DE102008012268A1

DE102008012268A1 - Vorrichtung, Verwendung, Verfahren und Computerprogrammprodukt zum dreidimensionalen Darstellen von Darstellungsbilddaten

Info

Publication number: DE102008012268A1
Application number: DE200810012268
Authority: DE
Inventors: Rainer Sessner; Leonhard Schmid; Andrea Peters; Werner Müller; Dietmar Uttenweiler
Original assignee: Rodenstock GmbH
Current assignee: Rodenstock GmbH
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2028-03-04
Also published as: DE102008012268B4

Abstract

Zusammengefaßt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung (10) zum dreidimenionalen Darstellen von Darstellungsbilddaten, insbesondere zum Positionieren eines Probanden (30), mit
- zumindest einer Bildaufnahmeeinrichtung (14, 16, 204a, 204b, 206, 230, 236), welche ausgelegt ist, Bilddaten zumindest eines Teilbereichs eines Kopfes eines Probanden (30) zu generieren,
- zumindest einer Bilddarstellungseinrichtung (202, 202a, 202b, 202c, 202d), welche ausgelegt ist, Darstellungsbilddaten derart dreidimensional darzustellen, daß
· ein Fixationstarget dreidimensional dargestelt ist und/oder
· ein Teilbereich des Kopfes des Probanden (30) beleuchtet ist und/oder
· Informationsdaten dreidimensional dargestellt sind, und mit
- zumindest einer Datenverarbeitungseinrichtung, welche ausgelegt ist, mittels der Bilddaten Parameterdaten des Probanden (30) zu bestimmen, sowie eine Verwendung, ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, eine Verwendung, ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt zum dreidimensionalen Darstellen von Darstellungsbilddaten.
Stand der Technik
Durch die Einführung von individuell optimierten Brillengläsern ist es möglich, auf die Ansprüche von Personen mit Sehfehlern einzugehen und beispielsweise Brillengläser mit individuell optimierten Sehbereichen bereitzustellen. Individuell angepaßte Brillengläser ermöglichen eine optimale Korrektur von optischen Sehfehlern eines Benutzers der Brillengläser. Eine individuelle Berechnung und Anpassung von Brillengläsern ist auch für Sportbrillen möglich, welche sich durch große Durchbiegungen, Fassungsscheiben- und Vorneigungswinkel auszeichnen.
Um die optischen Vorteile von individuellen Brillengläsern, insbesondere von individuell angepaßten Gleitsichtgläsern, vollständig auszuschöpfen, ist es notwendig, diese Brillengläser in Kenntnis der Gebrauchsstellung des Benutzers zu berechnen und herzustellen und gemäß der zur Berechnung und Herstellung verwendeten Gebrauchsstellung zu tragen. Die Gebrauchsstellung ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig, beispielsweise von der Pupillendistanz des Benutzers, dem Fassungsscheibenwinkel, der Brillenglasvorneigung, der Brillenfassung, dem Hornhautscheitelabstand des Systems von Brille und Auge und der Einschleifhöhe der Brillengläser. Diese und weitere Parameter, welche zur Beschreibung der Gebrauchsstellung herangezogen werden können, bzw. notwendig sind, sind in einschlägigen Normen, wie beispielsweise der DIN EN ISO 1366, der DIN 58 208, der DIN EN ISO 8624 und der DIN 5340 enthalten und können diesen entnommen werden. Ferner ist es notwendig, daß die Brillengläser entsprechend den optischen Parametern, welche zur Herstellung verwendet wurden, in einer Brillenfassung angeordnet bzw. zentriert werden, so daß die Brillengläser tatsächlich entsprechend den optischen Parametern in Gebrauchsstellung getragen werden.
Um die einzelnen optischen Parameter zu bestimmen, stehen dem Optiker eine Vielzahl von Meßgeräten zur Verfügung. Beispielsweise kann der Optiker mit einem sogenannten Pupillometer Pupillenreflexe auswerten bzw. den Abstand der Pupillenmitten bestimmen, um derart die Pupillendistanz zu ermitteln, wobei beispielsweise eine LED nach Unendlich abgebildet wird.
Vorneigungswinkel und Hornhautscheitelabstand können beispielsweise mit einem Meßgerät bestimmt werden, bei dem in habitueller Kopf- und Körperhaltung des Kunden das Meßgerät an eine Fassungsebene einer Brillenfassung gehalten wird. Der Vorneigungswinkel kann seitlich über einen schwerkraftgetriebenen Zeiger anhand einer Skala abgelesen werden. Zur Bestimmung des Hornhautscheitelabstands wird ein eingraviertes Lineal benutzt, mit welchem der Abstand zwischen dem geschätzten Nutengrund der Brillenfassung und der Kornea ebenfalls von der Seite gemessen wird.
Der Fassungsscheibenwinkel der Brillenfassung kann beispielsweise mit einem Meßgerät bestimmt werden, auf welches die Brille gelegt wird. Der nasale Rand einer Scheibe muß dabei über einem Drehpunkt eines beweglichen Meßarms angeordnet werden, wobei die andere Scheibe parallel zu einer eingravierten Linie verläuft. Der Meßarm wird so eingestellt, daß eine markierte Achse des Meßarms parallel zu der Fassungsebene der darüber angeordneten Scheibe verläuft. Der Fassungsscheibenwinkel kann anschließend an einer Skala abgelesen werden.
Aufgabe der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine möglichst flexible Parameterbestimmung eines Probanden zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die Verwendung gemäß Anspruch 17, das Verfahren gemäß Anspruch 19 und das Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 26. Bevorzugte Ausführungsformen bzw. Ausführungsvarianten sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Begriffsbestimmungen
Vor der nachfolgenden, detaillierten Darstellung der Erfindung werden Begriffe definiert bzw. beschrieben, welche zum Verständnis der Erfindung beitragen.

– Eine ”Hilfsstruktur” kann eine künstliche, beispielsweise an einem Kopf, insbesondere an einem Gesicht angeordnete Struktur sein. Die Hilfsstruktur kann auch das gesamte Gesicht, ein Teil des Gesichts, ein Teil des Kopfes, die Form des Kopfes, die Position charakteristischer Bestandteile des Kopfes oder des Gesichts, wie z. B. die Ohren, die Nase, Pigmente, ein Muttermal, Sommersprossen, eine oder beide Augenbrauen etc. sein. Die Hilfsstruktur kann auch einen oder mehrere Aufkleber umfassen, welche(r) an den Kopf bzw. an das Gesicht geklebt wird bzw. werden.
– Ein einem Brillenglas ”entsprechendes Auge” ist das Auge eines Benutzers des Brillenglases, d. h. das Auge des Brillenträgers, vor dem das Brillenglas angeordnet ist. In anderen Worten ist das dem Brillenglas ”entsprechende Auge” das Auge des Brillenträgers, mit welchem er durch das Brillenglas blickt. Dem rechten Brillenglas entspricht das rechte Auge und dem linken Brillenglas entspricht das linke Auge des Brillenträgers. Einer Brille eines Brillenträgers entsprechen somit beide Augen.
– Brillengläser sind beispielsweise Einstärkenbrillengläser, Mehrstärkenbrillengläser, beispielsweise Gleitsichtgläser, mit oder ohne Tönung, Verspiegelung und/oder Polarisationsfiltern.
– Der Begriff ”bestimmen” beinhaltet beispielsweise ”berechnen”, ”ablesen aus einer Tabelle”, ”entnehmen einer Datenbank”, usw.
– Die Position eines Brillenglases relativ zu einem Pupillenmittelpunkt beinhaltet insbesondere alle notwendigen Informationen, um die Anordnung des Brillenglases relativ zu dem Pupillenmittelpunkt anzugeben, wie z. B. Vorneigung des Brillenglases, Stellung einer Scheibenebene relativ zu dem Pupillenmittelpunkt und insbesondere auch relativ zu der Nullblickrichtung, Lage von optischen besonders relevanten Gebieten, wie z. B. Nahbezugspunkt bzw. -bereich, Fernbezugspunkt bzw. -bereich, usw., Position des Zentrierpunktes, Astigmatismusachse, usw.
– ”Charakteristische Punkte” eines Brillenglases sind beispielsweise Punkte, welche die Ausrichtung bzw. die Anordnung des Brillenglases in eindeutiger Weise bestimmbar macht. Beispielsweise können charakteristische Punkte Gravurpunkte des Brillenglases oder Bezugspunkte des Brillenglases sein. Charakteristische Punkte können insbesondere zweidimensionale, flächige Gebilde, wie Kreise, Kreuze, usw. sein.
– ”Gravurpunkte” sind insbesondere solche Punkte, die eine Bestimmung der optischen Eigenschaften in eindeutiger Weise zulassen. Beispielsweise ist die relative Position von Nahbezugspunkt, Fernbezugspunkt, Nabellinie usw. bezüglich eines Zentrierpunktes als bevorzugtem Gravurpunkt bekannt. Ein Brillenglas kann ein oder mehrere charakteristische Punkte aufweisen, folglich können von dem bzw. den Darstellungsmittel(n) ein oder mehrere charakteristische Punkte dargestellt werden. Weiterhin sind Gravurpunkte derart ausgebildet, daß sie für das bloße Auge, d. h. ohne weitere optische Hilfsmittel, im wesentlichen nicht sichtbar sind.

Beispielsweise können Gravurpunkte zwei oder mehr produktspezifische Mikrogravuren, wie z. B. Kreis(e), Raute(n), usw., sein, welche insbesondere in einem genormten Abstand voneinander angeordnet sind, beispielsweise in einem Abstand von etwa 34 mm. Diese Gravurpunkte werden als ”Haupt-Gravuren” bezeichnet. Ferner können Gravurpunkte, insbesondere Mikrogravuren eine Glashorizontale definieren. Die Mitte zwischen den beiden Gravurpunkten ist gleichzeitig Koordinatenursprung (nachfolgend auch ”Nullpunkt” genannt) für die weiteren Meß- und Bezugspunkte, falls aufgestempelte glasspezifische Markierungen des Brillenglases fehlen.
Unmittelbar unter den ”Haupt-Gravuren” können sich jeweils temporal die Gravur der Addition und nasal ein Index für Basiskurve und Brechzahl des Glases befinden.
Ferner kann ein weiterer Gravurpunkt ein Markenzeichen, beispielsweise in Form eines Buchstaben, usw. sein, welcher etwa 13 mm unterhalb der ”Haupt-Gravur” oder der Gravur der Addition und des Indexes für Basiskurve und Brechzahl des Glases angeordnet sein kann.

– Ein ”Darstellungsmittel” kann ein Aufkleber, ein Punkt, insbesondere ein gezeichneter Punkt bzw. Kreis bzw. anderes zweidimensionales Objekt und/oder ein dreidimensionales Objekt sein. Ein Darstellungsmittel kann auch mehrere Aufkleber umfassen und/oder Punkte, insbesondere gezeichnete Punkte bzw. Kreise bzw. andere zweidimensionale Objekte und/oder dreidimensionale Objekte umfassen. Ein Darstellungsmittel unterscheidet sich insbesondere dadurch von einer Hilfsstruktur, daß das Darstellungsmittel mit einem Brillenglas assoziiert wird, beispielsweise, indem das Darstellungsmittel einen Aufkleber umfaßt, der auf das Brillenglas geklebt wird. Die Hilfsstruktur wird mit dem Kopf bzw. dem Gesicht eines Benutzers assoziiert, beispielsweise, indem die Hilfsstruktur einen Aufkleber umfaßt, der an das Gesicht geklebt wird.

Insbesondere kann ein Brillenglas ein oder mehrere charakteristische Punkte aufweisen, welche(r) von einem oder mehreren Darstellungsmitteln dargestellt werden können. Beispielsweise können ein oder mehrere Gravurpunkte von einem oder mehreren Darstellungsmitteln dargestellt werden. Das Darstellungsmittel kann z. B. ein Aufkleber sein, der derart angeordnet ist, daß die Position eines oder mehrerer Gravurpunkte relativ zu dem Aufkleber eindeutig bestimmbar ist. Beispielsweise kann ein Aufkleber zwei (oder drei) Gravurpunkte überdecken und an der die Gravurpunkte überlagernden Position kann der Aufkleber beispielsweise eingefärbt sein, wobei sich die Farbe von der verbleibenden Farbe des Aufklebers unterscheidet. Beispielsweise kann der Aufkleber eine weiße Grundfarbe aufweisen oder transparent sein und an Positionen, die den zwei (oder drei) Gravurpunkten überlagert sind, kann der Aufkleber zumindest jeweils einen schwarzen Punkt bzw. Kreis oder einen Sattelpunkt aufweisen, d. h. der Aufkleber kann zwei (oder drei) schwarze Punkte bzw. Kreise oder zwei (oder drei) Sattelpunkte aufweisen.
Ferner kann ein Darstellungsmittel eine oder mehrere aufgestempelte Markierungen umfassen, wie z. B. zwei aufgestempelte Kreisbögen der Form ”()”, in deren Mitte sich beispielsweise der Fernbezugspunkt B_F eines Brillenglases befinden kann. Die Kreisbögen können derart angeordnet sein, daß sich der Fernbezugspunkt etwa 8 mm über dem Nullpunkt (siehe oben) befindet. Zwei waagrechte Linien rechts und links davon sind Hilfsmarkierungen zum Ausrichten der Glashorizontale bei der Überprüfung der Zylinderachse.
Weiterhin kann eine aufgestempelte Markierung ein Fern-Zentrierkreuz umfassen, welches etwa 4 mm über dem Nullpunkt (siehe oben) angeordnet ist. Das Fern-Zentrierkreuz ist das Anpaßkreuz für die exakte Zentrierung des Glases vor dem Auge bzw. der Fassung.

– Die ”Glashorizontale” (siehe oben) kann je zwei waagrechte unterbrochene Linien temporal/nasal umfassen. Vorzugsweise ist dazwischen den Linien eine spezifische Produktgravur in Form eines oder mehrere Kreise oder Rauten angeordnet.

Außerdem kann eine aufgestempelte Markierung einen Prismenbezugspunkt B_P umfassen, der vorzugsweise mit dem Nullpunkt (siehe oben) zusammenfällt.
Die aufgestempelte Markierung kann auch einen Kreis um den Nahbezugspunkt B_N umfassen. Der Nahbezugspunkt, d. h. der Mittelpunkt des Kreise kann um etwa 14 mm nach unten und etwa 25 mm nasal von dem Nullpunkt versetzt sein. Hierbei handelt es sich beispielhaft um einen Meß-Hilfspunkt, um im Bedarfsfall die Nahwirkung am Scheitelbrechwertmeßgerät (auch ”SBM” bezeichnet) überprüfen zu können. Der reale Seitenversatz des Nandurchblickpunktes kann in Abhängigkeit vom variablen Inset davon abweichen.
Ferner können die aufgestempelten Markierungen weitere bzw. zusätzliche Markierungen aufweisen, beispielsweise ein schematisches Auge, um insbesondere den Fernbezugspunkt zu Markieren, Plus- und Minuszeichen, Punkte, um den Nahbezugspunkt zu kennzeichnen, usw.

– Zwei ”Bildaufnahmeeinrichtungen” sind beispielsweise zwei digitale Kameras, welche getrennt voneinander positioniert sind. Es ist möglich, daß eine Bildaufnahmeeinrichtung vorzugsweise eine digitale Kamera und zumindest ein optisches Umlenkelement bzw. -spiegel umfaßt, wobei Bilddaten eines Teilbereichs eines Kopfes mit der Kamera mittels des Umlenkspiegels aufgezeichnet bzw. erzeugt werden. Zwei Bildaufnahmeeinrichtungen umfassen daher in gleicher Weise beispielsweise zwei insbesondere digitale Kameras und zumindest zwei Umlenkelemente bzw. -spiegel, wobei jeweils eine digitale Kamera und zumindest ein Umlenkspiegel eine Bildaufnahmeeinrichtung darstellen. Weiterhin vorzugsweise können zwei Bildaufnahmeeinrichtungen auch aus genau einer digitalen Kamera und zwei Umlenkelementen bzw. -spiegeln bestehen, wobei Bilddaten mittels der digitalen Kamera zeitversetzt aufgezeichnet bzw. erzeugt werden. Beispielsweise werden zu einem ersten Zeitpunkt Bilddaten erzeugt, wobei ein Teilbereich eines Kopfes mittels des einen Umlenkspiegels abgebildet wird, und zu einem zweiten Zeitpunkt Bilddaten erzeugt, welche den Teilbereich des Kopfes mittels des anderen Umlenkspiegels abbilden. Ferner kann die Kamera auch derart angeordnet sein, daß an dem ersten bzw. dem zweiten Zeitpunkt von der Kamera Bilddaten erzeugt werden, wobei kein Umlenkspiegel notwendig bzw. zwischen der Kamera und dem Kopf angeordnet ist. Die beiden Bildaufnahmeeinrichtungen können unter verschiedenen Aufnahmerichtungen Bilddaten erzeugen.
– Die Begriffe ”Bilddaten” und ”Bild” bzw. ”Bilder” werden synonym verwendet.
– Unter zwei unterschiedlichen bzw. verschiedenen ”Aufnahmerichtungen” wird verstanden, daß von überlappenden Teilbereichen des Kopfes, vorzugsweise von ein und demselben Teilbereich des Kopfes, verschiedene Bilddaten erzeugt werden, insbesondere, daß Bilddaten bzw. Vergleichsbilddaten von identischen Teilbereichen des Kopfes des Benutzers unter verschiedenen perspektivischen Ansichten erzeugt werden. Folglich wird zwar derselbe Teilbereich des Kopfes abgebildet, die Bilddaten bzw. Vergleichsbilddaten unterscheiden sich jedoch. Unterschiedliche Aufnahmerichtungen können beispielsweise auch dadurch erreicht werden, daß die Bilddaten von zumindest zwei Bildaufnahmeeinrichtungen erzeugt werden, wobei effektive optische Achsen der zumindest zwei Bildaufnahmeeinrichtungen nicht parallel sind.
– Unter einer Bemaßung im Kastenmaß wird das Maßsystem verstanden, wie es in einschlägigen Normen, beispielsweise in der DIN EN ISO 8624 und/oder der DIN EN ISO 1366 DIN und/oder der DIN 58 208 und/oder der DIN 5340, beschrieben wird. Ferner wird hinsichtlich des Kastenmaßes und weiterer verwendeter herkömmlicher Begriffe und Parameter auf das Buch "Die Optik des Auges und der Sehhilfen" von Dr. Roland Enders, 1995 Optische Fachveröffentlichung GmbH, Heidelberg, sowie das Buch "Optik und Technik der Brille" von Heinz Diepes und Ralf Blendowske, 2002 Verlag Optische Fachveröffentlichungen GmbH, Heidelberg, verwiesen. Ebenso wird auch auf die Broschüre "inform fachberatung für die augenoptik" PR-Schriftenreihe des ZVA für den Augenoptiker, Heft 9, "Brillenzentrierung", ISBN 3-922269-23-0, 1998 verwiesen, in welcher das Kastenmaß insbesondere in 5 und 6 beispielhaft dargestellt ist. Weiterhin wird auch auf das Buch "Brillenanpassung Ein Schulbuch und Leitfaden" von Wolfgang Schulz und Johannes Eber 1997, DOZ-Verlag, herausgegeben vom Zentralverband der Augenoptiker, Düsseldorf, ISBN 3-922269-21-4 verwiesen, insbesondere auf Punkte 1.3, 1.4. und 1.5 und die zugehörigen Abbildungen. Die Normen, die genannte Broschüre sowie die genannten Bücher stellen für die Begriffsdefinitionen insoweit einen integralen Offenbarungsbestandteil der vorliegenden Anmeldung dar.

Die Begrenzung nach einer Bemaßung im Kastenmaß umfaßt beispielsweise Fassungspunkte für ein Auge oder beide Augen, welche am weitesten außen bzw. innen und/oder oben bzw. unten liegen. Diese Fassungspunkte werden herkömmlicherweise anhand von Tangenten an die Brillenfassung bzw. den jeweiligen Augen zugeordneten Bereichen der Brillenfassung bestimmt (vgl. DIN 58 208; Bild 3).
Insbesondere ist das Kastenmaß ein ein Brillenglas umschreibendes Rechteck in der Scheibenebene. Gemäß oben genannter Normen wird zur Bestimmung der Scheibenebene mathematisch von einer Ebene mit dem Normalenvektor des Kreuzprodukts von Mittelparallele/-horizontale des Kastens ausgegangen. Näherungsweise läßt sich die Normale der Scheibenebene aus dem Kreuzprodukt des Vektors zwischen dem nasalen Punkt und dem temporalen Punkt sowie dem Vektor zwischen dem oberen und dem unteren Punkt des Glasrandes zur Fassung bestimmen. Vorteilhafterweise entsprechen hier die Vorneigung und der Fassungsscheibenwinkel am besten der Durchblicksituation.

– Der ”Haltepunkt” für die Scheibenebene wird folgendermaßen genähert: Ausgangspunkt ist die Mitte des Vektors zwischen dem oberen und dem unteren Punkt. Anschließend wird horizontal entlang dem Vektor zwischen nasalem Punkt und temporalen Punkt in der Mitte der Scheibe (genähert durch die x-Koordinate) gefolgt. Das Kreuzprodukt aus dem Vektor zwischen den Mitten der Scheibenebenen beider Seiten und dem Mittelwert der beiden Vektoren aus oberem und unterem Fassungspunkt bestimmt die Normale der Fassungsebene. Haltepunkt ist eine der Scheibenmitten.

Das Kastenmaß wird als senkrechte Projektion des Scheibenrandes auf die Scheibenebene bestimmt. Der Fassungsscheibenwinkel kann nun sogar für jede Seite als der Winkel zwischen der jeweiligen Scheibenebene und der Fassungsebene bestimmt werden.
In anderen Worten läßt sich die Normale der Scheibenebene aus dem Kreuzprodukt des Vektors zwischen dem nasalen und dem temporalen Schnittpunkt einer horizontalen Ebene durch die Gerade der Nullblickrichtung mit dem jeweiligen Glasrand zur Fassung sowie dem Vektor zwischen dem oberen und dem unteren Schnittpunkt einer vertikalen Ebene durch die Gerade Nullblickrichtung mit den jeweiligen Glasrand zur Fassung bestimmen.

