明制品250上的某些图像缺陷的位置。该配置还允许用户标绘具有光致变色梯度的透明制品250中的透射率的梯度。在这种情况下，参考表面80(诸如眼表100的)的区域110的尺寸可以对应于要测量的透明制品250的期望面积。替代地，可以进行多次第二测量，其中透明制品250覆盖或叠加参考表面80的不同部分，并且可以从那些图像中的参考表面80的区域110获取强度数据。
类似地，参考图3b和图4b，利用成像设备400对透射通过透明制品250的被眼表100反射或发射的电磁辐射(例如，可见光)的强度进行第二测量。第二测量包括在被透明制品250叠加的区域110的至少一部分上方的强度数据。透明制品250的面积可以基本上等于区域110的面积。或者，透明制品250的面积可以大于区域110，或者小于区域110。针对第一测量和第二测量进行测量的波长或波长范围优选地是相同的。
参考在图3c和图4c中示意性描绘的示例，利用成像设备400对透射通过透明制品250的被眼表100反射的电磁辐射(例如，可见光)的强度进行第二测量。第二测量包括在被眼科设备200覆盖的区域110的至少一部分上方的强度数据。眼科设备200的面积可以基本上等于区域110的面积。或者，眼科设备200的面积可以大于区域110，或者小于区域110。针对第一测量和第二测量进行测量的波长或波长范围优选地是相同的。
具体参考图3a和图3c，即使当眼科设备200的中心区域位于瞳孔130上方时，眼科设备200也可以覆盖巩膜120的部分。图3a和图3c中的区域110位于巩膜120的与虹膜140相邻的一部分上。区域110位于足够接近虹膜140的位置，以使得当眼科设备200以其中眼科设备200的中心区域位于瞳孔130上方的朝向定位在眼表100上时，巩膜120的区域110被眼科设备200的至少一部分覆盖。例如，被眼科设备200的外周部分覆盖。在该配置中，在位于眼科设备200的外周边缘与虹膜140的外周边缘之间的区域110的至少一部分上方进行第二测量。
图4c描绘了其中眼科设备200被定位为覆盖眼表100的一部分，使得眼科设备200的中心区域不覆盖虹膜130的示例。在该配置中，巩膜120的区域110全部或部分地被眼科设备200覆盖，并且利用成像设备400对由眼表100反射的电磁辐射(例如，可见光)的强度进行第二测量。强度数据可以包括来自眼科设备200的中心区域的数据。那是眼科设备200在正常佩戴期间最有可能定位在佩戴者的瞳孔130上方并且因此对佩戴者的体验影响最大的部分。
进一步参考图1a-图1b和图2a-图2b，为了比较第一测量和第二测量之间的强度数据，确定参考表面80上的位置数据。可以通过比较每个图像中参考表面80的形状来确定两次强度测量之间的参考表面80上的位置。这可以通过在视觉上比较图像并选择要分析的每个图像中的坐标范围来实现。附加地或替代地，在其中参考表面80的形状否则均匀的实施例中，参考表面可以叠加有坐标(诸如x-y坐标)或其它识别标记，该其它识别标记可以通过比较第一测量和第二测量之间的图像数据来帮助确定位置。可以由处理器应用被存储在成像设备400的存储器中或外部计算设备中的软件来自动比较图像，以便确定参考表面80的被透明制品250覆盖或叠加的区域。处理器可以位于成像设备400中，或者可以使用外部处理器。
类似地，参考图1c、图3a、图3b、图4a和图4b，为了比较第一测量和第二测量之间的强度数据，确定眼表100上的位置数据。可以通过比较每个图像中的眼表100的形状来确定两次强度测量之间的眼表100上的位置。这可以通过在视觉上比较图像并选择要分析的每个图像中的坐标范围来实现。可以由处理器应用被存储在成像设备400的存储器中或外部计算设备中的软件来自动比较图像，以便确定眼表100的被透明制品250覆盖或叠加的区域。处理器可以位于成像设备400中，或者可以使用外部处理器。
参考图1c，图3a，图3c，图4a和图4c，为了比较第一测量和第二测量之间的强度数据，确定眼表100上的位置数据。如上所述，可以通过比较每个图像中眼表100的形状来确定在两次强度测量之间的眼表100上的位置。这可以通过在视觉上比较图像并选择要分析的每个图像中的坐标范围来实现。可以由处理器应用被存储在成像设备400的存储器中或外部计算设备中的软件来自动比较图像，以便确定由眼科设备200覆盖的区域110。处理器可以位于成像设备400中，或者可以使用外部处理器。
关于图1c、图3a-图3c和图4a-图4c，为了确保在分析第一测量和第二测量时比较从眼表100的相同区域110获取的强度数据，在测量之间可以限制眼表100与成像设备400之间的相对移动。通过将成像设备400定位在未示出的固定或便携式支架上，可以限制眼表100与成像设备400之间的相对移动。如果眼表100是人造设备，那么该设备可以用螺栓固定或锁定在适当的位置。如果眼表100是人眼，那么佩戴者的头部的移动可以通过头枕、下巴托、咬杆或本领域已知的其它机构来进行限制。关于图1a-图1b和图2a-图2b，可以采取类似的措施来限制参考表面80、透明制品250和成像设备之间的相对移动。这些措施可以包括固定参考表面80的位置和/或固定透明制品250的位置。
图5例示了定位眼科设备200(例如，光致变色隐形眼镜，诸如rgp隐形眼镜)的示例，该眼科设备200覆盖处于人眼形式的眼表100。在这个示例中，佩戴者可以在第一测量和第二测量期间最大化巩膜120的暴露。巩膜120所包含的区域110的比例优选地尽可能大。佩戴者可以通过向上且向左或向右看来最大化巩膜120的暴露。应该理解的是，佩戴者可以在其它方向上看，诸如向左、向右、向上、向下看或直接看成像设备400处。成像设备400获取图像数据，包括关于从眼表100上的任何地方反射的电磁辐射的强度的数据。但是，为了确定光致变色眼科设备200的透射率，在第二测量期间会被光致变色眼科设备200覆盖的眼表100的区域110是特别重要的。该被覆盖的部分可以包括眼睛的瞳孔130、虹膜140和/或巩膜120。由于虹膜140和瞳孔130相对黑暗，因此，会被光致变色眼科设备200覆盖的眼表100的区域110可能优选地主要或完全由巩膜120组成，以便减少强度测量中的误差。当成像设备400的动态范围相对低时，这可能是优选的。
