專利名稱：評(píng)價(jià)眼鏡片雙目性能的方法，顯示所述性能的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法和裝置，用于以直觀的方法表示眼鏡片的雙目性能。
背景技術(shù)：
作為顯示眼鏡片性能的方法，已知有用于獲得鏡片表面的平均屈光能力和散光，并且通過鏡片表面上的等值線表示分布的方法。
不過，通常鏡片表面的平均屈光能力和散光僅表示鏡片表面的彎曲的特性，不可能直接表示出通過鏡片觀察外部世界時(shí)鏡片的性能。本發(fā)明人提出一種視覺光學(xué)系統(tǒng)模擬方法，用于模擬通過眼鏡片觀察外部的三維世界時(shí)如何看到物體，作為一種方法，其中通過鏡片觀察外部世界時(shí)鏡片的性能，通過戴眼鏡者的視覺敏銳度加以考慮。該方法并非產(chǎn)生和使用投影到眼鏡視網(wǎng)膜上的光學(xué)圖像的方法，而是產(chǎn)生并使用基于旋轉(zhuǎn)的視網(wǎng)膜圖像，此基于旋轉(zhuǎn)的視網(wǎng)膜圖像被定義為在視場內(nèi)相對(duì)所有物點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)眼球，并結(jié)合在視網(wǎng)膜凹處所捕獲的圖像，而得到的圖像。基于旋轉(zhuǎn)的視網(wǎng)膜圖像近似為眼睛通過眼鏡片所看到的圖像。
基于旋轉(zhuǎn)的視網(wǎng)膜圖像和其運(yùn)動(dòng)的視頻圖像，能夠表示通過眼鏡片觀看外部世界時(shí)所能看出的起伏、畸變和模糊。例如，在美國專利申請(qǐng)No.09/415,498(申請(qǐng)日為1999年10月12日)中描述了這種方法。不過，基于旋轉(zhuǎn)的視網(wǎng)膜圖像是這樣一種效果，其中在觀看圖像內(nèi)每個(gè)物理點(diǎn)時(shí)，在圖像上反映出鏡片成像特性，并不直接表示鏡片自身的成像特性。例如，即使在圖像亮度改變很小的部分，點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)(“PSF”)不同，基于旋轉(zhuǎn)的視網(wǎng)膜圖像也表示出相同的結(jié)果。在初始圖像具有很少象素的情況下，基于旋轉(zhuǎn)的視網(wǎng)膜圖像不能很好地反映出其范圍很小的PSF。
為了解決上述問題，本發(fā)明人提出一種方法，用于以直觀的方法表示通過鏡片觀察外部世界時(shí)眼鏡片的性能，并顯示性能指數(shù)。該性能指數(shù)不但包括清晰度指數(shù)，而且還包括平均放大率誤差，剩余散光，畸變指數(shù)等。
不過，基于旋轉(zhuǎn)的視網(wǎng)膜圖像(RRI)和性能指數(shù)圖像均以單眼視覺為基礎(chǔ)。僅使用單眼特性不足以評(píng)價(jià)視覺性能，因?yàn)橥ǔＨ藗兪褂秒p眼進(jìn)行觀看。
本發(fā)明人提出了一種方法，用來模仿觀察者通過分別設(shè)置在右眼和左眼前面的兩個(gè)眼鏡片用雙眼觀看到的圖像。該圖像被稱為雙目聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的基于旋轉(zhuǎn)的視網(wǎng)膜圖像。
與單目的基于旋轉(zhuǎn)的視網(wǎng)膜圖像相同，雙目聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的基于旋轉(zhuǎn)的視網(wǎng)膜圖像也具有難于表示其自身視覺特性的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于評(píng)價(jià)眼鏡片雙目性能的方法。本發(fā)明不僅僅是從單目視覺到雙目視覺的簡單的類推。在觀察者用其雙眼進(jìn)行觀看時(shí)，許多因素對(duì)視覺特性產(chǎn)生影響。
本發(fā)明提供一種方法，用于表示觀察者通過右和左眼鏡片觀看視場時(shí)，眼鏡片的雙目性能，該方法包括步驟定義一雙目性能指數(shù)，其表示觀看視場中的物點(diǎn)時(shí)該眼鏡片的雙目性能，和對(duì)于分布在所述視場上的多個(gè)物點(diǎn)，得出雙目性能指數(shù)，以及以一種視覺上可領(lǐng)會(huì)的方式顯示所得到的雙目性能指數(shù)的大小(scale)。
本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的設(shè)備。
最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明

圖1為一表示本發(fā)明實(shí)施例1產(chǎn)生眼鏡片的雙目性能指數(shù)圖像的流程圖2為一表示肉眼視場坐標(biāo)的示意圖；圖3為描述對(duì)雙目聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向定義的示意圖；圖4為表示通過眼鏡片觀察的視場的坐標(biāo)的示意圖；圖5為描述對(duì)雙目會(huì)聚角度和垂直傾斜角度(右和左視線的垂直偏移)定義的示意圖；圖6為描述對(duì)雙目畸變指數(shù)(點(diǎn)畸變指數(shù))定義的示意圖；圖7為表示Navarro眼睛模型的(未調(diào)節(jié))的光學(xué)參數(shù)的圖表；圖8表示出描述Navarro眼睛模型的光學(xué)參數(shù)對(duì)調(diào)節(jié)能力的依賴性的公式；圖9為描述PSF的示意圖；圖10為表示觀察者觀看物體時(shí)眼鏡片的視覺光學(xué)系統(tǒng)的示意圖；圖11為表示入瞳分布的示意圖；圖12為表示雙目PSF聯(lián)合的示意圖；圖13為第一實(shí)施例的初始圖像；圖14為第一實(shí)施例中視線從中通過的鏡片凸面上的位置圖；圖15表示第一實(shí)施例中右剩余波前和左剩余波前平均的剩余度的圖像；圖16表示第一實(shí)施例中會(huì)聚調(diào)節(jié)差的圖像；圖17表示第一實(shí)施例中雙目垂直偏移的圖像；圖18表示第一實(shí)施例中雙目點(diǎn)畸變指數(shù)的圖像；圖19表示第一實(shí)施例中雙目清晰度指數(shù)的圖像；圖20為表示用于產(chǎn)生雙目性能指數(shù)圖像的視頻圖像的方法的總流程；以及圖21為方框圖，表示用于獲得并顯示本發(fā)明的眼鏡片的雙目性能的設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
下面將參照上面的附圖，描述本發(fā)明第一實(shí)施例的用于表示眼鏡片雙目性能的方法。
本實(shí)施例的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，包括產(chǎn)生并顯示觀察者通過設(shè)置于其眼睛前面的眼鏡片觀察視場內(nèi)三維CG物體時(shí)，眼鏡片雙目性能指數(shù)的靜止圖像。此處，將該圖像稱為雙目性能指數(shù)圖像。該雙目性能指數(shù)圖像是視場的這樣一種數(shù)字圖像，對(duì)于圖像中的每個(gè)象素，單色亮度或者RGB彩色亮度不表示物點(diǎn)的實(shí)際顏色或亮度，而表示通過右和左眼鏡片用雙眼觀看該物點(diǎn)時(shí)，雙目性能指數(shù)的值。
雙目性能指數(shù)是一個(gè)抽象概念?？梢跃唧w為多種類型的量或值。某些量由單目視覺類推而來，如右和左眼鏡片的雙目剩余矯正誤差，雙目清晰度指數(shù)，雙目點(diǎn)畸變指數(shù)等。其它的量是特有的，如雙目垂直偏移角度，會(huì)聚與調(diào)節(jié)之間的偏離，物象不等指數(shù)(aniseikonicindex)等。
視場的圖像也有多種類型?？梢允浅跏紙D像，一種用肉眼觀察的不包括任何畸變的圖像。還可以認(rèn)為是光學(xué)系統(tǒng)物空間中的圖像。視場的圖像也可以是畸變的初始圖像，一種包括鏡片所產(chǎn)生的畸變的圖像。并且，可以認(rèn)為是光學(xué)系統(tǒng)中像空間中的圖像。還存在特殊類型的視場圖像。例如，其水平和垂直坐標(biāo)代表觀察者通過眼鏡片觀看視場中相應(yīng)物點(diǎn)時(shí)眼鏡片(右或左)表面上的位置的圖像等。這種圖像可以幫助直接確定性能存在問題的位置。
本實(shí)施例的方法包括(1)產(chǎn)生一初始圖像的步驟，(2)產(chǎn)生一畸變的初始圖像的步驟，(3)得出眼鏡框位置的步驟，(4)獲得雙目性能指數(shù)的步驟，以及(5)產(chǎn)生一雙目性能指數(shù)圖像的步驟。
(1)產(chǎn)生一初始圖像該步驟包括利用計(jì)算機(jī)圖形產(chǎn)生虛物，并將該虛物放在虛擬的三維空間中；在該虛擬三維空間中特定位置處設(shè)置雙目旋轉(zhuǎn)的中點(diǎn)；在被定義為其頂點(diǎn)處于雙目旋轉(zhuǎn)的中點(diǎn)且其中心軸沿特定的中心視線方向延伸的特定的棱錐形區(qū)域的視場內(nèi)，產(chǎn)生該虛物的像作為初始圖像；對(duì)于多個(gè)物點(diǎn)中相應(yīng)于初始圖像一個(gè)象素的每一個(gè)物點(diǎn)，獲得物距，該物距被定義為物點(diǎn)與雙目旋轉(zhuǎn)的中點(diǎn)之間的距離。下面將詳細(xì)地描述該步驟。
a.產(chǎn)生用于初始圖像的虛物根據(jù)一種眾所周知的計(jì)算機(jī)圖形方法，在一虛擬的三維空間中產(chǎn)生并設(shè)置虛物。例如，可以將桌子、椅子和其它家具設(shè)置在虛擬房間中；或者，作為另一個(gè)例子，可以將花圃、樹和交通信號(hào)放置在虛擬的室外場中。