– Die ”Pupillendistanz” entspricht im wesentlichen dem Abstand der Pupillenmitten, insbesondere in Nullblickrichtung.
– Die ”Nullblickrichtung” ist eine Blickrichtung geradeaus bei parallelen Fixierlinien. In anderen Worten handelt es sich um eine Blickrichtung, welche durch eine Stellung des Auges relativ zum Kopf des Benutzers definiert ist, wobei die Augen ein Objekt anblicken, das sich in Augenhöhe befindet und an einem unendlich fernen Punkt angeordnet ist. Folglich ist die Nullblickrichtung lediglich durch die Stellung der Augen relativ zum Kopf des Benutzers bestimmt. Befindet sich der Kopf des Benutzers in einer normalen aufrechten Haltung, so entspricht die Nullblickrichtung im wesentlichen der Horizontalrichtung im Bezugssystem der Erde. Die Nullblickrichtung kann aber zu der Horizontalrichtung im Bezugssystem der Erde gekippt sein, falls beispielsweise der Benutzer seinen Kopf, ohne weitere Bewegung der Augen, nach vorne oder zur Seite neigt. Analog wird durch die Nullblickrichtung beider Augen eine Ebene aufgespannt, welche im Bezugssystem der Erde im wesentlichen parallel zur Horizontalebene ist. Die Ebene, welche durch die beiden Nullblickrichtungen der beiden Augen aufgespannt wird, kann ebenfalls zu der Horizontalebene im Bezugssystem der Erde geneigt sein, falls beispielsweise der Benutzer den Kopf vorne oder zur Seite neigt.

Vorzugsweise entspricht die vertikale Ebene des Benutzers einer ersten Ebene und die horizontale Ebene des Benutzers einer zweiten Ebene, welche senkrecht zu der ersten Ebene ist. Beispielsweise kann die horizontale Ebene im Bezugssystem des Benutzers parallel zu einer horizontalen Ebene im Bezugssystem der Erde angeordnet sein und lediglich durch den Mittelpunkt einer Pupille verlaufen. Dies ist insbesondere dann der Fall, falls die beiden Augen des Benutzers beispielsweise in unterschiedlicher Höhe (im Bezugssystem der Erde) angeordnet sind.

– Der Augendrehpunkt eines Auges ist der Punkt des Auges, der bei einer Bewegung des Auges, bei festgelegter Kopfhaltung, beispielsweise einer Blicksenkung oder Blickhebung durch Rotation des Auges im wesentlichen in Ruhe bleibt. Der Augendrehpunkt ist somit im wesentlichen das Rotationszentrum des Auges.
– Effektive optische Achsen der Bildaufnahmeeinrichtungen sind diejenigen Bereiche von Linien, welche von dem Mittelpunkt der jeweiligen Aperturen der Bildaufnahmeeinrichtungen senkrecht zu diesen Aperturen ausgehen und den abgebildeten Teilbereich des Kopfes des Benutzers schneiden. In anderen Worten handelt es sich bei den effektiven optischen Achsen insbesondere um die optischen Achsen der Bildaufnahmeeinrichtungen, wobei diese optischen Achsen herkömmlicherweise senkrecht zu einem Linsensystem der Bildaufnahmeeinrichtungen angeordnet sind und vom Zentrum des Linsensystems ausgehen. Befinden sich im Strahlengang der Bildaufnahmeeinrichtungen keine weiteren optischen Elemente, wie beispielsweise Umlenkspiegel oder Prismen, so entspricht die effektive optische Achse im wesentlichen der optischen Achse der Bildaufnahmeeinrichtung. Sind jedoch im Strahlengang der Bildaufnahmeeinrichtung weitere optische Elemente, beispielsweise ein oder mehrere Umlenkspiegel, angeordnet, entspricht die effektive optische Achse nicht mehr der optischen Achse der Bildaufnahmeeinrichtung, wie sie von der Bildaufnahmeeinrichtung ausgeht.

Anders ausgedrückt ist die effektive optische Achse derjenige Bereich einer gegebenenfalls mehrfach optisch umgelenkten optischen Achse einer Bildaufnahmeeinrichtung, welcher ohne Änderung der Richtung den Kopf des Benutzers schneidet. Die optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung entspricht einer Linie, welche von einem Mittelpunkt einer Apertur der Bildaufnahmeeinrichtung unter einem rechten Winkel zu einer Ebene, welche die Apertur der Bildaufnahmeeinrichtung umfaßt, ausgeht, wobei die Richtung der optischen Achse der Bildaufnahmeeinrichtung durch optische Elemente, wie beispielsweise Spiegel und/oder Prismen, veränderbar ist. Die effektiven optischen Achsen zweier Bildaufnahmeeinrichtungen können sich zumindest beinahe schneiden.

– Der Begriff ”beinahe schneiden” bedeutet, daß die effektiven optischen Achsen einen kleinsten Abstand von weniger als etwa 10 cm, bevorzugt weniger als etwa 5 cm, besonders bevorzugt weniger als etwa 1 cm aufweisen. Zumindest beinahe schneiden bedeutet daher, daß sich die effektiven Achsen schneiden oder sich beinahe schneiden.
– Eine ”Musterprojektionseinrichtung” ist beispielsweise ein herkömmlicher Projektor wie beispielsweise ein handelsüblicher Beamer. Die projizierten Musterdaten sind beispielsweise ein Streifenmuster bzw. ein binäres Sinusmuster. Die Musterdaten werden auf zumindest einen Teilbereich des Kopfes des Benutzers projiziert und mittels der Bildaufnahmeeinrichtung werden Bilddaten und/oder Vergleichsbilddaten davon erzeugt. Von dem so beleuchteten Teilbereich des Kopfes des Benutzers werden unter einem Triangulationswinkel von der Bildaufnahmeeinrichtung Bilddaten und/oder Vergleichsbilddaten erzeugt. Der Triangulationswinkel entspricht dem Winkel zwischen einer effektiven optischen Achse der Bildaufnahmeeinrichtung und einem Projektionswinkel der Musterprojektionseinrichtung. Höhendifferenzen des Teilbereichs des Kopfes entsprechen lateralen Verschiebungen beispielsweise der Streifen des Streifenmusters als bevorzugte Musterdaten. Vorzugsweise wird bei der phasenmessenden Triangualtion das sogenannte Phasen-Schiebe-Verfahren verwendet, wobei auf Teilbereich des Kopfes ein periodisches, in der Intensitätsverteilung näherungsweise sinusförmiges Wellenmuster projiziert wird und das Wellenmuster schrittweise in dem Projektor bewegt. Während der Bewegung des Wellenmusters werden von der Intensitätsverteilung (und dem Teilbereich des Kopfes) während einer Periode vorzugsweise zumindest dreimal Bilddaten und/oder Vergleichsbilddaten erzeugt. Aus den erzeugten Bilddaten und/oder Vergleichsbilddaten kann auf die Intensitätsverteilung rück geschlossen werden und eine Phasenlage der Bildpunkte zueinander bestimmt werden, wobei Punkte auf der Oberfläche des Teilbereichs des Kopfes entsprechend ihrer Entfernung von der Bildaufnahmeeinrichtung einer bestimmten Phasenlage zugeordnet sind. Weiterhin wird auf die Zulassungsarbeit mit dem Titel "Phasenmessende Deflektometrie (PMD) – ein hochgenaues Verfahren zur Vermessung von Oberflächen" von Rainer Seßner, März 2000, verwiesen, welche für weitere Begriffsdefinitionen insoweit einen integralen Offenbarungsbestandteil der vorliegenden Anmeldung dar stellt.
– Die Begriffe ”elektromagnetische Strahlung” und ”Licht” werden synonym verwendet.
– Der Begriff ”Proband” und ”Benutzer”, insbesondere ”Benutzer eines Brillenglases” werden synonym verwendet.
– Der Begriff ”im wesentlichen” kann eine geringfügige Abweichung von einem Sollwert beschreiben, insbesondere eine Abweichung im Rahmen der Herstellungsgenauigkeit und/oder im Rahmen der notwendigen Genauigkeit, so daß ein Effekt beibehalten wird, wie er bei dem Sollwert vorhanden ist. Der Begriff ”im wesentlichen” kann daher eine Abweichung von weniger als etwa 30%, weniger als etwa 20%, weniger als etwa 10%, weniger als etwa 5%, weniger als etwa 2%, bevorzugt weniger als etwa 1% von einem Sollwert bzw. Sollposition, usw. beinhalten. Der Begriff ”im wesentlichen” umfaßt den Begriff ”identisch”, d. h. ohne Abweichung von einem Sollwert, einer Sollposition usw. sein.
– Der Begriff ”polarisiertes Licht” beschreibt beispielsweise ein Bündel von Lichtstrahlen ausschließlich aus annähernd gleich ausgerichteten Wellen, wobei Licht eine elektromagnetische Transversalwelle ist, d. h. die Welle schwingt senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, wobei die Richtung des Schwingens für jeden einzelnen ”Teilstrahl” (für jedes Photon) verschieden ist. Diese Eigenschaft wird als Polarisation bezeichnet. Somit ist Polarisation eine Eigenschaft von Transversalwellen, die die Richtung des Amplitudenvektors der Transversalvelle beschreibt. Bei Longitudinalwellen kann kein Polarisationsphänomen auftreten, da die Schwingung in Ausbreitungsrichtung erfolgt. Eine Transversalwelle ist durch zwei Richtungen charakterisiert: Den Wellenvektor, der in Ausbreitungsrichtung zeigt, und den Amplitudenvektor, der bei Transversalwellen immer senkrecht auf den Wellenvektor steht. Das läßt jedoch im dreidimensionalen Raum noch einen Freiheitsgrad offen, nämlich die Rotation um den Wellenvektor. Es werden drei Arten von Polarisation unterschieden, die durch Richtung und Betrag des Amplitudenvektors in einem festen Raumpunkt beschrieben werden können. Bei ”linearer Polarisation” zeigt der Amplitudenvektor immer in eine feste Richtung und die Auslenkung ändert bei Voranschreiten der Welle ihren Betrag und ihr Vorzeichen periodisch (mit fester Amplitude).

Durchdringt Licht einen ”Polarisationsfilter”, kann lediglich Licht den Polarisationsfilter passieren, welches in der Polarisationsebene des Filters liegt, d. h. das parallel zu der Polarisationsrichtung des Polarisationsfilters ist. Licht, das andere Polarisierungsrichtung(en) aufweist wird von dem Polarisationsfilter absorbiert. Demzufolge ist das Licht, welches den Polarisationsfilter verläßt, immer polarisiert.
Ein polarisierter Lichtstrahl kann einen Polarisationsfilter, dessen Polarisationsrichtung im rechten Winkel zu der Polarisationsrichtung des Strahls steht, im wesentlichen nicht durchdringen.
Polarisiertes Licht kann durch Polarisation von nicht-polarisiertem Licht erzeugt werden. Nicht polarisiertes Licht kann durch folgende vier Methoden polarisiert werden: Absorption, Reflexion, Streuung und/oder Doppelbrechung, wobei nicht-polarisiertes Licht aus einer inkohärenten Überlagerung vieler Einzelwellen besteht, deren Polarisationszustände vorzugsweise statistisch verteilt sind.
Mit einem Linear-Polarisator, z. B. einer Polarisationsfolie, können aus statistisch polarisierten Lichtwellenzügen solche ausgewählt werden, die nur in einer bestimmten Schwingungsebene schwingen. Vorzugsweise kann ein Linear-Polarisator eine Plastikfolie aus langgestreckten Molekülen umfassen, die beispielsweise durch Spannen parallel gerichtet werden.
Sind bei zwei hintereinander geschalteten Polarisationsfiltern die Molekülachsen parallel, so kann das polarisierte Licht nach Durchgang durch den ersten Polarisationsfilter (Polarisator genannt) auch den zweiten Polarisatiosnfilter (Analysator genannt) durchdringen. Sind die Molekülachsen senkrecht zueinander, wird das von dem Polarisator kommende polarisierte Licht von dem Analysator absorbiert.
Fällt ein Lichtwellenzug, der schräg zur Durchlaßrichtung, d. h. Polarisationsrichtung des Polarisationsfilters schwingt, auf diesen auf, geht nur diejenige Komponente durch den Polarisationsfilter, die parallel zu der Polarisationsrichtung schwingt. Die senkrecht zur Polarisationsrichtung schwingende Komponente wird absorbiert.
Polarisiertes Licht kann auch mittels einer entsprechenden Lichtquelle direkt erzeugt werden, zum Beispiel mittels eines Lasers.
Vorrichtung gemäß einem Aspekt
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dreidimensionalen Darstellen von Darstellungsbilddaten, insbesondere zum Positionieren eines Probanden, mit

– zumindest einer Bildaufnahmeeinrichtung, welche ausgelegt ist, Bilddaten zumindest eines Teilbereichs eines Kopfes eines Probanden zu generieren
– zumindest einer Bilddarstellungseinrichtung, welche ausgelegt ist, Darstellungsbilddaten derart dreidimensional darzustellen, daß – ein Fixationstarget dreidimensional dargestellt ist und/oder – ein Teilbereich des Kopfes des Probanden beleuchtet ist und/oder – Informationsdaten dreidimensional dargestellt sind, und mit
– zumindest einer Datenverarbeitungseinrichtung, welche ausgelegt ist, mittels der Bilddaten Parameterdaten des Probanden zu bestimmen.

Die individuellen Parameter des Probanden umfassen insbesondere:

– Pupillendistanz;
– monokularer Pupillenabstand;
– Hornhautscheitelabstand nach Bezugspunktforderung und/oder nach Augendrehpunktforderung;
– monokularer Zentrierpunktabstand;
– Zentrierpunktkoordinaten;
– Scheibenabstand;
– Dezentration des Zentrierpunktes;
– Scheibenhöhe und -breite;
– Scheibenmittenabstand;
– Brillenglasvorneigung;
– Fassungsscheibenwinkel;
– Einschleifhöhe.

Vorteilhafterweise ist es daher möglich, eine flexibel einsetzbare Vorrichtung bereitzustellen, die eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen kann, wobei die Vorrichtung eine geringe Größe, insbesondere eine geringe Gehäuseabmessung aufweisen kann. Besonders vorteilhaft ist die zumindest eine Bildaufnahmeeinrichtung insbesondere in Zusammenwirken mit bzw. abgestimmt auf einen oder mehrere Spiegel und eine oder mehrere Beleuchtungsanordnungen bzw. -einrichtungen angeordnet und ausgelegt, die zur Bestimmung der Parameterdaten des Probanden notwendige Bilddaten zu generieren. Weiterhin vorteilhafterweise kann mit der Vorrichtung beispielsweise mittels der Bilddarstellungseinrichtung der Proband beraten werden und/oder Informationen ausgegeben werden. Hierbei kann die Bilddarstellungseinrichtung auch als Eingabeeinrichtung ausgelegt sein. Beispielsweise kann die Bilddarstellungseinrichtung ein sogenanntes „touch screen” sein.
Weiterhin vorteilhafterweise kann die Bilddarstellungseinrichtung derart ausgelegt sein, daß bei einer Messung, d. h. bei Aufnahme der Bilddaten mittels der Bildaufnahmeeinrichtung, der Proband nicht von seiner Nullblickrichtung abgelenkt ist. Dies kann insbesondere dadurch möglich sein, daß die Bilddarstellungseinrichtung derart ausgelegt ist, daß der Proband während des Generierens der Bilddaten auf die Bilddarstellungseinrichtung bzw. die dargestellten Darstellungsbilddaten blickt. Beispielsweise ist dies möglich, wenn die Bilddarstellungseinrichtung ausgelegt ist, ein Fixationstarget dreidimensional darzustellen, wobei der Proband auf das dargestellte Fixationstarget blickt, insbesondere das Fixationstarget fixiert. Es ist möglich, daß der Proband das Fixationstarget fixiert, wenn das Fixationstarget zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig in einer Entfernung zwischen etwa 0,3 m und etwa 1,5 m von dem Probanden entfernt abgebildet ist. Es ist auch möglich, daß der Proband das Fixationstarget zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig als im Unendlichen abgebildet wahrnimmt und somit das Fixationstarget nicht fokussiert, sondern sein Blick ins Unendliche, insbesondere geradeaus gerichtet ist.
Weiterhin vorteilhafterweise ist keine separate Montage der Bilddarstellungseinrichtung notwendig, um ein Fixationstarget und/oder Informationsdaten darzustellen und/oder einen Teilbereich des Kopfes des Probanden zu beleuchten. Besonders vorteilhaft ist es nicht notwendig, daß ein getrennt angeordneter Monitor beispielsweise an einer Seite der Vorrichtung angeordnet sein muß, um die Vorrichtung zu bedienen. Vielmehr kann die Bilddarstellungseinrichtung als Schnittstelle sowohl zum Darstellen des Fixationstargets als auch zum Darstellen der Informationsdaten dienen. Ebenso kann die Bilddarstellungseinrichtung als zusätzliche oder einzige Beleuchtungseinrichtung dienen.
Die Vorrichtung kann beispielsweise dadurch bedient werden, daß mittels einer externen Tastatur die Vorrichtung steuerbar ist und die Bilddarstellungseinrichtung als visuelle Schnittstelle dient. Alternativ oder zusätzlich kann die Bilddarstellungseinrichtung auch als Eingabeschnittstelle dienen, beispielsweise wenn die Bilddarstellungseinrichtung als „touch screen” ausgelegt ist.
Weiterhin vorteilhafterweise können mittels des dreidimensional dargestellten Fixationstargets Bilddaten des Probanden für verschiedene Blickausrichtungen erstellt werden. Insbesondere ist es möglich, die Pupillendistanz des Probanden bei verschiedenen Blickausrichtungen zu bestimmen, beispielsweise bei einer Fixierung eines nahen Punktes, bei einer Fixierung eines fernen Punktes, insbesondere bei einer Blickausrichtung geradeaus ins Unendliche. Dies kann im wesentlichen kontinuierlich durchgeführt werden.
Besonders vorteilhafterweise ist die Vorrichtung ausgelegt, die Position eines Probanden zu einer Parameterdatenbestimmung zu zentrieren. Zum anderen können gemäß der vorliegenden Vorrichtung die Parameterdaten des Probanden, insbesondere dessen individuellen Parameter unter Verwendung der Bilddarstellungseinrichtung bestimmt werden.
Der Begriff ”dreidimensional darstellen” beschreibt insbesondere, daß die Darstellungsbilddaten derart dargestellt werden, daß sie bei dem Probanden, der auf die Darstellungsbilddaten blickt, einen dreidimensionalen, d. h. räumlichen Seheindruck erzeugen. In anderen Worten erscheint dem Probanden ein dreidimensional dargestelltes Objekt im wesentlichen derart, als ob das dargestellte Objekt räumlich vor ihm angeordnet wäre.
Vorzugsweise wird der Teilbereich des Kopfes des Probanden aktiv beleuchtet, d. h. der Teilbereich des Kopfes der Probanden wird erhellt. Die Beleuchtung dient vorzugsweise jedoch einem weiteren Zweck bzw. weist einen weiteren Effekt auf, nämlich, daß anhand der Beleuchtung des Teilbereichs des Kopfes spezifische Bilddaten erzeugbar sind, insbesondere eine spezifische Auswertung der Bilddaten möglich ist. Insbesondere kann die Beleuchtung des Teilbereichs des Kopfes auf eine spezifische Funktionsweise der Datenverarbeitungseinrichtung abgestimmt sein.
Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung zumindest zwei Bildaufnahmeeinrichtungen, die ausgelegt und angeordnet sind, unter verschiedenen Aufnahmerichtungen jeweils Bilddaten eines Teilbereichs des Kopfes des Benutzers bzw. des Probanden zu generieren. Insbesondere können die zumindest zwei Bildaufnahmeeinrichtungen derart angeordnet sein, daß ihre effektiven optischen Achsen in einer gemeinsamen Ebene liegen, wobei die gemeinsame Ebene in Gebrauchsstellung parallel zu der Nullblickrichtung ist.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung zumindest drei Bildaufnahmeeinrichtungen, die ausgelegt und angeordnet sind, unter verschiedenen Aufnahmerichtungen jeweils Bilddaten eines Teilbereichs des Kopfes des Benutzers bzw. des Probanden zu generieren.
Besonders bevorzugt können mittels der zumindest drei Bildaufnahmeeinrichtungen Bilddaten von zumindest teilweise überlappenden Bereichen des Kopfes mit oder ohne daran angeordneter Brille erzeugt werden. Insbesondere können Bilddaten von identischen Teilbereichen des Kopfes des Probanden mit oder ohne daran angeordneter Brille erzeugt werden. Die verschiedenen Aufnahmerichtungen sind vorzugsweise identisch zu den effektiven optischen Achsen der Bildaufnahmeeinrichtungen.
Vorzugsweise liegen die effektiven optischen Achsen jeweils zwei der Bildaufnahmeeinrichtungen im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene, wobei die Ebenen voneinander verschieden sind.
In anderen Worten können die effektiven optischen Achsen einer ersten und einer zweiten Bildaufnahmeeinrichtung in einer Ebene liegen. Die effektiven optischen Achsen der ersten und einer dritten Bildaufnahmeeinrichtung können in einer anderen Ebene liegen. Die Ebene, in der die erste und die dritte Bildaufnahmeeinrichtung liegen, wird als erste Ebene bezeichnet. Die erste und die dritte Bildaufnahmeeinrichtung können insbesondere die erste Ebene aufspannen. Die Ebene, in der die erste und die zweite Bildaufnahmeeinrichtung liegen, wird als zweite Ebene bezeichnet. Die erste und die zweite Bildaufnahmeeinrichtung können insbesondere die zweite Ebene aufspannen. Die erste und die zweite Ebene sind voneinander verschieden. Die erste und die zweite Ebene schneiden sich, d. h. die erste und die zweite Ebene sind nicht parallel. In einer betriebsmäßigen Gebrauchsposition der Vorrichtung kann beispielsweise die erste Ebene im wesentlichen eine Vertikalebene im Bezugssystem der Erde sein. Die zweite Ebene kann beispielsweise im wesentlichen eine Horizontalebene im Bezugssystem der Erde sein.
Vorzugsweise liegen

– die effektiven optischen Achsen einer ersten Bildaufnahmeeinrichtung und einer zweiten Bildaufnahmeeinrichtung im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene,
– die effektive optische Achse der dritten Bildaufnahmeeinrichtung in einer weiteren Ebene, die im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der effektiven optischen Achsen der ersten und der zweiten Bildaufnahmeeinrichtung ist, wobei

