CN1742224A - 用于镜片位置相对于瞳孔位置进行调整的装置和方法 - Google Patents

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CN1742224A CN200480002919.9A CN200480002919A CN1742224A CN 1742224 A CN1742224 A CN 1742224A CN 200480002919 A CN200480002919 A CN 200480002919A CN 1742224 A CN1742224 A CN 1742224A
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Abstract

一种装置和一种方法，用于将眼镜(16)的至少一个镜片的位置相对于验光者(12)与该镜片所对应的眼睛(14)的瞳孔位置进行调整。该装置包括用于配戴尚未镶镜片的眼镜框(18)的验光者(12)的眼睛局部(61)的照明装置(24)。此外，还具有一个用于产生眼睛局部(61)图像的相机(22)。将瞳孔的位置在图像中作出标记。照明装置(24)包括在一个波长范围内工作的至少一个光源(26、50)，其光(42、52)由眼睛(14)的视网膜(46)以高反射度反射。相机(22)在其感光度上对由光源(26)所发射的光(42)的波长最敏感。

Description

用于镜片位置相对于瞳孔位置进行调整的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种装置，用于眼镜的至少一个镜片的位置相对于验光者与该镜片所对应的眼睛瞳孔的位置进行调整，带有一个用于配戴尚未镶镜片的眼镜框的验光者的眼睛局部的照明装置，用于产生眼睛局部图像的至少一个相机，还带有将瞳孔的位置在图像中作标记的装置。
本发明还涉及一种方法，用于眼镜的至少一个镜片的位置相对于验光者与该镜片所对应的眼睛瞳孔的位置进行调整，其中，配戴尚未镶镜片的眼镜框的验光者的眼睛局部借助于第一光源照明，产生眼睛局部的图像，并将瞳孔的位置在图像中作出标记。
背景技术
上述类型的装置以及方法例如由申请人的“视频红外系统II”有所公开。
为调整眼镜，特别是带有滑动可视镜片的眼镜，验光人员必须在顾客正常的头姿和身姿情况下相对于所使用的眼镜框确定瞳孔中心的位置。在此方面必须注意的是，在顾客直视，而不能因为验光人员在其眼睛附近操作而侧视的时间点上确定瞳孔中心的位置。
在开头所述类型的公知系统中，从例如五米的较大距离进行这种验光。为顾客配戴尚未镶镜片的眼镜架，而且从所称的大距离验光顾客的眼睛局部。为此在公知的系统中使用一种相机。拍摄顾客眼睛局部的图像并在计算机屏幕上显示。验光人员然后借助于公知的光标操作与确定眼镜框位置的基准线同样在图像中对瞳孔中心作出标记。
这种公知系统的缺点在于，如果所拍摄的图像在瞳孔范围内对比度过小，结果验光人员不能在视频图像中准确找到瞳孔中心并作出标记的话，那么在瞳孔中心的精确定位方面会出现验光误差。这一点在瞳孔几乎不突出的黑虹膜顾客身上尤为明显。如果共用照明装置在验光室调整得非常亮的话，还会使顾客的瞳孔自然变小。
在如由DE 100 33 983 A1公开的开头所述类型的一种装置中，为照明验光者或者眼镜框使用一种未详细介绍结构的环状构成的光源。在依据DE 88 12 095 U1的另一种这类装置中，使用一种同样未详细介绍结构作为常用白炽灯构成的光源。最后FR 2 663 528 A3还介绍了另一种这类装置，用于照明的是一种同样未详细介绍结构的聚光灯。
也就是说，在这些公开的装置中同样使用发射普通光，也就是白色环境光的光源。
发明内容