b.產(chǎn)生一初始圖像將被定義為兩個(gè)單目旋轉(zhuǎn)中心的中點(diǎn)的雙目旋轉(zhuǎn)的中點(diǎn)設(shè)置在該虛擬三維空間中特定位置處。然后，產(chǎn)生一初始圖像作為在視場中所產(chǎn)生的虛物的像。該視場被定義為其頂點(diǎn)處于雙目旋轉(zhuǎn)的中點(diǎn)，且其中心軸沿特定中心視線的方向延伸的棱錐形所限定的特定區(qū)域。具體來說，如圖2所示，將視場定義為其頂點(diǎn)位于O的棱錐A1A2A3A4，O為右單目旋轉(zhuǎn)中心OR與左單目旋轉(zhuǎn)中心OL的中點(diǎn)，且其中心軸沿垂直于線OROL的中央視線OA的方向延伸。在該視場內(nèi)產(chǎn)生一圖像，并定義為初始圖像。在該棱錐視場中，用坐標(biāo)μ＝y(tǒng)/x和ν＝z/x表示初始圖像上任意點(diǎn)P(x，y，z)的位置，其中(x，y，z)為其坐標(biāo)原點(diǎn)位于O的笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)中該點(diǎn)的坐標(biāo)，且其x軸沿線AO延伸。當(dāng)用這種方法對(duì)視場中的每個(gè)物點(diǎn)進(jìn)行投影時(shí)，一般將空間中的任何直線投影為圖像上的直線。因而，投影沒有畸變。將根據(jù)這種投影方法對(duì)每個(gè)物點(diǎn)投影所產(chǎn)生的圖像用作初始圖像。
c.得到物點(diǎn)的物距在產(chǎn)生初始圖像的步驟中，從其坐標(biāo)值還得到物點(diǎn)P(x，y，z)與雙目旋轉(zhuǎn)中點(diǎn)O之間的距離，即物距。
(2)產(chǎn)生一畸變的初始圖像在該步驟中，產(chǎn)生一具有通過眼鏡片觀察該初始視場時(shí)由眼鏡片所導(dǎo)致的畸變的圖像，并且位置處于每個(gè)眼鏡片上觀察每個(gè)物點(diǎn)所通過的位置。用聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)方向表示雙眼看到的物點(diǎn)的位置。從而對(duì)于確定雙目視覺的空間感覺而言，關(guān)鍵是定義聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的方向。根據(jù)本發(fā)明人的研究，聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)方向的定義應(yīng)該滿足下面的原則1.由右和左單目旋轉(zhuǎn)的方向確定聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的唯一方向；2.隨著右和左單目旋轉(zhuǎn)方向的改變，聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的方向連續(xù)變化；以及3.在聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)方向基礎(chǔ)上的空間感，接近于在右和左單目旋轉(zhuǎn)方向基礎(chǔ)上的空間感。
定義聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)方向的一種方法是使用Hering定律。在1868年，Hering提出了Hering定律，指出右眼和左眼通常旋轉(zhuǎn)相同的量，或者沿相同方向，或者沿相反方向。可以將觀看空間中任意點(diǎn)時(shí)兩眼的旋轉(zhuǎn)分解成兩個(gè)術(shù)語，即側(cè)轉(zhuǎn)(version)和聚散度。
如圖3所示，在包含單目旋轉(zhuǎn)兩個(gè)中心和點(diǎn)P的視平面內(nèi)，可以將觀看點(diǎn)P時(shí)左眼和右眼中每一個(gè)的旋轉(zhuǎn)分解成側(cè)轉(zhuǎn)，沿同一方向眼睛旋轉(zhuǎn)相同的量ξ；和會(huì)聚度，眼睛沿相反方向旋轉(zhuǎn)相同的角度β/2。側(cè)轉(zhuǎn)的方向被定義為聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的方向，即沿等分右單目旋轉(zhuǎn)方向與左單目旋轉(zhuǎn)方向夾角的線的方向。當(dāng)用rR和rL表示右和左單目旋轉(zhuǎn)方向的單位矢量時(shí)，可以用r‾=r‾R+r‾L|r‾R+r‾L|]]>表示聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)方向單位矢量。角度β為會(huì)聚角。
在Hering定律中，假設(shè)右眼和左眼完全相同。不過，實(shí)際上可觀察到其中一只眼睛相對(duì)另一只眼睛起支配作用的主要眼睛的現(xiàn)象，雖然程度可能不同。因而，在本發(fā)明中引入系數(shù)k，并將聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)方向的單位矢量定義為[公式3]r‾=kr‾R+(1-k)r‾L|kr‾R+(1-k)r‾L|]]>其中0≤k≤1。
如果將右視線與左視線夾角的等分線定義為聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的方向，則存在這樣一個(gè)問題。對(duì)于所有物點(diǎn)，聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)方向的延長線不會(huì)聚在一個(gè)點(diǎn)上。該問題導(dǎo)致必須重新定義畸變，因?yàn)榧词乖谌庋鄣那樾沃?，物體的形狀一般也發(fā)生改變。
為了避免該問題的發(fā)生，本發(fā)明人提出了一種新的聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)定義方法。將聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的方向定義為從會(huì)聚凝視點(diǎn)(P)，在右和左視線朝向右和左目視轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中心的中點(diǎn)(O)會(huì)聚的方向。在肉眼的情況下，會(huì)聚凝視點(diǎn)正好為物點(diǎn)。在通過眼鏡片觀看物點(diǎn)的情形中，在確定聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的方向時(shí)，必須考慮鏡片的折射效果。右眼和左眼的旋轉(zhuǎn)方向均不必朝向物點(diǎn)取向，在離開眼鏡片的各個(gè)后表面后，它們沿各自的單目主光線取向，即各個(gè)單目旋轉(zhuǎn)方向。此處將單目主光線定義為從物點(diǎn)發(fā)出、并通過眼鏡片朝向單目旋轉(zhuǎn)中心的光線。從而，在肉眼的情形中，可以從右和左單目旋轉(zhuǎn)方向得出聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的方向。
不過，當(dāng)通過眼鏡片觀看物體時(shí)，從右旋轉(zhuǎn)中心OR畫出的并且朝向右單目旋轉(zhuǎn)方向取向的右視線，與左視線一般不會(huì)聚到一點(diǎn)。如圖5所示，包含右單目旋轉(zhuǎn)方向rR和OROL的右視線平面，與包含左單目旋轉(zhuǎn)方向rL和OROL的左視線平面，彼此不相互重疊。應(yīng)該用這種方法定義會(huì)聚凝視點(diǎn)(P’)。
在本發(fā)明中，將雙目視平面定義為包含方向r‾=r‾R+r‾L|r‾R+r‾L|,]]>rR與rL間夾角的平分線和OROL的平面。rR和rL在雙目視平面上的投影必須具有點(diǎn)P’，它們?cè)谠擖c(diǎn)處彼此相交。從而將點(diǎn)P’定義為會(huì)聚凝視點(diǎn)。可以將聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的方向定義為方向r‾=r‾R+r‾L|r‾R+r‾L|,]]>rR與rL夾角的平分線，或從P’到中點(diǎn)O的方向。
現(xiàn)在已經(jīng)定義了初始視場中，和通過眼鏡片觀看的視場中或鏡片后面視場中物點(diǎn)的位置?；兊某跏紙D像是這樣一種圖像，其中將初始圖像中的每個(gè)象素重置于由從初始視場到鏡片后面視場中相應(yīng)物點(diǎn)位置的改變所確定的新位置處。
視場中心處的物點(diǎn)，從初始視場到鏡片后面的視場中，不應(yīng)改變其位置。利用形容詞“中心”稱呼單眼和雙眼、右眼和左眼觀看該點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)的方向旋轉(zhuǎn)和主光線，例如中心聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)方向，或右中心主光線等的方向。在初始視場以及鏡片后面的視場中，將中心聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)方向的方向指定為笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)的各個(gè)x-軸。兩個(gè)笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)均將其原點(diǎn)設(shè)置在中點(diǎn)O處。