Anders dargestellt kann die dritte Bildaufnahmeeinrichtung derart angeordnet sein, daß deren effektive optische Achse in einer ersten Ebene liegt, wobei in Gebrauchsstellung die erste Ebene im wesentlichen eine Vertikalebene im Bezugssystem der Erde sein kann. Die erste und die zweite Bildaufnahmeeinrichtungen können derart angeordnet sein, daß deren effektive optischen Achsen in einer gemeinsamen zweiten Ebene liegen, wobei in Gebrauchsstellung die zweite Ebene im wesentlichen eine Horizontalebene im Bezugssystem der Erde sein kann.
Die dritte Bildaufnahmeeinrichtung kann vorzugsweise im wesentlichen mittig zwischen der ersten Bildaufnahmeeinrichtung und der zweiten Bildaufnahmeeinrichtung angeordnet sein, wobei die effektive optische Achse der dritten Bildaufnahmeeinrichtung im wesentlichen nicht in der zweiten Ebene liegt, sondern die zweite Ebene schneidet. Die dritte Bildaufnahmeeinrichtung kann von der ersten und der zweiten Bildaufnahmeeinrichtung im wesentlichen gleich beanstandet sein. Die effektive optische Achse der dritten Bildaufnahmeeinrichtung liegt in der ersten Ebene, wobei die erste Ebene im wesentlichen senkrecht zu der zweiten Ebene ist. Die erste Ebene kann im wesentlichen eine Symmetrieebene für die effektive optische Achse der ersten Bildaufnahmeeinrichtung und die effektive optische Achse der zweiten Bildaufnahmeeinrichtung sein. Die dritte Bildaufnahmeeinrichtung kann als untere Bildaufnahmeeinrichtung bezeichnet werden. Die erste und/oder die zweite Bildaufnahmeeinrichtung kann/können als obere Bildaufnahmeeinrichtung(en) bezeichnet werden.
Vorzugsweise ist in Gebrauchsstellung der Vorrichtung die effektive optische Achse zumindest einer der Bildaufnahmeeinrichtungen im wesentlichen parallel zu der Nullblickrichtung des Probanden.
In anderen Worten kann beispielsweise die erste Ebene mittels der effektiven optischen Achse der ersten Bildaufnahmeeinrichtung und der effektiven optischen Achse der dritten Bildaufnahmeeinrichtung aufgespannt sein. Die Nullblickrichtung des Probanden in Gebrauchsstellung ist vorzugsweise im wesentlichen parallel zu einer Horizontalrichtung im Bezugssystem der Erde, d. h. die Fixierlinien der Augen des Probanden sind in Nullblickrichtung im wesentlichen parallel zueinander und im wesentlichen parallel zu einer Horizontalebene im Bezugsystem der Erde. Die erste Ebene ist vorzugsweise eine Ebene, die parallel zu der Nullblickrichtung des Probanden ist und vorzugsweise mittig zwischen den Fixierlinien der beiden Augen des Probanden bei Blick entlang der Nullblickrichtung angeordnet ist. Weiterhin ist die effektive optische Achse der ersten Bildaufnahmeeinrichtung vorzugsweise im wesentlichen parallel zu der Nullblickrichtung des Probanden. Die effektive optische Achse der dritten Bildaufnahmeeinrichtung kann die effektive optische Achse der ersten Bildaufnahmeeinrichtung des Probanden zumindest beinahe schneiden. Die erste Ebene kann eine Vertikalebene im Bezugssystem der Erde sein.
Die zweite Ebene ist vorzugsweise durch die Nullblickrichtung des Probanden und die effektive optische Achse der zweiten Bildaufnahmeeinrichtung aufgespannt. In anderen Worten kann/können die Fixierlinie(n) einer oder beider Augen des Probanden bei Blick entlang der Nullblickrichtung und die effektive optische Achse der zweiten Bildaufnahmeeinrichtung die zweite Ebene aufspannen. Ebenso können die effektiven optischen Achsen der ersten und der zweiten Bildaufnahmeeinrichtung die zweite Ebene aufspannen. Die zweite Ebene kann eine Horizontalebene im Bezugssystem der Erde sein.
Die effektive optische Achse der zweiten Bildaufnahmeeinrichtung und die effektive optische Achse der dritten Bildaufnahmeeinrichtung können beispielsweise windschief sein.
Vorzugsweise ist die Bilddarstellungseinrichtung ausgelegt, ein räumlich und/oder geometrisch und/oder farblich veränderliches, insbesondere zeitlich veränderliches Bild und/oder Muster dreidimensional darzustellen.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung eine Refraktionsbestimmungseinrichtung und/oder eine Wellenfrontbestimmungseinrichtung, wobei die Vorrichtung eine Beleuchtungseinrichtung der Refraktionsbestimmungseinrichtung und/oder der Wellenfrontbestimmungseinrichtung umfaßt. Die Beleuchtungseinrichtung kann auch Bestandteil der Bilddarstellungseinrichtung sein.
Vorteilhafterweise ist daher die Integration einer Vielzahl von Funktionen in einer kompakten Vorrichtung bzw. einem kompakten System ermöglicht, welches insbesondere eine

– Vermessung bzw. Bestimmung des 3D-Blickverhaltens des Probanden und/oder
– eine ortsaufgelöste Refraktionsmessung für refraktionsabhängiges Brillenglasdesign und/oder
– eine Wellenfrontbestimmung für wellenfrontoptimierte Brillengläser und/oder
– eine realitätsnahe Simulation und/oder Illustration des Sehverhaltens, insbesondere für bzw. während einer Gleitsichtglasberatung mit einer entsprechenden Veranschaulichung der Sehbereiche im dreidimensionalen Raum, z. B. des Sehverhaltens im Fernbereich und/oder im Zwischenbereich oder im Nahbereich und/oder der Astigmatismusbereiche und/oder
– eine insbesondere werbewirksame Verwendung der Bilddarstellungseinrichtung als 3D-Display in einem Geschäft

Besonders bevorzugt wird zu einer Refraktionsbestimmung und/oder Wellenfrontbestimmung der Kopf des Probanden mittels der Darstellungseinrichtung zumindest bereichsweise aktiv beleuchtet.
Vorteilhafterweise wird somit die Integration einer dreidimensionalen Meßfunktion, beispielsweise zur Messung bzw. Bestimmung von Parameterdaten des Probanden, insbesondere der individuellen Parameter des Probanden, unter Verwendung einer Bilddarstellungseinrichtung zum dreidimensionalen Darstellen von Darstellungsbilddaten, gegebenenfalls unter Verwendung eines Spiegels sowie einer werbe- und/oder beratungswirksamen Verwendung der Bilddarstellungseinrichtung und/oder eine hochaufgelöste Wellenfrontmessung ermöglicht.
Vorzugsweise umfaßt eine Beleuchtungseinrichtung der Refraktionsbestimmungseinrichtung und/oder der Wellenfrontbestimmungseinrichtung eine Vielzahl von Beleuchtungselementen. Insbesondere können die Beleuchtungselemente die zumindest eine Bilddarstellungseinrichtung umgebend angeordnet sein.
Vorzugsweise sind die Informationsdaten derart ausgelegt und dargestellt, daß sie einem Seheindruck des Probanden durch zumindest ein Gleitsichtglas entsprechen.
In anderen Worten werden die Informationsdaten vorzugsweise derart dargestellt, daß sie bei dem Probanden den Seheindruck vermitteln, der sich bei Verwendung eines entsprechenden Gleitsichtglases ergibt. Beispielsweise kann die Datenverarbeitungseinrichtung ausgelegt sein, anhand von individuellen Parametern, welche beispielsweise vorab bestimmt werden können, und insbesondere anhand von Rezeptdaten des Probanden die Darstellungsbilddaten derart zu bestimmen, daß bei der Darstellung der Darstellungsbilddaten mittels der Bilddarstellungseinrichtung bei dem Proband ein Seheindruck entsteht, welcher dem Seheindruck entspricht, wenn der Proband durch ein Gleitsichtglas blickt, welches die vorgenannten Rezeptdaten aufweist. Insbesondere kann mittels der Bilddarstellungseinrichtung dem Proband ein Seheindruck vermittelt werden, welcher dem Seheindruck entspricht, wenn er in Gebrauchsstellung durch das Gleitsichtglas blickt. Vorteilhafterweise ist es auch möglich, daß die Parameter manuell oder automatisch abgeändert werden, so daß der Proband virtuell ein oder mehrere Gleitsichtgläser probieren kann, d. h. dem Probanden sukzessive die Darstellungsbilddaten derart dargestellt werden, daß sich für den Proband ein Seheindruck ergibt, der (sukzessive) verschiedenen Gleitsichtgläsern entspricht. Folglich kann sich der Proband weiterhin vorteilhafterweise für das ihm angenehmste Gleitsichtglas entscheiden.
Folglich wird dadurch vorteilhafterweise eine realitätsnahe Simulation und/oder Illustration des Sehverhaltens, insbesondere für bzw. während einer Gleitsichtglasberatung mit einer entsprechenden Veranschaulichung der Sehbereiche im dreidimensionalen Raum, z. B. des Sehverhaltens im Fernbereich und/oder im Zwischenbereich oder im Nahbereich und/oder der Astigmatismusbereiche ermöglicht.
Vorzugsweise schneidet die effektive optische Achse der zumindest einen Bildaufnahmeeinrichtung die Darstellungsbilddaten im wesentlichen im geometrischen Schwerpunkt zumindest beinahe.
Vorzugsweise umfaßt die zumindest eine Bilddarstellungseinrichtung zumindest einen 3D-Bildschirm.
Die Bilddarstellungseinrichtung kann auch eine andere Einrichtung zum dreidimensionalen Darstellen von Daten, insbesondere unter Berücksichtigung der Position des Kopfes umfassen. Hierbei kann die Bilddarstellungseinrichtung ausgelegt sein, die dreidimensionale Darstellung an die Position des Kopfes anzupassen. Beispielsweise kann mittels der Bilddaten die Position des Kopfes, insbesondere der Augen des Probanden bestimmt werden und die Ausgabe der dreidimensionalen Daten mittels der Bilddarstellungseinrichtung an die bestimmte Position des Kopfes angepaßt werden, wobei auch eine Kopfbewegung bzw. Augenbewegung berücksichtigt werden kann. Die Bilddarstellungseinrichtung kann auch Einrichtung zum erzeugen bewegter 3D-Hollogramme umfassen, usw.
In anderen Worten kann die zumindest eine Bildaufnahmeeinrichtung beispielsweise unterhalb oder neben der Bilddarstellungseinrichtung angeordnet sein und anhand einer Umlenkeinrichtung die effektive optische Achse der zumindest einen Bildaufnahmeeinrichtung derart angeordnet werden, daß die effektive optische Achse die dargestellten Darstellungsbilddaten im wesentlichen im geometrischen Schwerpunkt schneidet. Dies kann insbesondere dadurch ermöglicht werden, daß die effektive optische Achse (nach Umlenken durch eine Umlenkeinrichtung) im wesentlichen identisch ist zu einer Normalenachse der Bilddarstellungseinrichtung durch den geometrischen Schwerpunkt einer Bildschirmfläche der Bilddarstellungseinrichtung. Ist die Bilddarstellungseinrichtung beispielsweise ein 3D-Bildschirm, kann die effektive optische Achse eine Normalenachse zu der Bildschirmfläche sein und insbesondere den geometrischen Schwerpunkt der Bildschirmfläche schneiden bzw. den geometrischen Schwerpunkt der zur Darstellungsbilddaten verwendeten Teilfläche der Bildschirmfläche schneiden.
Als Umlenkeinrichtung kann beispielsweise ein halbdurchlässiger Spiegel, ein Prisma, ein Strahlteiler, eine Folie, usw. verwendet werden. Ein 3D-Bildschirm kann eine herkömmliche Einrichtung zum dreidimensionalen Darstellen von dreidimensionalen Daten sein, welche beispielsweise auf dem Prinzip basiert, daß mittels speziell gestalteter Lochmasken den Augen des Probanden verschiedene Ansichten der Bilddarstellungsdaten zur Verfügung gestellt werden. Es ist auch möglich, daß die Bilddarstellungseinrichtung über entsprechende Polarisationsfilter, usw. verfügt.
Vorzugsweise ist der zumindest eine 3D-Bildschirm in Gebrauchsstellung (im Bezugssystem der Erde) unterhalb der Nullblickrichtung bzw. der Fixierlinie(n) eines oder beider Augen bei Blick entlang der Nullblickrichtung des Probanden angeordnet.
Beispielsweise kann eine Kante, in betriebsmäßiger Gebrauchsstellung insbesondere die Oberkante des 3D-Bildschirms von der Nullblickrichtung bzw. den Fixierlinien in Nullblickrichtung zwischen etwa 0,5 cm und etwa 5 cm, weiterhin vorzugsweise zwischen etwa 1 cm und etwa 4 cm beabstandet sein. Insbesondere beträgt der Abstand etwa 1,5 cm.
Es ist auch möglich, daß in Gebrauchsstellung der 3D-Bildschirm derart angeordnet ist, daß die Fixierlinien in Nullblickrichtung den 3D-Bildschirm in einem oberen Drittel des 3D-Bildschirms schneiden, d. h., daß ein Abstand des Schnittpunkts einer jeden Fixierlinie mit einer Bildschirmfläche des 3D-Bildschirms von einer Kante des Bildschirms etwa doppelt so groß ist, wie der Abstand von der gegenüberliegenden Kante.
Der Begriff ”unterhalb der Nullblickrichtung” beschreibt, daß in betriebsmäßiger Gebrauchsstellung beispielsweise der 3D-Bildschirm in einer Vertikalrichtung unterhalb einer Linie, welche der Nullblickrichtung entspricht, angeordnet ist.
Vorzugsweise ist der zumindest eine 3D-Bildschirm in Gebrauchsstellung derart angeordnet, daß die Blickrichtung bzw. die Fixierlinie(n) des Probanden bei einer Blickauslenkung von der Nullblickrichtung zu einer Nahblickrichtung den 3D-Bildschirm schneidet.
In anderen Worten kann der Proband seine Blickrichtung ändern. Der Proband kann im wesentlichen in die Nullblickrichtung blicken. Die Nullblickrichtung entspricht einer Blickrichtung waagerecht geradeaus bei parallelen Fixierlinien, d. h. bei einer Blickrichtung ins Unendliche. Der Proband kann seine Blickrichtung insbesondere von der Nullblickrichtung zur Nahblickrichtung ändern. Die Änderung kann im wesentlichen kontinuierlich sein. Beispielsweise kann der Proband auf ein dreidimensional dargestelltes Objekt blicken, wobei ein Teil des dreidimensional dargestellten Objekts virtuell als im Unendlichen dargestellt ist. Ein Bereich des Objekts kann derart dargestellt sein, daß dieser Bereich des Objekts von dem Proband zwischen etwa 0,3 m und etwa 1 m entfernt erscheint. Betrachtet der Proband den Teil des dargestellten Objekts, der unendlich entfernt scheint, blickt er in Nullblickrichtung. Betrachtet der Proband den Teil des dargestellten Objekts, der etwa 0,3 bis etwa 1 m entfernt erscheint, blickt der Proband in Nahblickrichtung. Es können insbesondere auch die persönlichen Sehanforderungen des Probanden berücksichtigt werden, so daß das Objekt gemäß den bevorzugten Sehgewohnheiten des Probanden dargestellt werden kann. Hierbei können spezifische Bereiche besonders gewichtet werden, falls der Proband beispielsweise bevorzugt in die Ferne statt in die Nähe blickt, usw. Die Bilddarstellungseinrichtung ist vorzugsweise derart angeordnet, daß bei einer Blickrichtungsänderung von der Nullblickrichtung zur Nahblickrichtung die Blickrichtung die Bilddarstellungseinrichtung schneidet.
In anderen Worten entspricht die Nahblickrichtung einer Blickrichtung des Probanden, wobei der Proband ein nahes Objekt fixiert, welches zwischen etwa 0,3 m und etwa 1 m entfernt ist. Die Nahblickrichtung kann beispielsweise einer Fixierlinie eines Auges des Probanden bei Betrachten des nahen Objekts entsprechen. Insbesondere kann der zumindest eine 3D-Bildschirm in Gebrauchsstellung derart angeordnet sein, daß für jedes Auge des Probanden die Fixierlinie bei einer Blickauslenkung vom Blick ins Unendliche, d. h. einer im wesentlichen horizontalen Fixierlinie, zu einem nahen Objekt den 3D-Bildschirm schneidet.
Vorzugsweise ist bzw. sind in Gebrauchsstellung die Bildaufnahmeeinrichtung(en) seitlich und/oder unterhalb und/oder oberhalb des 3D-Bildschirms angeordnet. In anderen Worten können beispielsweise drei Bildaufnahmeeinrichtungen vorhanden sein, wobei zwei Bildaufnahmeeinrichtungen links und rechts von der Bilddarstellungseinrichtung angeordnet sind und eine weitere Bildaufnahmeeinrichtung unterhalb der Bilddarstellungseinrichtung angeordnet ist, wobei dies insbesondere in betriebsmäßiger Gebrauchsstellung im Bezugssystem der Erde beispielsweise gesehen von dem Probanden aus gilt.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung zumindest zwei 3D-Bildschirme, wobei eine Bildaufnahmeeinrichtung zwischen den zumindest beiden 3D-Bildschirmen derart angeordnet ist, daß eine effektive optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung im wesentlichen in der Nullblickebene des Probanden liegt. Die effektive optische Achse kann auch parallel zu der Nullblickebene sein und zwischen etwa 1 mm und etwa 25 mm, vorzugsweise zwischen etwa 2 mm und etwa 15 mm, besonders bevorzugt zwischen etwa 2,5 mm und etwa 7,5 mm von der Nullblickebene beabstandet sein. Es ist auch möglich, daß effektive optische Achse zumindest etwa 1 mm, zumindest etwa 2 mm oder zumindest etwa 2,5 mm von der Nullblickebene beabstandet ist und höchstens etwa 25 mm, etwa 15 mm oder etwa 7,5 mm von der Nullblickebene beabstandet ist.
Besonders bevorzugt ist die Bildaufnahmeeinrichtung derart angeordnet, daß die effektive optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung im wesentlichen senkrecht zu einer Verbindungsstrecke der Pupillen des Probanden ist und diese Verbindungsstrecke halbiert.
Vorzugsweise ist eine Vielzahl von Beleuchtungsmitteln bzw. Beleuchtungselementen um die zumindest eine Bilddarstellungseinrichtung angeordnet.
Beispielsweise kann die Beleuchtungseinrichtung eine Vielzahl von LEDs, insbesondere LED im infraroten Spektralbereich als bevorzugte Beleuchtungselemente umfassen, wobei die LEDs um die zumindest eine Bilddarstellungseinrichtung angeordnet sind. Umfaßt die Bilddarstellungseinrichtung beispielsweise einen 3D-Bildschirm, können die Beleuchtungselemente in einem vorgegebenen Abstand a von der Bildschirmfläche des 3D-Bildschirms beabstandet angeordnet sein. Dieser Abstand a kann zwischen etwa 1,0 cm bis etwa 15 cm, vorzugsweise etwa 10 cm betragen. Der Abstand a kann vorzugsweise kleiner als etwa die halbe Breite der Beleuchtungseinrichtung sein, kleiner als etwa ein Viertel der Breite der Beleuchtungseinrichtung sein, kleiner als etwa ein Achtel der Breite der Beleuchtungseinrichtung sein, kleiner als etwa ein Sechzehntel der Breite der Beleuchtungseinrichtung sein, kleiner als etwa ein Zwanzigstel der Breite der Beleuchtungseinrichtung sein.
Ebenso können die Beleuchtungselemente voneinander einen vorgegebenen Abstand b aufweisen. Dieser Abstand b kann zwischen etwa 0,5 cm bis etwa 5 cm betragen. Der Abstand b kann vorzugsweise kleiner als etwa die halbe Höhe der Beleuchtungseinrichtung sein, kleiner als etwa ein Viertel der Höhe der Beleuchtungseinrichtung sein, kleiner als etwa ein Achtel der Höhe der Beleuchtungseinrichtung sein, kleiner als etwa ein Sechzehntel der Höhe der Beleuchtungseinrichtung sein, kleiner als etwa ein Zwanzigstel der Höhe der Beleuchtungseinrichtung sein. Die LEDs können auch in und/oder hinter Bilddarstellungseinrichtung positioniert sein. Die LEDs können die normale Hintergrundbeleuchtung eines LCD bzw. TFT Bildschirms als bevorzugtem 3D-Bildschirm ergänzen. Es ist auch möglich, daß die Beleuchtungseinrichtungen helle Pixel des LCD bzw. TFT Bildschirms als bevorzugtem 3D-Bildschirm umfassen bzw. daraus gebildet sind. In diesem müssen die Beleuchtungseinrichtungen keine eigenständigen Elemente sein, sondern können durch einen geeigneten Betrieb der Bilddarstellungseinrichtung erzeugt werden.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung eine Eye-Tracking-Einrichtung, welche ausgelegt ist, die Pupillenposition zumindest einer Pupille des Benutzers zu bestimmen. Gegebenenfalls kann mittels der Eye-Tracking-Einrichtung die Position der Pupille des Benutzers auch verfolgt werden, insbesondere bei einer Blickrichtungsänderung.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung zumindest ein Darstellungsmittel zum Darstellen zumindest eines charakteristischen Punktes des Brillenglases, wobei

– die zumindest eine Bildaufnahmeeinrichtung ausgelegt und angeordnet ist, Bilddaten des zumindest einen Darstellungsmittels und zumindest von Teilbereichen des Brillenglases und der Brillenfassung zu erzeugen und wobei
– die Datenverarbeitungseinrichtung ausgelegt ist, anhand der Bilddaten eine Position eines Brillenglases relativ zu der Brillenfassung zu bestimmen.

Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung zumindest zwei Bildaufnahmeeinrichtungen, wobei

– die Datenverarbeitungseinrichtung – eine Benutzerdatenbestimmungseinrichtung umfaßt, welche ausgelegt ist, anhand der erzeugten Bilddaten Benutzerdaten zumindest eines Teilbereichs des Kopfes oder zumindest eines Teilbereichs eines Systems des Kopfes und einer daran in Gebrauchsstellung angeordneten Brille des Probanden zu bestimmen, wobei die Benutzerdaten Ortsinformationen im dreidimensionalen Raum von vorbestimmten Punkten des Teilbereichs des Kopfes oder des Teilbereichs des Systems umfassen und – eine Parameterbestimmungseinrichtung umfaßt, welche ausgelegt ist, anhand der Benutzerdaten zumindest einen Teil der optischen Parameter des Probanden zu bestimmen; und wobei
– die Datenausgabeeinrichtung ausgelegt ist, zumindest einen Teil der bestimmten optischen Parameter des Benutzers auszugeben.