本发明的目的因此在于，对开头所述类型的装置和方法作如下进一步构成，使其在验光室通常的共用照明装置下仅产生验光者瞳孔的低对比度图像的那种情况下，也能确定验光者的瞳孔相对于眼镜框的精确位置。
在此方面，验光应在某种程度上可以精确进行，使瞳孔中心的位置由系统自动测定并作出标记，从而避免由于验光人员对位置手动做标记而造成的与此相关的所有误差源。
在开头所述类型的一种装置中，该目的依据本发明由此得以实现，即照明装置包括至少一个在一个波长范围内工作的光源，其光由眼睛的视网膜以高反射度反射；相机在其感光度上对由光源所发射光的波长最敏感。
在开头所述类型的一种方法中，该目的依据本发明由此得以实现，即眼睛局部利用来自一个波长范围的光照明，该光由眼睛的视网膜以高反射度反射；产生具有对光的波长最敏感感光度的眼睛局部的图像。
本发明的目的按照这种方式得以完全实现。
通过验光者的眼睛局部利用来自所称波长范围的光照明，促成眼睛的视网膜反射该光，从而它在图像中高对比度地从周围的虹膜中突出。使用对该波长最敏感的相机的优点是，在低光强度的情况下也可以得到特别清晰和高对比度的图像。
因此可以使验光人员通过用光标手动做标记而可靠地测定瞳孔中心的位置。但特别具有优点的是，这种手动操作可以通过借助于通常的图像处理方法自动确定瞳孔中心而取代。然后可以消除任何手动操作本身所带来的附加误差源。与传统的验光相反，按照这种方式也可以这样简单地进行验光，使其多次反复进行，以完全消除误差影响。这些影响例如可以是验光者眼睛偶然的聚合运动。
DE 196 49 542 C2虽然公开了一种用于瞳孔验光的方法，其中采用红外线光照明瞳孔，但在这种情况下使用红外线(不可见)光的意义仅在于消除验光给病人带来的心理负担。在这种公开的设置中没有考虑整个瞳孔突然发亮而造成视网膜的反射。由于照明方向和观察方向之间的角度也不会出现这种反射。
US 5,150,137公开了一种用于瞳孔功能验光的系统，在该系统的一实施例(图34)中具有一种设置，其中，红外线发光二极管在观察袭置对准眼睛所沿的同一光轴上发射验光光。但在这种公开的系统中，仅以小距离检查单个眼睛，从而在这里没有涉及开头所述的问题。
在依据本发明装置的优选实施例中，光源在红至红外线范围内发射光，其中，光源最好是发光二极管或者发光二极管的光栅。
这些措施的优点是利用市场上可买到的元件可以低成本制造具有高度可靠性的装置。
照明装置依据目的包括一个透镜，以便将由光源发射的光以所要求的方式聚光。
在本发明的进一步构成中，相机具有多个色道，光谱上最先到达由光源所发射光的那个色道，特别是红色道的图像信号可单独处理成图像。
这种措施的优点是可以使用市场上常见的具有红色道的相机，从而所属的图像信号可以单独处理成特别良好地显示被视网膜减弱的红光的图像。
也可以选择具有至少两个相机，其中一个在其感光度上对由光源所发射光的波长最敏感。
这种措施的优点是既可以产生具有正常光的图像，也可以产生具有所称特殊光的图像，对此下面还要进一步介绍。
在本发明的特别优选的实施方式中，相机和光源基本上沿同一光轴朝向眼睛定向。在此方面，相机和光源以小于2o，最好小于1o彼此倾斜定向。
这种措施的优点是由视网膜减弱的光可以特别好地由相机接收，因为至少在非视力不正常者的情况下，射入眼睛内的光由视网膜作为狭长的光束以小扩散度反射或减弱。
在该实施例的一实际实施方式中，在相机和眼睛之间的光程内设置一个用于光源的光聚束的分光镜，其中，光由分光镜在相机的光轴方向上从该相机向外反射。
这种措施的优点是，利用简单的结构措施达到所提到的相机和光源光的同轴定向。
在该实施例的一优选进一步构成中，分光镜为由眼睛所减弱的光具有低于50％，最好在8％和40％之间的反射度。