可以用光線跟蹤方法確定聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的中心方向，使得右中心主光線和左中心主光線分別在預(yù)定位置處通過右眼鏡片和左眼鏡片。如圖4所示，當(dāng)將眼鏡片分別設(shè)置在視場內(nèi)中心物點(diǎn)A(x0，0，0)與右單目旋轉(zhuǎn)中心OR(0，0，-d/2)和左單目旋轉(zhuǎn)中心OL(0，0，d/2)之間時(shí)，為了觀看中心物體A，右眼球必須旋轉(zhuǎn)到并非ORA，而是ORBR的方向，即朝向右眼鏡片上右光線的位置旋轉(zhuǎn)。而且，左眼球必須旋轉(zhuǎn)到并非OLA，而是OLBL的方向，即朝向左鏡片上左光線的位置旋轉(zhuǎn)。光線ABROR和ABLOL分別為右中心單目主光線和左中心單目主光線。矢量BROR和BLOL分別表示右單目旋轉(zhuǎn)的中心方向和左單目旋轉(zhuǎn)的中心方向。使用它們的單位矢量rR和rL，得出中心聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)方向，即鏡片后面視場中的x’軸方向。
各個(gè)眼鏡片上右中心單目主光線和左中心單目主光線的位置，即主光線通過位置BR和BL，不是單獨(dú)設(shè)置的，而是受到單目旋轉(zhuǎn)中心之間的距離d和到物點(diǎn)的距離的影響。
可以將鏡片后面視場中其它物點(diǎn)的位置推導(dǎo)為觀看物點(diǎn)的聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的方向。如圖4所示，對(duì)于任意點(diǎn)P(x，y，z)，跟蹤右主光線PQROR和左主光線PQLOL，得到會(huì)聚凝視點(diǎn)P’(x’，y’z’)。P’(x’，y’z’)是透鏡后面視場中的位置。在畸變的初始圖像中，從其(μ＝y(tǒng)/x，ν＝z/x)處初始圖像中的位置，變?yōu)?μ′＝y(tǒng)′/x′，v′＝z′/x′)的位置。同時(shí)，還得到各個(gè)眼鏡片上右主光線的位置和左主光線的位置(QR和QL)。
雖然必須針對(duì)視場內(nèi)所有的物點(diǎn)執(zhí)行光線跟蹤計(jì)算，以便尋找它們的聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)方向和在兩個(gè)眼鏡片上主光線通過的位置，不過有可能通過更少的計(jì)算來獲得這些數(shù)據(jù)，同時(shí)通過使用稱作仿樣內(nèi)插的數(shù)學(xué)方法，將計(jì)算誤差控制在一定范圍之內(nèi)。
(3)得出眼鏡框的位置在該步驟中，得到右和左鏡框的邊緣和隱藏標(biāo)記在初始圖像或畸變的初始圖像中的位置，并且眼鏡框標(biāo)記的圖像，是利用在產(chǎn)生一畸變的初始圖像的步驟中所得到的各個(gè)眼鏡片上主光線通過位置的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的。通過比較鏡框標(biāo)記的圖像與畸變的初始圖像，可以精確地找出通過各個(gè)眼鏡片觀看圖像中各個(gè)物點(diǎn)時(shí)，在右眼鏡片和左眼鏡片上的位置。
(4)獲得雙目性能指數(shù)在這一步驟中，得到對(duì)于初始圖像或畸變的初始圖像的每個(gè)象素的雙目性能指數(shù)。此雙目性能指數(shù)可以是雙目剩余矯正誤差，雙目清晰度指數(shù)，雙目點(diǎn)畸變指數(shù)，雙目垂直偏移角度，會(huì)聚與調(diào)節(jié)之間的偏離，物象不等指數(shù)等。在對(duì)來自相應(yīng)物點(diǎn)的右主光線和左主光纖進(jìn)行跟蹤，并且雙眼朝向各個(gè)單目旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)的條件下，得出所有這些雙目性能指數(shù)。在某些情形中，如雙目清晰度指數(shù)，必須將一非獨(dú)立調(diào)節(jié)的目視光學(xué)系統(tǒng)引入右眼和左眼?？梢匀Q于右鏡片與左鏡片屈光能力的不充分，或者根據(jù)眼光學(xué)理論的理想值，或其它值，單獨(dú)設(shè)置雙眼的調(diào)節(jié)能力。
a.得到雙目剩余矯正誤差如圖10所示，從任意物點(diǎn)P發(fā)出的光線在鏡片第一平面的點(diǎn)Q處發(fā)生折射，然后朝旋轉(zhuǎn)中心O傳播?？梢杂刹ㄇ暗男螤畋硎居^看點(diǎn)P時(shí)鏡片折光效果，該波前從點(diǎn)P開始，作為球面波或平面波(當(dāng)P處于無窮遠(yuǎn)時(shí))，并沿主光線傳播，在點(diǎn)R處該光線與后頂點(diǎn)球面相交(以旋轉(zhuǎn)中心O為中心，并通過鏡片后頂點(diǎn)C的球面)。一般說來，在原點(diǎn)為R且其x-軸為RO方向的局部坐標(biāo)系統(tǒng)中，用下式表示接近點(diǎn)R時(shí)波前的形狀xD=12Dyyy2+Dyzyz+12Dzzz2]]>可由光線追跡得到Dyy，Dyz和Dzz。同時(shí)，也可以由點(diǎn)R處矯正的波前形狀表示具有散光的眼睛的折光狀態(tài)。當(dāng)遠(yuǎn)矯正的波前包括散光時(shí)，用下式表示大小和方向xC=12Cyyy2+Cyzyz+12Czzz2]]>?？梢詮馁|(zhì)量要求中得到Cyy，Cyz和Czz。還可以將調(diào)節(jié)量表示為點(diǎn)R處的波前xA=12A(y2+z2)]]>此處A為調(diào)節(jié)能力的大小，并且假設(shè)眼睛在進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)沒有產(chǎn)生額外的散光。
現(xiàn)在，將剩余波前定義為x＝xC-xA-xD=12(Cyy-A-Dyy)y2+(Cyz-Dyz)yz+12(Czz-A-Dzz)z2]]>=12Syyy2+Syzyz+12Szzz2]]>然后，從上面的公式中得出剩余度(a residual power)和剩余散光Save=12(Syy+Szz)]]>和Sas=12{14(Syy-Szz)2+Syz2}1/2]]>可以使用此剩余度和剩余散光來評(píng)價(jià)雙目剩余矯正誤差。理想情況下兩者均為0。為了矯正剩余度，即Save＝0，調(diào)節(jié)能力(aaccommodation power)應(yīng)該為A=12(Cyy+Czz)-12(Dyy+Dzz)=Cave-Dave]]>。不過必須將A指定為0到最大Amax范圍之內(nèi)的值。所以A應(yīng)該表示為 在雙目視覺的情形中，可以對(duì)雙眼的調(diào)節(jié)能力單獨(dú)賦予上式所確定的值A(chǔ)R和AL，或者根據(jù)生理光學(xué)理論，對(duì)雙眼的調(diào)節(jié)能力賦予相同的值。相同的值A(chǔ)可以是AR和AL之間的最小值，AR和AL的平均值，與會(huì)聚度具有最佳平衡的值，可獲得最清晰視網(wǎng)膜圖像的值等。在本實(shí)施例中，將相同的值A(chǔ)賦予AR和AL。
在雙目視覺的情形中，不僅需要減小雙眼的剩余散光度(a residualpower astigmatism)，而且需要減小右眼與左眼之間的差。此處將平均波前和波前的差定義為xave=12(xR+xL)]]>xdiff=(xR-xL)]]>還可以將此剩余散光度用作雙目剩余矯正誤差。
雖然必須針對(duì)視場中所有的物點(diǎn)進(jìn)行光線追跡計(jì)算，以獲得雙目剩余矯正誤差，不過有可能通過更少的計(jì)算得到雙目剩余矯正誤差，同時(shí)通過使用稱作樣條內(nèi)插的數(shù)學(xué)方法，將計(jì)算誤差控制在一定范圍之內(nèi)。
b.得出會(huì)聚度和雙目垂直偏移當(dāng)觀察者用雙眼觀看視場中的物體時(shí)，如圖3所示，他注意到物點(diǎn)位于雙目旋轉(zhuǎn)的側(cè)轉(zhuǎn)分量的方向，并且處于可從會(huì)聚角β推導(dǎo)出的距離處。當(dāng)他戴上眼鏡片并觀看同一物點(diǎn)時(shí)，右視線和左視線兩者的方向，即單目旋轉(zhuǎn)發(fā)生如圖4所示的改變。如果在兩個(gè)單目旋轉(zhuǎn)方向QROR和QLOL的延長線處存在交點(diǎn)P’，則會(huì)聚角為角度OLP’OR。不過，不是總存在P’。
如圖5所示，包含QROR(其單位矢量為rR)與OROL的右視線平面和包含QLOL(其單位矢量為rL)與OROL的左視線平面彼此不重疊。如在產(chǎn)生畸變的初始圖像的步驟中所描述的，在這種情形中應(yīng)該重新定義會(huì)聚凝視點(diǎn)(P’)。在本發(fā)明中，雙目視覺平面被定義為包含方向r‾=r‾R+r‾L|r‾R+r‾L|]]>、rR與rL間夾角的平分線和OROL的平面。rR和rL在雙目視覺平面上的投影必須具有它們彼此相交的點(diǎn)P’。于是該點(diǎn)P’被定義為會(huì)聚凝視點(diǎn)，而且會(huì)聚角β被定義為角OLP’OR。當(dāng)P’在無窮遠(yuǎn)時(shí)，β等于0。由于雙眼是分散的，故當(dāng)P’在后側(cè)時(shí)，β取負(fù)值。
