DE102013010684A1

DE102013010684A1 - Ein Verfahren und eine Messvorrichtung zur verbesserten Erfassung von Fassungsparametern einer Brillenfassung

Info

Publication number: DE102013010684A1
Application number: DE102013010684.2A
Authority: DE
Inventors: Adam Muschielok; Peter C. Seitz; Leo Schmid; Markus Tiemann
Original assignee: Rodenstock GmbH
Current assignee: Rodenstock GmbH
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2033-06-27
Also published as: DE102013010684B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Ermitteln von Benutzerdaten für die Herstellung eines Brillenglases zu einer ausgewählten Brillenfassung für einen Benutzer. Dabei umfasst ein erfindungsgemäßes Verfahren ein Bereitstellen (12) einer Positionsmarkierung an oder in zumindest einer Stützscheibe und/oder an der ausgewählten Brillenfassung, wobei die Positionsmarkierung bei Beleuchtung mit Licht in einem für das menschliche Auge wahrnehmbaren Spektralbereich im Wesentlichen transparent ist und wobei die Positionsmarkierung bei Beleuchtung mit Licht innerhalb eines Messbeleuchtungsspektrums mit Hilfe einer Bilderfassungseinrichtung in einem Messdetektionsspektrum erkennbar ist; und ein Erfassen (14) von Benutzerbilddaten zumindest eines Teilbereichs des Kopfes des Benutzers zusammen mit der vom Benutzer getragenen, ausgewählten Brillenfassung mittels der Bilderfassungseinrichtung, wobei das Erfassen der Benutzerbilddaten ein Erfassen der Positionsmarkierung durch ein Beleuchten des zumindest einen Teilbereichs des Kopfes des Benutzers mit Licht innerhalb des Messbeleuchtungsspektrums und ein Detektieren von Licht, welches von dem beleuchteten zumindest einen Teilbereichs des Kopfes des Benutzers ausgesandt wird, umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur verbesserten automatisierten Ermittlung individueller geometrischer Parameter, insbesondere Fassungs- und/oder Zentrierparameter einer Brillenfassung, für die Anpassung eines Brillenglases für einen Benutzer.
Um Brillengläser zur Korrektur eines Refraktionsfehlers herzustellen, wird seit langem eine rechnerische Optimierung der Brillenglasflächen für eine bestimmte Gebrauchssituation, also insbesondere einen zu erwartenden Objektabstand bzw. ein Objektabstandsmodell, und eine bestimmte Gebrauchsstellung des Brillenglases bzw. der Brillengläser, also eine bestimmte Stellung des Brillenglases bzw. der Brillengläser vor einem Auge bzw. vor den Augen eines Brillenträgers vorgenommen, bevor das Brillenglas gemäß der optimierten Flächen gefertigt wird. Die rechnerische Optimierung erfolgt dabei beispielsweise mittels Ray-Tracing, also einer Berechnung des Verlaufs von Lichtstrahlen vom Objektpunkt durch das Brillenglas bis zum entsprechenden Auge des Brillenträger oder einer entsprechenden Referenzfläche (z. B. Scheitelpunktkugel des Auges). Alternativ oder zusätzlich werden beispielsweise auch Verfahren mittels Wavefront-Tracing eingesetzt.
In jedem Fall ist für eine genaue Anpassung des Brillenglases die Kenntnis über dessen Position bzw. Stellung vor dem entsprechenden Auge des Brillenträgers erforderlich. Während früher für der Optimierung von Brillengläsern standardisierte Werte der Gebrauchsstellung auf Basis von Mittelwerten für verschiedene Benutzer (Brillenträger) und verschiedene Brillenfassungen herangezogen wurden, ist es aufgrund der mittlerweile deutlich erhöhten Rechenleistung der verfügbaren Optimierungssysteme und aufgrund erheblicher technologischer Fortschritte in den Optimierungsprozessen seit einiger Zeit möglich, die Gebrauchsstellung für jeden einzelnen Brillenträger individuell zu berücksichtigen. Die damit prinzipiell mögliche Verbesserung in der individuellen Anpassung von Brillengläsern wird allerdings nur erreicht, wenn auch die individuelle Gebrauchsstellung des Brillenglases in der gewünschten Fassung für den jeweiligen Benutzer möglichst genau und zuverlässig bestimmt wird. Fehler in der Bestimmung der individuellen Gebrauchsstellung führen unmittelbar zu einer Verschlechterung der Anpassung des Brillenglases.
Dabei ist die Gebrauchsstellung einer am Kopf eines Probanden (Benutzers) angeordneten Brille bzw. der in einer Brille angeordneten Brillengläser von einer Vielzahl von Parametern abhängig bzw. wird durch eine Kombination einer Vielzahl von Parametern beschrieben. So hängt die Gebrauchsstellung beispielsweise von der Pupillendistanz des Benutzers, dem Fassungsscheibenwinkel, der Brillenglasvorneigung, der Fassungsform, dem Hornhautscheitelabstand des Systems von Brille und Auge und der Einschleifhöhe der Brillengläser ab. 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 individuell 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. Vorneigungswinkel und Hornhautscheitelabstand können beispielsweise mit einem Messgerät bestimmt werden, bei dem in habitueller Kopf- und Körperhaltung des Kunden das Messgerät an die 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 einen 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 dieser Skala abgelesen werden.
Einen wesentlichen Fortschritt bei der Bestimmung individueller Parameter, insbesondere auch von Parametern der individuellen Gebrauchsstellung ergaben sich mit der Entwicklung computergestützter Videozentriersysteme. Diese ermöglichen eine zum großen Teil automatisierte Überprüfung und Bestimmung der Position eines Brillenglases in Gebrauchsstellung vor dem Auge des Benutzers. Dabei werden mittels einer oder mehrerer Kameras vorzugsweise dreidimensionale Bilddaten eines Benutzers mit der gewünschten Brillenfassung in der individuellen Gebrauchsstellung erzeugt und für die Ermittlung der erforderlichen Parameter ausgewertet.
Um die erforderlichen Parameter für eine genaue Anpassung des herzustellenden Brillenglases möglichst genau ermitteln zu können, ist eine möglichst genaue Kenntnis der individuellen Position der Brillengläser bzw. des Fassungsrandes bzw. der Stützscheiben wünschenswert. Die Position des inneren Randes des Fassung bzw. des äußeren Randes der eingeschliffenen bzw. der herzustellenden Gläser bzw. Stützscheiben vor den Augen des Benutzers (Brillenträgers) muss zumindest an einigen relevanten oder markanten Punkten der Brillenfassung bestimmt werden. Hierzu existieren manuelle und (semi-)automatische Verfahren, mit deren Hilfe diese Position in den Bilddaten, welche mittels der genannten Videozentriersysteme erstellt wurden, ausgewählt und festgelegt werden. Solche markanten Punkte, welche einen direkten oder indirekten Rückschluss auf die Lage des herzustellenden Brillenglases erlauben, können beispielsweise markante Punkte der vom Brillenträger gewünschten Fassung sein, die der Brillenträger während der Erstellung der Bilddaten trägt. Insbesondere könnten hierfür Lichtreflexe am Fassungsrand herangezogen werden.
Die Punkte müssen bisher vorrangig manuell am Bildschirm per Computermaus ausgewählt werden. Die manuelle Selektion des inneren Fassungsrandes in Aufnahmen von Videozentriersystemen ist auf Grund der Vielzahl der infrage kommenden Kanten und des teilweise komplexen Verlaufs relativ zeitaufwändig und unter gewissen Voraussetzungen auch nur mit begrenzter Genauigkeit durchführbar. Aber auch die automatisierte Erkennung ist aus ähnlichen Gründen sowie der Vielzahl von Fassungstypen (z. B. Bohrbrillen, Nylorbrillen, Vollrandfassungen aus Metall oder Kunststoff) oft ungenau, wenig stabil und fehleranfällig. Besonders schwierig ist erfahrungsgemäß die Erkennung bei Bohr- und Nylorbrillen in Bildaufnahmen von Videozentriersystemen, da hier die Außenkanten von transparenten Stützscheiben erkannt werden müssen. Zur besseren Erkennung können sichtbare Suchmarken an der Brille bzw. an einem Aufsatz für die Brille (z. B. in Form von Messbügeln) angebracht werden, um diese Marken mit Bildverarbeitungsalgorithmen automatisch zu finden. Zwar ist das Anbringen von sichtbaren Marken zur automatischen Erkennung der Fassung von der technischen Seite wünschenswert, jedoch vom ästhetischen Standpunkt aus unerwünscht oder für den Brillenträger störend.