这种措施虽然从能量的观点来说并非最佳，因为众所周知50％的部分反射被视为最佳，但从实践的观点来说，优选所提到的反射度的范围，其中，在该实施例的进一步构成中，波长的反射度在由照明装置所发射光的波长范围外部仍继续降低。
这种措施的优点是可以可靠地识别验光者面孔前的眼镜框，此外还可以避免黑肤色验光者可能产生的验光误差。
此外，在该实施例的框架内优选在分光镜远离光源的面上设置一个光阱。
这种措施的优点是，由光源发射的光只要没有在分光镜上被相机偏移，就以可靠的方式得到吸收。
在本发明另一组特别优选的实施例中，在光轴的外部具有附加对准眼睛局部的光源。
这种措施的优点是，本发明在视力极不正常的病人身上也可以使用，其中，光源沿光轴入射的光不是在一个狭长的，也就是低分散度的光束内沿入射轴反射。通过所称的措施，即使在视力极不正常(特别是近视)的情况下，由视网膜减弱的信号也在沿上述光轴不变地定向的相机内被接收。
在此方面特别优选附加光源均匀地，也就是环状环绕光轴设置并向该光轴倾斜。
在依据本发明的装置中也同现有技术中一样优选相机一方面与照明装置和另一方面与眼睛之间的光程具有数米，最好2和8米之间的长度。
只要验光室内的空间条件不允许这种尺寸，那么就以本身同样公知的方式优选光程折叠。
在另一组实施例中，除了照明装置外，还具有一个用于眼睛局部的共用照明装置，以及用于这样控制相机的装置，使相机有选择地在断开光源的情况下仅利用共用照明装置拍摄第一图像并利用接通的光源拍摄第二图像。
这种措施的优点是，在单独的操作过程中可以一次拍摄验光者眼睛局部的正常第一图像，另一次拍摄瞳孔相对于第一图像发亮的第二图像。借助于图像处理技术可以很容易地在两个图像的对比度图像中找到并然后在具有发光瞳孔的第二图像中准确地确定瞳孔的位置。
在该实施例优选的变化中，相机在断开共用照明装置情况下拍摄第二图像。
这种措施的优点是，通过共用照明装置避免拍摄第二图像时的干扰。
在这种关系上特别优选相机在时间上一个紧接着一个地拍摄第一和第二图像，特别是在该相机为所谓的“隔行扫描相机”和该相机将第一和第二图像作为一个整幅图像的半幅图像拍摄的情况下。
这种措施的优点是可以采用本身公知的方法，即所谓的“隔行扫描”法。
前面借助依据本发明装置的实施例所介绍的相同优点依据意义均适用于依据本发明方法的实施方式。
其他优点来自于说明书和附图。
不言而喻，前面所述和下面还要介绍的特征不仅在所列举的组合中，而且也可以在其他组合中或者单独使用，而不会偏离本发明的框架。
附图说明
附图示出本发明的实施例并在后面的说明书中进行详细说明。其中：
图1以侧视图并极示意性地示出依据本发明装置的第一实施例；
图2示出图1实施例的一种变化；
图3示出利用依据图1或者2的装置可以拍摄的验光者眼镜局部的图像；
图4示出用于说明依据图2装置工作原理的详图；
图5与图4相结合示出用于说明依据图2装置工作原理的另一详图；
图6示出用于依据图1或者2装置电子控制的方框图；
图7示出用于说明依据图6方框图的脉冲曲线图。
具体实施方式
在图1中，整体采用10标注的装置用于眼镜的至少一个镜片，特别是滑动可视镜片的位置相对于验光者与该镜片所对应的眼睛瞳孔的位置进行调整。
在图1中，验光者整体采用12标注，其中，仅示出眼睛14以及眼镜16及眼镜框18。
处于最好2-8米的数米距离D内的是整体采用20标注的成像系统。
成像系统20包括一个相机22，其光轴采用23标注。
在与轴23的一个直角下面具有一个照明装置24。照明装置24包括一个光源26，特别是一个在红色或者红外线范围内工作的发光二极管(LED)。为光源26分配一个透镜28。光源26对准分光镜30，处于其相对面上的是一个光阱32。
最后成像系统20还包括一个具有常用白光的共用照明装置34。
