DE10125050A1 - Verfahren zur Ermittlung von Zentrierdaten für die Einarbeitung optischer Gläser in Brillenfassungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Zentrierdaten für die Einarbeitung optischer Gläser in Brillenfassungen, insbesondere für Gleitsichtgläser, um zu gewährleisten, dass der Fernzentrierpunkt exakt in Nullblickrichtung des Brillenträgers liegt und der Progressionskanal und der Nahzentrierpunkt gegenüber der Nullblickrichtung exakt ausgerichtet sind. DOLLAR A Dazu wird mindestens eine digitale Aufnahme des Kunden mit angepasster Brillenfassung vorgenommen, auf einem Bildschirm angezeigt und mit einem Bildschirm verschiebbaren Rasterlinien und Punkten überzogen. DOLLAR A Dabei verbindet eine erste Rasterlinie die unteren oder oberen Ränder der Brillenfassung, zwei zu dieser Rasterlinie senkrechte Rasterlinien werden außen und innen an die Ränder der Scheibenform eines Glases angeordnet und ein Rasterpunkt wird zur Markierung des Nillblickpunktes auf den Hornhautreflex der entsprechenden Pupille verschoben. DOLLAR A Zur Bestimmung des Nullblickpunktes des Glases wird der Abstand zwischen den senkrechten Rasterlinien rechentechnisch ermittelt und mit der vorab eingegebenen Scheibenbreite und Stegbreite abgeglichen, derart, dass aus der Umrechnung des ermittelten Abstandes der senkrechten Rasterlinien auf die Istscheibenbreite ein Kalibrierverhältnis berechnet wird, mit dem unter Verwendung der Koordinaten des Rasterpunktes die horizontale Istlage des Nullblickpunktes des Glases bestimmt wird und durch Hinzuziehung des 1/2 Stegmaßes der Abstand Nullblickpunkt/Brillenmitte als ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Zentrierdaten für die Einarbeitung optischer Gläser in Brillenfassungen, insbesondere für Gleitsichtgläser, um zu gewährleisten, dass der Fernzentrierpunkt exakt in Nullblickrichtung des Brillenträgers liegt und der Pro­ gressionskanal und der Nahzentrierpunkt gegenüber der Nullblickrichtung exakt ausgerich­ tet sind.

Derartige Verfahren zur Ermittlung der Zentrierdaten, die dann genutzt werden, um das Einschleifen der Gläser durch den Brillenglasrandschleifautomaten zu steuern, sind bekannt.

Die Firma Carl Zeiss bietet mit ihrem System Video Infral ein digitales Messsystem mit Ka­ meraeinheit und Software für die exakte Messung der Brillenglaszentrierung an (www.zeiss.de). Der Aufbau der Messeinheit umfasst PC, Monitor, Drucker und Kamera­ einheit mit zwei in der Höhe verstellbaren Kameras und einen Umlenkspiegel.

Der Brillenträger steht mit der angepassten Brillenfassung zur Vermeidung von unkontrol­ lierbarer Konvergenz und Parallaxen mindestens 4 Meter entfernt vor den Kameras.

Über die höhenverstellbaren Kameras wird das Gesicht des Brillenträgers auf die Mitte des Monitors gebracht. Der Brillenträger fixiert dabei eine gerichtete Leuchtdiode. Damit ist die exakte Nullblickrichtung festgelegt. Front- und Seitenaufnahme halten das sogenannte "System Brillenfassung-Gesicht" fest.

Alle weiteren Arbeitsschritte für die präzise Auswertung erfolgen dann am Bildschirm, wo­ zu zählen:

• - Bestimmung der Vorneigung der Brillenfassung und des Hornhautscheitelabstandes,
• - Bestimmung der Lage der Pupillenmitten zur Brillenfassung,
• - Ausgabe der Zentrierdaten nach der Augendrehpunktforderung bei Einstärkengläsern (inkl. Umrechnung prismatischer Wirkungen) und
• - Ausgabe der Zentrierdaten nach der Sehfeldforderung bei Mehrstärkengläsern und Gleitsichtgläsern (inkl. Umrechnung prismatischer Wirkungen).

Nachteilig bei diesem System ist der Einsatz von zwei Kameras.