也可以由距離OP’的倒數(shù)來評(píng)價(jià)會(huì)聚度的大小，或者近似地為Pconv=1OP′≈2tanβ2dcosζ]]>(參見圖3和4)。在本發(fā)明中該值被定義為會(huì)聚度。通過這種定義，我們能夠很容易地比較調(diào)節(jié)與會(huì)聚度，根據(jù)生理光學(xué)，它們彼此具有緊密的關(guān)系。當(dāng)不戴眼鏡片觀看物點(diǎn)時(shí)，會(huì)聚能力和調(diào)節(jié)能力幾乎相等。當(dāng)戴有一對(duì)眼鏡片時(shí)，可能在它們之間發(fā)生不一致。這種不一致可能是戴眼鏡片時(shí)不舒適的原因。因而可以將雙目性能指數(shù)定義為Pconv-A，其中A為獲得雙目剩余矯正誤差步驟中所確定的調(diào)節(jié)能力。
戴眼鏡片時(shí)不舒適的另一種原因，可能是由于右單目旋轉(zhuǎn)方向與左單目旋轉(zhuǎn)方向之間的垂直偏移。如圖5所示，在兩個(gè)視線平面彼此不一致的情形中，雙眼必須彼此垂直旋轉(zhuǎn)不同的角度。這可能會(huì)導(dǎo)致不舒適，因?yàn)楦鶕?jù)眼睛生理學(xué)，雙眼總是垂直旋轉(zhuǎn)相同角度。該情形與上隱斜視或下隱斜視的情形相似。因而，可以將雙目性能指數(shù)定義為雙眼垂直旋轉(zhuǎn)角之間的差。
可以從圖5下面部分圖中的四角形棱錐得到會(huì)聚角和垂直偏移，其中rR和rL為右單目旋轉(zhuǎn)方向和左單目旋轉(zhuǎn)方向的單位矢量，r‾=r‾R+r‾L|r‾R+r‾L|]]>為rR和rL夾角的平分線，線AB位于包含OROL和r的雙眼視線平面上，線CD位于包含r并且垂直于雙眼視線平面的平面上。會(huì)聚角為β＝∠AOB，垂直偏移角為δ＝∠COD。為方便起見，將垂直偏移角重新定義為200tanδ2]]>，其單位為棱鏡屈光度(a prism diopte)的單位。
雖然必須針對(duì)視場內(nèi)所有物點(diǎn)進(jìn)行光線追跡計(jì)算，以便得到觀察物點(diǎn)時(shí)的會(huì)聚角和垂直偏移，不過有可能通過更少的計(jì)算獲得角度，同時(shí)通過使用稱為樣條內(nèi)插的數(shù)學(xué)方法，將計(jì)算誤差控制在一定范圍之內(nèi)。
c.獲得點(diǎn)畸變指數(shù)該步驟在于獲得通過右眼鏡片和左眼鏡片或者通過兩眼鏡片上特定位置觀看物點(diǎn)時(shí)表明畸變程度的單目和雙目點(diǎn)畸變指數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，認(rèn)為點(diǎn)畸變是以物點(diǎn)為中心的小圓，在通過眼鏡片觀看時(shí)其形狀發(fā)生改變。在大多數(shù)情形中，可以認(rèn)為畸變的形狀為橢圓，所以可以使用橢圓的參數(shù)來定義畸變指數(shù)。
通過追跡物點(diǎn)發(fā)出的主光線附近的光線，可以獲得畸變的橢圓。如圖6所示，追跡來自以物點(diǎn)P為中心的半徑為dr的小圓形軌道上每個(gè)點(diǎn)(dr，θ)的主光線，可以得到在鏡片后面空間中的位置(dr’，θ’)，并且可以獲得其軌跡，即畸變的橢圓。此處dr不表示空間中的長度，而是指距離OP不同角度的切線。
實(shí)際上，不必對(duì)該圓上點(diǎn)的所有主光線進(jìn)行追跡。如果得到了鏡片后面空間中不同角度與物空間中不同角度的偏微分函數(shù)的值 ∂μ′∂ν,∂ν′∂u,∂ν′∂ν,]]>或者得到了物空間中不同角度與鏡片后面空間中不同角度的偏微分函數(shù)的值∂μ∂u′,∂μ∂ν′,∂ν∂u′,∂ν∂ν′,]]>則可以確定畸變的橢圓?？蓪?duì)后一種情形進(jìn)行解釋，其中將部分偏微分函數(shù)寫作∂μ∂u′=A,∂μ∂ν′=B,]]>∂ν∂u′=C,∂ν∂ν′=D:]]>dμ＝Adμ′+Bdν′dν＝Cdμ′+Ddν′dr2＝dμ2+dν2＝(A2+C2)dμ′2+2(AB+CD)dμ′dν′+(B2+D2)dν′2=dr2[A2+B2+C2+D2)2+A2-B2+C2-D22cos2θ′+(AB+CD)sin2θ′]]]>因而，(dr′dr)2=p1+ecos2(θ′-α),]]>此處p=2A2+B2+C2+D2]]>e=(A2-B2+C2-D2)2+4(AB+CD)2A2+B2+C2+D2=(A2+B2+C2+D2)2-4(AD-BC)2A2+B2+C2+D2]]>tan2α=AB+CDA2-B2+C2-D2]]>顯然p＞0，并且0＜e＜1。從而放大率 與方位角θ’之間的關(guān)系應(yīng)該為橢圓。該橢圓被稱作點(diǎn)畸變橢圓。最大和最小放大率，即點(diǎn)畸變橢圓的長軸和短軸分別為a=p1-e,b=p1+e]]>。在本發(fā)明中，將比例系數(shù) 、長軸與短軸的比 ，和這兩個(gè)值的組合定義為點(diǎn)畸變指數(shù)，表示畸變的程度。此處，ab=p1-e2…=1|AD-BC|,ab=1+e1-e]]>用上述方法獲得三個(gè)點(diǎn)畸變橢圓，即在右眼單目旋轉(zhuǎn)方向基礎(chǔ)上的單目點(diǎn)畸變橢圓，在左眼單目旋轉(zhuǎn)方向基礎(chǔ)上的單目畸變橢圓，和基于雙目旋轉(zhuǎn)方向的雙目點(diǎn)畸變橢圓。不僅雙目點(diǎn)畸變，而且單目點(diǎn)畸變的不一致，都能夠?qū)е掠秒p目觀看物點(diǎn)時(shí)的不舒適。將這種不一致稱為物象不等(anisekionia)。本發(fā)明人定義下列比例系數(shù)的比aRbRaLbL]]>為表示此物象不等的指數(shù)。它還等價(jià)于右點(diǎn)畸變橢圓面積對(duì)左點(diǎn)畸變橢圓面積的平方根。
雖然必須針對(duì)視場中所有物點(diǎn)進(jìn)行光線追跡計(jì)算，以便獲得觀看物點(diǎn)時(shí)的點(diǎn)畸變橢圓，不過有可能通過更少的計(jì)算獲得點(diǎn)畸變橢圓，同時(shí)通過使用稱作仿樣內(nèi)插的數(shù)學(xué)方法將計(jì)算誤差控制在一定范圍之內(nèi)。除了對(duì)主光線附近的光線進(jìn)行追跡以外，也可以通過計(jì)算先前所獲得的主光線數(shù)據(jù)的仿樣內(nèi)插函數(shù)的偏微分函數(shù)的值，得到∂μ∂u′,∂μ∂ν′,]]>∂ν∂u′,∂ν∂ν′]]>。
d.獲得PSF該步驟描述如何評(píng)價(jià)雙目觀看物點(diǎn)時(shí)的清晰度。包括獲得右單目PSF和左單目PSF，并將它們結(jié)合成雙目PSF。對(duì)于相應(yīng)于初始圖像的一個(gè)象素的每個(gè)物點(diǎn)，從初始圖像產(chǎn)生步驟中所得到的物距，得到從物點(diǎn)到右單目旋轉(zhuǎn)中心的距離和到左單目旋轉(zhuǎn)中心的距離。用獲得雙目剩余矯正誤差步驟中所描述的方法，確定右視覺光學(xué)系統(tǒng)和左視覺光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力。在包含眼鏡片和非獨(dú)立調(diào)節(jié)的視覺光學(xué)系統(tǒng)的組合光學(xué)系統(tǒng)中，獲得右眼和左眼的單目PSF，且組合光學(xué)系統(tǒng)根據(jù)單目旋轉(zhuǎn)的方向而旋轉(zhuǎn)。通過聯(lián)合兩個(gè)單目PSF，得到雙目PSF。下面更加詳細(xì)地描述該步驟。
(i)引入非獨(dú)立調(diào)節(jié)的視覺光學(xué)系統(tǒng)為了獲得視網(wǎng)膜上的PSF，必須引入視覺光學(xué)系統(tǒng)。眼睛具有根據(jù)到物體的距離而進(jìn)行調(diào)節(jié)的功能，應(yīng)該考慮該功能。在本實(shí)施例中，使用R.Navarro等人報(bào)導(dǎo)的非獨(dú)立調(diào)節(jié)的視覺光學(xué)系統(tǒng)。在Navarro模型中，不僅對(duì)傍軸值，而且將球差和色差調(diào)節(jié)到眼睛的實(shí)際測(cè)量值。該模型具有簡單的四表面結(jié)構(gòu)，并且在四個(gè)表面中有三個(gè)表面是非球面軸對(duì)稱正方形表面。由于晶狀體不存在梯度折射率，故易于進(jìn)行追跡計(jì)算。曲率半徑，厚度和非球面度的變化與調(diào)節(jié)能力的對(duì)數(shù)成成比例。圖7表示出的表格，列出了未調(diào)節(jié)狀態(tài)下Navarro模型的視覺光學(xué)參數(shù)。圖8表示的表格，列出了視覺光學(xué)參數(shù)的調(diào)節(jié)依賴性。非球面表面被表示為y2+z2+(1+Q)x2-2rx＝0，其中Q代表非球面度。
(ii)獲得單目PSFA)PSF的含義如圖9所示，PSF是表示從物點(diǎn)發(fā)出的光線的像面上光斑群密度的函數(shù)。該函數(shù)可被表示為光斑的密度分布。在一優(yōu)選光學(xué)系統(tǒng)中，所有光斑都集中在像點(diǎn)處，而且PSF的分布變?yōu)榇怪庇谙衩娴闹本€。不過，通常該分布具有類似于高斯分布的更為常見的形狀。
B)獲得PSF的方法圖10表示復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)，用于獲得通過眼鏡片上的位置Q觀看點(diǎn)P時(shí)的PSF。從物點(diǎn)P發(fā)出的光線在鏡片表面上的點(diǎn)Q處被反射。在Q處該光線將其方向改變?yōu)槌騿文啃D(zhuǎn)的中心O。對(duì)于眼睛，物點(diǎn)P看似位于方向QO的延線上。如上所述，當(dāng)觀看點(diǎn)P時(shí)，眼球的光軸旋轉(zhuǎn)到方向QO，并且根據(jù)到物點(diǎn)P的距離和點(diǎn)Q處的折光能力，設(shè)置調(diào)節(jié)能力。最好基于效果進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)完成調(diào)節(jié)時(shí)，固定該光學(xué)系統(tǒng)，并且得到PSF。