Einen besonders effizienten Ansatz für eine möglichst präzise Auswertung der Form und Position des Randes des herzustellenden Brillenglases bzw. des Fassungsrandes aus den Bilddaten eines Videozentriersystems bietet beispielsweise DE 10 2009 004 383 A1 . Darin wird eine spezielle Kombination aus Beleuchtungseinrichtungen und Bilderfassungseinrichtungen (Kameras) vorgeschlagen. Diese erlaubt durch die Erzeugung bzw. Verstärkung spezieller Reflexe an der Brillenfassung während der Aufnahme im Videozentriersystem eine verbesserte automatische bzw. vereinfachte manuelle Selektion der Fassungsränder. Allerdings hängt die Zuverlässigkeit und Genauigkeit dieses Systems stark von der Form und der Reflektivität der gewünschten Fassung ab. Vor allem wenn beispielsweise im Bereich einer Fassungsnut mehrere Reflexe gleichzeitig auftreten, kann dies die Genauigkeit der Bestimmung der Form und Position des herzustellenden Brillenglases und damit auch die Genauigkeit der Ermittlung der für die Anpassung des Brillenglases erforderlichen Parameter ungünstig beeinflussen.
Einen weitergehenden Ansatz zur Bestimmung von Benutzerdaten für die Herstellung eines Brillenglases zu einer ausgewählten Brillenfassung für den Benutzer offenbart beispielsweise DE 10 2011 115 239 A1 . Darin wird vorgeschlagen, für eine beliebige Brillenfassung einen dazugehörigen sogenannten Tracerdatensatz bereitzustellen, welcher die Form des Verlaufs des Randes des herzustellenden Brillenglases festlegt. Durch das Erfassen von Benutzerbilddaten zumindest eines Teilbereichs des Kopfes des Benutzers zusammen mit der vom Benutzer getragenen, ausgewählten Brillenfassung können schließlich anhand des Tracerdatensatzes und unter Verwendung bestimmter Fit-Algorithmen Konturpunkte des Randes des zu fertigenden Brillenglases ermittelt werden. Allerdings setzt dies voraus, dass zunächst zu jeder Brillenfassung ein entsprechender Tracerdatensatz generiert worden ist. Abhängig von der gewünschten Genauigkeit und der zur Verfügung stehenden Rechnerleistung kann das Verfahren auch mit einem gewissen Zeitaufwand verbunden sein.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Bestimmung der für die Anpassung eines herzustellenden Brillenglases erforderlichen, individuellen Parameter für die Gebrauchsstellung noch einfacher und effektiver zu gestalten. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Somit bietet die Erfindung in einem Aspekt ein Verfahren zum Ermitteln von Benutzerdaten für die Herstellung eines Brillenglases zu einer ausgewählten Brillenfassung für einen Benutzer. Das Verfahren umfasst dabei ein Bereitstellen einer Markierung, welche sich an oder in zumindest einem in die ausgewählte Fassung eingebauten Brillenglas und/oder an der ausgewählten Brillenfassung befindet. Als das in die ausgewählte Fassung eingebaute Brillenglas wird dabei insbesondere ein Brillenglas benutzt, welches lediglich zum Zwecke der Anprobe und/oder der individuellen Anpassung der Fassung an den Benutzer dort eingesetzt wurde. Es könnte daher insbesondere in Abgrenzung zu dem individuell herzustellenden Brillenglas (im Folgenden) auch als Demonstrationsglas oder Musterglas oder Stützscheibe bezeichnet werden. Die Stützscheibe kann also beispielsweise ein Standardbrillenglas ohne refraktometrische Wirkung sein, das in die jeweilige Brillenfassung eingesetzt ist und zur Anprobe und/oder Anpassung der Brille für den Benutzer verwendet wird. Mit anderen Worten dient die Stützscheibe zusammen mit der jeweiligen Brillenfassung einerseits dazu, dem Benutzer einen optischen Eindruck von der gesamten Brille zu verschaffen, und andererseits dazu, individuelle (geometrische) Parameter der Gebrauchsstellung der Brillenfassung bzw. des herzustellenden Brillenglases für den Benutzer zu ermitteln, um anschließend ein individuell optimiertes Brillenglas auf Basis der ermittelten Werte herzustellen.
Die Markierung weist eine festgelegte Position und/oder Orientierung relativ zur ausgewählten Brillenfassung auf, so dass eine Bestimmung der Position und/oder Orientierung allein der Markierung einen Rückschluss auf die Position bzw. Orientierung der ausgewählten Fassung im Raum zulässt. Die Markierung soll daher im Folgenden auch als Positionsmarkierung bezeichnet werden. Als Positionsmarkierung im Sinne der Erfindung kann dabei eine Kennzeichnung bzw. Hervorhebung eines bestimmten Bereichs der zumindest einen Stützscheibe und/oder der Brillenfassung dienen. Die Positionsmarkierung kann beispielsweise einen Markierungspunkt und/oder -bereich oder eine Vielzahl von Markierungspunkten und/oder Markierungsbereiche (z. B. Linien oder Flächen, die insbesondere über Kanten verfügen) umfassen. Die Markierung kann sich dabei über das gesamte Brillenglas oder über zumindest einen Teil der Oberfläche und/oder des Inneren zumindest einer Stützscheibe erstrecken. Alternativ kann die Markierung auch die ganze Oberfläche der Stützscheibe bedecken. Die Markierung kann sich alternativ oder zusätzlich auf der Brillenfassung befinden. Im Extremfall ist das gesamte Brillenglas und/oder die gesamte Fassung markiert.
Für Licht in einem für das menschliche Auge wahrnehmbaren (d. h. sichtbaren) Spektralbereich (insbesondere entsprechend einem Wellenlängenbereich von etwa 380 nm bis etwa 780 nm) ist die Positionsmarkierung im Wesentlichen transparent und damit für das menschliche Auge unsichtbar oder unauffällig. Als „im Wesentlichen transparent” wird die Markierung insbesondere angesehen wenn zumindest etwa 50%, mehr bevorzugt zumindest etwa 75%, noch mehr bevorzugt zumindest etwa 90%, noch mehr bevorzugt zumindest etwa 95% und am meisten bevorzugt zumindest etwa 99% des Lichts innerhalb des für das menschliche Auge sichtbaren Spektralbereichs transmittiert wird. Dies gilt zumindest für die über den gesamten für das menschliche Auge sichtbaren Spektralbereich gemittelte Transmission, besonders bevorzugt aber sogar für jede Wellenlänge innerhalb dieses Spektralbereichs. Damit kann der Benutzer die ausgewählte Brillenfassung zur Anprobe, insbesondere zur Überprüfung der Passform und der ästhetischen Wirkung, tragen, ohne dass die Positionsmarkierung den für den Benutzer sichtbaren optischen Eindruck verfälscht.
Bei Beleuchtung mit Licht innerhalb eines bestimmten bzw. vorgegebenen Beleuchtungsspektrums, welches hier auch als Messbeleuchtungsspektrum bezeichnet werden soll, ist die Positionsmarkierung allerdings mit Hilfe einer Bilderfassungseinrichtung in einem bestimmten Detektionsspektrum, welches hier auch Messdetektionsspektrum bezeichet werden soll, erkennbar. Die Positionsmarkierung kann hierfür beispielsweise durch spezielle Farbstoffe oder Nanopartikel gebildet werden, die bei üblichen Beleuchtungsbedingungen für das menschliche Auge unsichtbar oder unauffällig sind, jedoch bei Beleuchtung mit Licht innerhalb eines Messbeleuchtungsspektrums mit Hilfe einer Bilderfassungseinrichtung in einem Messdetektionsspektrum erkennbar sind.