Ein weiteres System ist VISU-POiNT 2000 der Firma ULEV GmbH (www.visu- point.com). Dieses System, das mit der VISU-POiNT 2000 Software arbeitet, gestattet neben der Messung der Pupillendistanz und der Höhe auch die Einblendung der Glasschab­ lonen mit allen Markierungen und der Nahteilkanten. Auch die Messung des Hornhaut­ scheitelabstandes und die Berechnung der Zentrierdaten aufgrund einer prismatischen Ver­ ordnung sind möglich. Das Zentrierergebnis wird als Tabelle und als grafische Darstellung des Kastensystems sowie der Durchblickpunkte im Maßstab 1 : 1 für eine spätere Kontrolle ausgedruckt.

Die Haupthandhabung des Systems sieht nach dem Programmstart vor:

• - Fassungsauswahl (bei Bedarf können VISU-FrAME für die Unterstützung der Fassungsberatung eingesetzt werden) und Fassungsanpassung,
• - Vorbereitung des Brillenträgers auf die VISU-POiNT 2000 Aufnahme durch Aufsetzen eines Visierkreuzbügels auf die Fassung und Plazierung am Aufnahmestandort in natürlicher Körper- und Kopfhaltung,
• - Kamera ausrichten und Zentrierbild aufnehmen ("optimales Livebild einfrieren"),
• - rechentechnische Bearbeitung des Zentrierbildes und Zentrierprotokoll ausdrucken.

Nachteilig bei diesem System ist insbesondere die Verwendung eines zusätzlichen Visier­ kreuzbügels mit Fixpunkten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ermittlung von Zentrierdaten für die Einar­ beitung optischer Gläser in Brillenfassungen zu schaffen, das flexibel einsetzbar ist und mit einem verringerten apparativen Aufwand Präzisionsmessungen gestattet.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, vorteil­ hafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung von Zentrierdaten für die Einarbeitung optischer Gläser in Brillenfassungen, insbesondere für Gleitsichtgläser, bei dem mindestens eine digitale Aufnahme des Kunden mit angepasster Brillenfassung vorgenommen und auf einem Bildschirm angezeigt wird, das Bild mit auf dem Bildschirm verschiebbaren Rasterli­ nien und Punkten überzogen wird und aus deren Stellung die Zentrierdaten berechnet wer­ den, die zum Einschleifen der Gläser in die Brillenfassung dienen, sieht vor, dass eine erste Rasterlinie die unteren oder oberen Ränder der Brillenfassung verbindet, zwei zu dieser Rasterlinie senkrechte Rasterlinien außen und innen an die Ränder der Scheibenform eines Glases angeordnet werden und ein Rasterpunkt zur Markierung des Nullblickpunktes auf den Hornhautreflex der entsprechende Pupille verschoben wird, zur Bestimmung des Nullblickpunktes dieses Glases der Abstand zwischen den senkrechten Rasterlinien rechentechnisch ermittelt und mit der vorab eingegebenen Scheibenbreite und Stegbreite abgeglichen wird, derart, dass aus der Umrechnung des ermittelten Abstandes der senkrechten Rasterlinien auf die Istscheibenbreite ein Kalibrierverhältnis berechnet wird mit dem unter Verwendung der Koordinaten des Rasterpunktes die horizontale Istlage des Nullblickpunktes des Glases bestimmt wird und durch Hinzuziehung des 1/2 Stegmaßes der Abstand Nullblickpunkt/Brillenmitte als eine Einstellgröße für das Einschleifen des Glases bestimmt wird, und unter Verwendung des Kalibrierverhältnisses und des rechentechnisch festgestellten vertikalen Abstandes des Rasterpunktes zur waagerechten Rasterlinie das Istmaß für die waagerechte Lage des Nullblickpunktes als weitere Einstellgröße für das Ein­ schleifen des Glases bestimmt wird.