进一步参考图5，佩戴者例如通过向上且向左看或向上且向右看来最大化眼表100的巩膜120的暴露。利用成像设备400对从眼表100反射的电磁辐射进行第一强度测量。在第一测量期间，巩膜120的暴露部分优选地包括区域110。眼科设备200放置在眼表100上的区域110上方。如果眼科设备200是光致变色眼科设备200，那么将光致变色眼科设备200暴露于光化辐射达一段时间，以实现期望水平的光致变色激活。利用成像设备400进行第二强度测量。强度测量包括通过位于区域110上方的眼科设备200透射的数据。
参考图1a-图1c和图2a-图2b，如果透明制品250具有光致变色性质，那么可以在透明制品250以第一状态在参考表面80上方就位的情况下进行第一强度测量。第一状态可以是非激活状态。在光致变色透明制品250处于第二状态之后，可以利用成像设备400进行第二强度测量。第二状态可以是激活状态。可以通过透明制品250的中心部分进行第二强度测量。替代地，可以通过透明制品250的外周部分进行第二强度测量。
类似地，参考图4a和图4b，如果透明制品250具有光致变色性质，那么可以在透明制品250以第一状态在眼表100上方就位的情况下进行第一强度测量。第一状态可以是非激活状态。在光致变色透明制品250处于第二状态之后，可以利用成像设备400进行第二强度测量。第二状态可以是激活状态。可以通过透明制品250的中心部分进行第二强度测量。替代地，可以通过透明制品250的外周部分进行第二强度测量。
参考图3c、图4c和图5，如果眼科设备200是光致变色眼科设备200，那么可以在眼科设备200以第一状态在眼表100上就位的情况下进行第一强度测量。第一状态可以是非激活状态。在光致变色眼科设备200处于第二状态之后，可以利用成像设备400进行第二强度测量。第二状态可以是激活状态。可以通过眼科设备200的中心部分进行第二强度测量。替代地，可以通过眼科设备200的外周部分进行第二强度测量。类似地，参考图2a-图2c，可以在光致变色透明制品250以第一状态在参考表面上方或覆盖参考表面就位的情况下进行第一强度测量，并且可以在光致变色透明制品250处于第二状态之后利用成像设备400进行第二强度测量。第二状态可以是激活状态。
如上所述，由于虹膜140和瞳孔130相对黑暗，因此，会被光致变色眼科设备200覆盖的眼表100的区域110可能优选地大部分或全部由巩膜120组成，以便减少强度测量中的误差。但是，应该理解的是，区域110可以由虹膜140和/或瞳孔130构成。根据该配置，可以拍摄包括虹膜140和/或瞳孔130的区域110的第一图像，然后可以放置激活的光致变色眼科设备200覆盖或叠加该区域110，并且可以拍摄包括相同的区域110的第二图像。类似地，参考图2a和图2c，在其中参考表面80类似于虹膜140或瞳孔130被着色的示例中，可以拍摄包括参考表面80的区域110的第一图像，然后可以放置透明制品250覆盖或叠加该区域110，并且可以拍摄包括相同的区域110的第二图像。在这样的示例中，可能优选地是使用比ccd或cmos检测器更敏感的成像设备400，诸如传统的光电倍增管阵列或硅光电倍增管阵列。合适的阵列的非限制性示例是由爱尔兰cork的sensl制造的硅光电倍增管阵列，以及由日本hamamatsu市的hamamatsuphotonics制造的多像素光子计数器。当使用光电倍增管阵列时，应注意避免由于暴露于室外条件而损坏成像设备。
参考图1a-图1c，在成像设备400包括ccd的情况下，一些测量的强度值可能部分地归因于ccd上的暗电流。暗电流可能取决于ccd上的温度。成像设备400的制造商可以提供由于暗电流引起的ccd上的强度值的表格或曲线图。可以通过在快门关闭时使用成像设备400进行一次或多次测量来确定在各种温度处归因于暗电流的强度。可以在测量第一强度值和第二强度值的同时利用温度测量设备进行温度测量。成像设备400可以包括温度测量设备，或者可以使用外部温度测量设备。
在第一测量和第二测量中，可以在一定波长范围内或针对指定波长获取强度数据。在比较两次测量的数据时，可以应用以下公式：
其中
tmeas是电磁辐射通过透明制品250的透射率。
io是第一强度的测量结果；
it是第二强度的测量结果；以及
d是归因于强度测量设备上的暗电流的强度值。
透明制品250的测得的吸光度ameas被定义为
参考图1b，应该理解的是，对于在期望波长范围内发射光的参考表面80的示例，tmeas的计算返回透明制品250的透射率的准确值。但是，参考图1a和图1c，在其中期望波长范围的电磁辐射的测得强度是由于来自参考表面80(诸如眼表100)的反射而不是来自其的发射的示例中，在第二测量中测得的电磁辐射的强度两次穿过透明制品250，即，一次当它从光源300行进通过透明制品250(诸如眼科设备200)到达参考表面80(或到达眼表100)时，以及再次当它从参考表面80(或眼表100)反射回通过透明制品250到达成像设备400时。为了校正两次穿过透明制品250的电磁辐射，测得的吸光度ameas被除以因子2，以获得经校正的吸光度值acorr或：
经校正的透射率tcorr的值如下计算：
上述等式可简化为：
应该理解的是，透射率和吸光度是紧密相关的值。因此，除非上下文另外明确指出，否则本申请中涉及确定透射率的任何公开或教导也都涉及确定吸光度，反之亦然。
应该理解的是，可以确定透射率和/或吸光度的变化，其中未激活的光致变色透明制品250被定位为覆盖参考表面80或在参考表面80上方。然后进行第一测量。然后，利用光化辐射激活光致变色透明制品250。然后进行第二测量。然后确定透射率变化或吸光度变化的值。