Die optischen Parameter können insbesondere individuelle Parameter des Probanden sein.
Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung zumindest zwei Bildaufnahmeeinrichtungen, welche jeweils ausgelegt und angeordnet sind,

– Vergleichsbilddaten zumindest eines Teilbereichs des Kopfes des Benutzers in Abwesenheit der Brille und/oder in Abwesenheit des zumindest einen Brillenglases und zumindest eines Teilbereichs einer Hilfsstruktur zu erzeugen und
– Bilddaten eines im wesentlichen identischen Teilbereichs des Kopfes des Benutzers mit daran angeordneter Brille und/oder daran angeordnetem zumindest einem Brillenglas und zumindest des Teilbereichs der Hilfsstruktur zu erzeugen, wobei
– die Datenverarbeitungseinrichtung ausgelegt ist, anhand der Bilddaten, anhand der Vergleichsbilddaten und anhand zumindest des Teilbereichs der Hilfsstruktur, die Position der Brille und/oder des zumindest einen Brillenglases relativ zu dem Pupillenmittelpunkt des entsprechenden Auges des Benutzers in Nullblickrichtung zu bestimmen, und wobei
– die Datenausgabeeinrichtung ausgelegt ist die Position der Brille und/oder des zumindest einen Brillenglases relativ zu dem Pupillenmittelpunkt des entsprechenden Auges des Benutzers in Nullblickrichtung auszugeben.

Verwendung gemäß einem Aspekt
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung insbesondere zum Positionieren eines Probanden, zum Bestimmen von Parameterdaten des Probanden mittels der Bilddaten.
Verfahren gemäß einem Aspekt
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum dreidimensionalen Darstellen von Darstellungsbilddaten mit den Schritten:

– dreidimensionales Darstellen von Darstellungsbilddaten derart, daß – ein Fixationstarget dreidimensional dargestellt ist und/oder – ein Teilbereich des Kopfes des Probanden beleuchtet ist und/oder – Informationsdaten dreidimensional dargestellt sind,
– Erzeugen von Bilddaten zumindest eines Teilbereichs des Kopfes des Probanden
– Bestimmen von Parameterdaten des Probanden mittels der Bilddaten.

Bevorzugte Ausführungsvarianten des Verfahrens
Vorzugsweise umfaßt der Schritt des Bestimmens der Parameterdaten den Schritt:

– Auswerten von Bilddaten einer unteren Bildaufnahmeeinrichtung, derart, daß zumindest ein erster Bestimmungspunkt einer Brillenfassung, insbesondere eines Brillenfassungsrandes und/oder zumindest eines Brillenglasrandes entlang einer ersten Richtung in den Bilddaten der unteren Bildaufnahmeeinrichtung festgelegt wird,
– Auswerten von Bilddaten einer oberen Bildaufnahmeeinrichtung, derart, daß mittels einer Projektion des zumindest einen ersten Bildpunktes in die Bilddaten der oberen Bildaufnahmeeinrichtung eine Position des zumindest einen ersten Bestimmungspunktes im dreidimensionalen Raum bestimmt wird.

Vorzugsweise umfaßt der Schritt des Bestimmens der Parameterdaten den Schritt:

– Auswerten von Bilddaten der oberen Bildaufnahmeeinrichtung, derart, daß zumindest ein zweiter Bestimmungspunkt einer Brillenfassung, insbesondere eines Brillenfassungsrandes und/oder zumindest eines Brillenglasrandes entlang einer zweiten Richtung in den Bilddaten der oberen Bildaufnahmeeinrichtung festgelegt wird,
– Auswerten von Bilddaten der unteren Bildaufnahmeeinrichtung, derart, daß mittels einer Projektion des zumindest einen zweiten Bildpunktes in die Bilddaten der unteren Bildaufnahmeeinrichtung eine Position des zumindest einen zweiten Bestimmungspunktes im dreidimensionalen Raum bestimmt wird.

Die Schritte des Bestimmens der Position des zumindest einen ersten Bestimmungspunktes im dreidimensionalen Raum und des zumindest einen zweiten Bestimmungspunktes im dreidimensionalen Raum können in beliebiger Reihenfolge wiederholt durchgeführt werden. Beispielsweise können die Schritte zweimal, dreimal, viermal, N-mal durchgeführt werden, wobei N eine natürliche Zahl ist.
Die Begriffe untere Bildaufnahmeeinrichtung und obere Bildaufnahmeeinrichtung dienen zur Unterscheidung der Bildaufnahmeeinrichtungen. Die obere Bildaufnahmeeinrichtung kann als erste Bildaufnahmeeinrichtung bezeichnet werden und die untere Bildaufnahmeeinrichtung kann als dritte Bildaufnahmeeinrichtung bezeichnet werden.
Vorzugsweise umfaßt das Verfahren den Schritt:

– Bestimmen der Paramterdaten mittels der Position des zumindest einen ersten Bestimmungspunktes im dreidimensionalen Raum und/oder mittels der Position des zumindest einen zweiten Bestimmungspunktes im dreidimensionalen Raum.

Vorzugsweise

– schneiden die erste Richtung und die zweite Richtung einander,
– ist die untere Bildaufnahmeeinrichtung derart unterhalb einer Nullblickebene des Probanden angeordnet, daß eine effektive optische Achse der unteren Bildaufnahmeeinrichtung in Gebrauchsstellung eine Nasenwurzel des Probanden zumindest beinahe schneidet und
– ist die obere Bildaufnahmeeinrichtung derart angeordnet, daß die effektive optische Achse der oberen Bildaufnahmeeinrichtung im wesentlichen parallel zu der Nullblickebene angeordnet ist.

Die erste Richtung kann beispielsweise eine Vertikalrichtung im Bezugssystem der Erde sein. Die zweite Richtung kann beispielsweise eine Horizontalrichtung im Bezugssystem der Erde sein. Das Verfahren kann besonders bevorzugt folgendermaßen durchgeführt werden, wobei die Schritte sinngemäß auch in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden können, insbesondere kann auch erst der Bestimmungspunkt in den Bilddaten der oberen Bildaufnahmeeinrichtung:

– Mit der unteren Bildaufnahmeeinrichtung wird ein Bild des Kopfes des Probanden erzeugt. In den Bilddaten sind ein, vorzugsweise beide Augen abgebildet. In den Bilddaten sind ein Brillenglasrand und/oder ein Brillenfassungsrand, vorzugsweise beide Brillenglasränder bzw. Fassungsränder (zumindest teilweise) abgebildet. In den Bilddaten ist eine, vorzugsweise beide Pupillen abgebildet.
– Es kann ein Schnittpunkt einer Geraden, die im wesentlichen durch einen Referenzpunkt, beispielsweise die Pupille des Probanden läuft und in Gebrauchsstellung im wesentlichen vertikal im Bezugssystem der Erde ist, mit einem Fassungsrand und/oder einem Brillenglasrand bestimmt werden. Es können auch zwei oder mehrere Schnittpunkte bestimmt werden. Dieser Schnittpunkt bzw. diese Schnittpunkte werden als erste(r) Bestimmungspunkt(e) bezeichnet.
– Mit der zweiten, d. h. der oberen Bildaufnahmeeinrichtung wird ein Bild des Kopfes des Probanden erzeugt. In den Bilddaten sind ein, vorzugsweise beide Augen abgebildet. In den Bilddaten sind ein Brillenglasrand und/oder ein Brillenfassungsrand, vorzugsweise beide Brillenglasränder bzw. Fassungsränder (zumindest teilweise) abgebildet. In den Bilddaten ist eine, vorzugsweise beide Pupillen abgebildet.
– Es wird eine Projektion des einen oder der mehreren Schnittpunkte in den Bilddaten der zweiten, oberen Bildaufnahmeeinrichtung bestimmt. Die Projektion eines jeden Schnittpunktes ist eine Linie. Der Schnittpunkt einer jeden Linie wird bestimmt und damit wird aufgrund der bekannten Position der beiden Bildaufnahmeeinrichtungen zueinander mittels der Bilddaten die Position eines jeden Schnittpunktes, d. h. eines jeden ersten Bestimmungspunktes im dreidimensionalen Raum bestimmt.
– Es kann ein Schnittpunkt einer Geraden, die im wesentlichen durch einen Referenzpunkt, beispielsweise die Pupille des Probanden läuft und in Gebrauchsstellung im wesentlichen horizontal im Bezugssystem der Erde ist, mit einem Fassungsrand und/oder einem Brillenglasrand bestimmt werden. Es können auch zwei oder mehrere Schnittpunkte bestimmt werden. Dieser Schnittpunkt bzw. diese Schnittpunkte werden als zweite(r) Bestimmungspunkt(e) bezeichnet.
– Es wird eine Projektion des einen oder der mehreren Schnittpunkte in den Bilddaten der ersten, unteren Bildaufnahmeeinrichtung bestimmt. Die Projektion eines jeden Schnittpunktes ist eine Linie. Der Schnittpunkt einer jeden Linie wird bestimmt und damit wird aufgrund der bekannten Position der beiden Bildaufnahmeeinrichtungen zueinander mittels der Bilddaten die Position eines jeden Schnittpunktes, d. h. eines jeden zweiten Bestimmungspunktes im dreidimensionalen Raum bestimmt.

Somit kann in einfacher Weise die Position der ersten und zweiten Bestimmungspunkte und somit des Brillenglases bzw. der Brillengläser und/oder der Brillenfassung im dreidimensionalen Raum bestimmt werden.

– Es wird die Position der Pupille im dreidimensionalen Raum bestimmt.
– Es wird die Position des einen oder beider Brillengläser und/oder der Brillenfassung relativ zu der einen oder zu beiden Pupillen bestimmt.

Die vorgenannte Bestimmung kann mittels zwei, drei, vier, usw. erster Bestimmungspunkte durchgeführt werden. Die vorgenannte Bestimmung kann mittels zwei, drei, vier, usw. zweiter Bestimmungspunkte durchgeführt werden. Der Referenzpunkt kann auch ein anderer, vorbestimmter bzw. vorbestimmbarer markanter Punkt des Auges sein.
Somit ist es möglich in einfacher Weise die Position des zumindest einen Bestimmungspunktes im dreidimensionalen Raum anzugeben, wobei ein Stereobild erzeugt wird.
Vorzugsweise umfaßt das Verfahren den Schritt:
Festlegen zumindest eines Fassungspunktes der Brillenfassung in den Bilddaten der unteren und oberen Bildaufnahmeeinrichtung.
In anderen Worten werden vorzugsweise für zwei oder mehrere Bildaufnahmeeinrichtungen mit jeder Bildaufnahmeeinrichtung ein Bild erzeugt. In dem jeweiligen Bild wird zumindest ein Fassungspunkt und/oder eines Punktes eines Brillenglases festgelegt. Dies kann manuell, z. B. durch Auswahl mittels einer Maus bzw. einer anderen Zeigeeinrichtung, insbesondere durch Berühren eines Touchpads bzw. einer Touchscreen mit einem Finger erfolgen. Dieser Punkt, d. h. dessen Position wird für die weiteren Bilddaten der jeweiligen Bildaufnahmeeinrichtung(en) beibehalten, ohne, daß dieser Punkt bzw. diese Punkte noch einmal manuell bestimmt und/oder automatisch erkannt werden muß/müssen. In anderen Worten wird die Position des zumindest eines Fassungspunktes und/oder Brillenglaspunktes durch initiales Festlegen des Punktes/der Punkte gelernt.
Vorzugsweise wird zum Festlegen des zumindest einen Fassungspunktes der Fassungspunkt in den Bilddaten automatisch oder manuell bestimmt.
Vorzugsweise wird der Fassungspunkt an der Brillenfassung durch ein Darstellungsmittel gekennzeichnet.
Das Darstellungsmittel kann beispielsweise ein Aufkleber, insbesondere in Form eines Sattelpunktes. sein. Das Darstellungsmittel kann auch eine gezeichnete kreisförmige Fläche sein, usw.
Der Fassungspunkt kann beispielsweise manuell bestimmt werden. Insbesondere kann/können ein oder mehr Fassungspunkte(e) in den dargestellten Bilddaten ausgewählt werden. Dies kann anhand eines Zeigegerätes, insbesondere einer Maus durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Touchscreen vorhanden sein und ein oder mehrere Fassungspunkte direkt ausgewählt werden indem entsprechende Flächen berührt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, daß ein oder mehrere Fassungspunkte automatisch ausgewählt werden. Hierzu kann eine Bilderkennungssoftware verwendet werden, welche markante Fassungspunkte und/oder Darstellungsmittel automatisch erkennt.
Vorzugsweise wird der zu bestimmende zumindest eine Fassungspunkt für die Datenverarbeitungseinrichtung definiert.
Vorzugsweise wird der zu bestimmende zumindest eine Fassungspunkt interaktiv definiert.
In anderen Worten kann eine sogenannte „Teachingfunktion” eingesetzt werden, mittels derer die Datenverarbeitungseinrichtung „lernt”, wie ein Fassungspunkt aussieht. Beispielsweise kann die Datenverarbeitungseinrichtung lernen, daß ein zu bestimmender Fassungspunkt als Sattelpunkt ausgebildet ist. Der Lernprozeß kann iterativ durchgeführt werden. Hierzu können durch die Bilderkennungssoftware bestimmte Fassungspunkte manuell korrigiert werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Bilderkennungssoftware steigt. Alternativ oder zusätzlich kann die Bilderkennungssoftware derart trainiert werden, daß mittels der Bilderkennungssoftware charakteristische Eigenschaften einer Brillenfassung, beispielsweise eine Ecke, eine Brücke, Brillenscharnier, usw. erkannt werden. Somit kann/können ein oder mehrere Fassungspunkte festgelegt werden.
Computerprogrammprodukt gemäß einem Aspekt
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, insbesondere auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder als Signal verwirklicht, welches, wenn geladen, in den Speicher eines Computers und ausgeführt von einem Computer bewirkt, daß der Computer ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführt.
Die Erfindung ist nicht durch die oben beschriebenen Aspekte beziehungsweise Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr können einzelne Merkmale der Aspekte und/oder Ausführungsformen losgelöst von dem entsprechenden Aspekt beziehungsweise der entsprechenden Ausführungsform beliebig miteinander kombiniert werden und insbesondere somit neue Ausführungsformen gebildet werden. In anderen Worten gelten die obigen Ausführungsformen zu den einzelnen Merkmalen der Vorrichtung sinngemäß auch für die Verwendung sowie auch das Verfahren und umgekehrt.
Figurenbeschreibung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand begleitender Figuren beispielhaft beschrieben. Einzelelemente der beschriebenen Ausführungsformen sind nicht auf die jeweilige Ausführungsform beschränkt. Vielmehr können Elemente der Ausführungsformen beliebig miteinander kombiniert werden und neue Ausführungsformen dadurch erstellt werden. Es zeigt
1: eine perspektivische Schemaansicht einer Vorrichtung in Betriebsstellung;
2: eine schematische Schnittansicht in Draufsicht einer Anordnung der Bildaufnahmeeinrichtungen gemäß 1 in Betriebsstellung;
3: eine schematische Schnittansicht von der Seite einer Anordnung der Bildaufnahmeeinrichtungen gemäß 1 in Betriebsstellung;
4: eine schematische Schnittansicht in Draufsicht einer weiteren Ausführungsform in Betriebsstellung;
5: eine schematische Ansicht von beispielhaften Bilddaten;
5a: eine schematische Ansicht von beispielhaften Bilddaten;
5b: eine schematische Ansicht von beispielhaften Bilddaten;
6: eine weitere schematische Ansicht von beispielhaften Bilddaten;
6a: eine weitere schematische Ansicht von beispielhaften Bilddaten;
6b: eine weitere schematische Ansicht von beispielhaften Bilddaten;
7: beispielhafte Bilddaten gemäß der 5;
7a: eine schematische Ansicht von beispielhaften Vergleichsbilddaten;
7b: beispielhafte Bilddaten gemäß der 5b;
8: beispielhafte Bilddaten gemäß der 6;
8a: beispielhafte Bilddaten gemäß der 6b;
9: beispielhafte Ausgabedaten, wie sie gemäß einer Ausführungsform ausgegeben werden;
9a: beispielhafte Ausgabedaten;
10: eine schematische Ansicht eines Teilbereiches der Vorrichtung;
11: eine schematische Ansicht einer Bildaufnahmeeinrichtung;
12: eine schematische Ansicht eines Teilbereiches der Vorrichtung;
13: eine schematische Vorderansicht eines Teilbereiches einer Vorrichtung.
1 zeigt eine schematische Perspektivenansicht einer Vorrichtung 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 10 umfaßt eine Anordnungseinrichtung in Form eines Gehäuses bzw. einer Säule 12, an welcher eine erste Bildaufnahmeeinrichtung in Form einer oberen Kamera 14 und eine zweite Bildaufnahmeeinrichtung in Form einer seitlichen Kamera 16 angeordnet ist. Ferner ist in die Säule 12 eine Datenausgabeeinrichtung in Form eines Monitors 18 integriert. Die obere Kamera 14 befindet sich vorzugsweise im Inneren der Säule 12, beispielsweise wie in 1 gezeigt, zumindest teilweise auf gleicher Höhe wie der Monitor 18. In Betriebsstellung sind die obere Kamera 14, und die seitliche Kamera 16 derart angeordnet, daß sich eine effektive optische Achse 20 der oberen Kamera 14 mit einer effektiven optischen Achse 22 der seitlichen Kamera 16 in einem Schnittpunkt 24 schneiden. Bei dem Schnittpunkt 24 der effektiven optischen Achsen 20, 22 handelt es sich vorzugsweise um den Punkt einer Nasenwurzel (vergleiche 2) oder um den Mittelpunkt der Brücke (nicht gezeigt).
Die obere Kamera 14 ist vorzugsweise mittig hinter einem teildurchlässigen Spiegel 26 angeordnet. Die Bilddaten der oberen Kamera 14 werden durch den teildurchlässigen Spiegel 26 hindurch erzeugt. Die Bilddaten (im folgenden Bilder genannt) der oberen Kamera 14 und der seitlichen Kamera 16 werden vorzugsweise an dem Monitor 18 ausgegeben. Weiterhin sind an der Säule 12 der Vorrichtung 10 drei Leuchtmittel 28 angeordnet. Bei den Leuchtmitteln 28 kann es sich beispielsweise um Leuchtstäbe, wie Leuchtstoffröhren handeln. Die Leuchtmittel 28 können jedoch auch jeweils eine oder mehrere Glühbirnen, Halogenleuchten, Leuchtdioden, etc. beinhalten.
In der in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung ist die effektive optische Achse 20 der oberen Kamera 14 parallel zu der Nullblickrichtung eines Benutzers 30 angeordnet. Die Nullblickrichtung entspricht der Fixierlinie der Augen des Benutzers in Primärstellung. Die seitliche Kamera 16 ist derart angeordnet, daß die effektive optische Achse 22 der seitlichen Kamera 16 die effektive optische Achse 20 der oberen Kamera 14 in einem Schnittpunkt 24 unter einem Schnittwinkel von näherungsweise 30° schneidet. Bei dem Schnittpunkt 24 der effektiven optischen Achsen 20, 22 handelt es sich vorzugsweise um den Punkt einer Nasenwurzel (vgl. 2) des Benutzers 30. Das heißt in der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung schneidet die effektive optische Achse 22 ebenfalls die Nullblickrichtung unter einem Winkel von 30°. Bei dem Schnittwinkel von 30° handelt es sich um einen bevorzugten Schnittwinkel. Es sind auch andere Schnittwinkel möglich. Vorzugsweise ist der Schnittwinkel jedoch kleiner als etwa 60°.
Weiterhin ist es nicht notwendig, daß sich die effektiven optischen Achsen 20, 22 schneiden. Vielmehr ist es auch möglich, daß der minimale Abstand der effektiven optischen Achsen von dem Ort der Nasenwurzel des Benutzers 30 beispielsweise weniger als näherungsweise 10 cm beträgt. Weiterhin ist es möglich, daß eine weitere seitliche Kamera (nicht gezeigt) an der Säule 12 angeordnet ist, wobei die weitere seitliche Kamera beispielsweise der seitlichen Kamera 16 schräg gegenüberliegt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die obere Kamera 14 und die seitliche Kamera 16 derart angeordnet sein, daß ihre Positionen und insbesondere ihre effektiven optischen Achsen beispielsweise an die Körpergröße des Benutzers 30 angepaßt werden können. Die Bestimmung der relativen Positionen der Kameras 14, 16 zueinander kann anhand eines bekannten Kalibrierverfahrens vorgenommen werden.
Die Kameras 14, 16 können weiterhin beispielsweise ausgelegt sein, jeweils einzelne Bilder eines Teilbereichs des Kopfes des Benutzers 30 zu erzeugen. Es ist aber auch möglich, daß anhand der Kameras 14, 16 Videosequenzen aufgenommen werden und diese Videosequenzen zur weiteren Auswertung benutzt werden. Vorzugsweise werden jedoch an den Kameras 14, 16 Einzelbilder erzeugt und diese Einzelbilder zur weiteren Auswertung benutzt, wobei die obere Kamera 14 und die seitliche Kamera 16 zeitsynchronisiert sind, das heißt zeitgleich Bilder des vorzugsweise identischen Teilbereichs des Kopfes des Benutzers 30 aufnehmen bzw. erzeugen. Ferner ist es möglich, daß von beiden Kameras 14, 16 Bilder unterschiedlicher Bereiche des Kopfes des Benutzers 30 aufgenommen werden. Die Bilder der beiden Kameras enthalten aber zumindest einen identischen Teilbereich des Kopfes des Benutzers 30.
In Betriebsstellung ist der Benutzer vorzugsweise derart angeordnet bzw. positioniert, daß sein Blick auf den teildurchlässigen Spiegel 26 gerichtet ist, wobei der Benutzer auf die Abbildung seiner Nasenwurzel (vgl. 2) in dem Spiegelbild des teildurchlässigen Spiegels 26 blickt.
Die Säule 12 kann eine beliebige andere Form aufweisen bzw. ein andersartiges Gehäuse darstellen, in welchem die Kameras 14, 16 und beispielsweise die Leuchtmittel 28, der teildurchlässige Spiegel 26 und der Monitor 18 angeordnet sind.
In Betriebsstellung beträgt der Abstand zwischen dem teildurchlässigen Spiegel 26 und dem Benutzer 30 lediglich zwischen etwa 50 und 75 cm, wobei der Benutzer 30 beispielsweise vor dem Spiegel steht bzw. gemäß einer Tätigkeit, zu welcher der Benutzer 30 eine Brille trägt, vor dem teildurchlässigen Spiegel 26 sitzt. Somit ist der Einsatz der bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung auch bei beschränkten räumlichen Verhältnissen möglich. Entsprechend kann Vorrichtung 10 beispielsweise so ausgelegt sein, daß die Positionen der oberen Kamera 14 und der seitlichen Kamera 16 und beispielsweise auch des teildurchlässigen Spiegels 26 und der Leuchtmittel 28 höhenverstellbar angeordnet sind. Die obere Kamera 14 kann sich daher auch oberhalb bzw. unterhalb des Monitors 18 befinden. Ferner ist es auch möglich, die Säule 12 bzw. die an der Säule 12 angeordnete obere Kamera 14, untere Kamera 16, teildurchlässigen Spiegel 26 und Leuchtmittel 28 um eine Horizontalachse im Bezugssystem der Erde zu kippen bzw. zu drehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann beispielsweise die seitliche Kamera 16 durch eine Musterprojektionseinrichtung, wie beispielsweise einen herkömmlichen Projektor, ersetzt werden und die dreidimensionalen Benutzerdaten anhand eines herkömmlichen Verfahrens, wie beispielsweise der phasenmessenden Triangulation, bestimmt werden.
2 zeigt eine schematische Draufsicht bevorzugter Anordnungen der Kameras 14, 16 in Betriebsstellung und der Positionierung eines Benutzers 30 in Betriebsstellung. Wie in 2 gezeigt, schneiden sich Projektionen der effektiven optischen Achsen 20, 22 auf eine horizontale Ebene im Bezugssystem der Erde unter einem Winkel von 23,5°. Der Schnittwinkel zwischen den effektiven optischen Achsen 20, 22 in der Ebene, welche durch die beiden effektiven optischen Achsen 20, 22 aufgespannt wird, beträgt, wie in 1 gezeigt, 30°. Der Schnittpunkt 24 der effektiven optischen Achsen 20, 22 entspricht dem Ort der Nasenwurzel des Benutzers 30. Wie ferner aus 2 hervorgeht, kann eine Position der seitlichen Kamera 16 beispielsweise entlang der effektiven optischen Achse 22 veränderbar sein. Die Position 32 der seitlichen Kamera 16 entspricht beispielsweise der Position, wie sie auch in 1 dargestellt ist. Die seitliche Kamera 16 kann beispielsweise aber auch entlang der effektiven optischen Achse 22 an einer Position 34 versetzt angeordnet sein, vorzugsweise kann die seitliche Kamera 16 beliebig positioniert werden. In den von der seitlichen Kamera 16 erzeugten Bilddaten muß jedoch zumindest eine Pupille (nicht gezeigt) des Benutzers sowie zumindest ein Brillenglasrand 36 bzw. ein Brillenfassungsrand 36 einer Brille 38 des Benutzers abgebildet sein. Ferner muß die Pupille vorzugsweise vollständig innerhalb des Brillenfassungs- bzw. Glasrandes 36 der Brille 38 abgebildet sein. Analog kann auch die obere Kamera 14 anders positioniert sein.
Soll ferner lediglich die Position eines oder beider Brillengläser relativ zu der Brillenfassung bestimmt und beispielsweise überprüft werden, ist es nicht notwendig, daß der Benutzer 30 die Brille 38 zum Bestimmen der Position des Brillenglases relativ zu der Brillenfassung auf dem Kopf trägt. Vielmehr kann die Position des Brillenglases relativ zu der Brillenfassung auch unabhängig von dem Benutzer 30 bestimmt werden. Beispielsweise kann die Brille 38 auf einer Ablage, wie z. B. einem Tisch (nicht gezeigt) abgelegt werden. Folglich kann die Vorrichtung daher auch anders ausgestaltet sein, beispielsweise eine andere Abmessung aufweisen. Insbesondere kann die Vorrichtung auch kleiner sein, als in 1 dargestellt. Beispielsweise kann die Vorrichtung lediglich die beiden Kameras 14, 16 aufweisen, welche im wesentlichen ortsfest zueinander angeordnet sein können. Die Kameras sind mit einem Computer verbindbar ausgelegt, so daß ein Datenaustausch zwischen den Kameras 14, 16 und dem Computer möglich ist. Beispielsweise kann die Vorrichtung auch mobil ausgebildet sein. In anderen Worten können die Bildaufnahmeeinrichtungen, d. h. die Kameras 14, 16, von der Datenverarbeitungseinrichtung, d. h. dem Computer, getrennt angeordnet sein, insbesondere in getrennten Gehäusen untergebracht sein.
Es ist auch möglich, daß die Brille von einer anderen Person als dem tatsächlichen Benutzer getragen wird.
3 zeigt eine schematische Schnittansicht der Anordnung der Kameras 14, 16 in Betriebsstellung sowie einer Position des Benutzers 30 in Betriebsstellung, von der Seite, wie sie in 1 gezeigt ist. Wie bereits in 2 gezeigt, kann die seitliche Kamera 16 entlang der effektiven optischen Achse positioniert werden, beispielsweise an der Position 32 oder an der Position 34. Ferner ist in 3 die Projektion der effektiven optischen Achsen 20, 22 auf eine Vertikalebene im Bezugssystem der Erde dargestellt. Der Winkel zwischen den effektiven optischen Achsen 20, 22 beträgt beispielsweise 23,5°, was einem Schnittwinkel von 30° in der Ebene entspricht, welche durch die effektiven optischen Achsen 20, 22 aufgespannt wird.
4 zeigt in Draufsicht eine Schnittansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Anstelle von zwei Kameras wird lediglich die obere Kamera 14 verwendet. Die obere Kamera 14 weist eine optische Achse 40 auf. Die optische Achse 40 entspricht einer Linie, welche von einem Mittelpunkt der Apertur (nicht gezeigt) der oberen Kamera 14 ausgeht und senkrecht zu der Ebene der Apertur (nicht gezeigt) der oberen Kamera 14 ist.
Ausgehend von der oberen Kamera 14 befindet sich in Richtung der optischen Achse 40 ein Strahlteiler 42 im Strahlengang der Kamera 14. Der Strahlteiler 42 ist beispielsweise derart ausgelegt, daß zwischen zwei Betriebsarten gewechselt werden kann:

– der Strahlteiler 42 ist entweder nahezu vollständig verspiegelt oder
– der Strahlteiler ist nahezu vollständig durchlässig für Licht.

Ist der Strahlteiler 42 beispielsweise vollständig durchlässig für Licht, wird die optische Achse 40 der oberen Kamera 14 nicht umgelenkt, sondern schneidet den Kopf des Benutzers 30 in dem Schnittpunkt 24. In diesem Fall entspricht die effektive optische Achse 20 der optischen Achse 40 der oberen Kamera 14. Ist der Strahlteiler 42 hingegen vollständig verspiegelt, wird die optische Achse 40 der oberen Kamera 14 durch den Strahlteiler 42 gemäß bekannter optischer Gesetze umgelenkt, wie in 4 dargestellt. Beispielsweise wird die optische Achse 40 um einen Winkel von 90° in einen ersten umgelenkten Teilbereich 44 der optischen Achse 40 der oberen Kamera 14 umgelenkt. Der erste umgelenkte Teilbereich 44 schneidet ein weiteres optisches Element, beispielsweise einen Umlenkspiegel 46. Dadurch wird der erste umgelenkte Teilbereich 44 der optischen Achse 40 erneut gemäß den herkömmlichen optischen Gesetzen in einen zweiten umgelenkten Teilbereich 48 der optischen Achse 40 umgelenkt. Der zweite umgelenkte Teilbereich 48 der optischen Achse 40 schneidet den Kopf des Benutzers 30. Der zweite umgelenkte Teilbereich 48 der optischen Achse 40 entspricht der effektiven Achse 22 der oberen Kamera 14, für den Fall, daß der Strahlteiler 42 vollständig verspiegelt ist.
Von der oberen Kamera 14 werden zeitversetzt Bilder des Teilbereichs des Kopfes des Benutzers 30 erzeugt, wobei die Bilder entweder bei vollständig verspiegeltem Strahlteiler 42 oder bei vollständig durchlässigem Strahlteiler 42 erzeugt werden. In anderen Worten können anhand der oberen Kamera 14 zwei Bilder des Teilbereichs des Kopfes des Benutzers 30 erzeugt werden, welche den Bildern entsprechend, wie sie gemäß 1, 2 oder 3 erzeugt werden können. Jedoch werden die Bilder in dieser bevorzugten Ausführungsform zeitversetzt von einer Bildaufnahmeeinrichtung, der oberen Kamera 14, erzeugt.
5 zeigt eine schematische Ansicht von Bilddaten wie sie von der oberen Kamera 14 erzeugt werden, d. h. eine schematische Frontalansicht eines Teilbereichs des Kopfes eines Benutzers 30, wobei lediglich zwei Brillengläser 50, sowie eine Brillenfassung 52 sowie ein rechtes Auge 54 und ein linkes Auge 56 des Benutzers 30 dargestellt sind. Als Benutzerdaten sind in 5 ein Pupillenmittelpunkt 58 des rechten Auges 54 und ein Pupillenmittelpunkt 60 des linken Auges 56 dargestellt. Ferner zeigt 5 eine Begrenzung 62 der Brillenfassung 52 für das rechte Auge 54 und eine Begrenzung 64 der Brillenfassung 52 für das linke Auge 56 im Kastenmaß, sowie Schnittpunkte 66 eine im Bezugssystem des Benutzers horizontalen Ebene mit dem Brillenfassungsrand 52 bezüglich des rechten Auges 54 sowie Schnittpunkte 68 einer im Bezugssystem des Benutzers 30 vertikalen Ebene senkrecht zu der horizontalen Ebene des Benutzers 30. Die horizontale Ebene ist durch die Strichlinie 70, die vertikale Ebene durch die Strichlinie 72 dargestellt.
Analog sind in 5 Schnittpunkte 74 einer horizontalen Ebene und Schnittpunkte 76 einer vertikalen Ebene für das linke Auge 56 gezeigt, wobei die horizontale Ebene durch die Strichlinie 78 und die vertikalen Ebene durch die Strichlinie 80 dargestellt ist.
Vorzugsweise werden die Pupillenmittelpunkte 58, 60 automatisch von einer Benutzerdatenpositionierungseinrichtung (nicht gezeigt) bestimmt. Hierzu können Reflexe 82 verwendet werden, welche an der Hornhaut der jeweiligen Augen 54, 56 aufgrund der Leuchtmittel 28 entstehen. Da gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsformen der Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung beispielsweise drei Leuchtmittel 28 angeordnet sind, werden pro Auge 54, 56 drei Reflexe 82 abgebildet. Die Reflexe 82 entstehen für jedes Auge 54, 56 direkt am Durchstoßpunkt einer jeweiligen Leuchtmittelfixierlinie an der Hornhaut. Bei der Leuchtmittelfixierlinie (nicht gezeigt) handelt es sich um die Verbindungsgerade zwischen dem Ort des jeweiligen Leuchtmittels 28, der auf der Netzhaut zentral abgebildet wird, und dem jeweiligen Pupillenmittelpunkt 58, 60 des entsprechenden Auges 54, 56. Die Verlängerung der Leuchtmittelfixierlinie (nicht gezeigt) geht durch den optischen Augendrehpunkt (nicht gezeigt). Vorzugsweise sind die Leuchtmittel 28 derart angeordnet, daß sie auf einer Kegelmantelfläche liegen, wobei sich die Spitze des Kegels an dem Pupillenmittelpunkt 58 bzw. 60 des rechten Auges 54 bzw. linken Auges 56 befindet. Die Symmetrieachse des Kegels ist ausgehend von der Kegelspitze parallel zu der effektiven optischen Achse 20 der oberen Kamera 14 angeordnet, wobei die drei Leuchtmittel 28 ferner so angeordnet sind, daß sich Verbindungsgeraden der Kegelspitze und des jeweiligen Leuchtmittels 28 lediglich in der Kegelspitze schneiden.
Anhand der Reflexe 82 für das rechte Auge 54 bzw. das linke Auge 56 kann der Pupillenmittelpunkt 58 bzw. 60 des rechten Auges 54 bzw. des linken Auges 56 bestimmt werden.
5a zeigt eine schematische Ansicht von Bilddaten, ähnlich zu 5, wie sie von der oberen Kamera 14 erzeugt werden, d. h. eine schematische Frontalansicht eines Teilbereichs der Brille 38, wobei zwei Brillengläser 154, 156 sowie eine Brillenfassung 52 dargestellt sind. 5a zeigt eine Begrenzung 62 der Brillenfassung 52 für das rechte Brillenglas 154 und eine Begrenzung 64 der Brillenfassung 52 für das linke Brillenglas 156 im Kastenmaß, sowie Schnittpunkte 66 einer im Bezugssystem der Erde horizontalen Ebene mit dem Brillenfassungsrand 52 bezüglich des rechten Brillenglases 154 sowie Schnittpunkte 68 einer im Bezugssystem der Erde vertikalen Ebene senkrecht zu der horizontalen Ebene. Die horizontale Ebene ist durch die Strichlinie 70, die vertikale Ebene durch die Strichlinie 72 dargestellt.
Analog sind in 5a Schnittpunkte 74 einer horizontalen Ebene und Schnittpunkte 76 einer vertikalen Ebene für das linke Brillenglas 156 gezeigt, wobei die horizontale Ebene durch die Strichlinie 78 und die vertikalen Ebene durch die Strichlinie 80 dargestellt ist.
Vorzugsweise werden die Darstellungsmittel in Form von Aufklebern 150 automatisch von der Datenverarbeitungseinrichtung (nicht gezeigt) bestimmt.
Weiterhin ist in 5a beispielhaft zwei Darstellungsmittel 150 gezeigt. Das Darstellungsmittel 150 kann beispielsweise ein sogenannter Sattelpunkt sein, der beispielsweise als Aufkleber 150 ausgebildet ist. Das Darstellungsmittel 150 kann aber auch ein einfarbiger Punkt 150 sein, der entweder als Aufkleber an dem Brillenglas (gezeigt in 6a) anordenbar ist oder beispielsweise mit einem Stift direkt auf das Brillenglas (gezeigt in 6a) gezeichnet wird.
5b zeigt eine Darstellung ähnlich zu 5 bzw. 5a, wobei zusätzlich ein Sattelpunkt 53 als bevorzugter Hilfspunkt sowie zwei Sattelpunkte 153, 253 als bevorzugte Darstellungsmittel dargestellt sind.
Jeder Sattelpunkt 53, 153, 253 kann beispielsweise ein Aufkleber sein. Es ist auch möglich, daß zwei Sattelpunkte 53 verwendet werden, wobei ein Sattelpunkt dem linken Auge (nicht gezeigt) und ein Sattelpunkt dem rechten Auge (nicht gezeigt) zugeordnet wird.
Besonders bevorzugt werden 9 Sattelpunkte 53, 153, 253 (nicht gezeigt), verwendet, wobei drei Sattelpunkte 153 an dem einen Brillenglas angeordnet sind (nicht gezeigt) drei Sattelpunkte 253 an dem anderen Brillenglas angeordnet sind (nicht gezeigt), und drei Sattelpunkte 53 an dem Kopf, beispielsweise der Stirn des Benutzers angeordnet sind (nicht gezeigt), um eine Position eines jeden Brillenglases relativ zu dem entsprechenden Auge, d. h. der entsprechenden Pupille bzw. der entsprechenden Pupillenmitte im dreidimensionalen Raum zu bestimmen.
Vorzugsweise wird der Sattelpunkt 53 automatisch von einer Benutzerdatenpositionierungseinrichtung (nicht gezeigt) erkannt und bestimmt.
6 zeigt eines Schemaansicht der Bilddaten der seitlichen Kamera 16 gemäß der 5. Da sich die seitliche Kamera 16 seitlich unterhalb des Teilbereiches des Kopfes des Benutzers 30 befindet, liegen Schnittpunkte einer horizontalen und einer vertikalen Ebene mit den Rändern der Brillenfassung 52 nicht auf horizontalen bzw. vertikalen Geraden, wie dies in 5 der Fall ist. Vielmehr werden Geraden, auf welchen Schnittpunkte mit der horizontale Ebene und der vertikalen Ebene liegen, aufgrund der perspektivischen Ansicht der seitlichen Kamera 16 auf schiefe Geraden 84 projiziert. Die horizontale Ebene 70 und die vertikale Ebene 72 schneiden daher den Rand 36 der Brillenfassung 52 an den Orten, in denen die projizierten Geraden 84 den Rand 36 der Brillenfassung 52 jeweils schneiden. Analog können auch anhand der in 6 dargestellten Bilddaten die Pupillenmittelpunkte 58, 60 anhand der Reflexe 82 bestimmt werden.
Mittels der in den 5 und 6 gezeigten Schnittpunkte 66, 68, 74, 76 und der Pupillenmittelpunkte 58, 60 können dreidimensionale Koordinaten des Systems Brille 30 und Auge(n) 54, 56 erzeugt werden. Weiterhin können zur Bestimmung der dreidimensionalen Koordinaten bestimmte Punkte im Kastenmaß herangezogen werden. Alternativ können die dreidimensionalen Koordinaten zumindest teilweise gegebenenfalls auch mittels der gemäß Kastenmaß bestimmten Punkte erzeugt werden. Anhand der Positionen in den Bilddaten, das heißt der Schnittpunkte 66, 68, 74, 76 und der Pupillenmittelpunkte 58, 60, können unter Kenntnis der Positionen der oberen Kamera 14 und der seitlichen Kamera 16 Ortsrelationen im dreidimensionalen Raum im System Auge(n) 54, 56 und Brille 30 erzeugt werden. Die Schnittpunkte 66, 68, 72, 74 bzw. die Pupillenmittelpunkte 58, 60 können von einem Optiker bestimmt, und anhand einer Computermaus (nicht gezeigt) eingegeben werden. Alternativ kann der Monitor 18 als ”touch screen” ausgelegt sein und die Schnittpunkte 66, 68, 72, 74 bzw. die Pupillenmittelpunkte 58, 60 können direkt anhand des Monitors 18 bestimmt und eingegeben werden. Alternativ können diese Daten aber auch automatisch anhand einer Bilderkennungssoftware erzeugt werden. Insbesondere ist es möglich, daß eine softwaregestützte Bildauswertung subpixelgenau erfolgt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Positionen weiterer Punkte der Brille 38 bestimmt werden und zur Bestimmung der optischen Parameter im dreidimensionalen Raum benutzt werden.
Anhand der dreidimensionalen Benutzerdaten des Systems Auge 54, 56 und Brille 30 können optische Parameter des Benutzers 30 bestimmt werden, wobei in dieser Bestimmung Kopf- und Blickbewegungen berücksichtigt werden können. Hierzu werden beispielsweise eine Vielzahl von Bildern erzeugt, wobei der Benutzer 30 eine Kopfbewegung ausführt bzw. beispielsweise ein bewegtes Objekt mit den Augen verfolgt. Alternativ ist es auch möglich, Bilder bei diskreten Kopf- bzw. Blickauslenkungen zu erzeugen, welche beispielsweise zur Bestimmung eines Konvergenzverhaltens der Augen bzw. zur Bestimmung von Unterschieden im Blickauslenkungsverhalten herangezogen werden können. Wie in 1 dargestellt, ist der Benutzer vorzugsweise in Primärstellung positioniert und, wie aus 2 hervorgeht, sind beispielsweise die effektive optische Achse 20 der oberen Kamera 14 und die Mittelparallele der Fixierlinien der Augen 54, 56 in Primärstellung, identisch. Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung ist derart ausgelegt, daß lediglich ein Auge, das heißt entweder das rechte Auge 54 oder das linke Auge 56, sowohl von der oberen Kamera 14 als auch der seitlichen Kamera 16 abgebildet ist. Die optischen Parameter des Benutzers 30 werden anhand des einen Auges 54, 56 bestimmt und unter Symmetrieannahmen die optischen Parameter für beide Augen 54, 56 bestimmt.
Vorteilhafterweise können gemäß der Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung die optischen Parameter, das heißt beispielsweise Pupillendistanz, Hornhautscheitelabstand, Fassungsscheibenwinkel, Vorneigung und Einschleifhöhe für einen Benutzer 30 bestimmt werden, dessen Blickauslenkung nicht der Nullblickrichtung entspricht. Vielmehr blickt der Benutzer 30 gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer Distanz von etwa 50 bis etwa 75 cm auf das Abbild seines Nasenrückens in dem teildurchlässigen Spiegel 26. In anderen Worten befindet sich der Benutzer 30 in einem Abstand von etwa 50 bis etwa 75 cm vor dem teildurchlässigen Spiegel 26, und blickt auf das Abbild seines Gesichts in dem teildurchlässigen Spiegel 26, insbesondere auf seine Nasenwurzel. Die Stellung der Augen 54, 56, welche durch das angeblickte Objekt entsteht, das heißt die Konvergenz der Augen 54, 56, kann bei der Bestimmung der optischen Parameter berücksichtigt werden und beispielsweise Drehungen der Augen bei der Bestimmung der optischen Parameter kompensiert werden, wobei beispielsweise eine virtuelle Nullblickrichtung unter Berücksichtigung der tatsächlichen Blickauslenkung bestimmt werden kann und anhand der virtuellen, d. h. der bestimmten und nicht gemessenen Nullblickrichtung die optischen Parameter des Benutzers bestimmt werden können. Vorteilhafterweise kann daher die Distanz zwischen Benutzer 30 und den Kameras 14, 16 gering sein. Insbesondere ist es auch möglich, daß die optischen Parameter bereits näherungsweise vorbestimmt werden. Ferner kann die Brille 38 vorangepaßt sein und die optischen Parameter werden mittels der Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung für die vorangepaßte bestimmt.
Weiterhin ist die Vorrichtung 10 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ausgelegt, den Vorneigungswinkel der Brille 38 für jedes Auge 54, 56 aus dem Winkel zwischen der Geraden durch den oberen Schnittpunkt 68 und dem unteren Schnittpunkt 68 der vertikalen Schnittebene 72 mit dem Rand 36 der Brillenfassung 52 im Dreidimensionalen zu berechnen. Außerdem kann eine mittlere Vorneigung aus der für das rechte Auge 54 bestimmten Vorneigung und der für das linke Auge 56 bestimmten Vorneigung bestimmt werden. Ferner kann ein Warnhinweis ausgegeben werden, falls die Vorneigung des rechten Auges 54 von der Vorneigung des linken Auges 56 um zumindest einen vorbestimmten Maximalwert abweicht. Ein solcher Hinweis kann beispielsweise mittels des Monitors 18 ausgegeben werden. Analog können Fassungsscheibenwinkel und Hornhautscheitelabstand bzw. Pupillendistanz aus dem dreidimensionalen Datensatz für das rechte Auge 54 und das linke Auge 56 sowie Mittelwerte davon bestimmt werden und gegebenenfalls Hinweise über den Monitor 18 ausgegeben werden, falls die Abweichungen der Werte für das rechte Auge 54 und das linke Auge 56 einen Maximalwert jeweils überschreiten.
Der Hornhautscheitelabstand kann wahlweise nach Bezugspunktforderung oder nach Augendrehpunktforderung berechnet werden. Gemäß der Bezugspunktforderung entspricht der Hornhautscheitelabstand dem Abstand des Scheitelpunktes des Brillenglases 50 von der Hornhaut an dem Durchstoßpunkt der Fixierlinie des Auges in Nullblickrichtung. Gemäß der Augendrehpunktforderung entspricht der Hornhautscheitelabstand dem minimalen Abstand der Hornhaut von dem Brillenglas 50.
Ferner kann die Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung derart ausgelegt sein, daß die Einschleifhöhe des Brillenglases 50 anhand eines Abstandes des Durchstoßpunktes der Fixierlinie eines Auges 54, 56 in Primärstellung mit einer Glasebene eines Brillenglases 50 von einer unteren horizontalen Tangente in der Glasebene berechnet wird. Eine untere horizontale Tangente ist beispielsweise in den 5 und 6 die Linie 84 der Begrenzung 62, 64 gemäß Kastenmaß. Vorzugsweise ist die Vorrichtung 10 ausgelegt, daß aus Punkten am Rand 36 der Brillenfassung 52 für jedes Auge 54, 56 ein dreidimensionaler geschlossener Streckenzug für die Glasform des Brillenglases 50 bestimmt wird, wobei aus Streckenzügen der jeweiligen Brillengläser 50 des rechten Auges 54 und des linken Auges 56 ein gemittelter Streckenzug für die Glasform bestimmt werden kann.
Alternativ ist es auch möglich, daß anstelle einer Mittelung der Werte der optischen Parameter, welche für das rechte Auge 54 und das linke Auge 56 bestimmt werden, die optischen Parameter, bzw. der Streckenzug für die Glasform lediglich für das Brillenglas 50 eines der Augen 54, 56 bestimmen wird und diese Werte auch für das andere der Augen 54, 56 verwendet werden.
Weiterhin kann die Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verwendet werden, Bilder des Benutzers 30 zu erzeugen und diesen Bildern Bilddaten einer Vielzahl von Fassungs- und/oder Brillenglasdaten zu überlagern, wodurch ein optimale Beratung des Benutzers 30 möglich ist. Insbesondere können Materialien, Schichten, Dicke und Farben der Brillengläser, deren Bilddaten den erzeugten Bilddaten überlagert werden, variiert werden. Die Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher ausgelegt sein, Anpassungsempfehlungen, insbesondere optimierte individuelle Parameter für eine Vielzahl unterschiedlicher Brillenfassungen bzw. Brillengläser bereitzustellen.
6a zeigt eine Schemaansicht der Bilddaten der seitlichen Kamera 16 gemäß der 5a, ähnlich zu der Darstellung gemäß 6. Da sich die seitliche Kamera 16 seitlich unterhalb des Teilbereiches des Kopfes des Benutzers 30 befindet, liegen Schnittpunkte einer horizontalen und einer vertikalen Ebene mit den Rändern der Brillenfassung 52 nicht auf horizontalen bzw. vertikalen Geraden, wie dies in 5a der Fall ist. Vielmehr werden Geraden, auf welchen Schnittpunkte mit der horizontale Ebene und der vertikalen Ebene liegen, aufgrund der perspektivischen Ansicht der seitlichen Kamera 16 auf schiefe Geraden 84 projiziert. Die horizontale Ebene 70 und die vertikale Ebene 72 schneiden daher den Rand 36 der Brillenfassung 52 an den Orten, in denen die projizierten Geraden 84 den Rand 36 der Brillenfassung 52 jeweils schneiden.
Mittels der in den 5a und 6a gezeigten Schnittpunkte 66, 68, 74, 76 können dreidimensionale Koordinaten der Brille 30 erzeugt werden. Weiterhin kann anhand der dreidimensionalen Koordinaten das Kastenmaß im dreidimensionalen Raum bestimmt werden.
Alternativ zu der Generierung von Daten bzw. Koordinaten im dreidimensionalen Raum anhand der Bilddaten, welche unter verschiedenen Richtungen aufgenommen wurden, können die Bilddaten auch lediglich unter einer Richtung aufgenommen werden und die dreidimensionalen Daten anhand von Zusatzdaten generiert werden. Beispielsweise kann es ausreichend sein, die Bilddaten im wesentlichen frontal aufzunehmen und zusätzlich den Fassungsscheibenwinkel und/oder den Vorneigungswinkel der Brille und/oder den Hornhautscheitelabstand und/oder der Kopfdrehung, usw. anzugeben. Anhand der Bilddaten und der Zusatzdaten kann die Position im dreidimensionalen Raum, insbesondere des Brillenglases vor dem Auge bestimmt werden.
Die Schnittpunkte 66, 68, 72, 74 bzw. der Sattelpunkt 150 können von einem Optiker bestimmt, und anhand einer Computermaus (nicht gezeigt) eingegeben werden. Alternativ kann der Monitor 18 als ”touch screen” ausgelegt sein und die Schnittpunkte 66, 68, 72, 74 bzw. der Sattelpunkt 150 können direkt anhand des Monitors 18 bestimmt und eingegeben werden. Alternativ können diese Daten aber auch automatisch anhand einer Bilderkennungssoftware erzeugt werden. Insbesondere ist es möglich, daß eine softwaregestützte Bildauswertung subpixelgenau erfolgt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Positionen weiterer Punkte der Brille 38 bestimmt werden und zur Bestimmung der optischen Parameter im dreidimensionalen Raum benutzt werden.
In den 5a und 6a sind lediglich zwei Sattelpunkte 150 dargestellt. Vorzugsweise werden vier Sattelpunkte, besonders bevorzugt sechs Sattelpunkte (nicht gezeigt) angeordnet, wobei zwei bzw. drei Sattelpunkte an jedem Brillenglas angeordnet sind, um eine eindeutige Bestimmung der Position eines jeden Brillenglases im dreidimensionalen Raum zu ermöglichen.
Anhand der dreidimensionalen Benutzerdaten der Brille 30 kann das Kastenmaß der Brille 30 im dreidimensionalen Raum bestimmt werden und insbesondere die Position des Sattelpunktes 150 im Kastenmaß (im dreidimensionalen Raum).
Ferner ist in 5a und 6a eine untere Tangente 86 an die Brillenfassung 52 eingezeichnet. Die untere Tangente 86 ist Teil der Begrenzung 62, 64 des Kastenmaßes.
Die Brille kann auch derart ausgestaltet sein, daß Pupillen (nicht gezeigt) abgebildet werden.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung ist derart ausgelegt, daß lediglich eine Seite, das heißt entweder die rechte Seite entsprechend dem rechten Auge oder die linke Seite entsprechend dem linken Auge, sowohl von der oberen Kamera 14 als auch der seitlichen Kamera 16 abgebildet ist. Die optischen Parameter des Benutzers 30 werden anhand der einen Seite bestimmt und unter Symmetrieannahmen die optischen Parameter für beide Seiten bestimmt.
Die 7 und 8 zeigen Bilder, welche beispielsweise von der oberen Kamera 16 (7) und der seitlichen Kamera 16 (8) erzeugt werden. Die Bilder zeigen weiterhin die Schnittpunkte 66, 68 der horizontalen Ebene 70 und der vertikalen Ebene 72, sowie die Reflexe 82 für das rechte Auge 54 des Benutzers 30. In 8 sind Projektionen der möglichen Schnittpunkte der horizontalen Ebene 70 und vertikalen Ebene 72 mit dem Rand 36 der Brillenfassung 52 unter Berücksichtigung der perspektivischen Ansicht der seitlichen Kamera 16, als Geraden 84, dargestellt.
7a zeigt eine schematische Ansicht von Vergleichsbilddaten wie sie von der oberen Kamera 14 erzeugt werden, d. h. eine schematische Frontalansicht eines Teilbereichs des Kopfes eines Benutzers 30 bei fehlender Brille, wobei lediglich ein rechtes Auge 54 und ein linkes Auge 56 des Benutzers 30 dargestellt sind. Als Benutzerdaten sind in 7 ein Pupillenmittelpunkt 58 des rechten Auges 54 und ein Pupillenmittelpunkt 60 des linken Auges 56 dargestellt. Ferner zeigt 7 den Sattelpunkt 53.
Vorzugsweise werden die Pupillenmittelpunkte 58, 60 und der Sattelpunkt 53 automatisch von einer Benutzerdatenpositionierungseinrichtung (nicht gezeigt) bestimmt. Hierzu werden Reflexe 82 verwendet, welche an der Hornhaut der jeweiligen Augen 54, 56 aufgrund der Leuchtmittel 28 entstehen. Da gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsformen der Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung beispielsweise drei Leuchtmittel 28 angeordnet sind, werden pro Auge 54, 56 drei Reflexe 82 abgebildet. Die Reflexe 82 entstehen für jedes Auge 54, 56 direkt am Durchstoßpunkt einer jeweiligen Leuchtmittelfixierlinie an der Hornhaut. Bei der Leuchtmittelfixierlinie (nicht gezeigt) handelt es sich um die Verbindungsgerade zwischen dem Ort des jeweiligen Leuchtmittels 28, der auf der Netzhaut zentral abgebildet wird, und dem jeweiligen Pupillenmittelpunkt 58, 60 des entsprechenden Auges 54, 56. Die Verlängerung der Leuchtmittelfixierlinie (nicht gezeigt) geht durch den optischen Augendrehpunkt (nicht gezeigt). Vorzugsweise sind die Leuchtmittel 28 derart angeordnet, daß sie auf einer Kegelmantelfläche liegen, wobei sich die Spitze des Kegels an dem Pupillenmittelpunkt 58 bzw. 60 des rechten Auges 54 bzw. linken Auges 56 befindet. Die Symmetrieachse des Kegels ist ausgehend von der Kegelspitze parallel zu der effektiven optischen Achse 20 der oberen Kamera 14 angeordnet, wobei die drei Leuchtmittel 28 ferner so angeordnet sind, daß sich Verbindungsgeraden der Kegelspitze und des jeweiligen Leuchtmittels 28 lediglich in der Kegelspitze schneiden.
Anhand der Reflexe 82 für das rechte Auge 54 bzw. das linke Auge 56 kann der Pupillenmittelpunkt 58 bzw. 60 des rechten Auges 54 bzw. des linken Auges 56 bestimmt werden und insbesondere die Position im dreidimensionalen Raum des Sattelpunktes 53 relativ zu dem Pupillenmittelpunkt 58 bzw. 60 des rechten Auges 54 bzw. des linken Auges 56.
Die 7b und 8a zeigen Bilder, welche beispielsweise von der oberen Kamera 16 (7b) und der seitlichen Kamera 16 (8a) erzeugt werden. Die Bilder zeigen weiterhin die Schnittpunkte 66, 68 der horizontalen Ebene 70 und der vertikalen Ebene 72. In 8a sind Projektionen der möglichen Schnittpunkte der horizontalen Ebene 70 und vertikalen Ebene 72 mit dem Rand 36 der Brillenfassung 52 unter Berücksichtigung der perspektivischen Ansicht der seitlichen Kamera 16, als Geraden 84, dargestellt.
Vorteilhafterweise können gemäß der Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung die optischen Parameter, das heißt beispielsweise Pupillendistanz, Hornhautscheitelabstand, Fassungsscheibenwinkel, Vorneigung und Einschleifhöhe für einen Benutzer 30 bestimmt werden, dessen Blickauslenkung nicht der Nullblickrichtung entspricht und tatsächliche Werte der angepaßten Brille mit vorgegebenen Werten verglichen werden. Vielmehr blickt der Benutzer 30 gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer Distanz von etwa 50 bis etwa 75 cm auf das Abbild seines Nasenrückens in dem teildurchlässigen Spiegel 26. In anderen Worten befindet sich der Benutzer 30 in einem Abstand von etwa 50 bis etwa 75 cm vor dem teildurchlässigen Spiegel 26, und blickt auf das Abbild seines Gesichts in dem teildurchlässigen Spiegel 26, insbesondere auf seine Nasenwurzel. Die Stellung der Augen 54, 56, welche durch das angeblickte Objekt entsteht, das heißt die Konvergenz der Augen 54, 56, kann bei der Bestimmung der optischen Parameter berücksichtigt werden und beispielsweise Drehungen der Augen bei der Bestimmung der optischen Parameter kompensiert werden, wobei beispielsweise eine virtuelle Nullblickrichtung unter Berücksichtigung der tatsächlichen Blickauslenkung bestimmt werden kann und anhand der virtuellen, d. h. der bestimmten und nicht gemessenen Nullblickrichtung die optischen Parameter des Benutzers bestimmt werden können. Vorteilhafterweise kann daher die Distanz zwischen Benutzer 30 und den Kameras 14, 16 gering sein. Insbesondere ist es auch möglich, daß die optischen Parameter bereits näherungsweise vorbestimmt werden. Ferner kann die Brille 38 vorangepaßt sein und die optischen Parameter werden mittels der Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung für die vorangepaßte bestimmt.