Indem die Rasterlinien an die Ränder der Scheibenform eines Glases angeordnet werden, ist ohne zusätzliche Kamera oder Visierkreuzbügel eine Bestimmung des Nullblickpunktes er­ reichbar. Selbstverständlich führt dies auch zu einer gegenüber dem Stand der Technik we­ niger aufwendigen Software, so dass das Verfahren insgesamt weniger kostenintensiv und dadurch auch für kleinere Optikerpraxen realisierbar ist.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die individuelle Kopf­ neigung des fotografierten Kunden mittels einer eingeblendeten und drehbaren Hilfslinie durch Parallelstellung zum oberen oder unteren Fassungsrand festgestellt und für eine präzi­ se Ermittlung der vertikalen sowie horizontalen Zentrierwerte weiter verwendet wird, indem die Rasterlinien dieser Kopfneigung angepasst werden oder der Kopf gedreht wird, bis die Hilfslinie und die waagerechte Rasterlinie zusammenfallen oder parallel verlaufen.

In der weiteren Ausgestaltung sieht das Verfahren vor, dass durch die Auswahl des Gleit­ sichtglastyps aus einer Liste rechentechnisch abgeglichen und angezeigt wird, ob der Fern- und der Nahzentrierpunkt der Gleitsichtgläser in Bezug auf den Nullblickpunkt eine opti­ male Lage aufweisen, nämlich
der Nullblickpunkt und Fernzentrierpunkt des Gleitsichtglases zusammenfallen und der Nahzentrierpunkt kurz oberhalb des unteren Randes der Brillenfassung liegt.

Weiterhin kann in Ausgestaltung des Verfahrens rechentechnisch der notwendige Rohglas­ durchmesser ermittelt und dann bestellt werden.

Für das erfindungsgemäße Verfahren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Bilder als Mindestmaß 800 × 600 Bildpunkte aufweisen und die Auflösung der Bild­ punkte größer gleich 4 : 3 beträgt.

Nachstehend soll das erfindungsgemäße Verfahren in einer praktischen Ausführung erläutert werden:
Zum Einsatz kommt eine handelsübliche digitale Fotokamera, welche Bilder mit einer Auf­ lösung von 3, 3 Mega Pixel erstellen kann und einen 3-fachen optischen Zoom sowie 6- fachen digitalen Zoom besitzt. Diese Kamera befindet sich auf einem in der Höhe veränder­ baren Stativ.

Der Kunde, der eine exakt angepasste Brille trägt, steht in habiturieller Kopf und Körper­ haltung in einem ungefähren Abstand von 3-5 m vor der Fotokamera und blickt in das Ob­ jektiv der Kamera. Zur Realisierung der Nullblickrichtung wird die Fotoeinheit mit Hilfe des Stativs in Höhe der Augen des Kunden bewegt. Die korrekte Höhenzentrierung der Kamera kann über das rückseitige Display der Kamera kontrolliert werden. Zur Erzielung genauer und auswertbarer Bilder wird die Kamera auf 2-fach Zoom eingestellt und die Aufnahme grundsätzlich mit Blitz durchgeführt. Um mögliche Fehlerquellen schon bei der Bildentste­ hung zu minimieren, empfiehlt es sich, die Aufnahmen mit der höchsten Auflösung von 2048 × 1536 Bildpunkten abzuspeichern.

Die Aufnahmen werden dann auf einer in der Kamera befindlichen 48 MB Compact Flash Speicherkarte gesichert und anschließend über ein Kartenlesegerät auf die Festplatte des Computers übertragen. Dort können die digital erstellten Bilder mit einer Software ausge­ wertet werden.

Nach dem Programmstart erscheint ein Bildfeld, in das mit Hilfe eines integrierten "Datei­ explorers" das zu vermessende digitale Foto geladen wird. Danach wird die individuelle Kopfneigung des fotografierten Kunden mittels einer eingeblendeten und drehbaren Hilfsli­ nie durch Parallelstellung zum oberen oder unteren Fassungsrand festgestellt und für eine präzise Ermittlung der vertikalen sowie horizontalen Zentrierwerte weiter verwendet.

Ist dies erfolgt, werden 2 bewegliche senkrechte Rasterlinien, eine veränderbare waage­ rechte Rasterlinie sowie ein verschiebbarer Rasterpunkt eingeblendet. Diese Linien werden mit dem vorher ermittelten Neigungswinkel des Kopfes dargestellt.