如上所述，PSF是從物點(diǎn)發(fā)出并通過均勻分布在入瞳上的多個(gè)點(diǎn)中每個(gè)點(diǎn)的光線在像面上光斑的密度。入瞳確切來說位于物體一側(cè)虹膜瞳孔的共軛位置。不過，當(dāng)眼睛旋轉(zhuǎn)時(shí)虹膜瞳孔改變其位置，并且在物側(cè)其共軛位置隨調(diào)節(jié)而移動(dòng)。另一方面，單目旋轉(zhuǎn)的中心位于一固定位置，并且到虹膜光瞳共軛點(diǎn)的距離遠(yuǎn)小于到物點(diǎn)的距離。從而，當(dāng)不在眼睛前設(shè)置眼鏡片時(shí)，假設(shè)入瞳位于單目旋轉(zhuǎn)的中心不會(huì)引起任何麻煩。當(dāng)將眼鏡片設(shè)置于眼睛前面時(shí)，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的入瞳應(yīng)該位于單目旋轉(zhuǎn)中心關(guān)于眼鏡片的共軛點(diǎn)處。不過，由于取決于光線通過鏡片位置的光焦度不同，當(dāng)使用逐漸增加的鏡片時(shí)該位置發(fā)生輕微地改變。由于改變量遠(yuǎn)小于到物點(diǎn)的距離，故可以假設(shè)入瞳的位置處于線PQ延長線上的點(diǎn)O’處，并且滿足PO＝PO’。
為了獲得精確的PSF，將入瞳分成多個(gè)均勻分布的小區(qū)域是很重要的。有兩種分割方法柵格分割和螺旋分割，如圖11所示。雖然柵格分割可以獲得良好的均勻性，不過由于在其四個(gè)角落處存在浪費(fèi)部分，故僅對(duì)預(yù)定數(shù)量光線的約70％進(jìn)行追跡。另一方面，螺旋分割在保持均勻性的同時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生無用的光線追跡。因此在本實(shí)施例中采用螺旋分割。
如上所述，通過追跡從物點(diǎn)發(fā)出的、并且通過由均勻分割入瞳所得到的點(diǎn)的多個(gè)光線，并且計(jì)算視網(wǎng)膜表面上的光斑密度，可以得到PSF。雖然使用上述方法，必須對(duì)每個(gè)物點(diǎn)發(fā)出的、并且通過入瞳各個(gè)分割點(diǎn)的光線進(jìn)行追跡，以便獲得PSF，不過使用仿樣內(nèi)插法，能夠利用更少的計(jì)算在給定誤差范圍內(nèi)計(jì)算出視網(wǎng)膜上光斑的位置，從而得到PSF，PSF為視網(wǎng)膜表面上的光斑密度。
當(dāng)根據(jù)上面的方法所得到的畸變的初始圖像和PSF為被褶積(convolute)時(shí)，可以精確地反映出通過眼鏡片觀察外部事物時(shí)所發(fā)現(xiàn)的模糊。不過，用上面的方法獲得PSF需要很長的計(jì)算時(shí)間，且不便于對(duì)鏡片的成像特性進(jìn)行定量分析。通過將PSF近似為適當(dāng)類型的函數(shù)，并使用該函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，可以很容易地進(jìn)行定量分析。下面將描述利用二維正態(tài)分布函數(shù)近似PSF的方法。
在下面的二維正態(tài)分布函數(shù)中p(μ,ν)-12πσμσν1-ρ2exp[-12(1-ρ2)(μ2σμ2-2ρμνσμσν+ν2σν2)]]]>μ和ν分別代表視網(wǎng)膜上在垂直和水平方向的偏移，σμ、σν和ρ代表正態(tài)分布的參數(shù)。這些參數(shù)滿足下面的關(guān)系
-1＜ρ＜1σμ＞0σν＞0上式中冪值為-1/2的點(diǎn)的軌跡為下式所表示的橢圓μ2σμ2+ν2σν2-2ρμνσμσν=1-ρ2]]>上面的橢圓可以表示PSF的擴(kuò)展范圍。該橢圓長軸的長度與短軸長度的比值和長軸的方向與散光的程度和方向密切相關(guān)。
選擇由光線數(shù)據(jù)獲得二維正態(tài)分布函數(shù)的參數(shù)σμ、σν和ρ的方法，其中得到散布于像面(μ，ν)上的光斑的統(tǒng)計(jì)值(每個(gè)光斑相當(dāng)于入瞳上的每個(gè)分割點(diǎn))，并使用所獲得的值作為參數(shù)σμ、σν和ρ。從而，可以按照下式得出參數(shù)的值[公式16]σμ0=1NΣiμi2]]>σν0=1NΣiνi2]]>ρ=1NΣiμiνi/σμσν]]>在上式中，N代表光線數(shù)量，(μi，νi)代表光斑坐標(biāo)。當(dāng)將σμ0、σν0和ρ直接用作近似正態(tài)分布的參數(shù)時(shí)，取決于分布的條件，其結(jié)果可能與實(shí)際的PSF不同。在這種情形中，必須選擇適當(dāng)?shù)谋壤?shù)k，并將參數(shù)調(diào)節(jié)為σμ＝kσμ0和σν＝kσν0。
如上所述，使用視網(wǎng)膜上光線的光斑的統(tǒng)計(jì)值，可以得到用于近似PSF的二維正態(tài)分布函數(shù)的參數(shù)。有時(shí)可以很方便地將二維正態(tài)分布函數(shù)表示成極坐標(biāo)函數(shù)。將μ＝rcosθ和ν＝rsinθ代入上式，并重新整理所得到的公式，可以得到下式p(r,θ)=A2-B22πexp[-r22(A-Bcos(2θ-2α))]]]>可以將該參數(shù)變換為A=12(1-ρ2)[1σμ2+1σν2]]]>B=12(1-ρ2)(1σμ2-1σν2)2+4ρ2σμ2σν2]]>tan2α=2ρσμσνσμ2-σν2]]>如上所述，當(dāng)用二維正態(tài)分布函數(shù)近似PSF，并且得到后一函數(shù)的參數(shù)時(shí)，雖然必須進(jìn)行光線追跡和統(tǒng)計(jì)計(jì)算，以便獲得所有物點(diǎn)的二維正態(tài)分布函數(shù)的參數(shù)，不過使用仿樣內(nèi)插可以減少計(jì)算量，同時(shí)能夠?qū)⒂?jì)算誤差控制在一定范圍之內(nèi)。
(iii)獲得雙目PSF一般都認(rèn)為使用雙眼的視覺敏銳度優(yōu)于使用單眼的視覺敏銳度。因而與右單目PSF或左單目PSF單獨(dú)相比，希望雙目PSF具有更加陡峭的形狀。在本實(shí)施例中，根據(jù)下面的原則聯(lián)合右單目PSF和左單目PSF，獲得雙目PSF1.當(dāng)右眼的單目PSF和左眼的單目PSF彼此很接近時(shí)，聯(lián)合的PSF是一種比兩個(gè)單目PSF中的每個(gè)分布更加集中的分布；2.當(dāng)右眼的單目PSF和左眼的單目PSF彼此有很大程度的不同時(shí)，聯(lián)合的PSF是一種接近于兩個(gè)單目PSF之間分布最集中的PSF的分布；以及3.保持聯(lián)合PSF的連續(xù)性和均勻性。
下面提出了一種從右單目PSF和左單目PSF獲得聯(lián)合的雙目PSF的方法的例子。利用正態(tài)分布函數(shù)近似PSF，可以用橢圓表示正態(tài)分布函數(shù)r2=1[A-Bcos(2θ-2α)]]]>當(dāng)用AR、BR和αR表示代表右單目PSF的橢圓的參數(shù)，并用AL、BL和αL表示代表左單目PSF的橢圓的參數(shù)時(shí)，如下式所示，可以獲得代表聯(lián)合雙目PSF的橢圓的參數(shù)A、B和α1r2=1rR2+1rL2=AR+AL-[BRcos(2θ-2αR)+BLcos(2θ-2αL)]]]>＝A-Bcos(2θ-2α)從上式得出下面的關(guān)系式A＝AR+ALB=BR2+BL2+2BRBLcos2(αR-αL)]]>tan2α=BRsin2αR+BLsinαLBRcos2αR+BLcos2αL]]>圖12a表示出代表右單目PSF和左單目PSF的橢圓(分別為右橢圓和左橢圓)，以及代表聯(lián)合的雙目PSF的橢圓(聯(lián)合橢圓)。有時(shí)上面的方法是不適用的。在圖12b所示的情形中，雙眼具有很大的散光并且方向不同，聯(lián)合的雙目PSF分布在一個(gè)相當(dāng)小的面積內(nèi)。從而，必須根據(jù)右橢圓與左橢圓的相似性調(diào)節(jié)聯(lián)合橢圓的尺寸。例如，通過將上面所獲得的橢圓面積乘以系數(shù)κ＝2SC/(SR+SL)而進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中κ為右橢圓與左橢圓公共部分的面積S與兩個(gè)橢圓的平均面積(1/2)×(SR+SL)的比值。調(diào)節(jié)的結(jié)果可以表示為A＝κ(AR+AL)B=κBR2+BL2+2BRBLcos(αR-αL)]]>tan2α=BRsin2αR+BLsin2αLBRcos2αR+BLcos2αL]]>如上所述，當(dāng)用二維正態(tài)分布函數(shù)近似聯(lián)合雙目PSF并且得到后一函數(shù)的參數(shù)時(shí)，雖然必須獲得對(duì)于所有物點(diǎn)的右單目PSF和左單目PSF以及雙目PSF的參數(shù)，不過使用仿樣內(nèi)插可以減少計(jì)算量，同時(shí)將計(jì)算誤差控制在一定范圍之內(nèi)。