在图1中，附图标记40a、40b表示由光源26所发射的光42的边缘光线。光42或边缘光线40a、40b在分光镜30上反射并对准验光者12的眼睛14。光42通过眼睛晶状体44进入眼睛14并落到产生图像48的视网膜46上。若验光者12视力正常，则图像48是清晰的图像，而如果验光者12视力不正常，则产生一种将要介绍的不清晰的图像。
49表示由视网膜46减弱的光。该光也投射到分光镜30上并部分到达相机22。
分光镜30最好作为部分透射的镜子构成。它由例如玻璃这种平面平行的透明片组成，其中一面(图1中的下面)不作处理或者部分反射，而另一面则不反射。
镜子例如可以具有50％的反射度。在反射度的这种选择中，大部分减弱的光49会导入相机22内。也就是说，由光源26发射的光42以同一反射度反射到镜子上，对准眼睛14并在那里由视网膜46减弱。减弱的光49作为穿透分光镜30的部分进入相机22。
也就是说，从能量的观点来说，50％的反射度最佳。但从实践的观点来说与此明显不同，并例如使用8％和40％之间数量级的反射度。
此外优选一种反射，它在光42没有或者仅有低强度时的波长中依据目的具有更小的反射度。此外，比所提到的50％更低的反射度特别有益，因为必须还要检验验光者12面孔前的眼镜框18。如果验光者12肤色较黑，证明这种措施的应用是非常有效的。
如已经提到的那样，光源26优选地是一个在红色或者红外线范围内工作的发光二极管。取代单个的发光二极管也可以选择使用一束这种二极管，其中，然后透镜28必须被构造为相应的蜂窝状结构，这一点正如本身公知的那样。
图1中仅示意示出的光阱32的作用是吸收不反射通过分光镜30的光42。作为光阱32例如可以使用黑纸板、涂黑的铁板或者贴有黑绒的平面。这种光阱例如也可以作为所谓的“黑包装袋”构成。
图3示出由相机22拍摄的图像60。可以看到验光者12的眼睛局部61。验光者12的右和左瞳孔采用62r、62l标注，它们各自所属的虹膜采用64r、64l标注。每个虹膜64r、64l的中心在图3中作为两个虚点线的交叉点标注。
最后采用竖直线66r、66l以及水平线68r、68l还示出眼镜框18r或18l的基准线。
从图3可以清楚看到，无论是每个虹膜64r、64l中心的精确位置还是眼镜框18r和18l的精确位置，从图像60中借助于常用的图像处理方法也可以自动识别。在任何情况下都可以手动将这些点或线以简单方式借助于光标手动标明并在图像60内作出标记。
光42所选择波长的后果是使瞳孔62r和62l后面的视网膜46发亮，从而瞳孔62r、62l从各自周围的虹膜64r或64l明显突出。在虹膜64r、64l从房间出来相对较暗的情况下，这一点仍然且特别适用。
图4示出验光者12在例如最远部位70这种短距离调节视力的情况，特别是因为验光者12为近视。处于部位70上的是眼睛14内视网膜46的真实图像。
为了在这种情况下也能进行有效的验光，使用依据图2的实施例，其中，附加光源50a、50b环绕轴23特别是以环状方式设置。图2中标注的边缘光线52a、52b表示由附加光源50a、50b发射的光。这种光对准验光者的瞳孔中心。由于视力不正常，在眼镜14的视网膜46上产生附加光源50a、50b的不清晰图像。环绕几何投影点沿边缘光线52a、52b的强度分布在图4中右侧的分图像72a-72c上示意示出。不言而喻，图4中边缘光线52a、52b和轴23之间的角度很夸张地示出并比实际大许多。
正如从分图像72a-72c可看出的那样，外部的强度分布72b、72c边缘与中心的强度分布72a重叠，从而整体上形成一个重叠的强度分布，正如图5中采用74再次单独示出的那样。
整体上因此在视网膜46上一个扩展的不清晰图像48发亮，而且明显亮于中心强度分布72a的不清晰分图像。眼睛晶状体44勾画出不清晰图像48在上面发亮的视网膜46的真实幻影。