Im ersten Schritt werden die senkrechten Rasterlinien an die Ränder der rechten Scheiben­ form (nasal und temporal) als Tangenten herangeschoben. Dies erfolgt durch Anklicken und Bewegen mit der Maus.

Im zweiten Schritt wird der eingeblendete Rasterpunkt mit dem Hornhautreflex der Pupille zur Deckung gebracht (gleiche Handlung mit der Maus). Nachdem dies erfolgt ist, wird von diesem Punkt eine senkrecht zur Fassung verlaufende (gestrichelte) Linie eingeblendet. Die­ se dient dazu, die waagerechte Rasterlinie an den Schnittpunkt der gestrichelten Linie und der unteren Scheibenform zu bewegen. So kann die Höhe des Durchblickpunktes an dieser Stelle ermittelt werden. Es besteht jedoch die Möglichkeit diesen Schnittpunkt zu ignorieren und die waagerechte Rasterlinie, ähnlich den senkrechten Linien als Tangente an die untere Scheibenform zu führen. Dieses Verfahren berücksichtigt das sogenannte Kastensystem. Nach welcher Einstellung dabei verfahren wird, ist davon abhängig, welche Grundeinstel­ lung der verwendete Brillenglasschleifautomat besitzt.

Im dritten Schritt werden die Größenmaße der Brille als Kastenmaßsystem eingegeben. Die­ se sind immer als solche in der Fassung angegeben und werden durch Scheibenbreite und Stegbreite gebildet. Sollte es sich um eine alte Brille handeln, wo die Größenangabe nicht mehr zu erkennen ist, ist es für den Optiker ohne Aufwand möglich, die Größe nach Kas­ tenmaß selbst zu ermitteln.

Klickt man jetzt auf den Butten "Berechnen" erfolgt programmintern die Kalibrierung. Es wird der Bildpunkteabstand zwischen den senkrechten Rasterlinien (nasal, temporal) ermit­ telt und ins Verhältnis zur realen Scheibenbreite gesetzt. Dann wird der Abstand zwischen Zentrierpunkt und nasaler senkrechter Rasterlinie bestimmt und mit dem Kalibrierungsver­ hältnis mathematisch verknüpft. Der so errechnete Wert wird mit der halben Stegbreite ad­ diert und als horizontales Maß für den Nullblickpunkt von der Brillenmitte angezeigt. Daraufhin wird der vertikale Abstand vom Rasterpunkt zur waagerechten Rasterlinie festge­ stellt und wiederum mit dem errechneten Kalibrierungswert umgerechnet. Das so entstan­ dene Ergebnis beschreibt das Maß für die Durchblickshöhe. Es wird als solches auch ange­ zeigt.

Die Maße für den Nullblickpunkt des rechten Glases und des linken Glases müssen separat ermittelt werden, und werden demzufolge auch als horizontale Zentrierstrecke (vom Horn­ hautreflex zur Mitte der Fassung) und vertikale Zentrierstrecke (vom Hornhautreflex zum unteren Innenrand der Brille) gesondert ausgegeben. Diese gelieferten Ergebnisse können ausgedruckt und an die Werkstatt zur Einarbeitung der Gläser weitergegeben werden.

Das Programm besitzt darüberhinaus einige weitere nützliche Zusatzfunktionen, die es z. B. ermöglichen den zu bestellenden Rohglasdurchmesser zu bestimmen und die Lage des Nah­ bezugespunktes in der Fassung kontrollieren.

Damit die berechneten waagerechten wie senkrechten Zentriermaße eine hohe Genauigkeit aufweisen, sind in das Programm mehrere Korrekturdaten integriert.

Herkömmliche Gleitsichtgläser werden von den Glasproduzenten auf einen mittleren Schei­ telabstand von 15 mm und einer Inklination von 10° berechnet. Sie liefern bei Beachtung dieser Parameter die besten Abbildungseigenschaften. Es ist also von großer Wichtigkeit, die Brille des Kunden schon vor Erstellung des digitalen Fotos exakt anzupassen. Bei nor­ maler Kopfhaltung und Nullblickrichtung sollte die Fassung eine Vorneigung von 10° auf­ weisen. Dies läßt sich mit einem Inklinationsmesser überprüfen. Da die Fotoaufnahmen vom Brillenträger jedoch ohne Beachtung der Inklination der Fassung erfolgt, also senkrecht, ergibt sich zwangsläufig auf dem Foto eine Verkürzung der Glasscheibenhöhe. Durch die Berücksichtigung eines Korrekturwertes wird dieser Fehler minimiert.

