用于优化眼镜架的测量轮廓的方法

摘要

一种由计算机装置实施的用于优化眼镜架的开口的测量轮廓的方法，该方法包括：‑轮廓数据提供步骤，‑工作轮廓定义步骤，在该步骤过程中，定义眼镜架的工作轮廓，‑第一轮廓代价函数提供步骤，在该步骤过程中，提供第一轮廓代价函数，该第一轮廓代价函数是该轮廓的曲线的m阶导数的函数，‑轮廓代价函数集提供步骤，在该步骤过程中，提供轮廓代价函数集，‑全局轮廓代价函数求值步骤，在该步骤过程中，对全局轮廓代价函数进行求值，‑轮廓修改步骤，在该步骤过程中，修改该工作轮廓，其中，重复该全局轮廓代价函数求值步骤和该轮廓修改步骤以便使该全局轮廓代价函数最小化。

权利要求

1.一种由计算机装置实施的用于优化眼镜架的开口的测量轮廓的方法，该方法包括：-轮廓数据提供步骤(S1)，在该步骤过程中，提供表示该眼镜架的轮廓的测量点的轮廓数据，-工作轮廓定义步骤(S2)，在该步骤过程中，定义该眼镜架的工作轮廓，该工作轮廓是通过考虑轮廓的点而获得的，-第一轮廓代价函数提供步骤(S3)，在该步骤过程中，提供第一轮廓代价函数，该第一轮廓代价函数是该工作轮廓的至少一部分的曲线的m阶导数的函数，m是大于或等于2的整数，-轮廓代价函数集提供步骤(S4)，在该步骤过程中，提供轮廓代价函数集，该轮廓代价函数集中的每个轮廓代价函数是该工作轮廓与该轮廓的这些测量点之间的偏差的函数，并且该轮廓代价函数集包括至少一个轮廓代价函数，-全局轮廓代价函数求值步骤(S5)，在该步骤过程中，对全局轮廓代价函数进行求值，该全局轮廓代价函数是该第一轮廓代价函数和该轮廓代价函数集中的每个轮廓代价函数的加权和，-轮廓修改步骤(S6)，在该步骤过程中，修改该工作轮廓，

其中，重复该全局轮廓代价函数求值步骤和该轮廓修改步骤以便使该全局轮廓代价函数最小化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，m小于或等于4。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该第一轮廓代价函数是整个该工作轮廓的曲线的m阶导数的函数。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在该全局轮廓代价函数中，该第一轮廓代价函数的权重表示在总权重的0.1％与5％之间。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法进一步包括最大偏差步骤，在该步骤过程中，定义该轮廓的这些测量点与经优化的轮廓之间的最大偏差，并且在该全局轮廓代价函数求值步骤过程中，调整该第一代价函数的权重以便使这些测量点与该轮廓之间的偏差小于或等于该最大偏差。

6.一种由计算机装置实施的用于优化眼镜片的至少一个光学表面的方法，该眼镜片被适配成适合于眼镜架，该方法包括：-初始光学表面提供步骤(S21)，在该步骤过程中，提供初始光学表面，

-工作光学表面定义步骤(S22)，在该步骤过程中，将工作光学表面定义为等于该初始光学表面的至少一部分，-轮廓数据确定步骤(S23)，在该步骤过程中，根据权利要求1至5中任一项所述的方法来确定表示该眼镜架的开口的轮廓的轮廓数据，-第一表面代价函数提供步骤(S24)，在该步骤过程中，提供第一表面代价函数，该第一表面代价函数是该工作表面的表面的n阶导数的函数，其中n是大于或等于2的整数，-表面代价函数集提供步骤(S25)，在该步骤过程中，提供表面代价函数集，该表面代价函数集中的每个表面代价函数是该工作光学表面的求值区上的至少一个判据的函数并且该表面代价函数集包括至少一个代价函数，-全局表面代价函数求值步骤(S26)，在该步骤过程中，对全局表面代价函数进行求值，该全局表面代价函数是该第一表面代价函数和该表面代价函数集中的每个表面代价函数的加权和，-修改步骤(S27)，在该步骤过程中，修改该工作表面，