Weiterhin ist die Vorrichtung 10 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ausgelegt, den Vorneigungswinkel der Brille 38 für jedes Brillenglas aus dem Winkel zwischen der Geraden durch den oberen Schnittpunkt 68 und dem unteren Schnittpunkt 68 der vertikalen Schnittebene 72 mit dem Rand 36 der Brillenfassung 52 im Dreidimensionalen zu berechnen. Außerdem kann eine mittlere Vorneigung aus der für das rechte Auge 54 bestimmten Vorneigung und der für das linke Auge 56 bestimmten Vorneigung bestimmt werden. Ferner kann ein Warnhinweis ausgegeben werden, falls die Vorneigung des rechten Brillenglases von der Vorneigung des linken Brillenglases um zumindest einen vorbestimmten Maximalwert abweicht. Ein solcher Hinweis kann beispielsweise mittels des Monitors 18 ausgegeben werden. Analog können Fassungsscheibenwinkel und Hornhautscheitelabstand bzw. Pupillendistanz aus dem dreidimensionalen Datensatz für das rechte Auge 54 und das linke Auge 56 sowie Mittelwerte davon bestimmt werden und gegebenenfalls Hinweise über den Monitor 18 ausgegeben werden, falls die Abweichungen der Werte für das rechte Auge 54 und das linke Auge 56 einen Maximalwert jeweils überschreiten.
Der Hornhautscheitelabstand kann wahlweise nach Bezugspunktforderung oder nach Augendrehpunktforderung berechnet werden. Gemäß der Bezugspunktforderung entspricht der Hornhautscheitelabstand dem Abstand des Scheitelpunktes des Brillenglases 50 von der Hornhaut an dem Durchstoßpunkt der Fixierlinie des Auges in Nullblickrichtung. Gemäß der Augendrehpunktforderung entspricht der Hornhautscheitelabstand dem minimalen Abstand der Hornhaut von dem Brillenglas 50.
Ferner kann die Vorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung derart ausgelegt sein, daß die Einschleifhöhe des Brillenglases 50 anhand eines Abstandes des Durchstoßpunktes der Fixierlinie eines Auges 54, 56 in Primärstellung mit einer Glasebene eines Brillenglases 50 von einer unteren horizontalen Tangente in der Glasebene berechnet wird. Eine untere horizontale Tangente ist beispielsweise in den 5b und 6b die Linie 84 der Begrenzung 62, 64 gemäß Kastenmaß. Vorzugsweise ist die Vorrichtung 10 ausgelegt, daß aus Punkten am Rand 36 der Brillenfassung 52 für jedes Auge 54, 56 ein dreidimensionaler geschlossener Streckenzug für die Glasform des Brillenglases 50 bestimmt wird, wobei aus Streckenzügen der jeweiligen Brillengläser 50 des rechten Auges 54 und des linken Auges 56 ein gemittelter Streckenzug für die Glasform bestimmt werden kann.
Alternativ ist es auch möglich, daß anstelle einer Mittelung der Werte der optischen Parameter, welche für das rechte Auge 54 und das linke Auge 56 bestimmt werden, die optischen Parameter, bzw. der Streckenzug für die Glasform lediglich für das Brillenglas 50 eines der Augen 54, 56 bestimmen wird und diese Werte auch für das andere der Augen 54, 56 verwendet werden.
Weiterhin kann die Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verwendet werden, Bilder des Benutzers 30 zu erzeugen und diesen Bildern Bilddaten einer Vielzahl von Fassungs- und/oder Brillenglasdaten zu überlagern, wodurch ein optimale Beratung des Benutzers 30 möglich ist. Insbesondere können Materialien, Schichten, Dicke und Farben der Brillengläser, deren Bilddaten den erzeugten Bilddaten überlagert werden, variiert werden. Die Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher ausgelegt sein, Anpassungsempfehlungen, insbesondere optimierte individuelle Parameter für eine Vielzahl unterschiedlicher Brillenfassungen bzw. Brillengläser bereitzustellen.
Insbesondere ist die Vorrichtung ausgelegt, die obigen Parameter und Werte für eine angefertigte Brille unter Verwendung zumindest eines Sattelpunktes 53 zu bestimmen und mit entsprechenden vorgegebenen Parametern und Werten zu vergleichen. Insbesondere kann die tatsächliche Gebrauchsstellung der Brille mit einer vorgegebenen Gebrauchsstellung, entsprechend derer die Brille angefertigt wurde vergliche werden und Abweichungen von der vorgegebenen Gebrauchsstellung korrigiert werden. Die vorgegebenen Parameter können hierbei von der Vorrichtung gespeichert sein und aus ihrem Speicher abgerufen werden. Die vorgegebenen Parameter und Werte können der Vorrichtung auch zugeführt werden.
9 zeigt ein Ausgabebild, wie es beispielsweise auf dem Monitor 18 dargestellt werden kann, wobei die Bilddaten der oberen Kamera 14 (bezeichnet als Kamera 1) und der seitlichen Kamera 16 (bezeichnet als Kamera 2) dargestellt sind. Ferner ist ein Bild der seitlichen Kamera 16 dargestellt, in welches die Benutzerdaten eingeblendet sind. Weiterhin sind die optischen Parameter für das rechte Auge 54 und das linke Auge 56, sowie Mittelwerte davon, dargestellt.
Vorzugsweise werden mehrere Leuchtmittel 28 so angeordnet, daß für alle Kameras 14, 16 Reflexe 82 für jedes Auge 54, 56 direkt am Durchstoßpunkt der jeweiligen Fixierlinie an der Hornhaut oder geometrisch definiert, um den Durchstoßpunkt, erzeugt werden. Weiter werden die Leuchtmittel 28 vorzugsweise so angeordnet, daß die Reflexe 82 insbesondere für den Durchstoßpunkt der jeweiligen Fixierlinie der Augen 54, 56 in Primärstellung erzeugt werden. Ganz besonders bevorzugt werden, für beide Augen näherungsweise geometrisch definierte Hornhautreflexe um den Durchstoßpunkt für die obere Kamera 14 und für die seitliche Kamera 16 Reflexe an den Durchstoßpunkten der Fixierlinien der Augen 54, 56 in Primärstellung, durch ein Leuchtmittel 28 auf der an der jeweiligen Mittelparallele der beiden Fixierlinien der Augen 54, 56 in Primärstellung gespiegelten effektiven optischen Achse 22 der seitlichen Kamera 16 und zwei weiteren Leuchtmitteln 28, die auf dem Kegel der durch die Mittelparallele der Fixierlinien der Augen 54, 56 in Primärstellung als Kegelachse und die effektive optische Achse 20 der seitlichen Kamera 16 als Erzeugende definiert wird, derart angeordnet werden, daß alle Leuchtmittel 28 auf disjunkten Erzeugenden des Kegels liegen und die eingesetzten Leuchtmittel 28 eine horizontale Ausdehnung haben, die der Gleichung
(mittlerer Pupillenabstand)/(horizontale Ausdehnung) = (Abstand obere Kamera 14 zum Auge 54, 56)/(Abstand Leuchtmittel 28 zum Auge 54, 56)
genügen.
9a zeigt ein Ausgabebild gemäß 9. Das dargestellte Ausgabebild ist eine Überlagerung der Bilddaten mit den Vergleichsbilddaten.
Weiterhin ist es möglich, mittels der oben beschriebenen Ausführungsform in einfacher Weise die Position einer Brille bzw. des ersten und/oder des zweiten Brillenglases in Gebrauchsstellung beispielsweise relativ zu den Augen bzw. den Pupillen des Benutzers zu überprüfen bzw. zu bestimmen. Insbesondere ist es somit möglich, eine tatsächliche Gebrauchsstellung einer Brille mit individuell angepaßten Brillengläsern zu bestimmen und mit einer gewünschten Sollgebrauchsstellung, welche für die individuelle Anpassung der Brillengläser verwendet wurde, zu vergleichen. Bei Abweichungen der tatsächlichen Gebrauchsstellung von der Sollgebrauchsstellung kann insbesondere die Position der Brille bzw. des ersten und/oder des zweiten Brillenglases in der tatsächlichen Gebrauchsstellung derart korrigiert werden, daß die tatsächliche Gebrauchsstellung der gewünschten Sollgebrauchsstellung entspricht. Die Sollgebrauchsstellung ist hierbei diejenige Gebrauchsstellung der Brille, unter Kenntnis welcher die individuell angepaßten Brillengläser hergestellt wurden. Bei der Überprüfung der tatsächlichen Gebrauchsstellung kann vorteilhafterweise auch die tatsächliche Zentrierung eines Brillenglases oder beider Brillengläser in der Brillenfassung, d. h. die Position eines Brillenglases relativ zu der Brillenfassung festgestellt und überprüft werden und bei der Bestimmung und Korrektur der tatsächlichen Gebrauchsstellung berücksichtigt werden.
In anderen Worten kann mit der obig beschriebenen Vorrichtung in einfacher Weise auch die gewünschte Sollgebrauchsstellung einer zu fertigenden Brille bestimmt werden. Die zu fertigende Brille mit individuellen Brillengläsern kann nachfolgend unter Berücksichtigung der gewünschten Sollgebrauchsstellung hergestellt werden. Wird die gemäß der Sollgebrauchsstellung hergestellte Brille verwendet, ist es jedoch möglich, daß die tatsächliche Gebrauchsstellung der Brille, d. h. insbesondere beider Brillengläser, somit die tatsächliche Position der Brille bzw. der Brillengläser relativ zu den entsprechenden Augen des Benutzers, von der Sollgebrauchsstellung abweicht. Um derartige Abweichungen zu korrigieren, kann es daher notwendig sein, die Brillenfassung nach Fertigung der Brille so anzupassen, daß die tatsächliche Gebrauchsstellung der zuvor bestimmten, gewünschten Sollgebrauchsstellung entspricht. Diese Anpassung kann beispielsweise von einem Optiker durchgeführt werden.
Hierzu werden zunächst Vergleichsbilddaten zumindest von Teilbereichen des Kopfes des Benutzers erzeugt, wobei jedoch der Benutzer die bereits gefertigte Brille nicht trägt. In den Vergleichsbilddaten werden Hilfsmarken bzw. Hilfspunkte, beispielsweise charakteristische Merkmale des Teilbereichs des Kopfes, bestimmt. Die Hilfspunkte können beispielsweise besondere Merkmale des Teilbereichs des Kopfes des Benutzers sein, wie z. B. ein Muttermal, Narben, helle oder dunkle Pigmentflecken, usw. Die Hilfspunkte können auch künstlich erzeugte Punkte sein, z. B. sogenannte Sattelpunkte, die in Form von Aufklebern an vorbestimmten oder vorbestimmbaren Positionen des Teilbereichs des Kopfes angebracht sind. Ein beispielhafter Sattelpunkt 53 ist in 5b dargestellt.
Insbesondere werden die Hilfspunkte 53 an Positionen des Teilbereichs des Kopfes gewählt bzw. die Sattelpunkte 53 entsprechend angeordnet, daß die Sattelpunkte 53 relativ zu den jeweiligen Augendrehpunkten räumlich konstant bzw. unveränderlich sind.
Weiterhin werden in den Bilddaten des Teilbereichs des Kopfes neben den Hilfspunkten auch die Pupillenpositionen bzw. Pupillenmittelpunkte des Benutzers, vorzugsweise in Nullblickrichtung des Benutzers, bestimmt. Die räumlichen Lagen der Pupillenmittelpunkte werden weiterhin relativ zu den Hilfspunkten bestimmt.
Anschließend werden Bilddaten des Teilbereichs des Kopfes des Benutzers erzeugt, wobei der Benutzer die gefertigte Brille 38 mit den individuell hergestellten Brillengläsern in der tatsächlichen Gebrauchsstellung trägt.
Hierbei wird an einem Brillenglas oder an beiden Brillengläsern ein weiterer Sattelpunkt 153, 253 angeordnet bzw. aufgezeichnet, welcher bzw. welche es erlauben, beispielsweise die Position der Gravurpunkte zu bestimmen und insbesondere die Position der Gravurpunkte im Kastenmaß des entsprechenden Brillenglases zu bestimmen. Der in 5b dargestellte Sattelpunkt kann folglich auch ein Darstellungsmittel 153, 253 repräsentieren. Das Darstellungsmittel 153, 253 kann beispielsweise als Aufkleber 153, 253 ausgebildet sein. Das Darstellungsmittel 153, 253 kann aber auch ein einfarbiger Punkt 153, 253 sein, der entweder als Aufkleber an dem Brillenglas (beispielsweise gezeigt in 6b) anordenbar ist oder beispielsweise mit einem Stift direkt auf das Brillenglas (beispielsweise gezeigt in 6b) gezeichnet wird.
Wird bzw. werden Hilfspunkt(e) bzw. Darstellungspunkt(e) anhand von Sattelpunkten festgelegt, sind die Sattelpunkte vorteilhafterweise derart gestaltet, daß sie mittels einer Bilderkennungssoftware in einfacher und zuverlässiger Weise identifiziert werden können.
Unter Verwendung der oben beschriebenen Bilddaten werden Parameter der Brille bzw. des ersten und/oder des zweiten Brillenglases relativ zu den Hilfspunkten bestimmt. Da nunmehr sowohl die relativen Positionen der Pupillenmitten 58, 60 zu den Hilfspunkten 53 bekannt sind als auch die relative Position der Brille 38 bzw. des ersten und/oder des zweiten Brillenglases in ihrer tatsächlichen Gebrauchsstellung zu den Hilfspunkten 53 bekannt ist, kann in einfacher Weise, beispielsweise anhand einer Koordinatentransformation, die tatsächliche Position der Brille 38 relativ zu den Pupillenmitten 58, 60 bestimmt werden. Daher ist es möglich, eine Abweichung der tatsächlichen Gebrauchsstellung von der Sollgebrauchsstellung zu identifizieren und nachfolgend auszugleichen. Beispielsweise kann der tatsächliche Hornhautscheitelabstand bestimmt werden und mit dem Hornhautscheitelabstand verglichen werden, der für die Berechnung und Herstellung der individuellen Brillengläser 50 herangezogen wurde. Stimmen die beiden Parameter nicht überein, kann die Brille 38 weiter angepaßt werden, d. h. die tatsächliche Gebrauchsstellung verändert werden und die neue tatsächliche Gebrauchsstellung wieder mit dem zuvor beschriebenen Verfahren überprüft werden. Iterativ kann daher die tatsächliche Gebrauchsstellung gegebenenfalls wiederholt bestimmt, mit der Sollgebrauchsstellung verglichen und verändert bzw. angepaßt werden, bis die Abweichung der tatsächlichen Gebrauchsstellung von der Sollgebrauchsstellung geringer ist, als ein akzeptabler, vorbestimmter Abweichungsgrenzwert. Hierbei kann die tatsächliche Lage eines jeden Brillenglases aufgrund der mittels der Darstellungsmittel bestimmten Zentrierdaten berücksichtigt werden.
Die Korrektur der tatsächlichen Gebrauchsstellung kann ferner nicht nur aufgrund des Hornhautscheitelabstands erfolgen. Vielmehr kann die tatsächliche Gebrauchsstellung bezüglich weiterer bzw. anderer individueller Parameter an die Sollgebrauchsstellung angepaßt werden.
Vorteilhafterweise kann daher die tatsächliche Gebrauchsstellung in einfacher Weise an die Sollgebrauchsstellung angepaßt werden, auch wenn die individuell gefertigten Brillengläser 50 bereits in der Brille 38 angeordnet sind und gegebenenfalls auch eine fehlerhafte Anordnung der Brillengläser in der Brillenfassung korrigiert werden. Meßfehler bei der Bestimmung der tatsächlichen Gebrauchsstellung werden hierbei vermieden bzw. sind sehr gering, weil die Positionen der Pupillenmitten 58, 60 relativ zu der Brille 38 bzw. relativ zu dem ersten und/oder dem zweiten Brillenglas nicht durch die Brillengläser 50 hindurch bestimmt werden, sondern anhand der Hilfspunkte 53. Somit wird beispielsweise eine Fehlbestimmung der Position der Brille 38 bzw. des ersten und/oder des zweiten Brillenglases relativ zu den Pupillenmitten 58, 60, welche aufgrund der optischen Eigenschaften der Brillengläser 50 auftreten könnte, vermieden. Die Position der Hilfspunkte 53 relativ zu den Pupillenmitten 58, 60 hingegen wurde in Abwesenheit der Brille 38 bzw. in Abwesenheit des ersten und/oder des zweiten Brillenglases bestimmt, weshalb auch hier keine Messung durch die Brillengläser 50 durchgeführt wird.
10 zeigt einen Teilbereich der Vorrichtung 10, wie sie in 1 schematisch dargestellt ist. Insbesondere ist in 10 ein 3D-Bildschirm 202 als bevorzugte Bilddarstellungseinrichtung gezeigt. Der 3D-Bildschirm 202 kann beispielsweise anstelle des Spiegel 26 angeordnet sein. Es ist auch möglich, daß der 3D-Bildschirm 202 von dem Probanden 30 aus gesehen hinter dem Spiegel 26 angeordnet ist und der Spiegel 26 und der 3D-Bildschirm 202 ausgelegt sind, die Darstellungsbilddaten durch den Spiegel 26 hindurch abzubilden, so daß der Proband 30 die Darstellungsbilddaten betrachten kann. Der in 1 gezeigte Monitor 18 kann weiterhin Bestandteil der Vorrichtung 10 sein. Es ist auch möglich, daß der 3D-Bildschirm 202 die Funktion des Monitors 18 übernimmt.
Anstelle der in 1 gezeigten oberen Kamera 14 sind in 10 zwei beispielhafte Kameras 204a, 204b dargestellt. Die Kameras 204a, 204b sind links (Kamera 204a) und rechts (Kamera 204b) neben dem 3D-Bildschirm 202 und somit auch neben dem Spiegel 26 angeordnet. Weiterhin ist eine Kamera 206 in vertikaler Richtung VR im Bezugsystem der Erde unterhalb des Spiegels 26 bzw. des 3D- Bildschirms 202 angeordnet. Die Kamera 206 kann zusätzlich oder alternativ zu der in 1 gezeigten Kamera 16 angeordnet sein. Ferner ist in 10 ein rechtes Auge 54 und ein linkes Auge 56 des Probanden 30 dargestellt. Die Nullblickrichtung des Probanden ist in Form von Fixierlinien 208a, 208b der Augen 56, 54 dargestellt. Die Linien 208a, 208b definieren in Gebrauchsposition der Vorrichtung 10, bzw. in Gebrauchsstellung des Probanden 30 die Nullblickebene 210. Die Nullblickebene 210 kann in Gebrauchsstellung der Vorrichtung 10 bzw. des Probanden 30 im wesentlichen eine Horizontalebene im Bezugssystem der Erde sein.
Weiterhin ist in 10 eine horizontale Richtung HR im Bezugssystem der Erde dargestellt. Die Horizontalrichtung HR ist senkrecht zu der Vertikalrichtung VR. Beispielsweise kann die Vertikalrichtung VR im wesentlichen senkrecht zu der den Fixierlinien 208a, 208b der Nullblickrichtung sein.
In 10 sind weiterhin Fixierlinien 212a, 212b der Augen 56, 54 beim Fixieren eines nahen Objekts 214 dargestellt. Die Fixierlinien 212a, 212b definieren eine Nahblickebene 216. Eine Nahblickrichtung des linken Auges 56 wird von der Fixierlinie 212a repräsentiert. Eine Nahblickrichtung des rechten Auges 54 wird von der Fixierlinie 212b repräsentiert.
Ferner sind in 10 die effektive optische Achse 210a der Kamera 204a, die effektive optische Achse 218b der Kamera 204b und die effektive optische Achse 220 der Kamera 206 gezeigt. Die effektiven optischen Achsen 218a, 218b liegen vorzugsweise im wesentlichen in der Nullblickebene 210. Es ist auch möglich, daß die effektiven optischen Achsen 218a, 218b geringfügig von der Nullblickebene 210 abweichen bzw. von der Nullblickebene geringfügig beabstandet sind. Vorzugsweise schneiden sich die effektiven optischen Achsen 218a, 218b zumindest beinahe.
Die effektive optische Achse 220 der Kamera 206 schneidet die effektiven optischen Achsen 218a, 218b jeweils zumindest beinahe.
Der Begriff, daß die effektiven optischen Achsen 218a, 218b der Kameras 204a, 204b „geringfügig” von der Nullblickebene 210 abweichen, beschreibt, daß die effektiven optischen Achsen 218a, 218b nicht notwendigerweise in der Nullblickebene 210 liegen, sondern die Nullblickebene 210 schneiden und ein Schnittwinkel mit der Nullblickebene 210 größer als etwa 0,1°, etwa 0,5°, etwa 1°, etwa 2°, etwa 5°, etwa 10° ist und kleiner als etwa 30°, etwa 25°, etwa 20°, etwa 15°, etwa 10° ist. Insbesondere ist der Schnittwinkel zwischen der effektiven optischen Achse 218a, 218b und der Nullblickebene 210 zwischen etwa 0,1° und 1°. Hierbei ist der ”Schnittwinkel” der Winkel zwischen der effektiven optischen Achse 218a, 218b und einer Strecke der Nullblickebene 210, wobei die Strecke durch die Verbindung des Schnittpunktes der effektiven Achse 218a, 218b und der Nullblickebene 210 sowie dem Schnittpunkt eines Lotes von der effektiven optischen Achse 218a, 218b mit der Nullblickebene 210 gebildet wird.
Der Begriff, daß die effektiven optischen Achsen 218a, 218b der Kameras 204a, 204b „geringfügig” von der Nullblickebene 210 beabstandet sind, beschreibt, daß die effektiven optischen Achsen 218a, 218b nicht notwendigerweise in der Nullblickebene 210 liegen, sondern im wesentlichen parallel zu der Nullblickebene 210 angeordnet sind und von der Nullblickebene zwischen etwa 1 mm und etwa 5 mm, vorzugsweise zwischen etwa 2 mm und etwa 15 mm, besonders bevorzugt zwischen etwa 2,5 mm und etwa 7,5 mm beabstandet sein
Weiterhin ist in 10 eine Vielzahl von Beleuchtungselementen 222a, 222b, 222c, ... dargestellt. Die Beleuchtungselemente 222a, 222b, 222c, ... sind Bestandteil einer Beleuchtungseinrichtung (nicht gezeigt). Die Beleuchtungselemente 222a, 222b, 222c, ... können beispielsweise LEDs, Laserdioden, Glühlampen, Enden von Glasfaserkabeln, usw. sein.
Der 3D-Bildschirm 202 ist im wesentlichen zentral relativ zu den Fixierlinien 208a, 208b in Nullblickrichtung angeordnet, wobei die Fixierlinien 208a, 208b der Nullblickrichtung vorzugsweise sowohl den Spiegel 26 als auch den 3D-Bildschirm 202 schneiden. Insbesondere sind der Spiegel 26 und der 3D-Bildschirm 202 derart angeordnet, daß bei der notwendigen zu vermessenden Blickauslenkung des Probanden 30 die Fixierlinien immer den Spiegel 26 und/oder den 3D-Bildschirm 202 schneiden. Somit können vorzugsweise die für das Brillendesign wichtigen bzw. notwendigen Parameter, insbesondere die individuellen Parameter entsprechend dem Blickverhalten des Probanden 30 erfaßt, insbesondere gemessen werden. Vorzugsweise ist das Blickverhalten durch die Fixierlinien 208a, 208b in Nullblickrichtung und die Fixierlinien 212a, 212b in Nahblickrichtung bestimmt. Durch die Anordnung der Kameras 204a, 204b, 206 um den 3D-Bildschirm 202 und um den Spiegel 26 ist vorzugsweise eine aufwendige Integration einer oder mehrerer Kameras zentral hinter dem Spiegel 26 nicht notwendig, wodurch vorzugsweise die Verwendung von Strahlteilern sowie die notwendige Homogenisierung des Lichtverlustes im Bereich des Strahlteilers zur restlichen Fläche sowie Lichtverlust für die Kamera und/oder umständliche Baumaße, insbesondere Bauhöhen der Vorrichtung 10 vermieden werden. Besonders vorteilhaft ist eine symmetrische Anordnung der Kameras 204a, 204b im wesentlichen auf Augenhöhe des Probanden 30 in Nullblickrichtung, das heißt im wesentlichen in der Nullblickebene 210 in betriebsmäßiger Gebrauchsstellung der Vorrichtung beziehungsweise Gebrauchsposition des Probanden möglich.
Werden die Kameras tiefer, d. h. unterhalb der Nullblickebene 210 (im Bezugssystem der Erde) angeordnet, kann die Pupillenposition auch noch bei gesenktem Blick bestimmt werden und somit auch das Blickverhalten bei gesenktem Blick, beispielsweise um ein nahes Objekt zu fixieren, bestimmt werden. Durch die vorzugsweise Anordnung einer oder mehrerer zusätzlicher Kameras, zusätzlich zu den beiden horizontal zur Nullblickrichtung bzw. horizontal zu den Fixierlinien 208a, 208b der Nullblickrichtung angeordneten Kameras 204a, 204b, kann somit die Pupillenposition in allen möglichen Blickstellungen detektiert und bestimmt werden. Besonders vorzugsweise ist die Kamera 206 vertikal zur Mitte der Fixierlinie 208a, 208b der Blickrichtung nach unten (im Bezugssystem der Erde) angeordnet. In anderen Worten liegt die effektive optische Achse 220 der Kamera 206 im wesentlichen in einer Mittenebene (nicht gezeigt) der Fixierlinie 208a, 208b. Die Mittenebene ist vorzugsweise eine Ebene, die senkrecht zur Nullblickebene 210 ist und zwischen den Fixierlinien 208a, 208b derart angeordnet ist, daß sie von beiden Fixierlienien 208a, 208b gleich weit beabstandet ist. Die Mittenebene kann die oben genannte erste Ebene sein.
Der Spiegel 26 ist vorzugsweise ein teildurchlässiger Spiegel, wobei der Transmissionsgrad beziehungsweise der Reflexionsgrad an die notwendigen Voraussetzungen angepaßt werden kann. Vorzugsweise beträgt der Reflexionsgrad des Spiegels 26 zwischen etwa 4% oder 75%, weiterhin vorzugsweise zwischen etwa 20% und etwa 50% ganz besonders bevorzugt zwischen etwa 25% und 35%. Der Spiegel 26 ist vorzugsweise derart ausgelegt, daß der Proband 30 das Spiegelbild der eigenen Nasenwurzel betrachten kann und der Proband 30 auch durch den Spiegel 26 hindurch die 3D-Daten bzw. 3D-Bilder betrachten kann. Es ist möglich, daß der Reflexionsgrad des Spiegels 26 auch durch die Helligkeit der dargestellten 3D-Daten gesteuert wird, d. h., daß der Reflexionsgrad des Spiegels 26 bei Erhöhen der Helligkeit der dargestellten 3D-Daten verringert wird. Der Reflexionsgrad kann somit über das Verhältnis der Helligkeit des Spiegelbildes und der Helligkeit des Monitorbildes, d. h. der Helligkeit der dargestellten 3D-Daten geregelt werden.
Es ist auch möglich, daß der Spiegel 26 vollständig transparent ist, d. h. der Spiegel 26 im wesentlichen eine Platte, insbesondere eine Glasplatte ist.
Folglich ist der Spiegel 26 (bzw. die Glasplatte 26) derart ausgelegt, daß eine Messung in Nullblickrichtung möglich ist, auch wenn beispielsweise die Kameras 204a, 204b hinter dem Spiegel 26 und damit für den Probanden 30 im wesentlichen unsichtbar angeordnet sind. Bei aktivierten 3D-Bildschirm überstrahlt das Bild des 3D-Bildschirms 202 vorzugsweise die Reflexe des Spiegels 26 und der Proband kann die dargestellten 3D-Bilder fixieren. In anderen Worten sind der teildurchlässige Spiegel 26 und der 3D-Bildschirm 202 derart ausgebildet, daß der Lichtintensität des Lichts 3D-Bildschirms 202 auch nach Durchgang durch den Spiegel 26 größer ist, als die Lichtintensität des von dem Spiegel 26 reflektierten Lichts.
Bei einer Verwendung einer zentralen Kamera (gezeigt in 13) und einer oder mehrerer seitlicher Kameras 204a, 204b ist eine Wahl der Fassungspunkte korrespondierend zum realen Durchblickpunkt in den Bilddaten der zentralen Kamera, d. h. dem zentralen Kamerabild möglich. Es ist auch möglich, daß die korrespondierenden Punkte in den Bilddaten der seitlichen Kamera 204a, 204b selektiert werden, insbesondere ohne daß eine zentrale Kamera angeordnet sein muß. Im Vergleich zu dem oben beschrieben Verfahren, ist ein anderes Verfahren zur Bildauswertung notwendig, da nicht, wie oben beschrieben, in einem Bild die vertikalen und horizontalen Ausgangspunkte zum Blickpunkt selektiert werden. Vielmehr kann eine (manuelle) Selektion der korrespondierenden Punkte in folgender Weise erfolgen:

– Auswertung der Bilddaten der Kamera 206 und der Bilddaten einer (oder beider) der beiden Kameras 204a, 204b, wobei erst vertikale Punkte in den Bilddaten der unteren Kamera 206 und dann horizontale einer (oder beider) der oberen Kameras 204a, 204b bestimmt werden.
– Weiterhin können die vertikalen Punkte in den Bilddaten der oberen Kamera 204a, 204b projiziert als Linien dargestellt und Schnittpunkte dieser Linien mit einem Rand der Brillenfassung und/oder zumindest eines Brillenglases bestimmt werden. Somit können aufgrund der bekannten Anordnung der Kameras 206, 204a, 204b zueinander die Positionen der Brillenfassungsrandpunkte und/oder Brillenglasrandpunkte im dreidimensionalen Raum bestimmt werden.
– Schließlich werden in den Bilddaten der unteren Kamera 206 die Projektionen der horizontalen Punkte als Linien dargestellt und Schnittpunkte dieser Linien mit einem Rand der Brillenfassung und/oder zumindest eines Brillenglases bestimmt. Somit können aufgrund er bekannten Anordnung der Kameras 206, 204a, 204b zueinander die Positionen der Brillenfassungsrandpunkte und/oder Brillenglasrandpunkte im Dreidimensionalen Raum bestimmt werden.

