改进的眼科透镜计算制造技术

本发明专利技术涉及一种用于定义表面模型的方法，该表面模型用于至少从透镜的一组订购参数和/或从取决于该订购参数的变量中计算至少一个眼科透镜的至少一个表面。该方法包括：提供包括大量订购参数集的训练数据集；为训练数据集中的每个订购参数集提供至少一个透镜的至少一个特性的至少一个目标值；提供由模型参数进行参数化的至少一个表面模型，通过使用所提供的目标值确定表面模型的模型参数的优化值，例如借助于模型参数的值的优化达到如下目的，使得至少取决于模型参数且取决于所提供目标值的用于模型参数的目标函数最小化或最大化。如果各个订购参数集的透镜的至少一个特性的所提供的目标值与在相应订购参数集的表面模型的模型参数值给定的情况下利用表面模型可计算的至少一个透镜的同一特性的值一致，则每个订购参数集的模型参数的目标函数包含至少一个具有最小值或最大值的项。此外，本发明专利技术还涉及一种用于借助于表面模型来确定至少一个眼科透镜的至少一个表面的方法、相应的制造方法以及相应的计算机程序产品和装置。以及相应的计算机程序产品和装置。以及相应的计算机程序产品和装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的眼科透镜计算


[0001]本专利技术涉及一种用于确定表面模型的方法、一种用于借助表面模型来确定至少一个眼科透镜的至少一个表面的方法以及一种相应的制造方法。此外，本专利技术还涉及相应的计算机程序产品和装置。

技术介绍

[0002]眼科透镜(例如眼镜片)的计算中的目的在于，计算一个眼科透镜或一对镜片的表面的形状及其相对于彼此的方位(即定向和位置)，使得其具有特定的几何特性(例如在镜片的某些点预定的厚度)和适配于以后的佩戴情况的光学特性(例如在光学方面以及必要时也在生理方面适配于通过眼科透镜观看的眼睛或一对眼睛)。
[0003]眼科透镜的示例为隐形眼镜和眼镜片，例如单视力镜片和隐形眼镜、多焦点眼镜片和多焦点隐形眼镜以及具有可变屈光力的眼镜片(例如渐进多焦镜)。
[0004]对于传统眼镜片，适配类型通常限于眼睛的屈光不正、用于镜片的材料的折射率以及眼镜片边缘的尺寸和/或形状。屈光不正可包括球镜、柱镜和轴位，必要时包括附加度或近屈光和/或棱镜处方。
[0005]对于所谓的个体化眼镜片，可以添加个体参数作为其他参数，例如眼镜片到视眼的定向和距离(由定心参数给出)、眼轴点到镜片和/或相对于彼此的距离或方位、眼镜片中某些视点(例如参考点)处的单个物体距离以及这些视点在镜片中的个体位置。
[0006]对于个性化眼镜片，可以添加其他参数，例如专门针对眼镜片规定的视觉状况、视觉行为(例如头部偏转和眼睛偏转的相互作用)、描述眼睛的生物特征参数(例如包括(例如比泽尼克系数集)更高阶的波前误差、在不同观看方向中的瞳孔大小和/或位置、眼睛长度、眼睛折射表面的曲率和位置、介质的折射率)或预期佩戴者特定的其他参数。
[0007]眼科透镜的表面形状通常被描述为自由形式曲面，其例如可以通过一组所谓的矢高来参数化。其他局部表示(如样条表示)或非局部表示(例如泽尼克分解)也是可行的。如果其中一个表面为相对简单的表面，例如球镜，则为此仅可以指定其曲率或所谓的基本曲线。
[0008]订购参数的示例可在眼镜片的通用标准中找到(例如，参见关于医疗器械的欧盟规范93/42/EEC)。
[0009]因此，总而言之，在眼科透镜计算中的目的在于，从一组订购参数中计算出可以用于制造眼科透镜或一对镜片的一组表面参数。
[0010]对于传统眼镜片，这可以通过直接计算表面参数来实现(例如通过将为产品定义的特定表面与另一表面重叠，以便在参考点或测量点调整处方)。在个体化或个性化眼镜片中通常使用优化，为此需要起始表面的形状和方位以及一个或多个待优化的目标函数。
[0011]这样的起始表面可以对于多种订购参数保持恒定，或者可以对属于不同订购参数集的多个起始表面进行内插和/或外推。
[0012]例如，在EP 1 091 233、DE 10 2012 000 390、EP 2 384 479、EP 2177 943中说明
了基于目标函数的优化方法的示例。
[0013]在EP 0 654 692 A1或US 4 514 061 A中说明了借助于直接计算的示例性方法。在EP 2 449 420中说明了插值计算的示例。
[0014]用于眼科透镜的常规计算方法的缺点在于，随着订购参数的数量的增加，直接计算(例如通过叠加)不再可行或者伴随有质量下降，或者优化运行的计算时间变得越来越长，因为在优化中所评估的目标函数变得更加复杂。
[0015]有一些例如在EP 0 654 692 A1或US 4 514 061 A(Winthrop)中所述的方法，其以低计算工作量从一组较少的参数中直接计算眼科透镜的表面。然而，这些方法无法用于计算当今常用的眼科透镜，因为利用其仅能够计算基于过时标准最优(例如基于表面特性而非基于使用特性的渐进多焦镜片优化)的所定义的表面族。
[0016]眼科透镜的计算，特别是个体化或个性化眼镜片的计算密集型优化，通常每次都重新进行，即使眼科透镜具有相同或非常相似的订购参数从而如此计算的眼科透镜的表面也相同或相似。此类计算通常在眼科透镜的制造中进行(以便在设计眼科透镜时定义待制造的表面，或者借助表面的几何特性检验眼科透镜的可制造性)。其还用于咨询中(例如在配镜师处)，以便向这种透镜的未来佩戴者阐明个体化或个性化眼科透镜的光学和几何特性(例如渐进多焦镜片的清晰视觉区域的位置和厚度)。为了缩短等待时间，在该特殊应用中必须在短时间内完成计算。
[0017]在EP 2 449 420中公开了一种方法，借助于其可通过在订购参数空间中对已经优化的表面进行插值来进行眼镜片表面的快速计算。然而，对于这种方法，必须根据订购参数预先计算表面的变化，这会导致较高的存储需求，或者在每次计算时重复进行，这又会导致更长的计算时间。

技术实现思路

[0018]本专利技术的目的在于，在限制存储需求的同时减少计算眼科镜片所需的计算工作量。这使得可以更快且更低运算能力消耗地，从而更低成本地计算眼科透镜。
[0019]该目的通过一种计算机实现的方法、一种用于定义表面模型的相应装置和相应计算机程序产品、一种用于确定至少一个眼科透镜的至少一个表面的计算机实现的方法、一种相应装置和相应计算机程序产品、一种用于制造具有各个独立权利要求中所述特征的眼科透镜的方法和相应装置来实现。
[0020]根据第一方面，用来确定用于计算至少一个眼科透镜(例如隐形眼镜或眼镜片)的至少一个表面的表面模型的计算机实现的方法是从至少一个眼科透镜的一组订购参数和/或取决于订购参数的变量(例如从订购参数中导出的变量)中导出的。
[0021]在本申请的意义上，“眼科透镜的至少一个表面的计算”包括表面或一块表面的至少一部分的计算。换言之，“眼科透镜的至少一个表面的计算”可以理解为至少一部分表面的计算或整个表面的计算。
[0022]至少一个眼科透镜可以是单个透镜。同样可行的是，计算一对眼科透镜中的一个或两个透镜。例如，利用表面模型可计算至少一对眼科透镜(透镜对)，其对于人的右眼和左眼包括特定的透镜。在这种情况下，在一组订购参数(订购参数集)中可包含透镜对的两个透镜的订购值(例如一对眼镜片的左镜片和右镜片以及双眼订购数据)。
[0023]至少一个根据表面模型计算的表面可参数化地通过至少一个参数描述。在这种情况下，借助于表面模型计算表面包括由订购参数或取决于订购参数的变量(辅助变量)(例如从订购参数导出的变量)计算表面的至少一个参数(表面参数)。
[0024]例如可以通过至少一个点(例如眼科透镜的参考点)中的曲率或主曲率以及通过表面法线且必要时通过主子午面的定向来描述表面。此外可行的是，通过局部表示(例如具有相应系数的样条表示或多项式表示)或非局部表示(例如具有相应系数的泽尔尼克分解)来描述表面。
[0025]同样可行的是，例如通过大量网格点中的一组矢高直接预定表面。在这种情况下，借助于表面模型计算表面包括由订购参数或取决于订购参数的变量(辅助变量)(例如从订购参数导出的变量)计算大量网格点中表面的矢高。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种计算机实现的用于确定表面模型的方法，所述表面模型用于至少从至少一个眼科透镜的一组订购参数和/或从取决于所述订购参数的变量中计算所述至少一个眼科透镜的至少一个表面，其中所述方法包括：提供包括大量订购参数集的训练数据集，每个订购参数集包含用于订购至少一个眼科透镜所需的至少一部分参数的值；为所述训练数据集中的每个订购参数集，提供所述至少一个眼科透镜的至少一个特性的至少一个目标值；提供由模型参数进行参数化的至少一个表面模型，利用所述表面模型，在所述模型参数的值给定的情况下，能够至少从订购参数集和/或从取决于订购参数集的变量中计算至少一个眼科透镜的至少一个表面；获得用于计算至少一个眼科透镜的至少一个表面的表面模型，包括：通过使用所提供的目标值，确定用于所述至少一个表面模型的模型参数的优化值。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定用于所述至少一个表面模型的模型参数的优化值包括：优化所述至少一个表面模型的模型参数的值，其目的在于使至少取决于所述模型参数且取决于所提供的目标值的用于所述至少一个表面模型的模型参数的目标函数最小化或最大化，其中如果对于各个订购参数集所述至少一个眼科透镜的至少一个特性的所提供的目标值与在相应订购参数集的表面模型的模型参数的值给定的情况下利用所述表面模型计算或可计算的至少一个透镜的同一特性的值一致，则每个订购参数集的模型参数的目标函数包含至少一个具有最小值或最大值的项。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中提供由模型参数进行参数化的至少一个表面模型包括：提供至少两个具有不同复杂度的表面模型，其中表面模型的复杂度包括以下变量中的一个或多个：
–
模型中所使用的订购参数的类型和/或数量；
–
取决于订购参数的变量的类型和/或数量；
–
所述模型参数的数量；
–
用于优化所述模型参数的目标函数的正则化的类型和/或强度；并且所述方法还包括：提供包括大量订购参数集的验证数据集，所述订购参数集分别包含用于订购至少一个眼科透镜所需的至少一部分参数的值；为所述验证数据集中的每个订购参数集，提供所述至少一个眼科透镜的至少一个特性的至少一个目标值；并且其中获得用于计算至少一个眼科透镜的至少一个表面的表面模型进一步包括：在各个表面模型的模型参数的先前确定的优化值给定的情况下，为所提供的具有不同复杂度的表面模型计算验证目标函数的值和/或从所述验证目标函数导出的变量的值，其中所述验证目标函数取决于所提供的目标值，并且如果对于各个订购参数集所述至少一个眼科透镜的至少一个特性的所提供的目标值与在相应订购参数集的表面模型的模型参数的优化值给定的情况下利用所述表面模型计算或可计算的至少一个透镜的同一特性的值一致，则所述验证目标函数对于所述验证数据集中的每个订购参数集都包含至少一个具有
最小值或最大值的项；并且基于所述验证目标函数的所计算的值和/或借助于从所述验证目标函数导出的变量的值，从利用所述模型参数的优化值进行参数化的不同复杂度的表面模型中选择或确定用于计算至少一个眼科透镜的至少一个表面的表面模型。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述模型参数的目标函数的至少一个项和/或所述验证目标函数的至少一个项包括：在所述透镜的至少一个预定的特性的至少一个值与同一订购参数集的该特性的至少一个目标值之间的差或者该差的凸函数或凹函数，其中所述透镜的至少一个表面根据用于订购参数集的表面模型计算或可计算。5.根据前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述模型参数的目标函数和/或验证目标函数的一个或多个项形成用于在给定订购参数集的情况下优化或计算至少一个眼科透镜的目标函数。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中作为所述至少一个眼科透镜的至少一个特性的目标值，设置：已制造的眼科透镜的至少一个特性的测量值，所述已制造的眼科透镜的订购参数是已知的；或从已制造的眼科透镜的一个或多个测量值中确定或可确定的值；或待制造的眼科透镜的设定值，所述待制造的眼科透镜的订购参数至少部分是已知的。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述模型参数的目标函数和/或所述验证目标函数包括：在为每个订购参数集评估的项的训练数据集和/或验证数据集中的所有订购参数集的加权和或未加权和。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述订购参数集包括以下参数中的一个或多个：至少一个屈光度；所述眼科透镜的至少一个几何参数或材料参数；眼镜架的至少一个几何参数；所述眼科透镜的至少一个用途；用于眼科透镜的个体化和/或个性化的至少一个参数；所述眼科透镜的未来佩戴者的...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：罗登斯托克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：