Unter Messbeleuchtungsspektrum bzw. Messdetektionsspektrum wird jeweils ein bestimmter Wellenlängenbereich (oder Frequenzbereich) des Beleuchtungslichts bzw. des detektierten Lichts einer Messung verstanden. Dabei können die Spektralbereiche des Messbeleuchtungsspektrums und des Messdetektionsspektrum insbesondere bezüglich des sichtbaren Spektralbereichs unterschiedlich kombiniert werden, wobei die Erkennung der Positionsmarkierung mittels der Bilderfassungseinrichtung auf unterschiedlichen Effekten, insbesondere Absorption und/oder Reflexion und/oder Streuung und/oder Fluoreszenz, beruhen kann. Insbesondere kann die Markierung bei einer Beleuchtung mit Licht innerhalb des Messbeleuchtungsspektrums dieses Licht zumindest teilweise reflektieren oder absorbieren. Die Markierung kann durch die Beleuchtung mit Licht im Messbeleuchtungsspektrum auch zur Fluoreszenz oder Phosphoreszenz im Messdetektionsspektrum angeregt werden. Entsprechend können das Messbeleuchtungsspektrum und das Messdetektionsspektrum unterschiedliche Spektralbereiche insbesondere ohne Überlappung abdecken und/oder aber auch zumindest teilweise spektral überlappen oder sogar übereinstimmen. So kann beispielsweise das Messbeleuchtungsspektrum den nahen Infrarotbereich (780 nm bis 1400 nm) und das Messdetektionsspektrum den mittleren Infrarotbereich (3 μm bis 50 μm) bedeuten oder zumindest teilweise umfassen.
Die Markierungen können auf verschiedenste Arten verwirklicht werden. Beispielsweise können Brillengläser aus speziellen Materialien mit den erforderlichen Eigenschaften gefertigt sein, oder man verwendet spezielle dielektrische Beschichtungen, Lacke oder Farben, welche Stoffe enthalten, die die erforderlichen Eigenschaften besitzen. Diese Eigenschaften können die Absorption und/oder die Streuung und/oder die Reflektion eines vom menschlichen Auge nicht wahrnehmbaren Wellenlängenbereichs des Lichts sein (z. B. Infrarot oder Ultraviolett). Die Fluoreszenz oder Phosphoreszenz kann, muss aber nicht, in einem vom Menschlichen Auge nicht wahrnehmbaren Wellenlängenbereich erfolgen, wie z. B. im Infraroten. Es können auch verschiedene Materialien oder Stoffe für die Markierung kombiniert werden. So kann beispielsweise ein Brillenglas mit einer Substanz markiert sein, die im Infraroten absorbiert und zusätzlich mit einer anderen Substanz, die im Infraroten fluoresziert.
Außerdem umfasst das Verfahren ein Erfassen von Benutzerbilddaten zumindest eines Teilbereichs des Kopfes des Benutzers zusammen mit zumindest einem Teil der vom Benutzer getragenen, ausgewählten Brillenfassung mittels der Bilderfassungseinrichtung. Es werden also Bilddaten eines Teilbereichs des Kopfes, insbesondere einschließlich der Augenpartie, des Benutzers zusammen mit zumindest einem Teil der ausgewählten Brillenfassung, welcher zumindest einen Teil der Positionsmarkierung umfasst, in der individuellen Gebrauchsstellung erzeugt. Dieser Schritt kann analog zur Bilddatenerfassung in herkömmlichen Videozentriersystemen erfolgen. Vorzugsweise werden die Benutzerbilddaten mittels einer oder mehrerer Digitalkamera(s) erzeugt. Dabei wird dem Benutzer beispielsweise zumindest eine Blickrichtung und/oder zumindest eine Kopfhaltung und/oder eine Kopfposition vorgegeben, um einerseits mittels einer vorgegeben montierten Bilderfassungseinrichtung (insbesondere Kamera) alle erforderlichen Gesichtspartien erfassen zu können und andererseits den Benutzer zu einer habituellen Kopfhaltung zu bewegen.
Das Erfassen der Benutzerbilddaten umfasst dabei auch ein Erfassen der Positionsmarkierung, oder zumindest eines Teilbereichs der Positionsmarkierung, indem zumindest die Positionsmarkierung, insbesondere der von der Bilderfassungseinrichtung erfasste Teilbereich des Kopfes des Benutzers, mit Licht innerhalb des Messbeleuchtungsspektrums beleuchtet wird und das dadurch von dem beleuchteten Bereich, insbesondere der Positionsmarkierung ausgesandte Licht detektiert und insbesondere als Bild erfasst wird. Dadurch ist in den Benutzerbilddaten die Positionsmarkierung erkennbar, ohne dass der Benutzer sie bei der Anprobe der Brillenfassung als störend wahrnimmt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann somit die angebrachte bzw. vorhandene, bei gängiger Beleuchtung für das menschliche Auge unsichtbare oder unauffällige Markierung detektiert werden und vereinfacht eine nachfolgende automatische oder halbautomatische Bilderkennung. Insbesondere erleichtert das erfindungsgemäße Verfahren dem Optiker wesentlich die Arbeit bei der Zentrierdatenerfassung, indem manuelle Schritte während der Zentrierdatenerfassung, wie z. B. das Erkennen einer Markierung auf oder in der Nähe der Fassung auf den vom Videozentriersystem aufgenommenen Bildern wegfallen. Der Prozess der Zentrierdatenbestimmung kann dadurch beschleunigt und vorzugsweise sogar deutlich genauer werden. Zudem kann das erfindungsgemäße Verfahren aufgrund des erzielbaren höheren Kontrasts im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, welche z. B. lediglich schwer erkennbare Reflexionen im sichtbaren Bereich auswerten, die Fehleranfälligkeit der automatischen Erkennung der Fassung bzw. der Brillengläser verbessern und so die Häufigkeit einer manuellen Nachbesserung verringern.
Die Bilderfassungseinrichtung kann Teil eines Videozentriersystems sein, so dass es mit Hilfe der Markierung möglich ist, die Position der Fassung am Kopf der zu vermessenden Person zu bestimmen. Insbesondere kann anhand der Markierung auch die Scheibenform und/oder -größe aus den Bilddaten einfach mit Bildverarbeitungsalgorithmen extrahiert werden. Das Verfahren eignet sich für alle Arten von Brillen, erleichtert jedoch vor allem die Zentrierdatenerfassung bei randlosen Brillen, bei welchen ansonsten eine Erkennung der Fassungsposition in den Bilddaten oft nur schwer oder unzuverlässig erfolgen kann.
Sowohl das manuelle als auch das automatische Erkennen der Berandung von Brillengläsern bei randlosen Brillen stellt an sich bereits eine große Herausforderung für Videozentriersysteme dar, da es in der Regel in den durch das Videozentriersystem aufgenommenen Bildern an Kontrast mangelt, der zum einwandfreien Erkennen des Randes des Brillenglases benötigt wird. Ist jedoch die erfindungsgemäße Markierung beispielsweise zumindest am Rand des Brillenglases angebracht, kann die gesamte Scheibenform mit hohem Kontrast unmittelbar erkannt werden. Daraus können beispielsweise auch Tracerdaten generiert und in anderen Prozessen wie beispielsweise einem späteren Randen der Brillengläser weiter verwendet werden.
