一种基于眼镜佩戴者个性化特征评价眼镜片的方法技术

技术编号:22329383 阅读:53 留言:0更新日期:2019-10-19 12:08
本发明专利技术公开一种基于眼镜佩戴者个性化特征评价眼镜片的方法。由眼镜佩戴者裸眼远点和近点位置构建具有有限调节能力的眼睛模型,依据佩镜者视物习惯的若干个关键位置建立视觉参考面,物点位于视线与视觉参考面的交点处;在光线追迹软件中,由符合眼镜装配参数的镜片和眼睛模型,结合视觉参考面构建一个视觉参考面‑镜片‑人眼光学系统,采用光线追迹方法进行成像分析,以点列图均方根半径和调制传递函数作为佩镜者视力的评价指标。本发明专利技术提供的眼镜片评价方法十分贴近人眼佩戴眼镜视物的实际情况,适用于对远、近视球面镜非球面镜和渐进多焦点眼镜的评价,可大大提高眼镜佩戴者的视物清晰度和舒适度,降低制作成本。

A method of evaluating glasses based on the individual characteristics of glasses wearer

【技术实现步骤摘要】
一种基于眼镜佩戴者个性化特征评价眼镜片的方法
本专利技术涉及一种对眼用镜片的评价方法,包括渐进多焦点眼镜的仿真评价方法。
技术介绍
眼睛调节能力有缺陷的人,包括近视眼患者、远视眼患者和老视眼患者等,裸眼观察某个距离的物体时,无法在视网膜上呈现清晰的像。市场上能够矫正视力的眼镜片有单光镜片、双光镜片、三光镜片和渐进多焦点眼用镜片等,镜片的设计方法多样,光学性能各有优缺点。如何评价一个眼用镜片对镜片佩戴者的影响变得越来越重要,需要提供一种能够根据镜片佩戴者的生理特征,视物习惯,对眼用镜片进行评价的方法。现有眼用镜片的评价方法主要有:微分几何方法、自动焦度计、哈特曼-夏克波前传感法(例如VISIONIX公司的VM面新测量仪)、基于莫尔偏折技术(例如以色列Roltex公司的FFV面型仪)、朗奇光栅测量法等。这些方法都是计算镜片光焦度、散光和散光轴向,没有给出其它成像指标。在本专利技术作出之前,中国专利技术专利(CN106932921A)公开了一种评价眼镜片的方法,其提出的渐进多焦点自由曲面镜片性能评价方法只是给出在多视轴情况下镜片不同点处的光焦度、散光和轴向与处方的符合度及归一化评价函数;中国专利技术专利(CN106872145A)采用建立镜片-人眼联合光学系统模拟仿真渐进多焦点镜片成像质量与MTF之间的关系,再搭建实际镜片-人眼联合光学系统,用MTF测量仪对光学系统进行MTF实验测量分析的方法。上述技术方案中,对镜片仿真成像分析中没有涉及仿真过程中物距计算方法,也没有实现对人眼屈光力调节能力限制的仿真。文献“Opticalperformanceoftheeyewithprogressiveadditionlenscorrection”(A.Barcik,andD.Siedlecki,OPTIK121,1937-1940(2010).)报道了一种主要针对视近、视远等少数几个物距进行仿真的方法,然而,镜片佩戴者视线透过渐进多焦点眼用镜片观察到的物距随视线角度而变化,且不能局限于少数几个物距。综上所述,现有技术均未涉及镜片佩戴者头部偏转对视线方向和物点位置的影响。眼用镜片设计的主要目的为矫正具有调节能力缺陷的人眼视力,佩镜者的视线通过镜片上不同区域观察不同物距的物体,会得出不同的视觉感受,通常只能由佩镜者的主观感受来评定眼镜是否适用和质量的优劣。尤其对设计制造成本昂贵的渐进多焦点眼镜而言,镜片上的不同区域提供不同光焦度用以观察不同物距的物体,合理的评价方法尤为重要。如果建立一个合理的评价体系,在渐进多焦点眼用镜片设计阶段就能评价眼镜佩戴者视线通过镜片不同区域的视力,进而针对佩镜者的个人特征进行改进优化,将会大大提高渐进多焦点眼镜适用舒适度,降低制作成本。
技术实现思路
本专利技术针对佩戴眼镜后视力的评价方法现有技术中存在的不足,提供一种构建的仿真模型接近眼镜佩戴者实际观察物体情形的基于眼镜佩戴者个性化特征评价眼镜片的方法。实现本专利技术目的的技术方案是提供一种基于眼镜佩戴者个性化特征评价眼镜片的方法,包括如下步骤:(1)获取眼镜佩戴者的个性化特征参数,包括眼睛生理学参数、视物习惯姿态参数、眼镜架和与之相匹配的脸部特征几何参数、眼镜镜片参数;所述眼睛生理学参数包括裸眼远点距离sfar、近点距离snear和瞳高;所述视物习惯姿态参数包括观察近距离、中距离和远距离物体时习惯性注视位置;眼睛与头部偏转的寰枕关节相对位置,眼睛旋转的垂直偏转角αe和水平偏转角βe,头部转动的垂直偏转角αh和水平偏转角βh,垂直方向头部偏转角与眼睛偏转角度的比例系数κα和水平方向头部偏转角与眼睛偏转角度的比例系数κβ;所述眼镜架和与之相匹配的脸部特征几何参数包括眼镜架镜面角和由镜架鼻托及鼻梁高度确定的镜片外倾角、镜片后表面中心到眼睛之距离;所述眼镜镜片参数包括眼镜片的折射率,眼镜片前、后表面的面形矢高,镜片中心厚度;(2)建立基于眼镜佩戴者个性化特征的视觉参考面-镜片-人眼光学系统模型;所述视觉参考面的构建方法为:视觉参考面垂直于眼镜佩戴者身体与正视方向确定的平面,视觉参考面与正视方向相交的曲线为分段三阶贝塞尔曲线,各段之间一阶导数连续,视觉参考面方程为式(Ⅰ)所示:其中,u∈[0,1]为贝塞尔曲线参数,c为参数u的系数,n为曲线段的序号,系数c依据眼镜佩戴者的视物习惯姿态参数中所述的近距离、中距离和远距离习惯性注视位置点拟合得到;所述的镜片包括镜片参数、眼镜架和与之相匹配的脸部特征几何参数;所述的人眼为基于Liou-Brennan眼睛模型在光学追迹软件中构建的人眼模型,构建方法为:以点列图均方根半径为优化函数,以晶状体后表面到视网膜的距离lr为变量,分别以镜片佩戴者的远点距离sfar和近点距离snear为物距,优化搜索得到对应的lr_min和lr_max;(3)在视觉参考面-镜片-人眼光学系统中,依据头部偏转角度与眼睛旋转角度的式(Ⅱ)关系:采用光线追迹方法,计算佩镜者视线通过镜片前表面的位置和方位角,眼镜佩戴者的目标视点位于视线与视觉参考面的交点处;以lr为变量,lr_min≤lr≤lr_max为约束条件,对点列图均方根半径进行优化;以得到的点列图均方根半径和调制传递函数,表征镜片佩戴者的视线通过镜片上各点时在视网膜上的成像质量,用于评价眼镜片。本专利技术技术方案依据的原理如下:物点位置是评价镜片佩戴者视物成像质量的重要参数。由于人靠旋转眼睛和头部观察不同方向的物体,一般情况下,观察远距离物时眼睛向上旋转,阅读时低头同时眼睛向下旋转,观察中距离物时处于两者之间,所以有必要建立一个适合于镜片佩戴者视觉习惯的视觉参考面。对于不同的观察距离,每个人都有一个偏好的头部偏转角度和眼睛旋转角度。由于每个个体的差异比较大,本专利技术依据镜片佩戴者的视物习惯,在一定的工作或生活场景中测量其远距离、中距离、近距离等关键注视点位置来拟合一个空间固定不动的视觉参考面。参见附图2,建立一个相对于地面不动的空间坐标系O′-x′y′z′,坐标原点位于人眼的旋转中心,x轴垂直指向镜片佩戴者的右方,y轴竖直向上,z轴平行于地面指向镜片佩戴者的后方。视觉参考面垂直于坐标平面y′O′z′,无限宽且向前方无限延伸,所有观察的物点P(x′,y′,z′)位于该面上。视觉参考面与坐标平面y′O′z′相交的曲线用分段三阶贝塞尔曲线插值拟合(M.P.B.DonaldHearn,ComputerGraphincs,SecondEdition(PEARSONEDUCATIONNORTHASIALIMITEDandPublishingHouseofElectronicsIndustry,BeijingChina,2002).),(T.Birdal,"BezierCurvesMadeSimple,"(2008),p.AsimpleimplementationofthefamousBeziercurvesinC#.Easytounderstand.),各段之间保持一阶导数连续,整理后视觉参考面参数方程为:其中u∈[0,1]为贝塞尔曲线参数,c为拟合并且整理化简后参数u的系数,n=0,1,2,3,...为曲线段的序号,曲线段的数量由拟合点的数量决定。采用Liou-Brennan眼睛模型,设置人眼入射光线视场为零。人眼的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于眼镜佩戴者个性化特征评价眼镜片的方法,其特征在于包括如下步骤:(1)获取眼镜佩戴者的个性化特征参数,包括眼睛生理学参数、视物习惯姿态参数、眼镜架和与之相匹配的脸部特征几何参数、眼镜镜片参数;所述眼睛生理学参数包括裸眼远点距离sfar、近点距离snear和瞳高;所述视物习惯姿态参数包括观察近距离、中距离和远距离物体时习惯性注视位置;眼睛与头部偏转的寰枕关节相对位置,眼睛旋转的垂直偏转角αe和水平偏转角βe,头部转动的垂直偏转角αh和水平偏转角βh,垂直方向头部偏转角与眼睛偏转角度的比例系数κα和水平方向头部偏转角与眼睛偏转角度的比例系数κβ;所述眼镜架和与之相匹配的脸部特征几何参数包括眼镜架镜面角和由镜架鼻托及鼻梁高度确定的镜片外倾角、镜片后表面中心到眼睛之距离;所述眼镜镜片参数包括眼镜片的折射率,眼镜片前、后表面的面形矢高,镜片中心厚度;(2)建立基于眼镜佩戴者个性化特征的视觉参考面‑镜片‑人眼光学系统模型;所述视觉参考面的构建方法为:视觉参考面垂直于眼镜佩戴者身体与正视方向确定的平面,视觉参考面与正视方向相交的曲线为分段三阶贝塞尔曲线,各段之间一阶导数连续,视觉参考面方程为式(Ⅰ)所示:...