(iv)從PSF得出清晰度指數(shù)清晰度指數(shù)表示PSF擴(kuò)展范圍的大小。清晰度指數(shù)越小，圖像質(zhì)量越好，看起來越清晰。如上所述，可以用橢圓來表示由二維正態(tài)分布函數(shù)近似的PSF的擴(kuò)展范圍。所以可以將PSF的清晰度指數(shù)定義為一表示橢圓大小的值。可以選擇多種尺寸，如面積，σμ+σν，σμσν，σμ2+σν2]]>等。如果將橢圓的面積定義為清晰度指數(shù)，則當(dāng)橢圓筒并成線段時(shí)，清晰度指數(shù)被減小到0。零清晰度意味著無論剩余散光多大，圖像質(zhì)量都很好。因而，將橢圓的面積定義為清晰度指數(shù)是不恰當(dāng)?shù)?。并且，?yīng)該確保在不改變其形狀而旋轉(zhuǎn)橢圓時(shí)，清晰度指數(shù)保持不變。在這種情形中，不適合用σμ+σν和σμσν來定義清晰度指數(shù)。在本實(shí)施例中，將σμ2+σν2]]>定義為清晰度指數(shù)，其中σμ2+σν2]]>為與橢圓外接的矩形的對(duì)角線長度的一半。
(5)產(chǎn)生一雙目性能指數(shù)圖像該步驟在于產(chǎn)生一雙目性能指數(shù)圖像，并將獲得框架位置步驟中所產(chǎn)生的鏡框標(biāo)記圖像疊加在該雙目性能指數(shù)圖像上面。該雙目性能指數(shù)圖像是基于初始圖像或畸變的初始圖像上的。對(duì)于每個(gè)象素，根據(jù)相應(yīng)于性能指數(shù)獲得步驟中所獲得的象素的物點(diǎn)性能指數(shù)的值，確定單色亮度或RGB三原色的亮度集合。
圖13至19表示第一實(shí)施例中所得到的多個(gè)雙目性能指數(shù)的圖像。兩個(gè)眼鏡片為逐漸加厚的鏡片，遠(yuǎn)視屈光度為0.00D加上2.50D(HOYA有限公司生產(chǎn)，商標(biāo)名稱為HOYALUX SUNINIT)。圖13表示第一實(shí)施例的初始圖像，表示房間中的布景。眼睛到墻壁的距離為2.5m，眼睛到桌子上白板的距離為大約80cm。水平方向視場為96°，垂直方向視場為80°。
圖14為視線所通過的鏡片凸面上的位置圖。紅線對(duì)應(yīng)于右鏡片，藍(lán)線對(duì)應(yīng)于左鏡片。柵格的間距為10mm，以鏡片的幾何中心為中心的同心圓直徑之間的距離也為10mm。圖15表示右剩余波前和左剩余波前的平均剩余度的圖像。圖16表示會(huì)聚—調(diào)節(jié)差的圖像。圖17表示雙目垂直偏離的圖像。圖18表示雙目點(diǎn)畸變指數(shù)的圖像。點(diǎn)畸變指數(shù)被定義為雙目畸變橢圓的長軸與短軸的比。圖19表示雙目清晰度指數(shù)的圖像。清晰度指數(shù)為由視角的正切所表示的雙目PSF的大小。
根據(jù)本實(shí)施例，在觀看實(shí)際景色場合下眼鏡片的雙目性能，可以通過視場的圖像評(píng)價(jià)。
B.第二實(shí)施例第二實(shí)施例包括，以時(shí)間序列方式，通過改變眼睛的位置和視線的方向，產(chǎn)生第一實(shí)施例中性能指數(shù)分布圖像的大量靜止圖像，而獲得視頻圖像。除增加了產(chǎn)生電影情節(jié)的步驟以外，包括例如以時(shí)間序列的方式改變的眼睛位置、視線方向，以及虛物點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)和畸變，本實(shí)施例與第一實(shí)施例基本相同。本實(shí)施例還包括將以時(shí)序方式獲得的各個(gè)靜止圖像剪輯成運(yùn)動(dòng)圖像，以便產(chǎn)生初始圖像。因此，不必對(duì)圖20所示的總流程進(jìn)行詳細(xì)討論，并將省略詳細(xì)論述。注意，在電影情節(jié)中需要讓該電影情節(jié)處在鏡片通過點(diǎn)處?？梢岳梅聵觾?nèi)插來產(chǎn)生電影情節(jié)，允許在不限制眼睛位置、視線方向和鏡片實(shí)時(shí)通過所有點(diǎn)的條件下，實(shí)現(xiàn)視線的平滑運(yùn)動(dòng)。
上述的第二實(shí)施例能夠獲得運(yùn)動(dòng)的視頻圖像，再現(xiàn)改變眼睛的位置、使視線運(yùn)動(dòng)和改變視線在鏡片上的通過位置的效果，例如，通過逐漸加厚的鏡片觀看外部世界時(shí)的特性。因此，有可能以一種非常接近于實(shí)際使用的方式來評(píng)價(jià)眼鏡片的成像特性。另外，有可能通過在視頻圖像顯示屏上顯示出鏡框標(biāo)記證實(shí)視線在鏡片上運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，評(píng)價(jià)鏡片。
下面，將簡要地描述用于實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例中所述方法的裝置。圖21為方框圖，表示用于實(shí)現(xiàn)該實(shí)施例方法的裝置的結(jié)構(gòu)。如圖21所示，該裝置包括一處理器61，一只讀存儲(chǔ)器(ROM)62，一主存儲(chǔ)器63，一圖形控制電路64，一顯示器65，一鼠標(biāo)66，一鍵盤67，一硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)68，一外存儲(chǔ)器(FDD)69，一打印機(jī)70，一磁帶裝置71等。通過數(shù)據(jù)總線72連接這些部件。
處理器61總體上對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行控制。啟動(dòng)所必須的程序存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器62中。用于產(chǎn)生和顯示性能指數(shù)分布圖像的程序存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器63中。圖形控制電路64包含一視頻存儲(chǔ)器，并將所獲得的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成顯示信號(hào)以在顯示器65上顯示。鼠標(biāo)66是一種指示裝置，用于在顯示器上選擇各種圖標(biāo)和菜單。系統(tǒng)程序和用于產(chǎn)生并顯示性能指數(shù)分布圖像的程序存儲(chǔ)在硬盤驅(qū)動(dòng)器68中，并且在啟動(dòng)裝置之后將這些程序加載到主存儲(chǔ)器63上。還臨時(shí)存儲(chǔ)諸如性能指數(shù)分布圖像的數(shù)據(jù)。
外存儲(chǔ)器69輸入所需的數(shù)據(jù)，如通過外存儲(chǔ)介質(zhì)69a輸入初始圖像數(shù)據(jù)，或者根據(jù)需要將數(shù)據(jù)保存到外存儲(chǔ)介質(zhì)69a上。用打印機(jī)70打印出性能指數(shù)分布圖像等。使用磁帶裝置71，根據(jù)需要將程序和數(shù)據(jù)保存到磁帶上。注意可以通過使用高性能個(gè)人計(jì)算機(jī)或者傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)來構(gòu)成具有上述基本結(jié)構(gòu)的裝置。
如上面所詳細(xì)描述的，根據(jù)本發(fā)明的表示眼鏡片雙目性能的方法和裝置，其特征在于定義并尋找通過眼鏡片觀察外部世界時(shí)，表示眼鏡片對(duì)于視場中所有物點(diǎn)雙目性能的雙目性能指數(shù)，并且以一種可觀看的顯示方式表示該特性指數(shù)的值或大小。因而，本發(fā)明允許用一種非常接近于實(shí)際使用狀態(tài)的方法可視地評(píng)價(jià)眼鏡片的雙目性能。
發(fā)明效果本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)概括如下。如上面所詳細(xì)描述的，定義并得出了觀察者觀看視場中各個(gè)物點(diǎn)時(shí)，表示眼鏡片雙目性能的眼鏡片的雙目性能指數(shù)，使用所得到的雙目性能指數(shù)評(píng)價(jià)眼鏡片的雙目性能，并顯示出評(píng)價(jià)結(jié)果。由于評(píng)價(jià)和顯示，故可以以一種非常接近于眼鏡片實(shí)際使用的方式來評(píng)價(jià)和顯示眼鏡片的雙目性能。
權(quán)利要求