Herkömmlicherweise konnte die Lage des Brillenglases nur indirekt durch die Erfassung entweder der Fassung oder des Randes des Brillenglases erreicht werden, da das Brillenglas transparent ist und zu wenig Kontrast besitzt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun aber möglich, die Lage des Brillenglases vor dem Auge direkt, d. h. unabhängig von der Art der Brillenfassung, zu erfassen. So ist es beispielsweise möglich, die Lage des Brillenglases insbesondere dessen Randes für den einzelnen Benutzer zu bestimmen. Insbesondere können bei entsprechender Markierung weitere Parameter der Fassung direkt ermittelt werden wie z. B. der Fassungsscheibenwinkel und/oder die Vorneigung.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass durch das erfindungsgemäße Bereitstellen und das Erfassen einer für das menschliche Auge im sichtbaren Spektralbereich unsichtbaren oder unauffälligen Markierung an den Brillengläsern oder an der Brillenfassung Bilder mit deutlich höherem Kontrast erzeugt werden können, ohne dass dabei die Ästhetik bei der Anprobe und/oder der Anpassung der Brille für den Benutzer beeinträchtigt wird, was gerade für die Brillenberatung eine wichtige Rolle spielt.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Messdetektionsspektrum zumindest teilweise im ultravioletten Spektralbereich (insbesondere bei Wellenlängen unterhalb von etwa 380 nm) und/oder im infraroten Spektralbereich (insbesondere bei Wellenlängen oberhalb von etwa 780 nm). Damit lässt sich die Detektion der Positionsmarkierung spektral sehr gut vom sichtbaren Bereich trennen, wodurch während der gesamten Ermittlung der individuellen Parameter der Gebrauchsstellung die Positionsmarkierung für den Benutzer unsichtbar bzw. unauffällig bleiben kann. Die Erfassung der Benutzerbilddaten kann somit jederzeit während der gesamten Anprobe der ausgewählten Brillenfassung erfolgen, ohne den Vorgang der Anprobe zu beeinträchtigen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Messdetektionsspektrum auch zumindest teilweise im sichtbaren Spektralbereich liegen. Insbesondere kann es möglich sein, die Positionsmarkierung durch optische Anregung mit Licht im ultravioletten zum Leuchten im sichtbaren. Bereich zu bringen. In diesem Fall ist es besonders bevorzugt, wenn die Erfassung der Positionsmarkierung als Teil der Benutzerbilddaten nur kurzzeitig, z. B. während eines kurzen UV-Blitzes, erfolgt, um während der übrigen Zeit den Benutzer während der Anprobe der ausgewählten Fassung optisch nicht zu irritieren. Somit liegt in einer bevorzugten Ausführungsform das Beleuchtungsspektrum zumindest teilweise im UV. Alternativ oder zusätzlich kann das Beleuchtungsspektrum zumindest teilweise im sichtbaren und/oder im infraroten Spektralbereich liegen.
Es können auch mehrere Messbeleuchtungsspektren möglich sein (z. B. sichtbarer Blitz und sichtbarer Blitz in Kombination mit einem UV-Blitz). Alternativ oder zusätzlich können auch mehrere Messdetektionsspektren vorhanden sein, z. B. ein Spektrum, das sowohl Infrarot also auch sichtbares Licht detektiert, und ein anderes Spektrum, bei dem lediglich Infrarot oder lediglich sichtbares Licht gemessen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Erfassen von Benutzerbilddaten ein Erfassen von Positionsmessbilddaten, in denen die Positionsmarkierung erkennbar ist; und ein Erfassen von Referenzbilddaten, in denen die Positionsmarkierung nicht erkennbar ist. Dabei werden die Positionsmessbilddaten und die Referenzbilddaten insbesondere gleichzeitig oder kurz hintereinander erfasst, damit die Position der Brillenfassung und des Brillenträgers auf den Bilddaten im Wesentlichen die gleiche (also unverändert) ist. Aus solchen Bilddaten, kann die Positionsmarkierung mit hoher Sicherheit automatisch erkannt werden, indem beispielsweise eine geeignet gewichtete Differenz der Bilddaten gebildet wird. In dem durch Subtraktion (Vergleich) der Bilder erhaltenen Differenzbild ist dann die Markierung sehr zuverlässig durch eine automatische Bildverarbeitung detektierbar.
Die Erfassung der Positionsmessbilddaten und die Erfassung der Referenzbilddaten erfolgt dabei insbesondere zumindest bei unterschiedlichem Beleuchtungsspektrum oder bei unterschiedlichem Detektionsspektrum. Beispielsweise werden für eine mit UV-Licht anregbare und im Sichtbaren leuchtende Markierung die Referenzbilddaten im sichtbaren Spektralbereich mit einen sichtbaren Blitzlicht als Beleuchtung erfasst, während die Positionsmessbilddaten im sichtbaren Spektralbereich mit einem zusätzlichen UV-Blitzlicht erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Erfassung der Positionsmessbilddaten und der Referenzbilddaten auch durch unterschiedliche Filterung vor der Kamera oder auch durch Verwendung einer spektral selektiven oder spektral auflösenden Kamera erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Bereitstellen der Positionsmarkierung ein Anbringen eines Farbstoffes insbesondere mittels eines Stiftes und/oder eines Stempels und/oder eines Sprays insbesondere mit Hilfe einer geeigneten Maske. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist/wird der Farbstoff auf einem (insbesondere im sichtbaren Spektralbereich) transparenten Trägermaterial aufgebracht oder in dieses eingebracht, welches wiederum vorzugsweise selbstklebend ausgeführt ist, um an der Stützscheibe oder der ausgewählten Brillenfassung angebracht zu werden (z. B. transparentes Klebeband mit Farbstoff). Jede dieser Möglichkeiten kann direkt vom Optiker im Prinzip für jede beliebige herkömmliche Fassung vorgenommen werden, weshalb hierfür keine Hersteller-seitigen Vorbereitungen der Fassungen vorgenommen werden müssen. Damit ist die vorliegende Erfindung sehr flexibel und ohne großen technischen Aufwand auf alle Brillenfassungen anwendbar. Alternativ können die Stützscheiben oder die Fassungen für die Anprobe bereits vom Hersteller mit der Positionsmarkierung versehen werden. Insbesondere können entsprechende Scheiben mit Positionsmarkierung als Zubehör für die Brillenfassungen hergestellt und dem Optiker angeboten werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Positionsmarkierungen unter Umständen mit noch höherer Genauigkeit zu positionieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform dient die Positionsmarkierung dazu, eine Kalibrierung des Bildes hinsichtlich absoluter Längenangaben vorzunehmen. Dazu ist vorzugsweise die Form und besonders bevorzugt auch die absolute Größe des Positionsmarkierung bekannt bzw. vorgegeben. Damit können beispielsweise mit nur einer Kamera Zentrierdaten erfasst bzw. ermittelt werden. So kann aus dem Vergleich der abgebildeten Form (und ggf. Größe) der Positionsmarkierung mit der bekannten tatsächlichen Form (und ggf. Größe) auf die dreidimensionale Lage bzw. Position der Positionsmarkierung und damit der ausgewählten Brillenfassung rückgeschlossen werden.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren außerdem ein Ermitteln zumindest eines ausgezeichneten Punktes eines Auges des Benutzers aus den Benutzerbilddaten und ein Ermitteln von individuellen Parametern der Gebrauchsstellung aus der Lage der erfassten Positionsmarkierung relativ zu dem zumindest einen ausgezeichneten Punkt. Es wird damit in besonders präziser und zuverlässiger Weise die Position des Brillenglases relativ zum Kopf des Benutzers, insbesondere relativ zum entsprechenden Auge, vorzugsweise relativ zur Pupille oder der Kornea bestimmt. Da durch die erfindungsgemäße Erfassung der Markierung die Gebrauchsstellung sehr viel genauer ausgewertet werden kann, wirkt sich dies auch auf die Präzision der optischen Anpassung des herzustellenden Brillenglases positiv aus. Die Ermittlung zumindest eines ausgezeichneten Punktes kann dabei vorzugsweise aus Basis von Bilddaten (z. B. den bereits beschriebenen Referenzbilddaten) erfolgen, in denen die Markierung nicht erkennbar bzw. unsichtbar ist. Aber es ist auch möglich, hierfür Benutzerbilddaten (z. B. die bereits erwähnten Positionsmessbilddaten) heranzuziehen, in denen die Markierung erkennbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der zumindest eine ausgezeichnete Punkt zumindest einen der folgenden Punkte: die Pupillenmitte, den Hornhautscheitel, zumindest einen optisch ausgezeichneten Punkt der Iris, zumindest einen optisch ausgezeichneten Punkt der Lederhaut. Die individuellen Parameter, welche aus der Lage der erfassten Markierung relativ zu dem zumindest einen ausgezeichneten Punkt ermittelt werden, umfassen vorzugsweise einen oder mehrere der folgenden Parameter:

– Position eines oder beider Brillengläser im dreidimensionalen Raum, insbesondere relativ zu dem Kopf und/oder relativ zu dem entsprechenden Auge und/oder relativ zu der entsprechenden Pupille des Benutzers, insbesondere bei einer vorgegebenen Blickausrichtung (z. B. Nullblickrichtung);
– Hornhaut-Scheitelabstand, insbesondere nach Bezugspunktforderung und/oder nach Augendrehpunktforderung;
– monokularer Zentrierpunktabstand;
– Zentrierpunktkoordinaten;
– Dezentration des Zentrierpunkts;
– Brillenglasvorneigung;
– Einschleifhöhe.

Diese Parameter können für ein Brillenglas oder auch für jedes der Brillengläser bestimmt werden.
Alternativ oder zusätzlich werden aus den Benutzerbilddaten vorzugsweise auch weitere Parameter der Gebrauchsstellung ermittelt, welche insbesondere nicht von dem zumindest einen ausgezeichneten Punkt abhängen. Diese weiteren Parameter umfassen vorzugsweise einen oder mehrere der folgenden Parameter:

– Scheibenabstand;
– Scheibenmittenabstand;
– Fassungsscheibenwinkel
– Unterschied der Fassungsscheibenwinkel der Brillengläser.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren außerdem ein Optimieren des Brillenglases für die ermittelte Gebrauchsstellung. Dabei wird eine computergestützte Berechnung der optischen Flächen (bzw. zumindest einer der optischen Flächen, also Vorder- und/oder Rückfläche) des herzustellenden Brillenglases durchgeführt. Dies kann in an sich bekannter Weise mit herkömmlichen Optimierungsalgorithmen beispielsweise auf Basis von Ray-Tracing- und/oder Wavefront-Tracing-Verfahren in iterativer Weise unter Minimierung einer Zielfunktion erfolgen. Daher muss hierauf an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden. Allerdings erfolgt die Optimierung des Brillenglases oder der Brillengläser jetzt auf Basis der Gebrauchsstellung, die mittels der vorliegenden Erfindung sehr viel präziser und zuverlässiger ermittelt werden kann. Dies wirkt sich somit auch vorteilhaft auf die Genauigkeit des Optimierungsprozesses, also die Genauigkeit der Anpassung an den Benutzer aus.
Außerdem umfasst das Verfahren vorzugsweise ein Fertigen der optischen Flächen des optimierten Brillenglases. Insbesondere wird die zumindest eine optimierte Brillenglasfläche (Vorder- und/oder Rückfläche) insbesondere durch Schleifen in die im Optimierungsschritt ermittelte Form gebracht. Auch für diesen Schritt kann auf an sich bekannte Fertigungsverfahren zurückgegriffen werden, weshalb hierauf nicht näher eingegangen werden muss.
Vorzugsweise wird das so optimierte Brillenglas insbesondere gemäß eines vorzugsweise aus dem Verlauf der Positionsmarkerierung erfassten Randverlaufs des herzustellenden Brillenglases in die ausgewählte Fassung eingeschliffen, also gerandet. Hierzu wird die Positionsmarkierung vorzugsweise entlang des Randes der Stützscheibe vorgesehen. Das Verfahren umfasst also vorzugsweise ein Schleifen des Randes des Brillenglases gemäß einem Tracerdatensatz. Der Tracerdatensatz der zu fertigenden Brillengläser kann, sofern dieser nicht schon vorliegt, anhand der erfassten Markierung aus den Benutzerbilddaten ermittelt werden.
Damit betrifft die Erfindung in diesem Aspekt ein Verfahren zur Herstellung eines Brillenglases. Herkömmlich werden Brillengläser in der Regel als rohrunde Gläser, also mit kreisrundem Umfang, oder mit einer der endgültigen Fassungsform angenäherten Form gefertigt, d. h. die optischen Flächen werden optimiert und hergestellt bevor das Brillenglas die endgültige Randform für die Einpassung in die gewünschte Fassung erhält. In diesem Fall wird das „rohe”, insbesondere rohrunde Brillenglas beispielsweise vom Brillenglashersteller zum Optiker übermittelt, der das Glas anschließend randet. Zumindest soweit das Randen automatisch erfolgt, wird zuvor die innere Randform der Fassung bzw. die Randform der Stützscheibe, insbesondere mittels eines Tracers z. B. optisch oder mechanisch vermessen. Die gemessenen Werte dienen dann zum Einschleifen des Brillenglases in die Fassung, also zum Randen des Brillenglases. Bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist es allerdings nunmehr vorzugsweise sogar möglich, für das Schleifen des Randes des Brillenglases, also für das Randen des Brillenglases, auf den vorzugsweise bereits auf Basis des Verlaufs der Positionsmarkierung ermittelten Tracerdatensatz zurückzugreifen. Es ist somit kein eigenes Vermessen der Randform für das Randen mehr erforderlich.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist es nicht notwendig, dass das Brillenglas individuell optimiert und gefertigt wird. Vielmehr kann auf Basis der verbesserten Ermittlung der Gebrauchsstellung in genauer angepasster Weise auf vorgefertigte Brillengläser zurückgegriffen werden. In diesem Fall wird insbesondere auf Basis der individuell ermittelten Gebrauchsstellung ein geeignetes, nicht gerandetes Brillenglas für den Benutzer und die gewählte Fassung bereitgestellt, indem es beispielsweise aus einem vorgefertigten Satz von Brillengläsern entsprechend der ermittelten Gebrauchsstellung ausgewählt wird. Dieses Glas wird anschließend vorzugsweise analog zum individuell optimierten Brillenglas gemäß dem aus der Positionsmarkierung ermittelten Tracerdatensatz gerandet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Erfassen von Benutzerbilddaten:

– ein Erfassen eines ersten Bilddatensatzes, welcher zumindest einen Teilbereich des Kopfes des Benutzers zusammen mit der vom Benutzer getragenen, ausgewählten Brillenfassung in einer ersten Aufnahmerichtung darstellt; und
– ein Erfassen eines zweiten Bilddatensatzes, welcher zumindest einen Teilbereich des Kopfes des Benutzers zusammen mit der vom Benutzer getragenen, ausgewählten Brillenfassung in einer zweiten, von der ersten verschiedenen Aufnahmerichtung darstellt.