【技术特征摘要】
1.一种基于眼镜佩戴者个性化特征评价眼镜片的方法,其特征在于包括如下步骤:(1)获取眼镜佩戴者的个性化特征参数,包括眼睛生理学参数、视物习惯姿态参数、眼镜架和与之相匹配的脸部特征几何参数、眼镜镜片参数;所述眼睛生理学参数包括裸眼远点距离sfar、近点距离snear和瞳高;所述视物习惯姿态参数包括观察近距离、中距离和远距离物体时习惯性注视位置;眼睛与头部偏转的寰枕关节相对位置,眼睛旋转的垂直偏转角αe和水平偏转角βe,头部转动的垂直偏转角αh和水平偏转角βh,垂直方向头部偏转角与眼睛偏转角度的比例系数κα和水平方向头部偏转角与眼睛偏转角度的比例系数κβ;所述眼镜架和与之相匹配的脸部特征几何参数包括眼镜架镜面角和由镜架鼻托及鼻梁高度确定的镜片外倾角、镜片后表面中心到眼睛之距离;所述眼镜镜片参数包括眼镜片的折射率,眼镜片前、后表面的面形矢高,镜片中心厚度;(2)建立基于眼镜佩戴者个性化特征的视觉参考面-镜片-人眼光学系统模型;所述视觉参考面的构建方法为:视觉参考面垂直于眼镜佩戴者身体与正视方向确定的平面,视觉参考面与正视方向相交的曲线为分段三阶贝塞尔...

【专利技术属性】
技术研发人员:唐运海吴泉英陈晓翌余浩墨
申请(专利权)人:苏州科技大学苏州明世视光科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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