Auch der Umstand, dass die Fotoaufnahme vom Brillenträger in endlicher Entfernung (ca. 3-5 m) erfolgt, birgt einen Fehler. Dieser Fehler liegt in Abhängigkeit vom Scheitelab­ stand der Brille zwischen 0,24 mm und 0,71 mm. Entsprechende Korrekturmechanismen in­ nerhalb des Programms minimieren diesen Fehler auf einen Bereich zwischen 0,0 mm und 0,21 mm.

Claims (6)

1. Verfahren zur Ermittlung von Zentrierdaten für optische Gläser, insbesondere für Gleit­ sichtgläser, bei dem mindestens eine digitale Aufnahme des Kunden mit angepasster Brillenfassung vorgenommen und auf einem Bildschirm angezeigt wird, das Bild mit auf dem Bildschirm verschiebbaren Rasterlinien und Punkten überzogen wird und aus deren Stellung die Zentrierdaten berechnet werden, die zum Einschleifen der Gläser in die Brillenfassung dienen, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Rasterlinie die unteren oder oberen Ränder der Brillenfassung verbindet, zwei zu dieser Rasterlinie senkrechte Rasterlinien außen und innen an die Ränder der Schei­ benform eines Glases angeordnet werden und ein Rasterpunkt zur Markierung des Null­ blickpunktes auf den Hornhautreflex der entsprechende Pupille verschoben wird, zur Bestimmung des Nullblickpunktes dieses Glases der Abstand zwischen den senk­ rechten Rasterlinien rechentechnisch ermittelt und mit der vorab eingegebenen Scheiben­ breite und Stegbreite abgeglichen wird, derart, dass aus der Umrechnung des ermittelten Abstandes der senkrechten Rasterlinien auf die Istscheibenbreite ein Kalibrierverhältnis berechnet wird, mit dem unter Verwendung der Koordinaten des Rasterpunktes die hori­ zontale Istlage des Nullblickpunktes des Glases bestimmt wird und durch Hinzuziehung des 1/2 Stegmaßes der Abstand Nullblickpunkt/Brillenmitte als eine Einstellgröße für das Einschleifen des Glases bestimmt wird, und unter Verwendung des Kalibrierverhältnisses und des rechentechnisch festgestellten vertikalen Abstandes des Rasterpunktes zur waa­ gerechten Rasterlinie das Istmaß für die waagerechte Lage des Nullblickpunktes als weitere Einstellgröße für das Einschleifen des Glases bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die individuelle Kopfneigung des fotografierten Kunden mittels einer eingeblendeten und drehbaren Hilfslinie durch Parallelstellung zum oberen oder unteren Fassungsrand festge­ stellt und für eine präzise Ermittlung der vertikalen sowie horizontalen Zentrierwerte weiter verwendet wird, indem die Rasterlinien dieser Kopfneigung angepasst werden o­ der der Kopf gedreht wird, bis die Hilfslinie und die waagerechte Rasterlinie zusammen­ fallen oder parallel verlaufen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Auswahl des Gleitsichtglastyps rechentechnisch abgeglichen und angezeigt wird, ob der Fern- und der Nahzentrierpunkt der Gleitsichtgläser in Bezug auf den Null­ blickpunkt eine optimale Lage aufweisen, nämlich der Nullblickpunkt und Fernzentrierpunkt des Gleitsichtglases zusammenfallen und der Nahzentrierpunkt kurz oberhalb des unteren Randes der Brillenfassung liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder als Mindestmaß 800 × 600 Bildpunkte aufweisen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung der Bildpunkte größer gleich 4 : 3 beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bildaufnahme bei normaler Kopfhaltung und Nullblickrichtung die Fassung eine Vorneigung von 10° aufweist und die sich daraus bei der Aufnahme ergebende Verkür­ zung der Glasscheibenhöhe auf dem digitalen Bild durch einen Korrekturfaktor rechen­ technisch ausgeglichen wird.