由光源300发射的电磁辐射的强度可能随时间而变化。例如，当在其中光源300为太阳的室外环境中实践本发明的方法时，云可能在第一测量和第二测量之间经过太阳，从而影响在眼表100上入射的电磁辐射的强度。为了补偿入射电磁辐射强度的变化，成像设备400可以从辅助位置(secondarylocation)150进行测量。辅助位置150可以在参考表面80上、与参考表面80相邻或在参考表面80附近。在根据图1c、图3a、图4a和图5的示例中，辅助位置150可以在眼表100上，或者可以是与眼表相邻或在眼表附近但在区域110之外的区域。参考图5，成像设备400可以在进行第一强度测量和第二强度测量的同时从辅助位置150获取强度数据。辅助位置150可以是包括来自第一测量和第二测量的强度数据的相同图像或图像数据集的一部分。辅助位置150可以被定位在不包括区域110的眼表100上。或者，辅助位置150可以位于其它地方，诸如在佩戴者的面部上，或者在位于佩戴者附近或眼表100附近的表面上。这种表面可以被配置为反射特定波长范围的电磁辐射。辅助位置150的示例可以是位于佩戴者的面部上或位于眼表100附近的有色的标签或点状物(dot)，其充当稳定的反射器。辅助位置150可以是白色、灰色或任何颜色。辅助位置150的另一个示例可以是佩戴者的面部的未被有色标签或点状物覆盖的一部分。图5示出了辅助位置150的位置的示例，但是，应该理解的是，任何合适的表面都可以用于辅助位置150。
在第一测量和第二测量之间从辅助位置150反射的电磁辐射的测量值之间的比较可以用于补偿从光源300发射的电磁辐射强度的变化。例如，如果从辅助位置150获取的强度数据指示在第一测量和第二测量之间从光源300发射的电磁辐射的强度降低了百分之十，那么在确定测得的透射率(t)和吸光度(ameas)以及经校正的吸光度(acorr)和经校正的透射率(tcorr)时，第一强度(io)和/或第二强度(it)的值可以被调整该量。该调整可以由实现软件的处理器来应用。
可以用于分析强度数据的示例性软件包括由wavemetrics开发的igorpro；由nationalinstitutesofhealth开发的imagej；由nationalinstruments开发的labview；由originlab开发的origin和originpro；以及由microsoft公司开发的microsoftexcel。如应用领域中已知的，其它软件可以执行强度数据的分析。
在另一种示例性方法中，可以将未激活的光致变色透明元件250放置在参考表面80上方或覆盖参考表面80。“未激活”意指眼科设备200尚未暴露于光化辐射或尚未暴露于足够强度的光化辐射和/或暴露于光化辐射达足够时间以被完全激活。未激活的光致变色透明元件250覆盖或叠加区域110的至少一部分。利用成像设备400获取由未激活的光致变色透明元件250覆盖或叠加的参考表面80的区域110的第一组强度数据。光致变色透明元件250被激活，例如被完全激活。利用成像设备400获取由现在激活的光致变色透明元件250覆盖或叠加的区域110的第二组强度数据。通过比较两组强度数据来确定透射率。
在又一个示例性方法中，可以将未激活的眼科设备200放置在眼表100上方或覆盖眼表100。“未激活”意指眼科设备200尚未暴露于光化辐射或尚未暴露于足够强度的光化辐射和/或暴露于光化辐射达足够时间以被完全激活。未激活的眼科设备200覆盖或叠加区域110的至少一部分。利用成像设备400获取由未激活的眼科设备200覆盖或叠加的眼表100的区域110的第一组强度数据。眼科设备200被激活，例如被完全激活。利用成像设备400获取由现在激活的眼科设备200覆盖或叠加的区域110的第二组强度数据。通过比较两组强度数据来确定透射率。
在另一种示例性方法中，将激活的光致变色透明制品250放置在参考表面80上方或覆盖参考表面80，其中光致变色透明制品250不覆盖或叠加整个参考表面80。利用成像设备400获取整个参考表面80的图像数据。使用本领域中已知的任何处理将那些图像数据转换成cie颜色坐标(例如，ciexyz1931格式、ciexyz1964格式或ciexyz2004格式)。比较根据来自参考表面80的被透明制品250覆盖或叠加的区域和未被透明制品250覆盖或叠加的区域的图像数据的ciex、y和z值，以计算相对于x、y和z颜色匹配函数的透射率的变化。可以优选地使用ciey值，因为它的峰值在555nm附近。透射率可以根据以下公式确定：
其中，ty是根据ciey值确定的眼科设备200的透射率，yuncovered是参考表面80的图像的其中参考表面80未被透明制品250覆盖或叠加的一部分的y值，并且yabove是参考表面80的图像的其中参考表面80被透明制品250覆盖或叠加的一部分的y值。可以使用分别使用x值和x值代替y值的相同公式来确定使用x值和z值的透射率。
在另一种示例性方法中，将激活的眼科设备200放置在眼表100上方或覆盖眼表100，其中眼科设备200不覆盖或叠加整个眼表100。利用成像设备400获取整个眼表100的图像数据。使用本领域中已知的任何处理将那些图像数据转换成cie颜色坐标(例如，ciexyz1931格式、ciexyz1964格式或ciexyz2004格式)。比较根据来自眼表100的被眼科设备200覆盖或叠加的区域和未被眼科设备200覆盖或叠加的区域的图像数据的ciex、y和z值，以计算相对于x、y和z颜色匹配函数的透射率的变化。可以优选地使用ciey值，因为它的峰值在555nm附近。透射率可以根据以下公式确定：
其中，ty是根据ciey值确定的眼科设备200的透射率，yuncovered是眼表100的图像的其中眼表100未被眼科设备200覆盖或叠加的一部分的y值，并且yabove是眼表100的图像的其中眼表100被眼科设备200覆盖或叠加的一部分的y值。可以使用分别使用x值和x值代替y值的相同公式来确定使用x值和z值的透射率。