1.一種表示觀察者通過右眼鏡片和左眼鏡片觀察視場時(shí)，眼鏡片的雙目性能的方法，該方法包括以下步驟定義一雙目性能指數(shù)，其表示觀看視場中的物點(diǎn)時(shí)該眼鏡片的雙目性能，和對(duì)于分布在所述視場上的多個(gè)物點(diǎn)，得到雙目性能指數(shù)，以及以一種視覺上可領(lǐng)會(huì)的方式顯示所獲得的雙目性能指數(shù)的大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，包括步驟獲得對(duì)于所有物點(diǎn)的雙目性能指數(shù)，每個(gè)物點(diǎn)對(duì)應(yīng)于覆蓋所述視場的圖像的一個(gè)象素，和產(chǎn)生一覆蓋所述視場的雙目性能指數(shù)圖像，其中賦予各個(gè)象素的單色或RGB彩色亮度，表示用于觀看相應(yīng)物點(diǎn)時(shí)雙目性能指數(shù)的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中所述產(chǎn)生雙目性能指數(shù)圖像的步驟進(jìn)一步包括產(chǎn)生一初始圖像，包括將雙目旋轉(zhuǎn)的中點(diǎn)設(shè)置在特定位置處的步驟，該雙目旋轉(zhuǎn)的中點(diǎn)為右眼和左眼單目旋轉(zhuǎn)中心之間的中點(diǎn)；以及在被定義為頂點(diǎn)在雙目旋轉(zhuǎn)中點(diǎn)的特定棱錐場的視場內(nèi)，產(chǎn)生一圖象作為初始圖像的步驟；通過光線跟蹤方法產(chǎn)生一畸變的初始圖像，其中該畸變的初始圖像是一具有通過眼鏡片觀察視場中的物點(diǎn)所獲得的畸變的圖像；通過使用在產(chǎn)生一畸變的初始圖像步驟中獲得的主光線通過位置的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生表示右眼鏡框和左眼鏡框在初始圖像或畸變的初始圖像上的位置的鏡框標(biāo)記的圖像，獲得眼鏡框的位置；在包括眼鏡片和視覺模型的光學(xué)系統(tǒng)中，得到相對(duì)于多個(gè)物點(diǎn)的雙目性能指數(shù)，每個(gè)物點(diǎn)對(duì)應(yīng)于上面所產(chǎn)生的初始圖像或者畸變的初始圖像的一個(gè)象素；以及根據(jù)在獲得雙目性能指數(shù)步驟中所獲得的雙目性能指數(shù)的值，并將雙目性能指數(shù)圖像與獲得眼鏡框位置的步驟中所產(chǎn)生的眼鏡框的鏡框標(biāo)記圖像重疊，通過將所確定的單色亮度或RGB三原色彩色亮度賦予所述初始圖像或所述畸變的初始圖像的每個(gè)象素，產(chǎn)生一雙目性能指數(shù)的圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中該產(chǎn)生一雙目性能指數(shù)圖像的步驟進(jìn)一步包括以下步驟(a)產(chǎn)生一初始圖像，其進(jìn)一步包括步驟(i)利用計(jì)算機(jī)圖形產(chǎn)生虛物，并將該虛物設(shè)置于虛擬的三維空間中；(ii)將雙目旋轉(zhuǎn)的中點(diǎn)設(shè)置在虛擬三維空間中特定位置處；(iii)產(chǎn)生視場中虛物的初始圖像，該視場被定義為其頂點(diǎn)處于雙目旋轉(zhuǎn)的中點(diǎn)且其中心軸沿一特定中心視線方向的棱錐；(iv)相對(duì)于多個(gè)物點(diǎn)，每個(gè)物點(diǎn)對(duì)應(yīng)于初始圖像一個(gè)象素，獲得物距，該物距被定義為物點(diǎn)與雙目旋轉(zhuǎn)中點(diǎn)之間的距離；(b)產(chǎn)生一畸變的初始圖像，其進(jìn)一步包括步驟(i)通過右眼球和左眼球朝物點(diǎn)的單目旋轉(zhuǎn)的雙方向，定義觀看物點(diǎn)時(shí)聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的方向，該聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的方向是唯一確定的；(ii)利用光線跟蹤方法獲得聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的中心方向，使得右單目中心主光線和左單目中心主光線分別通過各個(gè)眼鏡片上特定位置，其中聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的中心方向是用于觀看視場中心處物點(diǎn)的聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的方向，而且右單目中心主光線和左單目中心主光線分別從右眼球和左眼球朝向中心物點(diǎn)射出；(iii)利用光線跟蹤方法，相對(duì)于每個(gè)物點(diǎn)，將用于觀看物點(diǎn)的聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的方向取為鏡片后視場中物點(diǎn)的位置，其中鏡片后面的視場為其中心軸沿聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的中心方向延伸的視場；(iv)產(chǎn)生一畸變的初始圖像，該畸變的初始圖像被定義為在鏡片后視場中獲得的并且具有眼鏡片所產(chǎn)生的畸變的圖像；以及(v)相對(duì)于每個(gè)物點(diǎn)，獲得右主光線通過的位置和左主光線通過的位置，其中該主光線通過的位置是眼鏡片上被主光線朝向物點(diǎn)通過的位置；(c)通過產(chǎn)生鏡框標(biāo)記的圖像而獲得眼鏡框的位置，其通過使用在產(chǎn)生一畸變的初始圖像的步驟中所獲得的主光線通過位置的數(shù)據(jù)，表示右眼鏡框和左眼鏡框在初始圖像或畸變的初始圖像上的位置；(d)獲得雙目性能指數(shù)，其進(jìn)一步包括步驟(i)對(duì)于右眼和左眼，提供一非獨(dú)立調(diào)節(jié)的視覺光學(xué)系統(tǒng)，作為該視覺光學(xué)系統(tǒng)的模型；(ii)相對(duì)對(duì)應(yīng)于初始圖像或畸變的初始圖像的一個(gè)象素的每個(gè)物點(diǎn)，利用在產(chǎn)生一初始圖像的步驟中所獲得的物距，計(jì)算從物點(diǎn)到右單目旋轉(zhuǎn)中心和左單目旋轉(zhuǎn)中心的距離；(iii)相對(duì)對(duì)應(yīng)于初始圖像或畸變的初始圖像的一個(gè)象素的每個(gè)物點(diǎn)，根據(jù)從物點(diǎn)到各個(gè)單目旋轉(zhuǎn)中心的距離，以及在產(chǎn)生一畸變的初始圖像步驟中所得到的各個(gè)主光線通過的位置處眼鏡片的屈光能力，將右眼和左眼的調(diào)節(jié)能力設(shè)置成相同值或不同值；以及(iv)相對(duì)對(duì)應(yīng)于初始圖像或畸變的初始圖像的一個(gè)象素的每個(gè)物點(diǎn)，獲得在包括眼鏡片和非獨(dú)立調(diào)節(jié)的視覺光學(xué)系統(tǒng)的聯(lián)合光學(xué)系統(tǒng)中眼鏡片的雙目性能指數(shù)，且其非獨(dú)立調(diào)節(jié)的視覺光學(xué)系統(tǒng)根據(jù)單目旋轉(zhuǎn)的方向而旋轉(zhuǎn)；以及(e)產(chǎn)生雙目性能指數(shù)的圖像，其進(jìn)一步包括步驟(i)通過將根據(jù)眼鏡片雙目性能指數(shù)的值所確定的單色亮度或RGB三原色彩色亮度集合賦予初始圖像或畸變的初始圖像的每個(gè)象素，產(chǎn)生一雙目性能指數(shù)圖像，以及(ii)將所得到的雙目性能指數(shù)圖像與在獲得眼鏡框位置步驟中所產(chǎn)生的鏡框的框標(biāo)記圖像重疊。
5.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，包括步驟使用計(jì)算機(jī)圖形產(chǎn)生虛物，并將虛物設(shè)置在虛擬的三維空間中；產(chǎn)生一隨時(shí)間而改變的眼睛位置、中心視線的方向、右鏡片和左鏡片中光線通過位置和該虛物的畸變和位移量的情節(jié)(story)；使用根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求的方法，產(chǎn)生每個(gè)時(shí)刻眼鏡片的雙目性能指數(shù)圖像；以及將所有時(shí)刻的雙目性能指數(shù)圖像編輯成視頻電影(a videomovie)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中將所述雙目性能指數(shù)定義為用于觀看所述物點(diǎn)的雙目剩余矯正誤差。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中將所述雙目剩余矯正誤差定義為從右剩余波前或左剩余波前得出的剩余率(the residual power)或剩余散光(the residual astigmatism)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中將所述雙目剩余矯正誤差定義為從被定義為右剩余波前和左剩余波前的平均值或差的波前得到的剩余率或剩余散光。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到5其中任一權(quán)利要求所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中將雙目性能指數(shù)定義為從觀看所述物點(diǎn)時(shí)右單目旋轉(zhuǎn)方向和左單目旋轉(zhuǎn)方向得到的雙目垂直偏移(右視線與左視線之間的垂直偏移)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到5其中任一權(quán)利要求所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中將雙目性能指數(shù)定義為用于觀看所述物點(diǎn)時(shí)，會(huì)聚度(the power of convergence)與調(diào)節(jié)之間不一致的程度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中該不一致的程度被定義為會(huì)聚度與調(diào)節(jié)能力(the of poweraccommodation)之間的差別。