Weiterhin können für die Bestimmung von Blick- und/oder Konvergenzbewegungen mehrere Aufnahmen entsprechend mehrerer Blicksituation gemacht werden, d. h., es können Bilddaten für verschiedene Blicksituation erzeugt werden. Vorteilhafterweise kann das Blickverhalten durch das dargestellte 3D-Bild gezielt gesteuert werden. Zum Einen kann ein Objekt 214 dreidimensional dargestellt werden und der Proband angeleitet werden, an dem Objekt 214 entlang zu blicken. Zum Anderen kann das Objekt 214 auch im dreidimensionalen Raum bewegt dargestellt werden und der Proband aufgefordert werden, das Objekt 214 kontinuierlich zu fixieren. Beispielsweise kann das dargestellte Objekt 214 ein kleiner Ball, ein kleiner Würfel etc. sein und das Objekt 214 im dreidimensionalen Raum (virtuell) bewegt werden, wobei der von dem Probanden wahrgenommene Seheindruck derart ist, daß sich das Objekt 214 von einem nahen Punkt zu einem fernen Punkt, insbesondere einem unendlich entfernten Punkt bewegt (oder umgekehrt). Hierbei kann sich das Objekt 214 auch seitlich, d. h. parallel oder anitparallel zur Horizontalrichtung HR bewegen. Entsprechend kann sich das Objekt auch parallel oder anitparallel zur Vertikalrichtung VR bewegen. Vorzugsweise sind die Blicksituation und die Blickaufnahme dabei derart zeitlich synchronisiert, daß in der Auswertung ein entsprechender Bezug hergestellt werden kann, d. h., daß zu jedem Zeitpunkt die Position (im dreidimensionalen Raum) des dargestellten Objekts 214 bekannt ist und jeder Position des Objekts 214 Bilddaten des Kopfes des Probanden 30, insbesondere der Augen 54, 56 des Probanden zuordenbar sind. Hierbei kann die Augenposition, insbesondere die Pupillenposition anhand einer Bilderkennungssoftware verfolgt werden, wobei insbesondere anhand einer sogenannten Eye-Tracking-Vorrichtung die Kameras derart einstellbar sind, daß in den Bilddaten eine oder beide Pupillen abgebildet sind und insbesondere eine oder beide Pupillen scharf abgebildet sind. Somit kann auch für ein Blickverhalten die Position im dreidimensionalen Raum der Pupillen bestimmt und ausgegeben werden.
Weiterhin vorteilhafterweise kann durch die den Einsatz von Darstellungsmitteln, insbesondere von einem oder mehreren Aufklebern in Form von Sattelpunkten und/oder farbigen Flächen an beziehungsweise auf der Fassung, die Position der Darstellungsmittel im Raum durch Auswertung der Bilddaten insbesondere automatisch in einfacher Weise nachverfolgt werden. Vorteilhafterweise ist es somit nicht notwendig, daß in jedem Bildpaar dieser Sequenz die interaktive Selektion für das Modell Brille-Auge erfolgt. Vielmehr kann das Darstellungsmittel als Referenzpunkt dienen, relativ zu dem das System Brille und Auge (durch eine initiale Bestimmung) festgelegt ist und in den weiteren Bilddaten anwendbar ist. Alternativ oder zusätzlich können auch markante Stellen der Fassung in einfacher Weise detektiert und nachverfolgt werden, welche beispielsweise die Backe, die Brücke, Scharniere, Ecken, usw. der Brillenfassung umfassen können. Zu diesem Zweck kann die Bilderkennungssoftware, wie oben ausgeführt, anhand einer „Teachingfunktion” die entsprechenden Punkte beziehungsweise Flächen lernen und später im wesentlichen automatisch erkennen.
Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung 10 mittels des 3D-Bildschirms 202 und des für die Vermessung integrierte Fassungs- und Eyetracking (siehe oben) als Beratungssystem für Gleitsichtgläser verwendet werden. Insbesondere ist es möglich, aufgrund der detektierten Position der Pupillen, insbesondere relativ zueinander im dreidimensionalen Raum, auch in Abwesenheit von Brillengläsern Positionen der Durchblickpunkte durch die Brillengläser bei Anordnung der Brillengläser in Gebrauchsstellung vor den Augen zu bestimmen, insbesondere zu berechnen. Somit ist es möglich, das Objekt 214 derart mittels des 3D-Bildschirms 202 darzustellen, daß für den Probanden 30 ein Seheindruck entsteht, als würde der Proband 30 die Brillengläser tragen. Dies ist insbesondere auch kontinuierlich bei einer Veränderung der Blickausrichtung des Probanden 30 möglich, so daß der Proband 30 die Brillengläser „virtuell anprobieren” kann. In anderen Worten kann anhand des 3D-Bildschirms 202 unter Bestimmung der Pupillenposition und somit unter Bestimmung der Blickrichtung des Probanden 30, abhängig vom bestimmten Durchblickpunkt durch die Brillengläser (ohne daß der Proband die Brillengläser trägt) ein Objekt im Raum entsprechend scharf oder unscharf und/oder verzerrt dargestellt werden, so wie der Proband dieses Objekt tatsächlich sehen würde, wenn er Brillengläser tragen würde.
Das oben beschriebene Verfahren kann während der Bestimmung der Parameter des Probanden 30, d. h. zeitgleich mit der Bestimmung durchführbar sein. Das obige Verfahren kann aber auch nach Aufzeichnung der Bilddaten, insbesondere mittels aufgezeichneter Bildfolgen durchgeführt werden.
Weiterhin kann mittels der Vorrichtung 10 eine ortsaufgelöste Refraktionsmessung für refraktionsabhängiges Design beispielsweise mittels Infrarot-Skiaskopie durchführbar sein. Dies kann insbesondere durch Anordnung und räumlicher Kalibrierung von Beleuchtungselementen 224a, 224b, 226 in der Umgebung der Objektive der Kameras 204a, 204b und 206 erfolgen. Eine derartige Anordnung ist beispielhaft 11 dargestellt, wobei die Beleuchtungselemente 224a, 224b, 226 insbesondere als LEDs ausgebildet sein können, die im wesentlichen kreisförmig um ein Objektiv (nicht gezeigt) der entsprechenden Kamera 204a, 204b, 206 angeordnet sind. Weiterhin kann beispielsweise ein Infrarot-Filter der Kameras 204a, 204b, 206 entfernbar ausgebildet sein und dieser Infrarot-Filter insbesondere automatisch entfernt werden. Die Vorrichtung 10 kann ausgebildet sein, ein Wellenformmodell zum Bestimmen wellenfrontoptimierter Gläser durch eine herkömmliche Messung der Wellenfront zu erstellen. Insbesondere kann die Datenverarbeitungsvorrichtung (nicht gezeigt) entsprechend ausgebildet sein. Weiterhin zeigt 11 einen Strahlengang 227 des Lichts, das zur Wellenfrontbestimmung verwendet wird. Im einfachsten Fall entspricht der schematisch dargestellte Strahlengang 227 der effektiven optischen Achse 218a, 218b, 220 der Kamera 204a, 204b, 206.
Vorzugsweise kann durch den Einsatz einer oder mehrerer hochempfindlicher Infrarotkameras mit hoher Auflösung zusätzlich zu den Kameras 204a, 204b, 206 der 3D-Bildschrim 202 auch im roten Bereich genutzt werden. Es ist auch möglich, daß die Kameras 204a, 204b, 206 Infrarotkameras, insbesondere hochempfindliche Infrarotkameras sind. In einem derartig räumlich kalibrierten System aus Kameras 204a, 204b, 206 und 3D-Bildschirm 202 kann aufgrund der hohen Auflösung des 3D-Bildschirms 202 und durch die verwendeten Muster und Bilder als bevorzugten Darstellungsbilddaten ein Wellenfrontmodell mit um Größenordnungen mehr Stützstellen als in einem herkömmlichen Wellenfrontmodell (z. B. einem herkömmlichen Skiaskopieverfahren insbesondere einem herkömmlichen Shack-Hartmann-System) entwickelt werden. Die Muster können z. B. Streifenmuster mit sinusförmiger Intensität sein, die im sogenannten Phasenshiftverfahren (s. u.) ausgewertet werden. Aufgrund dessen, daß mittels der hohen Auflösung ein Wellenfrontmodell mit mehr Stützstellen entwickelt werden kann, läßt sich eine – aufgrund des verwendeten langwelligeren Lichts gegenüber herkömmlichen Hartmann-Sensoren geringere Genauigkeit – kompensieren. Das Wellenfrontmodell kann insbesondere mittels eines deflektometrischen Verfahrens entwickelt werden.
In den 12 und 13 sind weitere bevorzugte Ausführungsformen dargestellt, um einen „blinden Fleck” im „Zentrum” der Wellenfront zu vermeiden. In 12 ist ein Strahlteiler 228 vor dem 3D-Bildschirm 202 angeordnet. Ebenfalls sind in 12 ein Auge 54, 56 sowie eine Kamera 230 und deren effektive optische Achse 232 und ein beispielhafter Strahlengang 233 des Auges 54, 56 dargestellt. Die Kamera 230 ist insbesondere mit Beleuchtungsmittel (nicht gezeigt) versehen, um die Skiaskopie durchzuführen. Anhand des Strahlteilers 228 ist die effektive optische Achse 232 der Kamera 230 im wesentlichen senkrecht zu einer Bildschirmebene 234 des 3D-Bildschirms 202 angeordnet. Somit wird der vorgenannte „blinde Fleck” vermindert bzw. vermieden. Insbesondere schneidet die effektive optische Achse 232 die Bildschirmfläche 234 im wesentlichen in geometrischen Schwerpunkt des 3D-Bildschirms 202. Aufgrund des Strahlteilers 228 erfolgt jedoch eine Homogenisierung des Lichtverlustes im Bereich der Strahlteilers 228 im Vergleich zur restlichen Fläche sowie ein Lichtverlust für die Kamera 230. Ebenso ist aufgrund des Strahlteilers 228 eine größere Baugröße der Vorrichtung 10 notwendig.
Insbesondere können Muster mit Codierung als bevorzugte Darstellungsbilddaten Mittels des 3D-Bildschirms dargestellt werden. Die Muster können zum Beispiel Spotbilder beziehungsweise klassische Skiaskopiemuster insbesondere ein oder mehrere Kreise und/oder Phasencodierung zur Hornhautmessung umfassen. Bei Verwendung von elektromagnetischer Strahlung im Infrarotbereich entstehen primär Reflexe der Netzhaut. Bei Verwendung zusätzlicher Polarisationsfilter können insbesondere Reflexe der Hornhaut unterdrückt werden. Zur Skiaskopie kann das reflektierte Muster, welches mittels der Kamera 230 detektiert und als Bilddaten ausgegeben werden kann, analysiert werden.
13 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung 10, welche auch zur Skiaskopie ausgebildet ist. Hierzu sind vorzugsweise vier 3D-Bildschirme 202a, 202b, 202c, 202d angeordnet. Es ist auch möglich, daß weitere 3D-Bildschirme angeordnet sind. Eine Kamera 236 ist im wesentlichen zentral zwischen den Bildschirmen 202a, 202b, 202c, 202d angeordnet. Insbesondere ist es möglich, daß die Abstände zwischen den einzelnen Bildschirmen aufgrund der Baugröße der Kamera 236 sehr gering sind. Die 3D-Bildschirme 202a–202d können vorzugsweise in Form einer Diaprojektionswand betrieben werden, d. h., daß die vier 3D-Bildschirme 202a–202d gemeinsam ein Bild als bevorzugte Darstellungsbilddaten darstellen. Insbesondere können die vier 3D-Bildschirme 202a–202d ausgelegt sein, ein gemeinsames Objekt (nicht gezeigt) darzustellen und insbesondere die Bewegung des Objekts im dreidimensionalen Raum darzustellen. Ferner sind in 13 die Kameras 204a, 204b und 206 dargestellt. Eine der Kameras, insbesondere Kamera 236 kann als Kamera zur Skiaskopie ausgebildet sein, d. h. um das Objektiv der Kamera 236 kann eine Vielzahl von LEDs (nicht gezeigt) angeordnet sein. Vorteilhafterweise ist dadurch ein skiaskopisches Verfahren durch geringen technischen Aufwand insbesondere ohne die für die Vorrichtung gemäß 12 notwendige größere Bautiefe möglich.

10: Vorrichtung
12: Säule
14: obere Kamera
16: seitliche Kamera
18: Monitor
20: effektive optische Achse
22: effektive optische Achse
24: Schnittpunkt
26: teildurchlässiger Spiegel
28: Leuchtmittel
30: Benutzer
32: Position
34: Position
36: Brillenglasrand/Brillenfassungsrand
38: Brille
40: optische Achse
42: Strahlteiler
44: erster umgelenkter Teilbereich der optischen Achse
46: Umlenkspiegel
48: zweiter umgelenkter Teilbereich der optischen Achse
50: Brillengläser
52: Brillenfassung
53: Sattelpunkt
54: rechtes Auge
56: linkes Auge
58: Pupillenmittelpunkt
60: Pupillenmittelpunkt
62: Begrenzung im Kastenmaß
64: Begrenzung im Kastenmaß
66: Schnittpunkte
68: Schnittpunkte
70: horizontale Ebene
72: vertikale Ebene
74: Schnittpunkte
76: Schnittpunkte
78: horizontale Ebene
80: vertikale Ebene
82: Reflexe
84: Gerade
86: untere horizontale Tangente
150: Aufkleber bzw. Punkt
153: Sattelpunkt
154: rechtes Brillenglas
156: linkes Brillenglas
202: 3D-Bildschirm
202a: 3D-Bildschirm
202b: 3D-Bildschirm
202c: 3D-Bildschirm
202d: 3D-Bildschirm
204a: Kamera
204b: Kamera
206: Kamera
208a: Fixierlinie Nullblickrichtung
208b: Fixierlinie Nullblickrichtung
210: Nullblickebene
212a: Fixierlinie
212b: Fixierlinie
214: Objekt
216: Nahblickebene
218a: effektive optische Achse
218b: effektive optische Achse
220: effektive optische Achse
222a: Beleuchtungselement
222b: Beleuchtungselement
222c: Beleuchtungselement
224a: Beleuchtungselement
224b: Beleuchtungselement
226: Beleuchtungselement
227: Starhlengang
228: Strahlteiler
230: Kamera
232: effektive optische Achse
233: Strahlengang
234: Bildschirmebene
253: Sattelpunkt
VR: Vertikalrichtung
HR: Horizontalrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN EN ISO 1366 [0003]
- DIN 58 208 [0003]
- DIN EN ISO 8624 [0003]
- DIN 5340 [0003]
- DIN EN ISO 8624 [0017]
- DIN EN ISO 1366 DIN [0017]
- DIN 58 208 [0017]
- DIN 5340 [0017]
- ”Die Optik des Auges und der Sehhilfen” von Dr. Roland Enders, 1995 Optische Fachveröffentlichung GmbH, Heidelberg [0017]
- ”Optik und Technik der Brille” von Heinz Diepes und Ralf Blendowske, 2002 Verlag Optische Fachveröffentlichungen GmbH, Heidelberg [0017]
- ”inform fachberatung für die augenoptik” PR-Schriftenreihe des ZVA für den Augenoptiker, Heft 9, ”Brillenzentrierung”, ISBN 3-922269-23-0, 1998 [0017]
- ”Brillenanpassung Ein Schulbuch und Leitfaden” von Wolfgang Schulz und Johannes Eber 1997, DOZ-Verlag, herausgegeben vom Zentralverband der Augenoptiker, Düsseldorf, ISBN 3-922269-21-4 verwiesen, insbesondere auf Punkte 1.3, 1.4. und 1.5 [0017]
- DIN 58 208; Bild 3 [0018]
- ”Phasenmessende Deflektometrie (PMD) – ein hochgenaues Verfahren zur Vermessung von Oberflächen” von Rainer Seßner, März 2000 [0023]

Claims

Vorrichtung (10) zum dreidimensionalen Darstellen von Darstellungsbilddaten, insbesondere zum Positionieren eines Probanden (30), mit – zumindest einer Bildaufnahmeeinrichtung (14, 16, 204a, 204b, 206, 230, 236), welche ausgelegt ist, Bilddaten zumindest eines Teilbereichs eines Kopfes eines Probanden (30) zu generieren – zumindest einer Bilddarstellungseinrichtung (202, 202a, 202b, 202c, 202d), welche ausgelegt ist, Darstellungsbilddaten derart dreidimensional darzustellen, daß – ein Fixationstarget dreidimensional dargestellt ist und/oder – ein Teilbereich des Kopfes des Probanden (30) beleuchtet ist und/oder – Informationsdaten dreidimensional dargestellt sind, und mit – zumindest einer Datenverarbeitungseinrichtung, welche ausgelegt ist, mittels der Bilddaten Parameterdaten des Probanden (30) zu bestimmen.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 mit zumindest drei Bildaufnahmeeinrichtungen (204a, 204b, 206, 230, 236), die ausgelegt und angeordnet sind, unter verschiedenen Aufnahmerichtungen jeweils Bilddaten eines Teilbereichs des Kopfes des Probanden (30) zu generieren.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei die effektiven optischen Achsen (218a, 218b, 220) jeweils zwei der Bildaufnahmeeinrichtungen (204a, 204b, 206, 230, 236) im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen und die Ebenen voneinander verschieden sind.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei – die effektiven optischen Achsen (218a, 218b) einer ersten Bildaufnahmeeinrichtung (204a) und einer zweiten Bildaufnahmeeinrichtung (204b) im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene (210) liegen, – die effektive optische Achse (220) einer dritten Bildaufnahmeeinrichtung (206) in einer weiteren Ebene liegt, die im wesentlichen senkrecht zu der Ebene (210) der effektiven optischen Achsen (218a, 218b) der ersten und der zweiten Bildaufnahmeeinrichtung (204a, 204b) ist, wobei die effektive optische Achse (220) der dritten Bildaufnahmeeinrichtung (206) die effektive optische Achse (218a) der ersten Bildaufnahmeeinrichtung (204a) und/oder die effektive optische Achse (218b) der zweiten Bildaufnahmeeinrichtung (204b) zumindest beinahe schneidet.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei in Gebrauchsstellung der Vorrichtung (10) die effektive optische Achse (232) zumindest einer der Bildaufnahmeeinrichtungen (230) im wesentlichen parallel zu der Nullblickrichtung des Probanden (30) ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bilddarstellungseinrichtung (202, 202a, 202b, 202c, 202d) ausgelegt ist, ein räumlich und/oder geometrisch und/oder farblich veränderliches Bild und/oder Muster dreidimensional darzustellen.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Refraktionsbestimmungseinrichtung und/oder einer Wellenfrontbestimmungseinrichtung, wobei die Vorrichtung (10) eine Beleuchtungseinrichtung der Refraktionsbestimmungseinrichtung und/oder der Wellenfrontbestimmungseinrichtung umfaßt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, wobei eine Beleuchtungseinrichtung der Refraktionsbestimmungseinrichtung und/oder der Wellenfrontbestimmungseinrichtung eine Vielzahl von Beleuchtungselementen (222a, 222b, 222c, ..., 224a, 224b) umfaßt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Informationsdaten derart ausgelegt und dargestellt sind, daß sie einem Seheindruck des Probanden (30) durch zumindest ein Gleitsichtglas entsprechen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die effektive optische Achse (232) der zumindest einen Bildaufnahmeeinrichtung (230) die Darstellungsbilddaten im wesentlichen im geometrischen Schwerpunkt zumindest beinahe schneidet.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Bilddarstellungseinrichtung (202, 202a, 202b, 202c, 202d) ein 3D-Bildschirm ist (202, 202a, 202b, 202c, 202d).
Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, wobei der zumindest eine 3D-Bildschirm (202) in Gebrauchsstellung unterhalb der Nullblickrichtung des Probanden (30) angeordnet ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 11 oder 12, wobei der zumindest eine 3D-Bildschirm (202, 202a, 202b, 202c, 202d) in Gebrauchsstellung derart angeordnet ist, daß die Blickrichtung des Probanden (30) bei einer Blickauslenkung von der Nullblickrichtung (208a, 208b) zu einer Nahblickrichtung (212a, 212b) den 3D-Bildschirm (202, 202a, 202b, 202c, 202d) schneidet.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei in Gebrauchsstellung die Bildaufnahmeeinrichtung(en) (14, 16, 204a, 204b, 206, 230, 236) seitlich und/oder unterhalb und/oder oberhalb des 3D-Bildschirms (202, 202a, 202b, 202c, 202d) angeordnet ist/sind.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, zumindest zwei 3D-Bildschirmen (202a, 202b, 202c, 202d), wobei eine Bildaufnahmeeinrichtung (236) zwischen den zumindest beiden 3D-Bildschirmen derart angeordnet ist, daß eine effektive optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung im wesentlichen in der Nullblickebene (210) des Probanden liegt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Vielzahl von Beleuchtungselementen um die zumindest eine Bilddarstellungseinrichtung (236) angeordnet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Eye-Tracking-Einrichtung, welche ausgelegt ist, die Pupillenposition zumindest einer Pupille des Probanden (30) zu bestimmen.
Verwendung einer Vorrichtung (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche zum dreidimensionalen Darstellen von Darstellungsbilddaten, insbesondere zum Positionieren eines Probanden (30).
Verfahren zum dreidimensionalen Darstellen von Darstellungsbilddaten mit den Schritten: – dreidimensionales Darstellen von Darstellungsbilddaten derart, daß – ein Fixationstarget dreidimensional dargestellt ist und/oder – ein Teilbereich des Kopfes des Probanden (30) beleuchtet ist und/oder – Informationsdaten dreidimensional dargestellt sind, – Erzeugen von Bilddaten zumindest eines Teilbereichs des Kopfes des Probanden (30) – Bestimmen von Parameterdaten des Probanden (30) mittels der Bilddaten.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt des Bestimmens der Parameterdaten umfaßt: – Auswerten von Bilddaten einer unteren Bildaufnahmeeinrichtung (206), derart, daß zumindest ein erster Bestimmungspunkt einer Brillenfassung, insbesondere eines Brillenfassungsrandes (36) und/oder zumindest eines Brillenglasrandes (36) entlang einer ersten Richtung (VR) in den Bilddaten der unteren Bildaufnahmeeinrichtung festgelegt wird, – Auswerten von Bilddaten einer oberen Bildaufnahmeeinrichtung (204a, 204b), derart, daß mittels einer Projektion des zumindest einen ersten Bildpunktes in die Bilddaten der oberen Bildaufnahmeeinrichtung (204a, 204b) eine Position des zumindest einen ersten Bestimmungspunktes im dreidimensionalen Raum bestimmt wird, – Auswerten von Bilddaten der oberen Bildaufnahmeeinrichtung (204a, 204b), derart, daß zumindest ein zweiter Bestimmungspunkt einer Brillenfassung, insbesondere eines Brillenfassungsrandes (36) und/oder zumindest eines Brillenglasrandes entlang einer zweiten Richtung (HR) in den Bilddaten der oberen Bildaufnahmeeinrichtung (204a, 204b) festgelegt wird, – Auswerten von Bilddaten der unteren Bildaufnahmeeinrichtung (206), derart, daß mittels einer Projektion des zumindest einen zweiten Bildpunktes in die Bilddaten der unteren Bildaufnahmeeinrichtung (206) eine Position des zumindest einen zweiten Bestimmungspunktes im dreidimensionalen Raum bestimmt wird, – Bestimmen der Parameterdaten mittels der Position des zumindest einen ersten Bestimmungspunktes im dreidimensionalen Raum und/oder mittels der Position des zumindest einen zweiten Bestimmungspunktes im dreidimensionalen Raum, wobei – die erste Richtung (VR) und die zweite Richtung (HR) einander schneiden, – die untere Bildaufnahmeeinrichtung (206) derart unterhalb einer Nullblickebene (210) des Probanden (30) angeordnet ist, daß eine effektive optische Achse (220) der unteren Bildaufnahmeeinrichtung (206) in Gebrauchsstellung eine Nasenwurzel des Probanden (30) zumindest beinahe schneidet, und – die obere Bildaufnahmeeinrichtung (204a, 204b) derart angeordnet ist, daß eine effektive optische Achse (218a, 218b) der oberen Bildaufnahmeeinrichtung (204a, 204b) im wesentlichen parallel zu der Nullblickebene (210) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20 mit dem Schritt: Festlegen zumindest eines Fassungspunktes der Brillenfassung in den Bilddaten der unteren (206) und oberen Bildaufnahmeeinrichtung (204a, 204b).
Verfahren nach Anspruch 21, wobei zum Festlegen des zumindest einen Fassungspunktes der Fassungspunkt in den Bilddaten automatisch oder manuell bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei der Fassungspunkt an der Brillenfassung durch ein Darstellungsmittel (53, 153) gekennzeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, wobei der zu bestimmende zumindest eine Fassungspunkt für die Datenverarbeitungseinrichtung definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der zu bestimmende zumindest eine Fassungspunkt iterativ definiert wird.
Computerprogrammprodukt, welches, wenn geladen in den Speicher eines Computers und ausgeführt von einem Computer, bewirkt, daß der Computer ein Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25 durchführt.