图6示出一优选实施方式中用于控制依据本发明装置的示意方框图。
计算机80与光源26和50的控制装置82连接。计算机80还与上面连接相机22的成像装置29连接。
例如图7示出验光时所见的时间顺序过程。图7示出以所谓的“隔行扫描”法利用常用相机的情况。在此方面，连续产生两个可以拼成一个整幅图像的半幅图像。但在本发明的框架内，不言而喻也可以使用仅以整幅图像方式工作的相机。
在图7中，两个半幅图像的行a)和b)内作为脉冲90和92显示相机对半幅图像敏感的行(积分时间)。而行c)和d)则表示照明脉冲94和控制脉冲96。
验光利用控制脉冲96开始，由此产生第一半幅图像90和第二半幅图像92。从图7可以清楚看出，两个半幅图像具有某种重叠区x，也就是两个半幅图像都对光敏度的一个时间间隔。
在第一周期I内，两个半幅图像仅利用接通的共用照明装置34拍摄。
在下面的周期II内，光源26和50短视间接通，如利用照明脉冲94所示的那样，而且例如恰恰是在两个半幅图像光敏度的时间点上。
计算机80现在具有来自周期I仅利用共用照明装置34的两个半幅图像和来自周期II利用接通光源26和50的两个半幅图像。在周期II内也可以断开共用照明装置34。
按照这种方式得到两个全幅图像，其中第一个仅利用共用照明装置34和第二个利用光源26和50拍摄。
也可以选择在两个半幅图像内部产生这种顺序，其中第一半幅图像仅利用共用照明装置拍摄且第二半幅图像单独或者附加利用光源拍摄。就此而言本发明绝不受此限制。
从按照这种方式拍摄的图像(参照图3)中，现在可以已经提到的方式手动或者自动确定所希望的位置。

Claims (30)

1.一装置，用于眼镜(16)的至少一个镜片的位置相对于验光者(12)与该镜片所对应的眼睛(14)的瞳孔(62r、62l)的位置(Xr、Yr、Xl、Yl)进行调整，带有用于配戴尚未镶镜片的眼镜框(18)的验光者(12)的眼睛局部(61)的照明装置(24)，用于产生眼睛局部(61)的图像(60)的至少一个相机(22)，还带有用于将瞳孔(62r、62l)的位置(Xr、Yr、Xl、Yl)标记在图像(60)中的装置，其特征在于，照明装置(24)包括在一个波长范围内工作的至少一个光源(26、50)，其光(42、52)由眼睛(14)的视网膜(46)以高反射度反射；并且相机(22)在其感光度上对由光源(26)发射的光(42)的波长最敏感。
2.按权利要求1所述的装置，其中，光源(26)发射在红色至红外线范围内的光(42)。
3.按权利要求1或2所述的装置，其中，光源(26)为发光二极管。
4.按权利要求1或2所述的装置，其中，光源(26)为发光二极管的光栅。
5.按权利要求1-4之一或多条所述的装置，其中，照明装置(24)包括透镜(28)。
6.按权利要求1-5之一或多条所述的装置，其中，相机(22)具有多个色道；并且在光谱上最先到达由光源(26)所发射的光(42)的那个色道，特别是红色道的图像信号可单独处理成图像。
7.按权利要求1-6之一或多条所述的装置，其中，具有至少两个相机(22)，其中一个在其感光度上对由光源(26)所发射的光(42)的波长最敏感。
8.按权利要求1-7之一或多条所述的装置，其中，相机(22)和光源(26)基本上沿同一光轴(23)朝眼睛(14)定向。
9.按权利要求8所述的装置，其中，相机(22)和光源以小于2o，优选小于1o彼此倾斜定向。
10.按权利要求8或9所述的装置，其中，在相机(22)和眼睛(14)之间的光程内设置分光镜(30)，用于光源(26)的光(42)的聚束，其中，光(42)由分光镜(30)在相机(22)的光轴(23)的方向上远离该相机反射。
