测量用于使用者的各个配戴情况的光学镜片的方法和设备技术

本发明专利技术涉及眼科光学领域，尤其涉及一种用于测量布置在测量体积（200）中的光学镜片（100）、尤其是眼镜镜片的光学作用的设备（10），该设备包括显示系统（20），该显示系统被配置用于显示测试结构（21）；图像捕捉装置（30），该图像捕捉装置被配置用于使用穿过该镜片（100）的成像光学路径（32）从多个视点（31，31’，31”）获取该测试结构的图像数据；以及计算机单元（40），其中，该计算机单元被配置用于：基于该图像数据确定该镜片（100）的三维形状；以及基于该镜片（100）的三维形状计算该镜片的光学作用，其中，该镜片（100）是眼镜镜片并且针对使用者的预定配戴位置计算该眼镜镜片的光学作用。本发明专利技术进一步涉及一种对应的方法以及一种计算机程序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测量用于使用者的各个配戴情况的光学镜片的方法和设备
本专利技术涉及眼科光学领域，尤其涉及一种用于测量布置在测量体积中的光学镜片、尤其是眼镜镜片的光学作用的设备。本专利技术进一步涉及一种用于测量布置在测量体积中的光学镜片、尤其是眼镜镜片的空间折射率分布的设备。本专利技术进一步涉及一种用于标定对应的装置的方法、用于测量布置在测量体积中的光学镜片的光学作用的计算机实施的方法、以及对应的计算机程序。
技术介绍
在眼镜镜片的情况下通常感兴趣的测量值是顶点焦度（VP）。在某些观察情况下，顶点焦度是镜片的有效变量。因此，VP根据距观察者的距离或镜片倾斜度而不同。通过直接解释穿过镜片的光束来确定VP的测量器具在这种测量器具配置下将总是确定VP。这种有效变量对部件的明确合格证明仅具有有限的用途。因此，定义了ISOVP来弥补这一点。ISOVP是在平行入射光的情况下垂直于表面法线测量的VP。为此目的，过去已经开发了特定的测量器具，该特定的测量器具确定镜片的各个位置的ISOVP。ISOVP的优点在于后者是唯一组成变量，而不是像VP一样的有效变量。缺点在于ISOVP能够与一副在配戴情况下的眼镜的效果（又被称为配戴顶点焦度或配戴值）有偏差。从DE1238690B1已知用于校验现成装上玻璃的眼镜的带眼镜设施的焦度计。使用此焦度计，可以确定已经设置在镜架中的眼镜镜片的顶点焦度。EP2101143A1已经披露了一种用于捕捉透明折射物体的形状的方法和设备。在捕捉透明折射物体的形状的方法中，要测量的物体被透射地插入到成像系统中。使用以这种方式产生的改进型成像系统，将具有已知结构的网格成像到接收器装置中，并且对出现的图像进行评估。使用具有已知结构的平面网格，该平面网格的网格点指定给网格坐标系中可评估的空间坐标。这些平面网格中的一个或多个平面网格插入到相对于要测量的物体的至少两个不同位置处。US2016/0109362A1披露了一种用于确定局部折射率的方法和设备。Knaus等人“Measuringtherefractivepowerwithdeflectometryintransmission[在透射中使用偏折法测量屈光力]”，DGaO学报，2008年，描述了一种用于确定屈光力的偏折方法。WO2017/134275A1描述了一种用于确定镜片的光轴和/或物理性质的方法和系统、以及其在虚拟成像和头戴式显示装置的情况下的用途。WO2016/207412A1披露了一种用于测量布置在测量位置中的眼镜的各个数据的设备和方法，所述眼镜具有左眼镜镜片和/或右眼镜镜片。该设备包括用于显示测试结构的显示器。该设备包括通过成像光束路径来捕捉测试结构的图像捕捉装置，该成像光束路径穿过眼镜的左眼镜镜片和/或右眼镜镜片。该设备包括具有计算机程序的计算机单元，该计算机程序根据图像捕捉装置所捕捉的测试结构的图像以及显示器相对于图像捕捉装置的已知空间取向还有眼镜相对于图像捕捉装置的已知空间取向，来确定左眼镜镜片和/或右眼镜镜片的至少一部分的屈光力分布。现有技术已知的器具是效果测量器具，其中，光学元件的效果最初在一个测量位置确定。
技术实现思路