其中，重复该求值步骤和该修改步骤以使该全局表面代价函数最小化，并且该表面代价函数集中的这些表面代价函数中的至少一个表面代价函数是该眼镜架的轮廓与该眼镜片的表面之间的偏差的函数。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，该表面代价函数集中的每个表面代价函数的至少一个判据是该求值区的至少一部分上的表面判据。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，该表面代价函数集中的每个表面代价函数的该至少一个判据选自在由以下各项组成的列表：该求值区中的至少一个点的最小、最大或平均球面、该求值区上的平均球面、该求值区中的至少一个点的柱面、该求值区上的平均柱面、该求值区中的至少一个点的高度、该求值区上的平均高度、该求值区中的至少一个点的最小、最大或平均球面的梯度、该求值区中的至少一个点的球面的二阶导数、该求值区中的至少一个点的高斯曲率、该求值中的至少一个点的高斯曲率的梯度、该求值区中的至少一个点的最小曲率、该求值区中的至少一个点的法曲率。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，该表面代价函数集中的每个表面代价函数的求值区选自由以下各项组成的列表：近视觉区、远视觉区、近视觉区与远视觉区域之间的中间通路、周边镜圈、鼻区、以及颞区。

10.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，该表面代价函数集中的这些表面代价函数之一的判据中的至少一个判据与佩戴者的处方相关。

11.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，n小于或等于4。

12.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中，在该全局表面代价函数中，该第一表面代价函数的权重表示在总权重的0.1％与10％之间。

13.一种计算机系统，包括：

存储器，用于记录一个或多个指令序列，和处理器，用于执行指令以实施如权利要求1至12中任意一项所述的方法的步骤。

说明书

用于优化眼镜架的测量轮廓的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种由计算机装置实施的用于优化眼镜架的测量轮廓的方法。

背景技术

[0002] 对本发明的背景的讨论包括于此以解释本发明的上下文。这将不被认为是承认所引用的任何材料被公开、已知或者是权利要求书中的任一项权利要求的优先权日下的公共常识的一部分。

[0003] 通常，需要佩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处所选择未来眼镜的镜架。眼镜的未来佩戴者可以试戴若干眼镜架并最终选择试戴的眼镜架之一。眼镜师订购与处方相对应的一副镜片。发送给眼镜师的镜片是根据光学标准设计和制造的。

[0004] 取决于镜片制造商提供的服务，眼镜师可能不得不切割这些镜片以便适应人们已选择的眼镜架，或者在“远程磨边(remote edging)”服务的情况下，眼镜师接收已经切割好的镜片并只须将其装配到眼镜架中。

[0005] 所选择的眼镜架的开口(例如，眼镜片预期安装在的眼镜架的开口)的内圆周可以由测量装置(例如，机械传感器)非常精确地测量。更具体地，镜架的开口包括一个内凹槽并且该凹槽的特点(与开口的倾斜角、凹槽的深度等)可以在测量室中由机械传感器测量。

[0006] 机械传感器对所选择的眼镜架进行的测量使得能够订购一方面适合于所选择眼镜架、另一方面适合于佩戴者处方的眼镜片。

[0007] 根据在测量室中由机械传感器执行的测量，眼镜片的眼镜师或提供商能够：根据光学判据(例如，佩戴者处方)为佩戴者提供最佳的镜片前表面；对镜片磨边和斜切以符合对所选择的眼镜架进行的测量。

[0008] 在本发明的意义上，对镜片进行切割的步骤称为“磨边”，而在镜片的外边缘上形成斜面的步骤称为“斜切”。

[0009] 镜片提供商必须确保所提供的镜片适配于佩戴者处方并且适配于所选择的眼镜架。

[0010] 例如，镜片提供商必须确保未来的镜片能够实际上适合可能具有特别开口和凹槽的已选镜架。

[0011] 因此，将要理解的是，对已选镜架的内圆周开口进行测量和半成品镜片的选择对供应商而言是十分重要的。

[0012] 机械传感器提供成测量点列表形式的数据。使复杂表面与测量点列表相匹配可能导致复杂或不准确。因此，需要一种将眼镜架的轮廓的测量点转换成3D平滑轮廓的方法，该平滑轮廓可以作为光学镜片的前光学表面通过一个复杂表面来安装。

发明内容

[0013] 本发明的目标是提供这样一种方法。

[0014] 根据本发明的第一方面，提供了一种由计算机装置实施的用于优化眼镜架的开口的测量轮廓的方法，该方法包括：

[0015] -轮廓数据提供步骤，在该步骤过程中，提供表示该眼镜架的轮廓的测量点的轮廓数据，

[0016] -工作轮廓定义步骤，在该步骤过程中，定义该眼镜架的工作轮廓，

[0017] -第一轮廓代价函数提供步骤，在该步骤过程中，提供第一轮廓代价函数，该第一轮廓代价函数是该工作轮廓的至少一部分的曲线的m阶导数的函数，m是大于或等于2的整数，

[0018] -轮廓代价函数集提供步骤，在该步骤过程中，提供一个轮廓代价函数集，该轮廓代价函数集中的每个轮廓代价函数是至少该工作轮廓与该轮廓的这些测量点之间的偏差的函数，并且该轮廓代价函数集包括至少一个轮廓代价函数，

[0019] -全局轮廓代价函数求值步骤，在该步骤过程中，对一个全局轮廓代价函数进行求值，该全局轮廓代价函数是该第一轮廓代价函数的加权和和该轮廓代价函数集中的每个轮廓代价函数的加权和，

[0020] -轮廓修改步骤，在该步骤过程中，修改该工作轮廓，

[0021] 其中，重复该全局轮廓代价函数求值步骤和该轮廓修改步骤以便使该全局轮廓代价函数最小化。

[0022] 有利地，根据本发明的方法提供了眼镜架的轮廓的平滑且精确的定义。

[0023] 根据可以单独或组合考虑的进一步的实施例：

[0024] -m小于或等于4；和/或

[0025] -该第一轮廓代价函数是整个工作轮廓的曲线的m阶导数的函数；和/或

[0026] -在该全局轮廓代价函数中，该第一轮廓代价函数的权重表示在总权重的0.1％与10％之间；和/或

[0027] -该方法进一步包括一个最大偏差步骤，在该步骤过程中，定义轮廓的测量点与经优化的轮廓之间的最大偏差，并且在该全局轮廓代价函数求值步骤过程中，调整该第一代价函数的权重以便使这些测量点与该轮廓之间的偏差小于或等于该最大偏差。

[0028] 该方法进一步涉及一种由计算机装置实施的用于优化眼镜片的至少一个光学表面的方法，该眼镜片被适配成适合一个眼镜架，该方法包括：

[0029] -初始光学表面提供步骤，在该步骤过程中，提供一个初始光学表面，

[0030] -工作光学表面定义步骤，在该步骤过程中，将一个工作光学表面定义为等于该初始光学表面的至少一部分，

[0031] -轮廓数据确定步骤，在该步骤过程中，根据本发明的方法来确定表示眼镜架的开口的轮廓的轮廓数据，

[0032] -第一表面代价函数提供步骤，在该步骤过程中，提供第一表面代价函数，该第一表面代价函数是该工作表面的表面的n阶导数的函数，n是大于或等于2的整数，[0033] -表面代价函数集提供步骤，在该步骤过程中，提供一个表面代价函数集，该表面代价函数集中的每个表面代价函数是该工作光学表面的求值区上的至少一个判据的函数，并且该表面代价函数集包括至少一个代价函数，

[0034] -全局表面代价函数求值步骤，在该步骤过程中，对一个全局表面代价函数进行求值，该全局表面代价函数是该第一表面代价函数和该表面代价函数集中的每个表面代价函数的加权和，

[0035] -修改步骤，在该步骤过程中，修改该工作表面，

[0036] 其中，重复该求值步骤和修改步骤以使该全局表面代价函数最小化，并且[0037] 该表面代价函数集中的这些表面代价函数中的至少一个表面代价函数是眼镜架的轮廓与眼镜片的表面之间的偏差的函数。

[0038] 根据可以单独或组合考虑的进一步的实施例：

[0039] -该表面代价函数集中的每个表面代价函数的至少一个判据是该求值区的至少一部分上的一个表面判据；和/或

[0040] -该表面代价函数集中的每个表面代价函数的至少一个判据选自在由以下各项组成的列表：该求值区中的至少一个点的最小、最大或平均球面、该求值区上的平均球面、该求值区中的至少一个点的柱面、该求值区上的平均柱面、该求值区中的至少一个点的高度、该求值区上的平均高度、该求值区中的至少一个点的最小、最大或平均球面的梯度、该求值区中的至少一个点的球面的二阶导数、该求值区中的至少一个点的高斯曲率、该求值中的至少一个点的高斯曲率的梯度、该求值区中的至少一个点的最小曲率、该求值区中的至少一个点的法曲率；和/或

[0041] -该表面代价函数集中的每个表面代价函数的求值区选自由以下各项组成的列表：近视觉区、远视觉区、近视觉区与远视觉区域之间的中间通路、周边镜圈、鼻区、以及颞区；和/或

[0042] -该表面代价函数集中的这些表面代价函数之一的判据中的至少一个判据与佩戴者的处方相关；和/或

[0043] -n小于或等于4；和/或

[0044] -在该全局表面代价函数中，该第一表面代价函数的权重表示在总权重的0.1％与10％之间。

[0045] 根据一个进一步的方面，本发明涉及一种包括一个或多个存储指令序列的计算机程序产品，该一个或多个存储指令序列可由处理器访问并且当由该处理器执行时致使该处理器实行根据本发明的方法的步骤。

[0046] 本发明还涉及一种计算机可读介质，该计算机可读介质承载了根据本发明的计算机程序产品的一个或多个指令序列。

[0047] 此外，本发明涉及一种使计算机执行本发明的方法的程序。

[0048] 本发明进一步涉及一种其上记录有程序的计算机可读存储介质；其中，该程序使计算机执行本发明的方法。

[0049] 本发明进一步涉及一种包括处理器的装置，该处理器被适配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多个步骤中的至少一个步骤。

[0050] 如从以下讨论中明显的是，除非另有具体规定，否则应认识到，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，该动作和/或过程对于在该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/或将其转换成在该计算系统的存储器、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。

[0051] 本发明的实施例可以包括用来执行在此所述操作的设备。此设备可以是为所期望的目的而专门构建的，或此设备可以包括一个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。

[0052] 这些过程和显示方式不是与任何具体的计算机或其他设备内在相关的。各种通用系统都可以与根据此处的教导的程序一起使用，或者其可以证明很方便地构建一个更专用的设备以执行所期望的方法。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考任何具体的编程语言而进行描述。将认识到的是，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

[0053] 现在将参照附图来描述本发明的非限制性实施例，在附图中：

[0054] ο图1是流程图，表示根据本发明的实施例的方法的步骤，

[0055] ο图2是流程图，表示根据本发明的方法优化轮廓数据来优化光学镜片表面的方法的步骤，

[0056] ο图3示出了带有由镜片制造商施加的临时标记的镜片，

[0057] ο图4和图5概略地示出了眼睛和镜片的光学系统；

[0058] ο图6示出了自眼睛转动中心的光线跟踪；

[0059] 附图中的元件仅出于简洁和清晰来展示并且不一定按比例绘制。例如，图中的某些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大，以便帮助提高对本发明的实施例的理解。

具体实施方式

[0060] 当操作者测量眼镜架的轮廓时，所获得的轮廓数据对应于一个点坐标列表。这种坐标列表用在根据本发明的方法中时可能不够精确。的确，当轮廓数据是点列表时，使是眼镜架的轮廓与眼镜片的表面之间的偏差的函数的代价函数最小化可能与提供光滑表面(即最小化第一代价函数)相冲突。

[0061] 因此，本发明提出一种用于优化眼镜架的测量轮廓的方法，该方法包括：

[0062] -轮廓数据提供步骤S1，

[0063] -工作轮廓定义步骤S2，

[0064] -第一轮廓代价函数提供步骤S3，

[0065] -轮廓代价函数集提供步骤S4，

[0066] -全局轮廓代价函数求值骤步S5，以及

[0067] -轮廓修改步骤S6，

[0068] 根据本发明的实施例，重复全局轮廓代价函数求值步骤和轮廓修改步骤以便使全局轮廓代价函数最小化。

[0069] 在轮廓数据提供步骤S1过程中提供轮廓的测量点。这种测量点可以使用已知的测量装置获得，例如使用机械传感器装置。

[0070] 在工作轮廓定义步骤S2过程中，定义工作轮廓Cw。例如，工作轮廓Cw可以通过连接轮廓数据点中的每一个点或通过考虑数据点的平均值来获得。根据替代实施例，工作轮廓Cw可以通过考虑两个或更多连续数据点的多个平均值来获得。

[0071] 在第一轮廓代价函数提供步骤S3过程中提供第一轮廓代价函数Jc1。第一轮廓代价函数Jc1是工作轮廓Cw的至少一部分(例如全部)的曲线的m阶导数的函数。

[0072] 根据本发明的实施例，m是大于或等于2且小于或等于4的整数。

[0073] 轮廓代价函数集(Jc2、Jc3、…、Jck)是在轮廓代价函数集提供步骤S4过程中提供的，k是大于或等于2的整数，即，该轮廓代价函数集包括至少一个轮廓代价函数。

[0074] 该轮廓代价函数集中的每个轮廓代价函数是在轮廓的一部分上定义的并且是至少工作轮廓与轮廓的测量点的一部分之间的偏差的函数。例如，每个代价函数被定义为在工作轮廓与轮廓的测量点的一部分之间的偏差最小时是最小的。

[0075] 作为替代实施例，该轮廓代价函数集中的轮廓代价函数中的至少一个轮廓代价函数(例如，全部)是在在整个轮廓上定义的。

[0076] 在全局代价函数求值步骤S5过程中对全局轮廓代价函数Gc进行定义和求值。全局轮廓代价函数是第一轮廓代价函数Jc1的加权和和轮廓代价函数集中的每个轮廓代价函数的加权和，即

[0077]

[0078] βi是第i个轮廓代价函数的权重，并且

[0079] 根据实施例，第一轮廓代价函数的权重β1大于或等于0.001且小于或等于0.05。

[0080] 根据本发明的实施例，该方法可以进一步包括一个最大偏差步骤，在该步骤过程中定义轮廓的测量点与经优化的轮廓之间的最大偏差并且在全局轮廓代价函数求值步骤过程中调整第一代价函数的权重以便使这些测量点与轮廓之间的偏差小于或等于该最大偏差。

[0081] 在轮廓修改步骤S6过程中修改工作轮廓，并且为修改后的工作轮廓Gc重新对全局轮廓代价函数Gc进行求值。

[0082] 重复轮廓修改步骤S6和全局轮廓代价函数求值步骤S5，从而获得全局代价函数Gc为最小时的经优化的轮廓。

[0083] 有利地，所获得的经优化的轮廓具有平滑曲率，这归因于第一轮廓代价函数Jc1，并且是轮廓的精确表示，这归因于另外的轮廓代价函数(Jc2、Jc3、…、Jck)。

[0084] 在该轮廓代价函数集中具有多个轮廓代价函数允许眼镜架的轮廓的不同部分具有不同的权重。人们可能想赋予轮廓的某些部分比其他部分更大的权重。这可以通过定义不同的轮廓代价函数并为每个轮廓代价函数赋予不同的权重来完成。

[0085] 根据本发明的实施例，该方法可以进一步包括一个最大偏差步骤，在该步骤过程中定义轮廓的测量点与经优化的轮廓之间的最大偏差并且在全局轮廓代价函数求值步骤过程中调整第一代价函数的权重以便使这些测量点与轮廓之间的偏差小于或等于该最大偏差。

[0086] 根据本发明的实施例，经优化的轮廓可以用于优化眼镜片的表面，例如，适配于佩戴者的眼镜片的前表面。

[0087] 具体而言，根据本发明的方法可以用于优化光学镜片的前表面，以便完全适应所选择的眼镜架。

[0088] 根据本发明的这种实施例，光学镜片的前表面是眼镜片表面上定义的光学判据(例如，在近视觉区、远视觉区和中间视觉区中)与佩戴者所选择的眼镜架的形状之间的最佳折中。有利地，具有这种表面的光学镜片更易于且更稳定地装配在所选择的眼镜架中。

[0089] 如图2上所示，根据本发明的用于优化光学镜片的至少一个光学表面的方法包括：

[0090] -初始光学表面提供步骤S21，

[0091] -工作光学表面定义步骤S22，

[0092] -轮廓数据确定步骤S23，

[0093] -第一表面代价函数提供步骤S24，

[0094] -表面代价函数集提供步骤S25，

[0095] -全局表面代价函数求值步骤S26，以及

[0096] -修改步骤S27。

[0097] 重复求值和修改步骤，从而使在全局表面代价函数求值步骤S25过程中求值的全局表面代价函数最小化。

[0098] 在初始光学表面提供步骤S21过程中，提供待优化的初始光学表面IS。初始光学表面可以是球面表面或更复杂的表面，如渐进式多焦点表面。

[0099] 在工作光学表面定义步骤S22过程中定义工作表面WS。将工作光学表面WS初始定义为等于初始光学表面IS。

[0100] 根据替代实施例，将工作光学表面WS初始定义为等于初始光学表面IS的一部分。

[0101] 在轮廓数据确定步骤S23过程中确定表示眼镜架的轮廓的轮廓数据。使用测量装置(例如，机械传感器)测量轮廓，并且使用根据本发明的方法来确定轮廓数据。

[0102] 在第一表面代价函数提供步骤S24过程中提供第一表面代价函数J1。第一表面代价函数J1是工作表面WS的n阶导数的函数，其中n是大于或等于2的整数。根据本发明的实施例，n小于或等于4。

[0103] 根据本发明的优选实施例，第一表面代价函数与工作表面WS的n阶导数成正比。换言之，当工作表面的n阶导数最小时，第一代价函数J1最小。

[0104] 在表面代价函数集提供步骤S25过程中提供表面代价函数集J2、J3、…、Jp，p是大于或等于2的整数，即，表面代价函数集包括至少一个表面代价函数。

[0105] 表面代价函数集中的每个表面代价函数是工作光学表面的求值区上的至少一个判据的函数。

[0106] 根据本发明的实施例，在初始表面上定义至少一个求值区并且代价函数与该求值区相关联。该代价函数是该求值区的至少一个判据的值的函数。

[0107] 该求值区可以是任意类型并且具有任意形状。例如，求值区可以是周边镜圈，具体而言是预期与眼镜架一起使用的所选的眼镜架的镜圈。

[0108] 进一步地，求值区可以是光学镜片的鼻区或颞区。

[0109] 为了确保经优化的光学表面与眼镜架完全配合，这些表面代价函数中的至少一个表面代价函数是眼镜架的轮廓与眼镜片的表面之间的偏差的函数。

[0110] 可以通过考虑眼镜架轮廓的一个点集中的每个轮廓点(X，Y，Z)与眼镜片表面的在相同坐标(X，Y)的相应表面点(X，Y，Z’)之间的Z坐标差来定义眼镜架的轮廓与眼镜片的表面之间的偏差。

[0111] 可以通过考虑轮廓的一个点集中的每个轮廓点与表面的表面点之间的坐标差来定义眼镜架的轮廓与眼镜片的表面之间的偏差，针对该表面点，该表面在所述表面点的法线与所述轮廓点相交。眼镜架的轮廓与眼镜片的表面之间的偏差可以被定义为轮廓的点集中的每个点与之前定义的表面之间差的总和、最大值或平均值。

[0112] 技术人员可以考虑任何其他已知方式来定义眼镜架的轮廓与眼镜片的表面之间的偏差。

[0113] 当待优化的光学表面是渐进式多焦镜片的光学表面时，可以在近视觉区、和/或远视觉区、和/或远近视觉区之间的中间通路中选择一些求值区。远视觉区对应于远视点周围的区，而近视觉区对应于近视点周围的区。

[0114] 渐进式镜片包括已经被协调标准ISO 8990-2制成强制性的微标记。还可以在镜片的表面上应用临时标记，从而指示镜片上的屈光度测量位置(有时被称为控制点)(如针对远视和针对近视)，例如棱镜参考点以及拟合交叉点，如在图3中所示。应当理解的是，在此由术语远视点和近视点所指的可以是包括在镜片的第一表面上的由镜片制造商分别提供的FV和NV临时标记的正交投影中的点中的任何一个点。如果没有临时标记或者其已经被清除，技术人员始终可以通过使用安装图纸和永久性微标记在镜片上定位这些控制点。

[0115] 代价函数集中的每个代价函数Ji的判据可以是求值区的给定点处或求值区的一部分(例如，全部)上的表面判据。

[0116] 例如，表面判据可以选自由以下各项组成的列表：求值区中的至少一个点的球面、求值区上的平均球面、求值区中的至少一个点的柱面、求值区上的平均柱面、求值区中的至少一个点的高度、求值区上的平均高度、求值区中的至少一个点的球面梯度、求值区中的至少一个点的柱面的梯度、求值区中的至少一个点的球面的二阶导数、求值区中的至少一个点的柱面的二阶导数。

[0117] 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：

[0118]

[0119] 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。

[0120] 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：

[0121]

[0122] 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。

[0123] 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。

[0124] 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的最小球面和最大球面可以根据所考虑的表面类型来推断。

[0125] 当所考虑的表面是物体侧表面(又称为前表面)时，这些表达如下：

[0126] 且

[0127] 其中，n为镜片的成分材料的指数。

[0128] 如果所考虑的表面是眼球侧表面(又称为后表面)时，这些表达如下：

[0129] 且

[0130] 其中，n为镜片的成分材料的指数。

[0131] 如熟知的，在非球面表面上的任一点处的平均球面SPHmean也可以通过下公式来定义：

[0132]

[0133] 因此，平均球面的表示取决于所考虑的表面：

[0134] -如果该表面是物体侧表面，那么

[0135] -如果该表面是眼球侧表面，那么

[0136] -柱面CYL也通过公式CYL＝|SPHmax-SPHmin|定义。

[0137] 镜片的任何非球面的特性可以借助于局部平均球面和柱面来表示。当该柱面为至少0.25屈光度时，可以认为该表面是局部非球面的。

[0138] 对于非球面表面而言，局部柱面轴线γAX可以被进一步定义。

[0139] 柱面轴线γAX是最大曲率CURVmax的取向相对于参考轴线并在所选择的旋转方向上的角度。在以上定义的惯例中，参考轴线是水平的(此参考轴线的角度为0°)，并且在看向佩戴者时该旋转方向对于每一只眼睛而言是逆时针的(0°≤γAX≤180°)。因此，+45°的柱面轴线γAX的轴线值表示一条倾斜定向的轴线，在看向佩戴者时，该轴线从位于右上方的象限延伸到位于左下方的象限。

[0140] 根据本发明的优选实施例，光学镜片是适配于佩戴者的眼镜片，并且表面代价函数集中的表面代价函数之一的判据中的至少一个判据与佩戴者的处方相关。

[0141] 此外，考虑到佩戴镜片的人的状况，还可由光学特点来定义渐进式多焦点镜片。因此代价函数的判据是光学判据。

[0142] 图4和图5是眼睛和镜片的光学系统的图示，从而示出了在说明书中使用的定义。更精确地，图4展现了这种系统的透视图，该系统展示了用于定义注视方向的参数α和β。图5是平行于佩戴者的头的前后轴线的竖直平面图，并且在参数β等于0的情况下时该竖直平面穿过眼睛的转动中心。

[0143] 将眼睛的转动中心标记为Q’。图5上以点划线示出的轴线Q’F’是穿过眼睛的转动中心并且在佩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’。此轴线在称为拟合交叉点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’的交叉点是点O。如果O位于后表面上，它可以是拟合交叉点。具有中心Q’和半径q’的顶点球面，在水平轴线的一点上与镜片的后表面相切。举例来讲，25.5mm的半径q’的值对应于一个常用值，并且在佩戴镜片时提供令人满意结果。

[0144] 给定注视方向—图3中的实线所表示——对应于眼睛绕着Q’转动的位置和顶点球面的点J。角β是在轴线Q’F’与直线Q’J在包括轴线Q’F’的水平平面上的投影之间形成的角；这个角出现在图4的示意图上。角α是在轴线Q’J与直线Q’J在包括轴线Q’F’的水平平面上的投影之间形成的角；这个角出现在图4和图5的示意图上。因此，一个给定的注视图对应于顶点球面的点J或者对应于一对(α，β)。如果下降注视角的值为正并且越大，则注视下降越大；
如果该值为负并且越大，则注视上升越大。

[0145] 在一个给定的注视方向上，在物体空间中位于给定物距处的点M的图像形成在对应于最小距离JS和最大距离JT的两个点S与T之间，该最小距离和最大距离将是矢状局部焦距和切向局部焦距。在点F’处形成了无穷远处的物体空间中一点的图像。距离D对应于镜片的后冠状平面。

[0146] 工作视景(Ergorama)是使一个物点的通常距离关联于每一个注视方向的函数。典型地，在遵循主注视方向的远视觉中，物点处于无穷远处。在遵循基本上对应于在朝向鼻部侧的绝对值为约35°的角α和约5°的角β的注视方向的近视中，物距大约为30cm到50cm。为了了解关于工作视景的可能定义的更多细节，可以考虑美国专利US-A-6,318,859。该文献描述了工作视景、它的定义和它的建模方法。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。工作视景可以是佩戴者的屈光不正的函数。

[0147] 使用这些元素可以在每一个注视方向上定义佩戴者的光学屈光力和散光。针对注视方向(α，β)来考虑在由工作视景给定的物距处的物点M。在物体空间中在对应光线上针对点M将物体接近度ProxO定义为顶点球面的点M与点J之间的距离MJ的倒数：

[0148] ProxO＝1/MJ

[0149] 这使得能够在针对顶点球面的所有点的一种薄镜片近似内计算物体接近度，该薄镜片近似用于确定工作视景。对于真实镜片而言，物体接近度可以被视为物点与镜片的前表面之间的在对应光线上的距离的倒数。

[0150] 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称为点M的图像接近度：

[0151]

[0152] 通过用一个薄镜片的情况类推，因此针对一个给定注视方向和一个给定物体接近度，即，针对物体空间在对应光线上的一点，可以将光学屈光力Pui定义为图像接近度与物体接近度之和。

[0153] Pui＝ProxO+ProxI

[0154] 借助于相同的符号，针对每个注视方向和一个给定物体接近度，将散光Ast定义为：

[0155]

[0156] 此定义对应于由镜片产生的一条射束的散光。可以注意到，该定义在主注视方向上给出了散光的典型值。通常称为轴线的散光角是角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。

[0157] 在佩戴条件中，镜片的光学屈光力和散光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“通过渐进式眼镜片的光线追踪(Ray tracing through progressive ophthalmic lenses)”(1990年国际镜片设计会议，D.T.Moore编，光电光学仪器学会会议记录)。标准佩戴条件应当理解为镜片相对于一位标准佩戴者的眼睛的位置，尤其通过-8°的全景角、12mm的镜片-瞳孔距离、13.5mm的瞳孔-眼睛转动中心以及0°的包角来定义。该广角是眼镜片的光轴与处于主位置的眼睛的视轴之间的竖直平面中的角，通常被视为是水平的。该包角是眼镜片的光轴与处于主位置的眼睛的视轴之间的水平平面中的角，通常被视为是水平的。可以使用其他条件。佩戴条件可以从用于给定镜片的光线跟踪程序来计算。此外，可以计算光学屈光力和散光，使得针对在这些佩戴条件中佩戴眼镜的一位佩戴者在参考点(即，远视中的控制点)处满足处方或者通过前聚焦计来测得处方。

[0158] 图6展现了一种配置的透视图，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}来展示眼睛的转动的影响。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，光学表征要求根据佩戴者的处方来对镜片进行机械加工。相比之下，在眼镜片的情况下，该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，它指代上述工作视景眼镜片系统。为了简单，术语‘镜片’用于本说明书中，但是须被理解为‘工作视景眼镜片系统’。表面项的值可以相对于各点来表示。

[0159] 光学项中的值可以针对注视方向来表达。注视方向通常是由它们的降低程度以及原点在眼睛的旋转中心的一个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，称为拟合交叉点的一个点被置于眼睛的瞳孔或转动中心Q‘前面。该主注视方向对应于佩戴者正直视前方的情形。在所选择的参考系中，不论该拟合交叉点定位在镜片的什么表面(后表面或前表面)，该拟合交叉点因此对应于一个0°的降低角α和一个0°的方位角β。

[0160] 以上参考图4至图6所作的描述是针对中央视觉而给出。在周边视觉中，由于凝视方向固定，因此瞳孔的中心取代眼睛的转动中心而被考虑并且外围射线方向取代凝视方向而被考虑。当考虑周边视觉时，角α和角β对应于射线方向，而非凝视方向。

[0161] 全局代价函数在全局代价函数求值步骤S26过程中被定义和求值。

[0162] 全局轮廓代价函数G是第一表面代价函数和代价函数集中的每个表面代价函数的加权和，即

[0163]

[0164] αi是第i个代价函数的权重，并且

[0165] 根据本发明的实施例，第一代价函数的权重α1包含在0.001与0.05之间。

[0166] 在修改步骤S27过程中，修改工作表面WS并针对修改的工作表面来重新对全局代价函数进行求值。

[0167] 重复求值和修改步骤以使全局代价函数最小化。具有最小全局代价函数的工作表面WS是求值区上的判据、光学表面的整体平滑度和眼镜架的轮廓之间的最佳折中。因此具有对应于这种表面的前表面的眼镜片完全配合眼镜架。

[0168] 以上已经借助于实施例描述了发明，这些实施例并不限制本发明的发明构思。

[0169] 具体而言，尽管优化光学镜片的至少一个光学表面的方法已经从初始光学表面开始进行了描述，但该方法可以在不始于初始光学表面的情况下实施。

[0170] 根据这种实施例，用于优化光学镜片的至少一个光学表面的方法包括：

[0171] -光学表面参数提供步骤，在该步骤过程中，提供对有待确定的光学表面进行定义的至少一个参数，

[0172] -轮廓数据确定步骤，在该步骤过程中，根据本发明的方法来确定表示眼镜架的轮廓的轮廓数据，

[0173] -第一表面代价函数提供步骤，在该步骤过程中，提供第一表面代价函数，该第一表面代价函数是该至少一个参数定义的表面的n阶导数的函数，n是大于或等于2的整数，[0174] -表面代价函数集提供步骤，在该步骤过程中，提供一个表面代价函数集，该表面代价函数集中的每一个表面代价函数是该至少一个参数定义的表面的求值区上的至少一个判据的函数并且该表面代价函数集包括至少一个代价函数，

[0175] -光学表面参数确定步骤，在该步骤过程中，确定使全局表面代价函数最小化的该至少一个光学表面参数的值，该全局表面代价函数是该第一表面代价函数和该表面代价函数集中的每个表面代价函数的加权和，该表面代价函数中的至少一个是眼镜架的轮廓与眼镜片的表面之间的偏差的函数。

[0176] 尽管在详细描述的实施例中待优化的光学表面是眼镜片的前表面，但将要理解的是，在本发明的替代实施例中待优化的光学表面可以是眼镜片的后表面。

[0177] 此外，虽然在所描述的这些实施例中，建议通过机加工方法形成光学镜片的后表面，但将要理解的是，在本发明的替代实施例中，镜片的两个或任一表面都可以通过机加工方法形成。

[0178] 而且，尽管将待优化的表面表示为凹面，但应认识到，该表面可以同样良好地为凸面或任何其他弯曲的表面。

[0179] 在参考前述说明性实施例时，许多另外的修改和变化将对本领域的普通技术人员是明显的，这些实施例仅以举例方式给出并且无意限制本发明的范围，本发明的范围仅是由所附权利要求书来确定的。

[0180] 在权利要求书中，词“包括”并不排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一个”或“一种”并不排除复数。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一个组合。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。