11.按权利要求10所述的装置，其中，分光镜(30)对于由眼睛(14)减弱的光(49)具有低于50％，优选在8％和40％之间的反射度。
12.按权利要求11所述的装置，其中，波长的反射度在由照明装置(24)所发射的光(42)的波长范围外部仍进一步降低。
13.按权利要求10-12之一或多条所述的装置，其中，在分光镜(30)远离光源(26)的面上设置一个光阱(32)。
14.按权利要求8-13之一或多条所述的装置，其中，在光轴(23)的外部附加具有对准眼睛局部(61)的光源(50)。
15.按权利要求14所述的装置，其中，附加光源(50a、50b)均匀地环绕光轴(23)设置并向该光轴倾斜。
16.按权利要求1-15之一或多条所述的装置，其中，相机(22)一方面与照明装置(24)和另一方面与眼睛(14)之间的光程具有数米，优选2～8米的长度(D)。
17.按权利要求16所述的装置，其中，光程折叠。
18.按权利要求1-17之一或多条所述的装置，其中，除了照明装置(24、50)外，还具有用于眼睛局部(61)的共用照明装置(34)；并且具有用于这样控制相机(22)的装置，使相机(22)有选择地在断开光源(26)的情况下仅利用共用照明装置(34)拍摄第一图像(60)和利用接通的光源(26、50)拍摄第二图像(60)。
19.按权利要求18所述的装置，其中，相机(22)在断开共用照明装置(34)情况下拍摄第二图像(60)。
20.按权利要求18或19所述的装置，其中，相机(22)在时间上一个紧接着一个地拍摄第一和第二图像(60)。
21.按权利要求20所述的装置，其中，相机(22)为行扫描相机；并且相机(22)将第一和第二图像(60)作为一个整幅图像的半幅图像拍摄。
22.一方法，用于眼镜(16)的至少一个镜片的位置相对于验光者(12)与该镜片所对应的眼睛(14)的瞳孔(62r、62l)的位置(Xr、Yr、Xl、Yl)进行调整，其中，配戴尚未镶镜片的眼镜框(18)的验光者(12)的眼睛局部(61)借助于第一光源(26)照明，产生眼睛局部(61)的图像(60)，并将瞳孔(62r、62l)的位置(Xr、Yr、Xl、Yl)标记在图像中，其特征在于，眼睛局部(61)利用来自一个波长范围的光(42、52)照明，该光由眼睛(14)的视网膜(46)以高反射度反射；并且产生具有对光(42、52)的波长最敏感的感光度的眼睛局部(61)的图像(60)。
23.按权利要求22所述的方法，其中，发射在红色至红外线范围内的光(42)。
24.按权利要求22或23所述的方法，其中，基本上沿照明眼睛局部(61)所沿的同一光轴(23)拍摄图像(60)。
25.按权利要求24所述的方法，其中，从光轴(23)外部的至少一个方向附加照明眼睛局部(61)。
26.按权利要求25所述的方法，其中，借助于第二光源(50a、50b)从多个方向附加照明眼睛局部(61)，其中这些方向均匀地环绕光轴(23)设置并向该光轴倾斜。
27.按权利要求22-26之一或多条所述的方法，其中，除了光源(26、50)外还借助于共用照明装置(34)照明眼睛局部(61)；并且有选择地在断开光源(26、50)的情况下仅利用共用照明装置(34)拍摄第一图像(60)以及利用接通的光源(26、50)拍摄第二图像(60)。
28.按权利要求27所述的方法，其中，在断开共用照明装置(34)的情况下拍摄第二图像(60)。
29.按权利要求27或28所述的方法，其中，在时间上一个紧接着一个地拍摄第一和第二图像(60)。
30.按权利要求29所述的方法，其中，第一和第二图像(60)作为一个行扫描-整幅图像的半幅图像拍摄。
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