在这种背景下，本专利技术的目的是提供一种有助于更灵活地确定光学镜片的光学作用的测量设备。根据本披露的第一方面，因此提出提供一种用于测量布置在测量体积中的光学镜片、尤其是眼镜镜片的光学作用的设备，该设备包括显示装置，该显示装置被配置用于显示测试结构；图像捕捉装置，该图像捕捉装置被配置用于通过穿过该镜片的成像束路径从多个视点捕捉该测试结构的图像数据；以及计算单元，其中，该计算单元被配置用于基于图像数据确定该镜片的三维形状；并且基于该镜片的三维形状计算该镜片的光学作用。该镜片可以是眼镜镜片并且该眼镜镜片的光学作用可以是针对给定的使用者配戴位置计算的。与常规焦度计相比，本专利技术的主要优点可以尤其包括提高了明确性和/或应用的范围。这一点的原因在于镜片的光学作用始终取决于通过辐射的方向。对于测量布置的情况，只测量光学作用的测量器具可以仅可靠地确定光学作用。由此，已经可能对大量的应用作出非常精确的表述。然而，眼镜镜片的测量情况和实际配戴情况或配戴位置可能不一致或可能彼此偏差达到可靠的表述不再是可能的程度。因此，需要进一步测量配戴条件下的效果，以确定在该配戴位置中的光学作用。根据本专利技术的解决方案遵循不同的方法：提出了一种两阶段程序，在该两阶段程序中，首先确定镜片的三维形状，然后才计算镜片的光学作用。镜片的已知三维形状或形貌允许随后针对任何观看情况或配戴情况计算光学作用。尤其可以包括以下优点：针对各种各样的特定用户请求，结果更准确和表述更个体化。显示单元显示测试结构。图像捕捉装置从多个视点捕捉测试结构。因为测试结构是已知的，所以可以针对多个视点中的每个视点在图像捕捉装置捕捉的测试结构的图像数据之间进行关联。如果光学镜片现在被放入显示装置与图像捕捉装置之间的测量体积中，则在图像数据的相应像素与测试结构的对应的图像元素之间的束路径受到影响。然而，如WO2016/207412A1指出的，在该过程中，无法仅确定单个虚拟折射平面。根据提出的解决方案，借助于通过穿过镜片的成像束路径从多个视点捕捉图像数据，尤其可以做出关于前表面的形状的单独表述（从测试结构发出的束路径通过前表面进入光学镜片），并且做出关于后表面的形状的表述（从测试结构发出的束路径经由该后表面从光学镜片出射）。因此，为此目的可以建立具有大量方程的方程组，然后可以基于该方程组重构束路径上的表面。镜片的三维形状继而遵循前表面的形状和后表面的形状。之后可以使用已知方法实施基于三维形状计算光学作用。应当理解，不必确定整个镜片的三维形状。通过举例的方式，可以仅对一部分（例如仅对前表面和后边面、而不对侧面）或仅对使用者的视野中的一部分实施该计算。当通过计算单元确定镜片的三维形状时，可以有利地考虑更深入的信息，比如显示装置相对于进行捕捉的相应视点的已知相对空间位置。根据本披露的第二方面，提出了一种用于测量布置在测量体积中的光学镜片、尤其眼镜镜片的空间屈光力分布的设备，该设备包括显示装置，该显示装置被配置用于显示测试结构；图像捕捉装置，该图像捕捉装置被配置用于通过穿过该镜片的成像束路径从多个视点捕捉该测试结构的图像数据；接口，该接口被配置用于接收镜片几何形状数据，该镜片几何形状数据描述了该镜片的三维形状；以及计算单元，其中，该计算单元被配置用于基于该图像数据和该镜片几何形状数据计算该镜片的空间折射率分布。这个解决方案的优点在于，可以确定镜片内的三维屈光力分布。通过举例的方式，描述了一种渐进式镜片，在该渐进式镜片中，通过折射率的三维变化来提供远距离和近距离的光学作用。根据第三方面，提出了一种用于测量布置在测量体积中的光学镜片的光学作用的设备，该设备包括显示装置，该显示装置被配置用于显示测试结构；图像捕捉装置，该图像捕捉装置被配置用于通过穿过该镜片的成像束路径从多个视点捕捉该测试结构的图像数据；以及计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量布置在测量体积（200）中的光学镜片（100）的光学作用的设备（10），包括：/n-显示装置（20），该显示装置被配置用于显示测试结构（21）；/n-图像捕捉装置（30），该图像捕捉装置被配置用于通过穿过该镜片（100）的成像束路径（32）从多个视点（31，31’，31”）捕捉该测试结构的图像数据；以及/n-计算单元（40），其中，该计算单元被配置用于：/n- 基于该图像数据确定该镜片（100）的三维形状；以及/n- 基于该镜片（100）的三维形状计算该镜片的光学作用；/n其中，该镜片（100）是眼镜镜片并且该眼镜镜片的光学作用是针对使用者的给定配戴位置计算的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180423 EP 18168823.51.一种用于测量布置在测量体积（200）中的光学镜片（100）的光学作用的设备（10），包括：
-显示装置（20），该显示装置被配置用于显示测试结构（21）；
-图像捕捉装置（30），该图像捕捉装置被配置用于通过穿过该镜片（100）的成像束路径（32）从多个视点（31，31’，31”）捕捉该测试结构的图像数据；以及
-计算单元（40），其中，该计算单元被配置用于：
-基于该图像数据确定该镜片（100）的三维形状；以及
-基于该镜片（100）的三维形状计算该镜片的光学作用；
其中，该镜片（100）是眼镜镜片并且该眼镜镜片的光学作用是针对使用者的给定配戴位置计算的。