Besonders bevorzugt umfasst das Ermitteln von individuellen Parametern der Gebrauchsstellung:

– ein Ermitteln einer dreidimensionalen Position des zumindest einen ausgezeichneten Punktes des Auges anhand des ersten und zweiten Bilddatensatzes; und
– ein Ermitteln von dreidimensionalen Positionen der Positionsmarkierung anhand des ersten und zweiten Bilddatensatzes.

Es werden also vorzugsweise Bilddaten zumindest von Teilbereichen des Kopfes des Benutzers erfasst bzw. erzeugt, welche jeweils zumindest einen ausgezeichneten Punkt eines Auges des Benutzers umfassen. Insbesondere werden zumindest erste und zweite Bilddatensätze beispielsweise mittels einer ersten bzw. einer zweiten Bilderfassungseinrichtung aus verschiedenen Aufnahmerichtungen erfasst. Aus den zumindest zwei Bilddatensätzen lässt sich eine dreidimensionale Position des zumindest einen ausgezeichneten Punktes bestimmen. In entsprechender Weise wird vorzugsweise auch für die Positionsmarkierung anhand der beiden Bilddatensätze der Benutzerbilddaten die dreidimensionale Position bzw. der dreidimensionale Verlauf ermittelt. Dabei können die zumindest zwei Bilddatensätze mittels zweier Bilderfassungseinrichtungen insbesondere gleichzeitig, oder aber auch mittels einer einzigen Bilderfassungseinrichtung bei unterschiedlicher Kopfhaltung bzw. Blickrichtung nacheinander erfasst werden.
Vorzugsweise umfassen somit die erfassten Benutzerbilddaten einen ersten Bilddatensatz, welcher zumindest einen Teilbereich des Kopfes in einer ersten Aufnahmerichtung darstellt, und einen zweiten Bilddatensatz, welcher einen Teilbereich des Kopfes in einer zweiten Aufnahmerichtung darstellt. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Erfassen der Markierung für jeden Bilddatensatz der Benutzerbilddaten, also für jede Aufnahmerichtung (Perspektive) separat. Nachdem aber für beide Bilddatensätze dieselbe Markierung (insbesondere als ein zu suchendes Muster bzw. template) herangezogen wird, ist mit der separat erfassten Markierung in den einzelnen Bilddatensätzen über den jeweils korrespondierenden Datenpunkt der Markierung auch deren Zuordnung zueinander automatisch festgelegt, so dass direkt eine Bestimmung der dreidimensionalen Position erfolgen kann.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren außerdem ein Anzeigen der Benutzerbilddaten zusammen mit der erfassten Markierung beispielsweise über einen Bildschirm ähnlich einem aus herkömmlichen Videozentriersystemen bekannten Bildschirm. Damit kann einerseits ein Anwender die erfasste Markierung kontrollieren. Andererseits ist damit auch eine Fassungsberatung für den Brillenträger möglich.
In einem anderen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Ermitteln von Benutzerdaten für die Herstellung eines Brillenglases zu einer ausgewählten Brillenfassung für einen Benutzer. Die Vorrichtung umfasst eine Bilderfassungseinrichtung zum Erfassen von Benutzerbilddaten zumindest eines Teilbereichs des Kopfes des Benutzers zusammen mit zumindest einem Teil der vom Benutzer getragenen, ausgewählten Brillenfassung. Die Bilderfassungseinrichtung umfasst zumindest eine Beleuchtungseinrichtung zum Aussenden von Licht innerhalb eines Messbeleuchtungsspektrums und zumindest eine Kamera zum Detektieren von Licht innerhalb eines Messdetektionsspektrums. Somit kann eine an oder in zumindest einer Stützscheibe und/oder an der Brillenfassung bereitgestellte Markierung erfasst werden, welche bei Beleuchtung mit Licht in einem für das menschliche Auge wahrnehmbaren, d. h. sichtbaren Spektralbereich im Wesentlichen transparent ist und welche bei Beleuchtung mit Licht innerhalb des Messbeleuchtungsspektrums anhand des detektierten Lichts innerhalb des Messdetektionsspektrums erkennbar ist. Das Kamerasystem und/oder das Beleuchtungssystem können dabei Teil eines Videozentriersystems sein. Die dadurch erfassten Benutzerbilddaten werden vorzugsweise in einem Datenspeicher gespeichert.
Die Beleuchtungseinrichtung kann in einer bevorzugten Ausführungsform mehrere Beleuchtungsmodule (Lichtquellen) umfassen, die über unterschiedliche Messbeleuchtungsspektren verfügen. Insbesondere können sie gleichzeitig und/oder nacheinander zur Beleuchtung verwendet werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann alternativ oder zusätzlich die Kamera ausgelegt sein, Licht unterschiedlicher spektraler Verteilung selektiv zu erfassen. Die Kamera kann also zur (selektiven) Detektion von Licht unterschiedlicher Detektionsspektren ausgelegt sein, wobei beispielsweise Bilder (Benutzerbilddaten) der unterschiedlichen Detektionsspektren gleichzeitig auf verschiedenen Bereichen der Kamera aufgenommen werden können, oder zeitlich nacheinander auf der selben Kamera (auf der selben Bildfläche) aufgenommen werden können. Die unterschiedlichen Detektionsspektren können durch eine geeignete Wahl unterschiedlicher Filter verwirklicht werden.
Für die erfindungsgemäße Vorrichtung sind die obigen ebenso wie die nachfolgenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren in analoger Weise zu verstehen. Insbesondere die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform ausgelegt, eines der beschriebenen bevorzugten Verfahren zumindest teilweise auszuführen. Insbesondere umfasst die Vorrichtung vorzugsweise außerdem eine Bildanzeigeeinrichtung zum Ausgeben der Benutzerbilddaten zusammen mit der erfassten Markierung an den Benutzer. Damit kann einerseits ein Anwender die erfasste Markierung kontrollieren. Andererseits ist damit auch eine Fassungsberatung für den Brillenträger möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beispielhaft beschrieben. Dabei zeigt:
1: eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
Gemäß der in 1 veranschaulichten bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Verfahren ein Bereitstellen (12) einer Markierung an oder in zumindest einer Stützscheibe und/oder an der ausgewählten Brillenfassung. Die Markierung ist bei Beleuchtung mit Licht in einem für das menschliche Auge wahrnehmbaren Spektralbereich im Wesentlichen transparent, d. h. unsichtbar oder zumindest unauffällig. Jedoch ist die Markierung bei Beleuchtung mit Licht innerhalb eines Messbeleuchtungsspektrums mit Hilfe einer Bilderfassungseinrichtung in einem Messdetektionsspektrum erkennbar. Als Markierung können vorzugsweise spezielle Farbstoffe bzw. Farben dienen. So können beispielsweise im Infrarot absorbierende Tinten oder Tinten, die im Infraroten fluoreszieren, oder Tinten, die bei Beleuchtung mit UV-Licht im Sichtbaren fluoreszieren, eingesetzt werden. Das Anbringen der Markierung an oder in den Scheiben von Brillenfassungen kann beispielsweise bereits standardmäßig bei der Herstellung erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Markierung von einem Optiker etwa mittels eines geeigneten Stifts oder Sprays mit einer geeigneten Maske oder mittels eines Stempels oder mit Hilfe eines transparenten Trägermaterials, auf dem sich die Markierung befindet, angebracht oder ergänzt werden.
Außerdem umfasst das Verfahren gemäß der 1 dargestellten Ausführungsform ein Erfassen von Benutzerbilddaten (14) zumindest eines Teilbereichs des Kopfes des Benutzers, insbesondere einer Augenpartie, zusammen mit der vom Benutzer getragenen, ausgewählten Brillenfassung mittels der Bilderfassungseinrichtung. Brillenfassung. Dieser Vorgang kann analog zur Bilderfassung in bekannten Videozentriersystemen erfolgen. Dabei wird der Benutzer aufgefordert, die ausgewählte Brillenfassung in der gewünschten Gebrauchsstellung zu tragen und damit beispielsweise eine bestimmte Sehaufgabe zu erfüllen. Das heißt, er wird gebeten sich insbesondere in eine bestimmte Position vor eine Kamera zu begeben und gegebenenfalls in eine bestimmte Richtung zu blicken. Mittels der zumindest einen Kamera werden dann die Benutzerbilddaten erzeugt. Diese stellen zumindest eine für die Anpassung des Brillenglases bzw. der Brillengläser relevante Gesichtspartie (insbesondere eine Augenpartie) zusammen mit der getragenen Brillenfassung dar. Vorzugsweise stellen die Benutzerbilddaten im Wesentlichen das gesamte Gesicht dar und werden auch für eine Fassungs- und Gläserberatung herangezogen, wie sie in bekannten Videozentriersystems ebenfalls bereits durchgeführt wird. Das Erfassen von Benutzerbilddaten (14) umfasst zudem ein Erfassen der Markierung durch ein Beleuchten des zumindest einen Teilbereichs des Kopfes des Benutzers mit Licht innerhalb des Messbeleuchtungsspektrums und ein Detektieren von Licht, welches von dem beleuchteten zumindest einen Teilbereichs des Kopfes des Benutzers ausgesandt wird.
Die Markierung kann manuell, automatisch oder semiautomatisch detektiert werden, wobei es die detektierte Position der Markierungen erlaubt, die Position und Orientierung einer Brillenfassung im Raum zu ermitteln bzw. zu berechnen. Bei einer semiautomatischen Detektion bzw. Erkennung der Markierung kann ein manuelles Eingreifen des Benutzers vorgesehen sein. in einer möglichen Form einer semiautomatischen Erkennung wird in einem ersten Schritt die Position automatisch erkannt, soweit dies korrekt erfolgen kann. Der Benutzer kann in einem zweiten Schritt eine Kontrolle der automatisch erkannten Position durchführen und diese korrigieren, wenn die automatische Erkennung fehlgeschlagen ist oder nicht fehlerfrei erfolgt ist. Eine andere mögliche Form der semiautomatischen Erkennung beinhaltet eine manuelle Auswahl einer groben Position der Markierung, die in einem zweiten Schritt durch einen automatischen Algorithmus verfeinert wird (z. B. Klicken in die Nähe einer Kante oder Ecke der Markierung gefolgt von einem automatischen Erkennen der Kante oder Ecke). Wiederum eine weitere Form der semiautomatischen Erkennung beinhaltet die Kombination der oben genannten ersten und zweiten Form der semiautomatischen Erkennung, wobei für die automatisch durchgeführten Schritte unterschiedliche oder identische Algorithmen verwendet werden können.
Vorzugsweise werden mehrere Bilder aufgenommen, auf denen sich der von der zumindest einen Kamera aufgezeichnete Kontrast zwischen Markierung und einem Hintergrund unterscheidet. Aus diesen Bildern kann sodann ein Bild mit hohem Kontrast berechnet werden, was eine automatische Erkennung der Markierung mittels Bildverarbeitungsalgorithmen erleichtert. Beispielsweise können in einem kurzen zeitlichen Abstand zwei Bilder aufgenommen werden: Eines, bei dem die Markierung für die Erfassungseinrichtung unsichtbar ist, und eines, bei dem die Markierung für die Erfassungseinrichtung sichtbar ist. Werden diese Bilder direkt oder in einer geeignet gewichteten Art und Weise subtrahiert, so ergibt sich ein Bild, auf dem die Markierung mit einem hohen Kontrast zu sehen ist. Ist der Kontrast bereits bei einem Bild hoch genug, genügt dieses eine Bild, um die Markierung zu detektieren. Sind die Markierungen detektiert, so kann daraus nach für den Fachmann bekanntem Stand der Technik die Position und Orientierung der Brillenfassung im Raum berechnet werden.
Für die Durchführung des Verfahrens sind beispielsweise folgende Szenarien möglich:

1) Die Beleuchtungseinrichtung strahlt Licht unter anderem in einem Wellenlängenbereich aus, das die Markierung zum Aussenden von Licht (Fluoreszenz, Phosphoreszenz, Streuung, Reflexion) veranlasst. Mit anderen Worten umfasst das Messbeleuchtungsspektrum unter anderem einen Wellenlängenbereich, mit dem die Markierung zum Aussenden von Licht (Fluoreszenz, Phosphoreszenz, Streuung, Reflexion) veranlasst wird. Im Falle der Fluoreszenz oder Phosphoreszenz kann die Beleuchtungseinrichtung z. B. Licht im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich ausstrahlen und die Markierung (oder zumindest einen Teil der Markierung) zum Aussenden von Licht mit einer jeweils gleichen oder größeren Wellenlänge veranlassen. Das Messdetektionsspektrum umfasst somit vorzugsweise Wellenlängen, die größer oder gleich der Wellenlänge des Beleuchtungslichts sind. Das von der Markierung ausgesandte Licht wird von einer oder mehreren Kameras der Bilderfassungseinrichtung zur Bildgebung benutzt. Sie kann einen speziellen Filter umfassen, der das von der Markierung ausgesandte Licht durchlässt. Bilder können bei variierender Stärke des durch die Beleuchtungseinrichtung ausgestrahlten Lichts aufgenommen werden. Damit kann ein Bildkontrast zwischen der erfassten Markierung und der Umgebung flexibel an die jeweilige Gegebenheit (insbesondere das Umgebungslicht und/oder die Helligkeit der Brillenfassung und/oder des Gesichts des Benutzers) angepasst werden. Außerdem kann die Belichtungsstärke der Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise so angepasst werden, dass ein ausgewogenes Verhältnis des Kontrasts der Positionsmarkierung einerseits und eines ausgezeichneten Punktes des Auges des Benutzers andererseits erreicht wird.
2) Das Beleuchtungssystem strahlt Licht unter anderem in einem Wellenlängenbereich aus, das von der Markierung absorbiert wird, und von anderen Gegenständen gestreut oder reflektiert wird. Das von den anderen Gegenständen gestreute Licht wird von einer oder mehreren Kameras der Bilderfassungseinrichtung zur Bildgebung benutzt. Die zumindest eine Kamera kann einen speziellen Filter umfassen, der das von den anderen Gegenständen ausgesandte Licht durchlässt. Der Filter kann elektronisch oder mechanisch schaltbar sein, so dass Bilder mit unterschiedlichem Kontrast aufgenommen werden können.

Auch eine Kombination der oben beschriebenen Szenarien ist möglich.
Insbesondere kann die Markierung aus verschiedenen Materialien bzw. Farbstoffen bestehen, so dass einige dieser Farbstoffe bei Beleuchtung mit Licht in einem bestimmten Spektralbereich zur Fluoreszenz angeregt werden, während andere Farbstoffe das Beleuchtungslicht reflektieren oder absorbieren.
Auf Basis der auf diese Weise erfassten Markierung wird vorzugsweise in einem weiteren Schritt (16) die individuelle Gebrauchsstellung des Brillenglases bzw. der Brillenfassung für den Benutzer ermittelt. Dabei werden einige oder alle für eine nachfolgende Optimierung des Brillenglases (18) erforderlichen individuellen Parameter der Gebrauchsstellung ausgewertet. Nach dem Optimieren wird das Brillenglas entsprechend dem Optimierungsergebnis insbesondere durch einen Brillenglashersteller geschliffen, d. h. zumindest eine optische Fläche (Vorderfläche und/oder Rückfläche) wird vorzugsweise entsprechend dem Optimierungsergebnis individuell angepasst (20).
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist es nicht notwendig, dass das Brillenglas individuell optimiert und gefertigt wird. Vielmehr kann auf Basis der verbesserten Ermittlung der Gebrauchsstellung auf in genau angepasster Weise auf vorgefertigte Brillengläser zurückgegriffen werden. In diesem Fall wird insbesondere auf Basis der individuell ermittelten Gebrauchsstellung ein geeignetes, nicht gerandetes Brillenglas für den Benutzer und die gewählte Fassung bereitgestellt, indem es beispielsweise aus einem vorgefertigten Satz von Brillengläsern entsprechend der ermittelten Gebrauchsstellung ausgewählt wird.
Unabhängig davon ob es sich um individuell optimiertes und gefertigtes Brillenglas oder lediglich um ein vorgefertigtes und nach der ermittelten Gebrauchsstellung der ausgewählten Brillenfassung ausgewähltes Brillenglas handelt, erfolgt anschließend ein Randen (24) des Glases gemäß einem Tracerdatensatz, welcher entweder bereits für die ausgewählte Brillenfassung vorliegt oder aber im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe einer geeignet angebrachten Markierung, insbesondere entlang des Randes des zumindest einen Brillenglases, ermittelt (22) wird. Es ist in jedem Fall also kein zusätzliches oder erneutes Messen der Fassungsform für das Randen erforderlich.
Bezugszeichenliste

12: Bereitstellen einer Markierung
14: Erfassen von Benutzerbilddaten
16: Ermitteln der individuellen Gebrauchsstellung
18: Optimieren des herzustellenden Brillenglases
20: Fertigen des optimierten Brillenglases
22: Ermitteln eines Tracerdatensatzes
24: Randen des gefertigten Brillenglases

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009004383 A1 [0010]
DE 102011115239 A1 [0011]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 1366 [0004]
DIN 58 208 [0004]
DIN EN ISO 8624 [0004]
DIN 5340 [0004]

Claims

Verfahren zum Ermitteln von Benutzerdaten für die Herstellung eines individuellen Brillenglases zu einer ausgewählten Brillenfassung für einen Benutzer, umfassend: – Bereitstellen (12) einer Positionsmarkierung an oder in zumindest einem in die ausgewählte Fassung eingebauten Brillenglas und/oder an der ausgewählten Brillenfassung, wobei die Positionsmarkierung eine festgelegte Position und/oder Orientierung relativ zur ausgewählten Brillenfassung aufweist, und wobei die Positionsmarkierung für Licht in einem für das menschliche Auge wahrnehmbaren Spektralbereich im Wesentlichen transparent ist und bei Beleuchtung mit Licht innerhalb eines bestimmten Beleuchtungsspektrums mit Hilfe einer Bilderfassungseinrichtung in einem bestimmten Detektionsspektrum erkennbar ist; und – Erfassen (14) von Benutzerbilddaten zumindest eines Teilbereichs des Kopfes des Benutzers zusammen mit zumindest einem Teil der vom Benutzer getragenen, ausgewählten Brillenfassung mittels der Bilderfassungseinrichtung, wobei das Erfassen der Benutzerbilddaten ein Erfassen der Positionsmarkierung durch ein Beleuchten zumindest der Positionsmarkierung mit Licht innerhalb des Beleuchtungsspektrums und ein Detektieren von Licht, welches von der beleuchteten Positionsmarkierung ausgesandt wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Detektionsspektrum zumindest teilweise im ultravioletten und/oder im infraroten Spektralbereich liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Erfassen von Benutzerbilddaten umfasst: – Erfassen von Positionsmessbilddaten, in denen die Positionsmarkierung erkennbar ist; und – Erfassen von Referenzbilddaten, in denen die Positionsmarkierung nicht erkennbar ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Bereitstellen der Positionsmarkierung ein Anbringen eines Farbstoffes insbesondere mittels eines Stiftes und/oder eines Stempels und/oder eines Sprays insbesondere mit Hilfe einer geeigneten Maske umfasst.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Positionsmarkierung mit einer vorgegebenen Form und Größe bereitgestellt wird, und wobei das Verfahren außerdem umfasst: – Ermitteln einer dreidimensionalen Position und/oder Orientierung der Positionsmarkierung aus einem Vergleich der in den Benutzerbilddaten dargestellten Form und Größe mit der vorgegebenen Form und Größe der Positionsmarkierung.
Verfahren nach einer der vorangegangenen Ansprüche, welches außerdem umfasst: – Ermitteln zumindest eines ausgezeichneten Punktes eines Auges des Benutzers aus den Benutzerbilddaten; und – Ermitteln (16) von individuellen Parametern der Gebrauchsstellung aus der Lage der erfassten Positionsmarkierung relativ zu dem zumindest einen ausgezeichneten Punkt.
Verfahren nach Anspruch 6, welches außerdem umfasst: – Optimieren (18) des Brillenglases für die ermittelte Gebrauchsstellung; – Fertigen (20) der optischen Flächen des optimierten Brillenglases; – Bereitstellen eines Tracerdatensatzes für das zu fertigenden Brillenglas oder Ermitteln (22) eines Tracerdatensatzes des zu fertigenden Brillenglases anhand der erfassten Positionsmarkierung aus den Benutzerbilddaten; und
– Schleifen (24) des Randes des Brillenglases gemäß dem Tracerdatensatz.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das Erfassen (14) von Benutzerbilddaten umfasst: – Erfassen eines ersten Bilddatensatzes, welcher zumindest einen Teilbereich des Kopfes des Benutzers zusammen mit der vom Benutzer getragenen, ausgewählten Brillenfassung in einer ersten Aufnahmerichtung darstellt; und – Erfassen eines zweiten Bilddatensatzes, welcher zumindest einen Teilbereich des Kopfes des Benutzers zusammen mit der vom Benutzer getragenen, ausgewählten Brillenfassung in einer zweiten Aufnahmerichtung darstellt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Ermitteln (18) von individuellen Parametern der Gebrauchsstellung umfasst: – Ermitteln einer dreidimensionalen Position des zumindest einen ausgezeichneten Punktes des Auges anhand des ersten und zweiten Bilddatensatzes; und – Ermitteln von dreidimensionalen Positionen der Positionsmarkierung anhand des ersten und zweiten Bilddatensatzes umfasst.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, welches außerdem ein Anzeigen der Benutzerbilddaten umfasst.
Vorrichtung zum Ermitteln von Benutzerdaten für die Herstellung eines Brillenglases zu einer ausgewählten Brillenfassung für einen Benutzer, umfassend: eine Bilderfassungseinrichtung zum Erfassen von Benutzerbilddaten zumindest eines Teilbereichs des Kopfes des Benutzers zusammen mit einem Teil der vom Benutzer getragenen, ausgewählten Brillenfassung, wobei die Bilderfassungseinrichtung zumindest eine Beleuchtungseinrichtung zum Aussenden von Licht innerhalb eines Messbeleuchtungsspektrums und zumindest eine Kamera zum Detektieren von Licht innerhalb eines Messdetektionsspektrums umfasst, um damit eine an oder in zumindest einer Stützscheibe und/oder an der Brillenfassung bereitgestellte Positionsmarkierung zu erfassen, welche bei Beleuchtung mit Licht in einem für das menschliche Auge wahrnehmbaren Spektralbereich im Wesentlichen transparent ist und welche bei Beleuchtung mit Licht innerhalb des Messbeleuchtungsspektrums anhand des detektierten Lichts innerhalb des Messdetektionsspektrums erkennbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, welche außerdem eine Bildanzeigeeinrichtung zum Ausgeben der Benutzerbilddaten umfasst.