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到5其中任一權(quán)利要求所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中將雙目性能指數(shù)定義為表示觀看所述物點(diǎn)時(shí)畸變程度的雙目點(diǎn)畸變指數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中通過確定通過眼鏡片雙目觀看時(shí)以所述物點(diǎn)為中心的小圓的形狀如何改變，而得到雙目點(diǎn)畸變指數(shù)，其中該小圓的所述畸變的形狀近似為橢圓。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中將雙目點(diǎn)畸變指數(shù)定義為所述橢圓的長軸與短軸之比。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到5其中任一權(quán)利要求所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中將雙目性能指數(shù)定義為表示觀看所述物點(diǎn)時(shí)光學(xué)物象不等程度的物象不等指數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中通過確定在通過右眼鏡片和左眼鏡片觀看時(shí)以所述物點(diǎn)為中心的小圓的形狀如何改變，而獲得物象不等指數(shù)，而且右眼和左眼的小圓的每個(gè)的畸變的形狀近似為橢圓。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中將物象不等指數(shù)定義為右點(diǎn)畸變橢圓的面積與左點(diǎn)畸變橢圓的面積之比的平方根。
18.根據(jù)權(quán)利要求1到5其中任一權(quán)利要求所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中將雙目性能指數(shù)定義為雙目清晰度指數(shù)，其表示用雙眼觀看所述物點(diǎn)時(shí)的清晰度程度。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于表示眼鏡片雙目性能的方法，其中通過確定用于觀看所述物點(diǎn)時(shí)右眼和左眼的單目點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)(PSF)而獲得雙目清晰度指數(shù)，并將右PSF和左PSF中每個(gè)的擴(kuò)展范圍近似為橢圓，且將右擴(kuò)展橢圓和左擴(kuò)展橢圓聯(lián)合成雙目擴(kuò)展橢圓，及將雙目清晰度指數(shù)定義為與雙目擴(kuò)展橢圓外接的矩形的對(duì)角線長度的一半。
20.一種用于表示觀察者通過右眼鏡片和左眼鏡片進(jìn)行觀看時(shí)，眼鏡片雙目性能的設(shè)備，該設(shè)備包括(a)用于產(chǎn)生初始圖像的裝置，其包括(i)用于利用計(jì)算機(jī)圖形產(chǎn)生虛物，并將該虛物設(shè)置在一虛擬的三維空間中的裝置；(ii)用于將雙目旋轉(zhuǎn)的中點(diǎn)設(shè)置在該虛擬三維空間中特定位置處的裝置；(iii)用于在一視場內(nèi)產(chǎn)生該虛物的初始圖像的裝置，該視場被定義為頂點(diǎn)處于雙目旋轉(zhuǎn)的中點(diǎn)，且其中心軸沿一特定的中心視線方向延伸的棱錐；以及(iv)相對(duì)于多個(gè)物點(diǎn)，每個(gè)物點(diǎn)相當(dāng)于初始圖像的一個(gè)象素，用于獲得物距的裝置，該物距被定義為該物點(diǎn)與雙目旋轉(zhuǎn)中點(diǎn)之間的距離；(b)用于產(chǎn)生畸變的初始圖像的裝置，其包括(i)觀看物點(diǎn)時(shí)，用于限定聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)方向的裝置，該聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)方向是唯一地通過右眼球和左眼球朝向該物點(diǎn)的單目旋轉(zhuǎn)方向確定的；(ii)利用光線追跡方法用于得到聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的中心方向的裝置，使得右單目中心主光線和左單目中心主光線分別通過各個(gè)眼鏡片上的特定位置，其中聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的中心方向是觀看位于視場中心的物點(diǎn)時(shí)聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的方向，并且右單目中心主光線和左單目中心主光線分別從右眼球和左眼球射向該中心物點(diǎn)；(iii)利用光線追跡方法，相對(duì)每個(gè)物點(diǎn)，用于獲得觀看作為鏡片后視場中物點(diǎn)位置的物點(diǎn)時(shí)聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)方向的裝置，其中該鏡片后的視場為其中心軸沿聯(lián)帶運(yùn)動(dòng)的雙目旋轉(zhuǎn)的中心方向的視場；(iv)用于產(chǎn)生畸變的初始圖像的裝置，該畸變的初始圖像被定義為在鏡片后視場中獲得的、并且具有該眼鏡片所產(chǎn)生的畸變的圖像；以及(v)相對(duì)于每個(gè)物點(diǎn)，用于獲得右主光線通過位置和左主光線通過位置的裝置，其中該主光線通過位置是眼鏡片上主光線朝向該物點(diǎn)所通過的位置；(c)用于獲得鏡框位置的裝置，通過使用產(chǎn)生一畸變的初始圖像步驟中所獲得的主光線通過位置的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生表示初始圖像或畸變的初始圖像上右鏡框和左鏡框位置的鏡框標(biāo)記的圖像；(d)用于獲得雙目性能指數(shù)的裝置，其包括(i)用于對(duì)右眼和左眼提供一非獨(dú)立調(diào)節(jié)的視覺光學(xué)系統(tǒng)作為視覺光學(xué)系統(tǒng)模型的裝置；(ii)用于針對(duì)相當(dāng)于初始圖像或畸變的初始圖像一個(gè)象素的各個(gè)物點(diǎn)，使用產(chǎn)生一初始圖像步驟中所得到的物距，計(jì)算從物點(diǎn)到右單目旋轉(zhuǎn)中心和左單目旋轉(zhuǎn)中心的距離的裝置；(iii)用于針對(duì)相當(dāng)于初始圖像或畸變的初始圖像一個(gè)象素的各個(gè)物點(diǎn)，根據(jù)物點(diǎn)到每個(gè)單目旋轉(zhuǎn)中心的距離，以及在產(chǎn)生一畸變的初始圖像步驟中所獲得的主光線通過位置處眼鏡片的屈光度，將右眼和左眼的調(diào)節(jié)能力設(shè)置成相同值或不同值的裝置；以及(iv)用于針對(duì)相當(dāng)于初始圖像或畸變的初始圖像一個(gè)象素的每個(gè)物點(diǎn)，得到包括眼鏡片和非獨(dú)立調(diào)節(jié)的視覺光學(xué)系統(tǒng)的聯(lián)合光學(xué)系統(tǒng)中眼鏡片雙目性能指數(shù)的裝置，該聯(lián)合光學(xué)系統(tǒng)依照單目旋轉(zhuǎn)方向而旋轉(zhuǎn)；(e)用于產(chǎn)生雙目性能指數(shù)圖像的裝置，其包括(i)用于通過將根據(jù)眼鏡片雙目性能指數(shù)的值所確定的單色亮度或RGB三原色亮度集合賦予初始圖像或畸變的初始圖像的每個(gè)象素，產(chǎn)生雙目性能指數(shù)圖像的裝置，以及(ii)用于將所得到的雙目性能指數(shù)圖像與獲得鏡框位置步驟中所產(chǎn)生的鏡框的框標(biāo)記圖像疊置(overlaying)的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的用于表示眼鏡片雙目性能的設(shè)備，包括用于利用計(jì)算機(jī)圖形產(chǎn)生虛物，并將該虛物設(shè)置在一虛擬的三維空間中的裝置；用于產(chǎn)生一隨時(shí)間而改變的眼睛位置、中心視線的方向、右鏡片和左鏡片中光線通過位置和該虛物的畸變和位移量的情節(jié)的裝置；用于使用權(quán)利要求18的方法，產(chǎn)生每個(gè)時(shí)刻眼鏡片雙目性能指數(shù)圖像的裝置；以及用于將所有時(shí)刻的雙目性能指數(shù)圖像編輯成視頻圖像的裝置。
全文摘要
公開了一種用于評(píng)價(jià)和表示眼鏡片雙目性能的方法和裝置。定義一雙目性能指數(shù)，其表示通過兩個(gè)鏡片上的特定位置進(jìn)行觀察時(shí)，該眼鏡片對(duì)于視場中的物點(diǎn)的雙目性能。對(duì)于視場中的所有物點(diǎn)，得到雙目性能指數(shù)。產(chǎn)生并顯示該視場的圖像，其中根據(jù)觀看相應(yīng)物點(diǎn)時(shí)雙目性能指數(shù)的數(shù)值，將單色亮度或RGB原色彩色亮度的集合賦予各個(gè)象素。
文檔編號(hào)G01M11/02GK1403794SQ02131839
公開日2003年3月19日 申請(qǐng)日期2002年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月6日
發(fā)明者祁華 申請(qǐng)人:保谷株式會(huì)社