图6是描绘本发明的示例性方法的步骤的框图。步骤1010包括测量由参考表面80反射或发射的电磁辐射的第一强度。可以使用强度测量设备400执行该步骤。步骤1020包括将透明制品250定位在参考表面80上方。步骤1030包括测量透射通过透明制品250的由参考表面80发射或反射的电磁辐射的第二强度。步骤1040包括使用第一强度和第二强度的测量结果计算电磁辐射通过透明制品250的透射率。
图7是描绘本发明的另一种示例性方法的步骤的框图。步骤2010包括选择电磁辐射的期望波长范围。步骤2020包括选择透明制品250(优选地光致变色透明制品250)的期望激活水平。步骤2030包括使光致变色透明制品250暴露于光化辐射，直到光致变色透明制品250达到期望激活水平。步骤2040包括使眼睛的巩膜120的区域110的可见度最大化。步骤2050包括利用成像设备400拍摄巩膜120的区域110的第一图像。成像设备400可以被配置为记录在期望波长范围内的电磁辐射强度数据。步骤2060包括记录从第一图像获取的针对期望波长范围的第一组电磁辐射强度数据。步骤2070包括利用激活的光致变色透明制品250叠加巩膜120的区域110。步骤2080包括利用成像设备400拍摄巩膜120的区域110的第二图像。步骤2090包括记录从第二图像获取的针对期望波长范围的第二组电磁辐射强度数据。步骤2100包括将第一组数据和第二组数据输入到数据库中。步骤2110包括使用处理器来确定光致变色透明制品250的透射率。
图8是描绘本发明的另一种示例性方法的步骤的框图。步骤3010包括选择电磁辐射的期望波长范围。步骤3020包括选择眼科设备200(优选地光致变色眼科设备200)的期望激活水平。步骤3030包括使光致变色眼科设备200暴露于光化辐射，直到光致变色眼科设备200达到期望激活水平。步骤3040包括使眼睛的巩膜120的区域110的可见度最大化。步骤3050包括利用成像设备400拍摄巩膜120的区域110的第一图像。成像设备400可以被配置为记录在期望波长范围内的电磁辐射强度数据。步骤3060包括记录从第一图像获取的针对期望波长范围的第一组电磁辐射强度数据。步骤3070包括利用激活的光致变色眼科设备200叠加巩膜120的区域110。步骤3080包括利用成像设备400拍摄覆盖有光致变色眼科设备200的巩膜120的区域110的第二图像。步骤3090包括记录从第二图像获取的针对期望波长范围的第二组电磁辐射强度数据。步骤3100包括将第一组数据和第二组数据输入到数据库中。步骤3110包括使用处理器来确定光致变色眼科设备200的透射率。
可以通过以下示例来进一步例示根据本公开的本发明。这些示例不限制本发明。它们仅意在建议实践本发明的方式。那些对光学以及其它专业知识丰富的人可以找到实践本发明的其它方式。但是，那些方式应被认为在本发明的范围内。
示例1
示例1涉及在室外环境中测量光致变色隐形眼镜的透射率和吸光度。
在充满阳光的室外测试平台上对眼表上的眼科设备进行根据本发明的测量。成像设备是未校准的avt相机，其f数设定为8，并且是白平衡的。所测试的光致变色眼科设备是用宽带吸收光致变色染料浸渍的光致变色隐形眼镜，并且仍可获得红色、绿色和蓝色(rgb)平面中的值。眼表是人眼。没有将rgb滤光器应用于相机的镜头。因为对象透镜中的光致变色染料在宽频谱上吸收，因此认为根据本示例的测量不需要rgb滤光器。使用igorpro6.37分析图像数据。在测量之前，将测量的光致变色镜片在环境光下在眼睛上激活20分钟。基于拍摄的对象眼睛的两个图像之间的强度数据的差异，确定通过光致变色镜片的透射率值。因为透射率值是基于从眼睛反射的光确定的，因此吸光度值通过因子2来校正，如上所述。强度值以作为标定电压的单位的“计数”进行测量。在测量之前，确定红色、绿色和蓝色平面中的暗值。
图像数据还包括对象眼睛周围的区域，从中可以获得来自辅助位置的强度数据，如上所述。辅助位置位于对象眼睛之外。基于从辅助位置反射的强度数据的百分比变化来考虑环境强度在两次测量之间的变化，并基于该值的倒数确定校正乘数。来自辅助位置的强度数据被称为第三强度测量—其对应于在第一强度测量时所获取的来自隐形眼镜的图像数据—以及称为第四强度测量—其对应于在第二强度测量时所获取的隐形眼镜的图像数据。所获得的值在下面的表1中示出。“校正的透射率”是对未校正的透射率应用校正乘数的值。“经校正的吸光度”值是从被因子2校正的经校正的透射率值获得的，如上所述。
表1
示例2
示例2涉及在参考表面上方测量光致变色镜片和非光致变色rgp隐形眼镜的透射率。
通常地，根据该示例，将透明培养单元(culturecell)放置在白光led背光参考表面上。培养单元包括多个“口袋(pocket)”，每个口袋中都放置有待测量的样品。同时地，在所有口袋上方获取图像数据。水(优选地是去离子水)被添加到培养单元中的一个或多个口袋。
对于非光致变色镜片，拍摄暗图像和参考图像，如上所述。然后，将rgp镜片添加到培养单元的口袋。
根据该示例，对于光致变色镜片样品，将透明培养单元放置在白色led背光参考表面上，并添加光致变色隐形眼镜。拍摄暗图像和第一图像。然后利用uvled光源激活光致变色镜片达约五分钟。
光致变色镜片被激活，使用成像设备获取第二组图像数据，并计算样品镜片的透射率和/或吸光度。因为光致变色镜片在第一图像测量和第二图像测量期间覆盖了参考表面，因此根据本示例的计算是针对透射率的变化。
具体而言，根据示例2，使用avtf145c相机，该相机配备有来自新泽西州巴灵顿(barrington，nj)的edmundoptics的镜头。将镜头设置为f/11以提供良好的景深，并将焦点调节在样品盘上。相机被安装在光学导轨上，其中相机外壳的前端定位成距背光led参考表面的顶部67.5mm，并且以待测量的样品为中心。avt的smartview软件用于调整相机设置。在smartview软件中，相机设置被设置为f7模式0，用于原始图像收集。曝光时间被调整，使得光强度低于55,000计数，但高于40,000计数。“计数”是电压的标定单位。通常将平均次数设置为4，并且将输出设置为raw16。允许白平衡以进行自动调整，直到这些值不再改变，然后关闭白平衡水平。