2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该图像捕捉装置（30）包括第一相机（33）和第二相机（34），其中，该第一相机（33）被配置用于从第一视点捕捉第一图像数据，并且该第二相机（34）被配置用于从第二视点捕捉第二图像数据；并且其中，该计算单元（40）被配置用于基于该第一图像数据和该第二图像数据确定该镜片（100）的三维形状。


3.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，该计算单元（40）被配置用于针对使用者的特定配戴位置计算该眼镜镜片的光学作用，该特定配戴位置与捕捉该图像数据的测量位置不同。


4.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，该计算单元（40）被配置用于借助于积分法迭代地确定该镜片（100）的三维形状。


5.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，该计算单元（40）被配置用于基于向回追踪进入该图像捕捉装置（30）的光束来确定该镜片（100）的三维形状。


6.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，确定该镜片（100）的三维形状包括将该镜片的前表面和/或后表面（102，103）划分成表面元件（106，108），并且确定这些表面元件的对齐。


7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，该计算单元（40）被实施为基于这些表面元件的对齐确定该镜片（100）的前表面（102）和后表面（103）的三维形状。


8.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，该计算单元（40）被配置用于考虑到该镜片的前表面（102）或后表面（103）具有参数化区域的边界条件确定该镜片（100）的三维形状。


9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，该参数化区域包括球面、环曲面或其某一区段。


10.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，该计算单元（40）被配置用于进一步考虑到该镜片的一个或多个已知接触点（51）确定该镜片（100）的三维形状。


11.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，该计算单元（40）被配置用于考虑到边界条件确定该镜片的三维形状，其中，通过读取要测量的该镜片（100）的信息来确定该边界条件。


12.如权利要求11所述的设备，其中，通过读取该镜片上的标记或代码（140）来确定该边界条件。


13.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，该计算单元（40）被进一步配置用于确定要测量的该镜片（100）的空间屈光力分布。


14.如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于：
-高度调节装置（150），该高度调节装置被配置用于改变该图像捕捉装置（30）与该显示装置（20）之间的距离；以及
-其中，该计算单元（40）被进一步被配置用于基于从该图像捕捉装置与该显示装置之间的不同距离捕捉的图像数据确定该图像捕捉装置捕捉的光束的束方向。


15.一种用于测量布置在测量体积（200）中的光学镜片的空间屈光力分布的设备，包括：
-显示装置（20），该显示装置被配置用于显示测试结构（21）...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·格拉塞纳普，
申请(专利权)人：卡尔蔡司光学国际有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE