專利名稱：用于確定鏡平面中至少一點空間絕對坐標的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及確定鏡平面中至少一點空間絕對坐標的方法。
鏡平面的測定方法已公開了，它依據(jù)的原理是用平面上的固定空間坐標映射一個點并且用一個圖像角膜曲率計測定這個虛像。此外，不同的方法和設備公開了例如美國專利5,106,183，美國專利5,110,200和德國公開文本4030002。
這個方法適合于計算相關數(shù)據(jù)，可是它并不適于用它的準確的空間坐標確定鏡平面中的單個點。
本發(fā)明是以這個任務為基礎的即介紹一個方法，借助它可確定鏡平面中單個的空間坐標。通過權利要求1的特征部分解決這個任務。
在先有技術中產(chǎn)生的單個空間坐標測定的問題是由以下方式產(chǎn)生的，即在準確測定虛像大小的情況下，必須在空間中假設虛像的位置，這個假設不絕對準確地與實際比例相符合。然而，根據(jù)數(shù)學理論，從固定的空間坐標中挑選出同時測量的虛像大小和虛像間距。
本發(fā)明以下面方法為根據(jù)，即在空間中可以假設虛像的任意位置，只要這個測量值和計算值反復比較，直到他們相一致。因此這個迭代方法具有一個可能性，不僅虛像的準確的大小，而且它到固定一點的間距都可以確定。
其優(yōu)點在于如果P1是普拉西多氏盤的一點，通過把普拉西多氏盤劃分成幾段，可以測定許多個任意反射點，根據(jù)它的位置和尤其是它的色彩，在測定時可以容易地重新找到它們。
本發(fā)明的有利應用領域是測定眼角膜例如確定硬的接觸鏡片的形狀。
為了在光軸上限定點D的可能位置，優(yōu)點在于，如果通過插入至少一個中心目標P2來確定在0點和鏡平面與光軸的交點S之間的間距A。
本發(fā)明的實施例規(guī)定，按照下面公式計算間距I1*，I1＝X tanα+h其中，tanα＝-h/(D-Rs/2)，X=-h·tanα-2D1+tan2α-(htanα-2D1+tan2α)2-h2-Rs2+D21+tan2α]]>間距I2有利地用圖象角膜曲率計測出。
本發(fā)明的另外的實施例為，通過確定多數(shù)點的空間坐標和內(nèi)推法(Intrapolation)，得到一個鏡平面的所有形狀。
適合本發(fā)明方法的實施例用圖示描述并且在下面詳細說明。
圖為

圖1幾何比例的圖解描述和圖2校準函數(shù)的例子為了測定眼睛的角膜，利用了眼睛的液平的角膜前淚幕，在它上面映現(xiàn)出任意的點，例如圖1中的P1點。如果盡量地確定表面的許多點，通過內(nèi)推法可以推測角膜液平面的全部形狀。
為了得到空間坐標，在角膜前淚幕上映出帶有不同色環(huán)的角膜鏡，并且暫時通過反射表面由圖象角膜曲率計觀察P1點，其到光軸1的間距是h。
光軸1具有零點0，其通過光軸1上方P1點的向下垂線得出。此外，在光軸1上用從零點0起的間距d確定一個任意點D，從此點構成到P1點的聚焦角φ。
緊接著計算距離I1，它指從P1點的虛像到光軸的距離。這時，以下面的基本關系出發(fā)I1＝X tanα+h其中；tanα＝-h/(D-Rs/2)和X=-h·tanα-2D1+tan2α-(htanα-2D1+tan2α)2-h2-Rs2+D21+tan2α]]>通過在光軸上確定D點，用這些方程式關系得出所有值。用于弧形半徑Rs的值從校準函數(shù)中得出。校準函數(shù)在圖2中作為一個例子描述。為了確定函數(shù)Rs＝f(i)，在校準時用圖像角膜曲率計測定已定義的范圍。
此外測出P1點的虛像到光軸的距離I2，并且在測量時它以事先通過校準確定的弧形半徑為基礎。
由于點D是光軸上的任意一點，由其出發(fā)，計算值I1不與測量值I2一致。如果D距離零點0太遠，則計算距離I1比測量值I2小，因此距離d被縮小。為了在最后對比距離I1和I2，用為此而產(chǎn)生的新D點進行相同的計算。在I1*＝I2*時，可以通過例如間距二等分來進行D點到D*點的收斂。為了由聚焦角和距離I1*＝I2*來計算鏡平面上點的空間坐標，通過圖像拓撲計的解值來確定本方法的精確性，最后如果達到了這個精確度，就中斷這個方法。
根據(jù)這個方式方法，可以確定許多個空間坐標，在這個方式方法中，在眼睛角膜前淚幕上的不同點P被反射并且對于每一個這樣的點實施這個方法。因此得出一個數(shù)據(jù)組，它描述了表面的形狀。通過外推法(Extrapolation)確定計算點的區(qū)域。
為了限制光軸7上D點位于的區(qū)域，首先通過插入至少一個中心目標來確定在0點和鏡平面與光軸交點S之間的間距a是合理的。這時，調整二個激光束到表面的角度以致于它的反射點重合，并且由這個角反算間距是可能的。此外，為了由幾何關系計算出距離a，僅調整一個激光束，以致使到光軸的圖像的距離為0是可行的，這個方法在WO94/16611詳盡地描述。
通過確定被測體的頂點上的S點，聯(lián)系按適合本發(fā)明方法確定的空間坐標可以實施一個真正的等高線圖表。通過組合迭代法和距離a的確定，即所謂的Z關系，以此確定在系統(tǒng)和被測體表面之間的每一個距離。
此外，借助這些數(shù)據(jù)和幾何的和/或量子力學的波形分析(Snell’sche法則)建立射線跟蹤圖。接著，由一個已知的投影體(平行射線，光柵圖樣等)通過被測體表面計算出影像失真。在沒有每一個假設或限制地確定真正的局部半徑條件下，可以不僅軸向(與光軸有關)地而且“瞬時地”實施以上操作。
在鏡平面的不同空間坐標確定后，可以通過n階多項式，Zemike多項式或Spline函數(shù)描述表面。此外，在得到的數(shù)據(jù)基礎上進行弧形半徑方法的模擬并且以相對的和絕對的色彩標度用模擬的弧形半徑方法描述數(shù)據(jù)或系數(shù)。
此外建議，曲率調整準許確定凹的和凸的構造，并且以相對的或絕對的色彩標度描述正的(凸的)和負的(凹的)半徑。
權利要求
1.鏡平面上至少一點的絕對空間坐標的確定方法-其中平面上的點P1被映射，點P1到光軸1的距離為h，它的垂直線到這個光軸的點定義為0點，-用從光軸上0點出發(fā)的距離d確定任意點D作為P1的聚焦角φ的頂點，-計算P1點的虛像到用D作為聚焦角頂點的光軸的距離I1，-測出P1點的虛像到光軸的距離I2，-變換D，直到測量距離I1*和在D*時的計算值I2*相一致，-由附屬的聚焦角φ*和距離I1*＝I2*計算出鏡平面的空間坐標。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于，P1點是普拉西多氏盤光環(huán)的一個點。
3.按照上述權利要求之一的方法，其特征在于，鏡平面是眼睛的角膜前淚幕。
4.按照上述權利要求之一的方法，其特征在于，0點和鏡平面與光軸的交點S之間的距離a是通過插入至少一個中心目標P2來被確定的。
5.按照上述權利要求之一的方法，其特征在于，按下面公式計算間距I1*I1＝X tan α+h其中tanα＝-h/(D-Rs/2)和X=-h·tanα-2D1+tan2α-(htanα-2D1+tan2α)2-h2-Rs2+D21+tan2α]]>
6.按照上述權利要求之一的方法，其特征在于，用圖像角膜曲率計測量距離I2。
7.按照上述權利要求之一的方法，其特征在于，通過確定多數(shù)的空間坐標和內(nèi)推法，確定鏡平面的形狀。
全文摘要
通過在光軸上確定一個任意點計算出一個虛像并且和測量的虛像進行比較。為了緊接著在這些數(shù)據(jù)的基礎上推測表面點的空間坐標，迭代法允許移動D點以計算虛像并且使它與測量的虛像協(xié)調一致。這個方法例如適合于測定眼睛具有角膜前淚幕的角膜的表面。
文檔編號G01B11/00GK1166128SQ95196211
公開日1997年11月26日 申請日期1995年11月14日 優(yōu)先權日1994年11月14日
發(fā)明者阿克塞爾·馮·沃爾菲德, 邁克爾·馬塔蘭納·基爾曼, 西奧·奧爾特奴普, 克勞斯·托馬斯·本德 申請人:阿克塞爾·馮·沃爾菲德, 邁克爾·馬塔蘭納·基爾曼, 西奧·奧爾特奴普, 克勞斯·托馬斯·本德