光致变色镜片样品通过暴露于来自innovationsinoptics的“四色”uvled光源五分钟而被激活，该光源由在约12vdc电压处操作的pp420led驱动器供电。uvled光源在367nm、386nm、406nm和419nm处具有相对发射峰。在激活光致变色样品之后，将led移出位置，并在移除uvled光源的五秒钟内进行第二图像测量。为了进一步控制uvled输出，除了设置电流和亮度值百分比外，还直接在uvled光学器件的前面安装来自newport的光圈，以帮助以均匀的方式降低uvled的强度。
使用具有被设置为最大曝光的、来自edmundoptics的漫射器的白光led来完成参考表面的照明。参考表面的背光由单独的24vdc电源供电。使用从edmundoptics购买的mp-ics强度控制器来改变背光led输出，但是由于相机的f制光圈(f-stop)被设置为f/11，因此背光led输出被设置为最大输出。整个系统封闭在暗盒中，以防止杂散光干扰图像。盒子的前部覆盖有来自新泽西州牛顿的thorlabs公司的黑色塑料材料，以消除来自室内照明的外部杂散光效应，特别是在激活光致变色镜片时。使用igorpro软件包执行数据收集和数据分析，该软件包使用了由华盛顿州西雅图的bruxton公司开发的igor软件的接口，以直接与avt相机通信。相机被连接到igorpro，然后调整曝光时间，以确保最大信号而图像不会偏离比例。图像平均次数通常被设置为4。使用internationallighttechnologiesilt950光谱辐射计测量uvled光源的uv输出。
根据以上公开进行透射率和吸光度的计算。对于rgp镜片，基于hecht的optics第4版的公式4.67(第121页)计算反射率，并且确定估计的透射率。水的折射率被估计为1.33。在589nm处估计所有的折射率，并且假定rgp镜片不吸收可见光。
附加地，根据示例2的技术的优点在于，允许一次在多个镜片上上方获取强度数据，因为利用成像设备进行的数据采集是同时在阵列中的所有镜片上方进行的。在下面的表2中列出了根据示例2的测量结果：
表2
示例3
示例3涉及根据本发明测量光的偏振。
一般而言，示例3包括通过设置为各种朝向的线性偏振器获取环境的多个图像数据，并确定那些图像数据的来自关注区域(“roi”)的光的偏振，和/或整个图像的平均偏振。可以取决于roi相对于图像的位置来相对于环境的各个部分确定光的偏振。例如，如果要测量的环境包括天空、树木和草坪，那么可以从同一组图像数据确定从天空、树木和/或草坪测得的光的单独偏振。
虽然在这个示例中使用了线性偏振器，但重要的是，注意到可以使用圆形偏振器代替。如果线性偏振器部分面对物体，并且四分之一波片面对图像检测器，那么可以使用圆形偏振器。如果检测器具有偏振偏置，诸如具有传统的高端部dslr相机，那么圆形偏振器可以是优选的。
具体而言，根据示例3，使用安装在导轨上的stingray145c相机并利用具有光圈控制的edmundoptics变焦镜头(型号no.m6z1212-3s，光圈范围12.5mm至75mm)来获取室外图像。根据这个示例，对于所有图像采集，镜头光圈均被设置为16，焦距在4.2并且变焦为20。smartview_110软件被设置为特定的白平衡，但自动平衡已关闭。曝光取决于户外照明条件而不同，高信噪比设置(“hsnr”)被设置为4图像取平均。每秒帧数(“fps”)被设置为可变。格式为完整像素范围，raw16.iso800。相机被硬安装在正面带有偏振器的100mm导轨上。气泡水准仪(bubblelevel)用于调平导轨。在mellesgriot(“mg”)线性偏振器的存在下获取图像，该线性偏振器安装在配备旋转台的测微计(micrometer)中，定向在0度、90度和45度。0度设置大致为水平+/-1度。在相机镜头和mg偏振器之间的间隙上方，将一块黑布包裹围绕镜头。
图像以五个为一组进行拍摄，这使得更容易进行常规数据采集。它还使得能够消除由于突然移动而产生的不良图像。在每次图像采集之间旋转偏振器。时基和/或曝光水平针对每个图像进行改变，以便获得图像的高强度区域和低强度区域两者的良好图像。使用igorpro软件分析图像。将每组中的五个图像进行平均，并且使用平均图像来计算偏振值。
在偏振器的每个朝向上拍摄图像集。第一图像集是在偏振器朝向为0度的情况下拍摄的。第二图像集是在偏振器设置为45度朝向的情况下拍摄的。第三图像集是在偏振器设置为90度朝向的情况下拍摄的。通过比较来自各种偏振器朝向的经平均图像的强度数据，确定从图像的roi反射的光的偏振值。此外，在三个曝光时间内拍摄图像集：12ms(“低曝光”)；100ms(“中等曝光”)；以及200ms(“高曝光”)。对于这个示例，分析了绿色平面中的图像数据。下面的表3中列出了根据示例3获得的偏振值。
表3
示例4
示例4涉及根据本发明分析光致变色透明制品中的光致变色缺陷。
一般而言，示例4包括在未激活状态下获取光致变色眼科设备的强度数据、使设备暴露于光化辐射以及在激活状态下获取设备的图像数据。然后，光致变色设备经受疲劳处理以产生缺陷。然后在未激活状态下并再次在激活状态下获取疲劳镜片的图像强度数据。分析图像强度数据以识别疲劳镜片中的光致变色缺陷。
具体而言，图像数据是用stingray145c相机获取的。使用smartview软件控制相机。相机被设置为开启白平衡。曝光时间被设置为8.8毫秒(ms)，具有3次平均。背光是由来自edmundoptics的白光led完成的，其允许在使用前预热10分钟以上。相机镜头是edmundoptics型号no.59873，50mmf/2.0镜头，为了获得良好的视觉图像，将其设置为f/8级的最佳聚焦和光圈设置。在这个示例中，移除了相机的光圈和圆形偏振器。房间灯光大部分被遮光材料遮挡。使用这些设置和条件收集暗图像。
第一图像测量结果也在这些设置下收集。在对象光致变色眼科设备处于背光参考表面上的位置但未激活的情况下，收集第一图像测量结果。
通过暴露于uva光化辐射(385nm)约五分钟来激活对象光致变色眼科设备。uva光源是来自innovationsinoptics的led系统，并使用设置为0.6安培和3.03vdc的lambdalls5008电源进行控制。从uva光引擎到白光led参考表面的距离为22.4mm。来自uva光源的光束大小为12cm。允许uva光源在使用前预热10分钟以上。
将uva光源定位在对象光致变色眼科设备的前面达5分钟进行激活，然后以物理方式移开以便拍摄激活的光致变色设备的第二图像。在移动uva光源之后小于五秒钟进行第二测量。没有收集光谱辐照度。
在疲劳处理对象光致变色眼科设备之后，进行另一组第一图像测量和第二图像测量。在疲劳处理之后，以相同的方式设定实验配置以得到合理的近似(3.03vdc、0.6安培等)。
在视觉上大致地对齐样品，使得标签位于图像的顶部。虽然在这个具体示例中未执行，但可以在翻滚系统中将样品翻滚以产生额外的疲劳或去除抗反射涂层。
对分析软件进行修改，以收集和使用rgb图像，而不仅仅是图像的绿色部分。为了使图像正确可见，在igorpro中进行一些图像处理，诸如将图像缩放到65535计数—这是缩放的电压值—计数以模仿16位输出图像，因为未处理的图像是14位。
因为根据示例4的第一图像和第二图像都包括要测量的眼科设备，因此严格来说，计算出的透射率值实际上是透射率的变化。因此，当表4中的参考指示光致变色眼科设备变暗为例如20％的透射率时，这是指在去除对透射率的未激活贡献之后的暗度。
数据分析是使用deltaf计算进行的，其中正方形为0.5mm的量级。这些计算基于iso12311-2013，其通过引用并入本文。正方形的区域的部分与相邻正方形的区域重叠。如图9所示，在对象光致变色眼科设备200上定义了关注区域或roi160。roi160被进一步细分为子区域或行170。在每行170上分析和分析强度数据。
为了使对象眼科设备疲劳，使用疲劳室(fatiguechamber)。这些是带有石英窗和涂有高真空油脂以密封腔室的橡胶垫片的铝制腔室。腔室中的两个腔室比其它腔室伸出得更多，意味着它们的直接暴露与其它4个腔室略有不同。将所有腔室抽空至-30”hg，并让它们在真空下静置1-3分钟。在如此短的时间内，观察到所有腔室都保持真空。用氮气将所有腔室加压至10-14psi，并使其在压力下静置，关闭30秒至2分钟。观察到所有腔室在该时间段内保持压力。将所有腔室抽空，并用氮气填充至10-14psi，并让其静置过夜。然后将腔室重新抽空，然后再次用氮气填充。然后将腔室放置在室外以进行阳光暴露。在900瓦时的阳光暴露下，将腔室带回室内、抽空、并再次填充回氮气。将腔室放置回室外，以进行另外的900瓦时的阳光暴露。显示腔室保持压力超过1周。1周后检查腔室，并且2周后再次检查腔室，在1周标记处交换气体。在每周结束时，显示腔室将压力保持在比大气压高至少8-12psi，这指示不存在明显的泄漏。
对象眼科设备在疲劳室内经历了1813瓦时的uva暴露。
在对样品眼科设备进行疲劳处理之后，执行图像分析，以便在相同幅度的吸光度范围上对数据进行分析。此外，用偏振器在一个位置处测量光致变色眼科设备，并且使光致变色眼科设备朝向为使内刻标签(inscribedlabel)朝向样品的顶部。但是，这不一定会导致两次测量之间的朝向完全相同。
通过将在未激活状态下获取的强度数据与在激活状态下获取的强度数据进行比较，可以消除对象眼科设备中的非光致变色缺陷，并将分析限制为仅光致变色缺陷。
在下面的表4中列出了在疲劳状态下根据示例4获得的吸光度值。该表仅示出了绿色平面中的数据，但是应该理解的是，可以在红色和蓝色平面上或者也可以以其它图像格式来获取和分析数据。每行数据对应于图像的roi160的其自己的行170，如图9示意性表示的。如表中所示，根据本发明的图像数据可以在逐个像素的水平上进行分析，因此对象透明制品的光致变色性质也可以在逐个像素的水平上进行分析。
表4
示例5
示例5涉及分析具有可见光谱中的光的吸光度梯度的透明制品(诸如梯度光致变色镜片)的透射率。
一般而言，根据示例5，获取光致变色眼科设备的图像数据，该设备在暴露于光化辐射时经历了光致变色激活的梯度。对未激活的光致变色眼科设备进行第一测量。然后激活该设备，并对激活的光致变色眼科设备进行第二测量。如下所述分析强度数据。然后光致变色眼科设备经历疲劳处理，如示例4中详细描述的。如上所述，在未激活状态和激活状态下获取图像数据，并且分析图像之间的强度数据以确定吸光度值。该方法具有消除非光致变色缺陷的优点，使得可以有效地分析光致变色缺陷和梯度。
具体而言，stingray145c相机被设置为开启白平衡，并在smartview软件中进行自动设置。每个图像的曝光时间被设置为18-20ms，具有4次平均。利用这些设置收集暗图像。也在这些设置下收集第一图像。在未激活的光致变色眼科设备就位的情况下收集第一图像。
背光是由来自edmundoptics的白光led完成的。相机使用了由edmundoptics生产的50mm，f/2.0镜头，其型号为no.59873。将镜头设置为最佳聚焦和光圈设置(～f/8.0)，以便获得良好的视觉图像。房间灯光大部分被遮光材料遮挡。对于该示例，相机的光圈和圆形偏振器均保持就位。在使用前，使背光源预热10分钟以上。
对象光致变色眼科设备通过暴露于innovationsinoptics的uvled系统达五分钟而被激活。uvled系统是“4色”系统，该系统发射在365nm、385nm、405nm和415nm处具有相对发射峰的uv光。使用gardasoftp420驱动器控制uvled。uvled系统中每个led(～365nm/～385nm/～405nm/和～415nm)的电流、亮度百分比和实际电流值的值对于每个led分别如下：0.2/25％/0.04；0.2/14％/0.01；0.2/15％/0.02；以及0.3/45％/0.13。从uvled光引擎到白光led参考表面的距离为36cm。uvled光源的光束大小为9.5cm。为了激活光致变色眼科设备，移动uvled源在对象光致变色眼科设备的前面以进行五分钟的激活，然后物理地移开以便拍摄激活的图像。激活的图像是在移除uvled源后五秒钟内拍摄的。收集光谱辐照度，其中uva和uvv值分别被设置为6.8和19.8w/m^2。
视觉上对准样品，其中内刻名称在眼科设备的顶部，以便保持测量之间的朝向。但是，这并不总是正确的朝向，使得在分析过程中必须在事实之后旋转图像以便正确地执行梯度成像。
进行修改以收集和使用rgb图像，而不仅仅是绿色平面中的图像的部分。如上所述处理光密度图像，并计算吸光度：abs＝log(1/t)，t＝(it-d)/(io-d)。为了使图像正确可见，在igorpro中进行一些图像处理，诸如将图像缩放到65535计数(电压的缩放测量结果)以模仿16位输出图像。实际图像为14位。
严格来说，根据这个示例计算的透射率值是透射率的变化，因为镜片的未激活状态被用于第一测量。因此，镜片变暗至例如20％的透射率的指示实际上是指在去除对透射率的未激活贡献之后的暗度。
通过使用rgb滤光器，各个rgb通道的响应被充分更改，以致绿色和蓝色响应可能超出比例，而图像无法正确显示红色。为了解决这个问题，数据采集软件已被更改为分别显示所有3个颜色平面，并对所有3个图像应用阈值处理。
数据分析是使用deltaf计算进行的，其中正方形为5mm的量级。这些计算基于iso12311-2013，其通过引用并入本文。正方形的区域的部分与相邻正方形的区域重叠。
如图9所示，在对象光致变色眼科设备200上定义了关注区域或roi160。roi160被进一步细分为子区域或行170。在每行170上分析和分析强度数据。这是有用的，因为本示例中的眼科设备200经历了光致变色激活的梯度。
下面在表5中列出了根据示例5获得的在无疲劳状态下具有光致变色梯度的眼科设备的吸光度值。最右边的列包括关于吸光度损失的经校正数据。该校正涉及在拍摄图像时最初并不明显的缩放问题，并且根据本领域已知的方法进行。
表5
表6示出了同一样品在其经历疲劳循环之后的梯度缺陷数据。一般而言，一组对象光致变色设备的测量结果之间的差异为6％。因此，应用了6％的校正。
表6
本发明的特征还在于以下条款中的一项或多项。
条款1：一种用于确定电磁辐射通过透明制品250的透射率的方法，包括：测量由参考表面80的至少一部分反射或发射的辐射的第一强度；将透明制品250定位在参考表面80的至少一部分上方或覆盖参考表面80的至少一部分；测量透射通过透明制品250的由被透明制品250叠加或覆盖的参考表面80的至少一个区域110反射或发射的辐射的第二强度；以及使用第一强度和第二强度的测量结果计算电磁辐射通过透明制品(250)的透射率。
条款2：根据条款1所述的方法，其中测量步骤利用强度测量设备400(优选地，成像设备)来完成。
条款3：根据条款2所述的方法，其中辐射的第二强度是由参考表面80的区域110反射的，并且还包括：确定强度测量设备400上归因于暗电流的强度值；以及根据以下公式计算电磁辐射通过透明制品250的透射率：
条款4：根据条款2所述的方法，其中辐射的第二强度是由参考表面80发射的，并且还包括：确定强度测量设备400上归因于暗电流的强度值；以及根据以下公式计算电磁辐射通过透明制品250的透射率：
条款5：根据条款1-4中的任一项所述的方法，还包括：在参考表面80的第一位置处测量第一强度；以及在参考表面80的第一位置处测量第二强度。
条款6：根据条款5所述的方法，还包括：与测量第一强度同时地测量从辅助位置150反射或发射的辐射的第三强度，其中该至少一个区域110不同于辅助位置150；与测量第二强度同时地测量从辅助位置150反射或发射的辐射的第四强度；比较第三强度和第四强度，以确定在第一强度和第三强度的测量时间与第二强度和第四强度的测量时间之间的辐射强度的变化；以及使用第三强度和第四强度之间的比较，补偿在计算电磁辐射通过透明制品250的透射率时在第一强度和第三强度的测量时间与第二强度和第四强度的测量时间之间的辐射强度的变化。
条款7：根据条款2至6中的任一项所述的方法，其中强度测量设备400被配置为测量在包括1nm至1,000nm，优选地380-780nm的波长范围的电磁辐射频谱内的电磁辐射的强度。
条款8：根据条款2至7中的任一项所述的方法，其中强度测量设备400被配置为测量在包括460±20nm的波长范围的电磁辐射频谱内的电磁辐射的强度。
条款9：根据条款2至8中的任一项所述的方法，其中强度测量设备400被配置为测量在包括555±20nm的波长范围的电磁辐射频谱内的电磁辐射的强度。
条款10：根据条款2至9中的任一项所述的方法，其中强度测量设备400被配置为测量在包括635±20nm的波长范围的电磁辐射频谱内的电磁辐射的强度。
条款11：根据条款1至10中的任一项所述的方法，其中第一强度和第二强度的测量结果来自选自包括460±20nm、555±20nm和635±20nm的组的波长范围。
条款12：根据条款2至11中的任一项所述的方法，还包括：在测量第一强度和第二强度之前，在强度测量设备400的检测器上方应用滤光器450。
条款13：根据条款12所述的方法，其中滤光器450以选自包括460±20nm、555±20nm和635±20nm的组的波长为中心。
条款14：根据条款11或12所述的方法，其中滤光器450是三波长陷波滤光器。
条款15：根据条款1至14中的任一项所述的方法，其中参考表面80是包括人眼的三维表示的眼表100。
条款16：根据条款1至14中的任一项所述的方法，其中参考表面80是包括人眼的眼表100。
条款17：根据条款15或16所述的方法，其中眼表100包括眼睛的巩膜的至少一部分。
条款18：根据条款17所述的方法，还包括在眼科设备200的中心部分或外周部分上方测量第二强度的值。
条款19：一种用于确定处于期望激活水平的光致变色眼科设备200的透射率的方法，包括：选择电磁辐射的期望波长范围；选择光致变色眼科设备200的期望激活水平；使光致变色眼科设备200暴露于光化辐射，直到光致变色眼科设备200达到期望激活水平；使眼睛的巩膜120的区域110的可见度最大化；利用成像设备400拍摄巩膜120的区域110的第一图像，其中成像设备400被配置为记录期望波长范围内的电磁辐射强度数据；记录从第一图像获取的针对期望波长范围的第一组电磁辐射强度数据；利用激活的光致变色眼科设备200覆盖巩膜120的区域110；利用成像设备拍摄巩膜120的区域110的第二图像；记录从第二图像获取的针对期望波长范围的第二组电磁辐射强度数据；将第一组数据和第二组数据输入到数据库中；以及使用处理器来确定光致变色眼科设备200的透射率。
条款20：根据条款19所述的方法，还包括：在拍摄第一图像和第二图像之前，在成像设备400上方应用滤光器450。
条款21：根据条款20所述的方法，其中滤光器450以选自包括460±20nm、555±20nm和635±20nm的组的波长为中心。
条款22：根据条款20或21所述的方法，其中滤光器450是三波长陷波滤光器。
条款23：一种用于确定电磁辐射通过眼科设备200的透射率的方法，包括：将未激活的眼科设备200定位在眼表100的一部分上方；测量由被眼科设备200叠加的眼表100的区域110反射的辐射的第一强度；激活眼科设备200；测量由被眼科设备200叠加的眼科设备200的区域110反射的辐射的第二强度；以及使用第一强度和第二强度的测量结果计算电磁辐射通过眼科设备200的透射率。
条款24：一种用于确定电磁辐射通过透明制品250的透射率的方法，包括：测量由被激活的透明制品250叠加的参考表面80的区域110反射或发射的辐射的第一强度；测量由未被透明制品250叠加的参考表面80的区域反射或发射的辐射的第二强度；将第一测量结果和第二测量结果转换成cie颜色坐标；以及使用cie颜色坐标中的差异来计算电磁辐射通过透明制品250的透射率。
条款25：根据条款1至24中的任一项所述的方法，其中透明制品250与参考表面80直接接触。
条款26：根据条款1所述的方法，其中在测量第一强度和第二强度之前，将透明制品250定位在参考表面80上方，其中从相同图像获取第一强度和第二强度的测量结果，其中第一强度从参考表面80的未被透明制品250覆盖的部分测量，其中第二强度从参考表面80的被透明制品250覆盖的部分测量，并且所述方法还包括：将第一强度的测量结果转换为ciexyz值；将第二强度的测量结果转换为ciexyz值；以及根据以下公式确定透射率：
条款27：一种用于确定光致变色透明制品250的透射率的测量系统10、20、30，包括光源300和强度测量设备400。
条款28：根据条款27所述的测量系统10、20、30，还包括参考表面80。
条款29：根据条款27或28所述的测量系统10、20、30，其中光源300是自然光源或人造光源。
条款30：根据条款27至29中的任一项所述的测量系统10、20、30，其中强度测量设备400包括成像设备。
条款31：根据条款27至30中的任一项所述的测量系统10、20、30，其中强度测量设备400被配置为测量在包括380-780nm的波长范围的电磁辐射频谱内的辐射的强度。
条款32：根据条款27至31中的任一项所述的测量系统10、20、30，其中强度测量设备400被配置为测量在包括460±20nm的波长范围的电磁辐射频谱内的辐射的强度。
条款33：根据条款27至32中的任一项所述的测量系统10、20、30，其中强度测量设备400被配置为测量在包括555±20nm的波长范围的电磁辐射频谱内的辐射的强度。
条款34：根据条款27至33中的任一项所述的测量系统10、20、30，其中强度测量设备400被配置为测量在包括635±20nm的波长范围的电磁辐射频谱内的辐射的强度。
条款35：根据条款27至34中的任一项所述的测量系统10、20、30，还包括在强度测量设备400的检测器上方的滤光器450。
条款36：根据条款35所述的测量系统10、20、30，其中滤光器450以选自包括460±20nm、555±20nm和635±20nm的组的波长为中心。
条款37：根据条款35或36所述的测量系统10、20、30，其中滤光器450是三波长陷波滤光器。
条款38：根据条款28至37中的任一项所述的测量系统10、20、30，其中参考表面80是包括人眼的三维表示的眼表100。
条款39：根据条款28至37中的任一项所述的测量系统10、20、30，其中参考表面是包括人眼的眼表100。
条款40：根据条款1至18中的任一项所述的方法，其中透明制品250是光致变色眼科设备200，优选地是光致变色rgp隐形眼镜，并且所述方法包括在测量第一强度和测量第二强度之间至少部分地激活光致变色眼科设备200。
虽然出于例示的目的已经基于当前被认为是最实际和最优选的方面对本公开进行了详细描述，但是应该理解的是，这种细节仅用于该目的，并且本公开不限制于所公开的方面，而是旨在涵盖修改和等效的布置。例如，应该理解的是，本公开考虑了在可能的程度上，可以将任何方面的一个或多个特征与任何其它方面的一个或多个特征组合。
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