专利名称：用于确定镜平面中至少一点空间绝对坐标的方法
技术领域：
本发明涉及确定镜平面中至少一点空间绝对坐标的方法。
镜平面的测定方法已公开了，它依据的原理是用平面上的固定空间坐标映射一个点并且用一个图像角膜曲率计测定这个虚像。此外，不同的方法和设备公开了例如美国专利5,106,183，美国专利5,110,200和德国公开文本4030002。
这个方法适合于计算相关数据，可是它并不适于用它的准确的空间坐标确定镜平面中的单个点。
本发明是以这个任务为基础的即介绍一个方法，借助它可确定镜平面中单个的空间坐标。通过权利要求1的特征部分解决这个任务。
在先有技术中产生的单个空间坐标测定的问题是由以下方式产生的，即在准确测定虚像大小的情况下，必须在空间中假设虚像的位置，这个假设不绝对准确地与实际比例相符合。然而，根据数学理论，从固定的空间坐标中挑选出同时测量的虚像大小和虚像间距。
本发明以下面方法为根据，即在空间中可以假设虚像的任意位置，只要这个测量值和计算值反复比较，直到他们相一致。因此这个迭代方法具有一个可能性，不仅虚像的准确的大小，而且它到固定一点的间距都可以确定。
其优点在于如果P1是普拉西多氏盘的一点，通过把普拉西多氏盘划分成几段，可以测定许多个任意反射点，根据它的位置和尤其是它的色彩，在测定时可以容易地重新找到它们。
本发明的有利应用领域是测定眼角膜例如确定硬的接触镜片的形状。
为了在光轴上限定点D的可能位置，优点在于，如果通过插入至少一个中心目标P2来确定在0点和镜平面与光轴的交点S之间的间距A。
本发明的实施例规定，按照下面公式计算间距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]]>间距I2有利地用图象角膜曲率计测出。
本发明的另外的实施例为，通过确定多数点的空间坐标和内推法(Intrapolation)，得到一个镜平面的所有形状。
适合本发明方法的实施例用图示描述并且在下面详细说明。
图为
图1几何比例的图解描述和图2校准函数的例子为了测定眼睛的角膜，利用了眼睛的液平的角膜前泪幕，在它上面映现出任意的点，例如图1中的P1点。如果尽量地确定表面的许多点，通过内推法可以推测角膜液平面的全部形状。
为了得到空间坐标，在角膜前泪幕上映出带有不同色环的角膜镜，并且暂时通过反射表面由图象角膜曲率计观察P1点，其到光轴1的间距是h。
光轴1具有零点0，其通过光轴1上方P1点的向下垂线得出。此外，在光轴1上用从零点0起的间距d确定一个任意点D，从此点构成到P1点的聚焦角φ。
紧接着计算距离I1，它指从P1点的虚像到光轴的距离。这时，以下面的基本关系出发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]]>通过在光轴上确定D点，用这些方程式关系得出所有值。用于弧形半径Rs的值从校准函数中得出。校准函数在图2中作为一个例子描述。为了确定函数Rs＝f(i)，在校准时用图像角膜曲率计测定已定义的范围。
此外测出P1点的虚像到光轴的距离I2，并且在测量时它以事先通过校准确定的弧形半径为基础。
由于点D是光轴上的任意一点，由其出发，计算值I1不与测量值I2一致。如果D距离零点0太远，则计算距离I1比测量值I2小，因此距离d被缩小。为了在最后对比距离I1和I2，用为此而产生的新D点进行相同的计算。在I1*＝I2*时，可以通过例如间距二等分来进行D点到D*点的收敛。为了由聚焦角和距离I1*＝I2*来计算镜平面上点的空间坐标，通过图像拓扑计的解值来确定本方法的精确性，最后如果达到了这个精确度，就中断这个方法。
根据这个方式方法，可以确定许多个空间坐标，在这个方式方法中，在眼睛角膜前泪幕上的不同点P被反射并且对于每一个这样的点实施这个方法。因此得出一个数据组，它描述了表面的形状。通过外推法(Extrapolation)确定计算点的区域。
为了限制光轴7上D点位于的区域，首先通过插入至少一个中心目标来确定在0点和镜平面与光轴交点S之间的间距a是合理的。这时，调整二个激光束到表面的角度以致于它的反射点重合，并且由这个角反算间距是可能的。此外，为了由几何关系计算出距离a，仅调整一个激光束，以致使到光轴的图像的距离为0是可行的，这个方法在WO94/16611详尽地描述。
通过确定被测体的顶点上的S点，联系按适合本发明方法确定的空间坐标可以实施一个真正的等高线图表。通过组合迭代法和距离a的确定，即所谓的Z关系，以此确定在系统和被测体表面之间的每一个距离。
此外，借助这些数据和几何的和/或量子力学的波形分析(Snell’sche法则)建立射线跟踪图。接着，由一个已知的投影体(平行射线，光栅图样等)通过被测体表面计算出影像失真。在没有每一个假设或限制地确定真正的局部半径条件下，可以不仅轴向(与光轴有关)地而且“瞬时地”实施以上操作。
在镜平面的不同空间坐标确定后，可以通过n阶多项式，Zemike多项式或Spline函数描述表面。此外，在得到的数据基础上进行弧形半径方法的模拟并且以相对的和绝对的色彩标度用模拟的弧形半径方法描述数据或系数。
此外建议，曲率调整准许确定凹的和凸的构造，并且以相对的或绝对的色彩标度描述正的(凸的)和负的(凹的)半径。
权利要求
1.镜平面上至少一点的绝对空间坐标的确定方法-其中平面上的点P1被映射，点P1到光轴1的距离为h，它的垂直线到这个光轴的点定义为0点，-用从光轴上0点出发的距离d确定任意点D作为P1的聚焦角φ的顶点，-计算P1点的虚像到用D作为聚焦角顶点的光轴的距离I1，-测出P1点的虚像到光轴的距离I2，-变换D，直到测量距离I1*和在D*时的计算值I2*相一致，-由附属的聚焦角φ*和距离I1*＝I2*计算出镜平面的空间坐标。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，P1点是普拉西多氏盘光环的一个点。
3.按照上述权利要求之一的方法，其特征在于，镜平面是眼睛的角膜前泪幕。
4.按照上述权利要求之一的方法，其特征在于，0点和镜平面与光轴的交点S之间的距离a是通过插入至少一个中心目标P2来被确定的。
5.按照上述权利要求之一的方法，其特征在于，按下面公式计算间距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.按照上述权利要求之一的方法，其特征在于，用图像角膜曲率计测量距离I2。
7.按照上述权利要求之一的方法，其特征在于，通过确定多数的空间坐标和内推法，确定镜平面的形状。
全文摘要
通过在光轴上确定一个任意点计算出一个虚像并且和测量的虚像进行比较。为了紧接着在这些数据的基础上推测表面点的空间坐标，迭代法允许移动D点以计算虚像并且使它与测量的虚像协调一致。这个方法例如适合于测定眼睛具有角膜前泪幕的角膜的表面。
文档编号G01B11/00GK1166128SQ95196211
公开日1997年11月26日 申请日期1995年11月14日 优先权日1994年11月14日
发明者阿克塞尔·冯·沃尔菲德, 迈克尔·马塔兰纳·基尔曼, 西奥·奥尔特奴普, 克劳斯·托马斯·本德 申请人:阿克塞尔·冯·沃尔菲德, 迈克尔·马塔兰纳·基尔曼, 西奥·奥尔特奴普, 克劳斯·托马斯·本德