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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines augenoptischen Parametersatzes für eine Brille, umfassend eine Bilderfassungseinrichtung zum Aufnehmen eines Bildes eines von einer Person getragenen Brillenteils, und eine Datenverarbeitungseinrichtung zur videometrischen Ermittlung mindestens eines augenoptischen Parameters aus dem aufgenommenen Bild mittels Bildverarbeitung. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Vermessung eines Brillenteils und/oder des Cranium des Probanden.
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Für die Zentrierung und Anpassung von Brillen, Brillengläsern und Brillengestellen werden derzeit augenoptische Parameter beispielsweise mittels Videometrie bestimmt. Insbesondere wird im sogenannten Videozentriersystem ein Messbügel mit optischen Markern in definierter Weise mit dem Brillengestell des entsprechenden Brillenmusters verbunden, beispielsweise geklemmt. Dies ist beispielsweise in
4 der
DE 10 2015 211 879 A1 gezeigt. Die optischen Marker sind beispielsweise kreisrund mit zwei weißen bzw. hellen, diametral gegenüberliegenden Quadranten und zwei schwarzen bzw. dunklen, ebenfalls diametral gegenüberliegenden Quadranten. Die optischen Marker können alternativ auch einzeln mit dem Brillengestell des entsprechenden Brillenmusters verbunden werden, siehe beispielsweise
7,
8A,
8B der
DE 10 2011 009 261 A1 .
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Das so präparierte Brillengestell wird von dem Probanden aufgesetzt, sodann wird ein Bild des Gesichtsausschnitts mit dem Brillengestell mit einer optischen Kamera aufgenommen. Durch Bildverarbeitung werden sowohl die Position und Orientierung der optischen Marker als auch augenoptische Parameter wie beispielsweise der Pupillenabstand des Probanden ermittelt. Auf diese Weise kann ein vollständiger augenoptischer Datensatz in Relation zu dem Brillengestell erhalten werden. Dies ist beispielsweise für die Anpassung von Brillengläsern von Gleitsichtbrillen bedeutsam, da selbst geringe Fehlanpassungen von Gleitsichtgläsern im Brillengestell die Funktion der Brille beeinträchtigen und zu Reklamationen führen können.
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Die Vermessung der optischen Marker im Stand der Technik ermöglicht eine Bestimmung von Längenmaßen des Brillenteils und der Kopfhaltung des Kunden. Das zuvor beschriebene übliche Videozentriersystem hat jedoch den erheblichen Nachteil, dass die optischen Marker von dem Fachpersonal beim Optiker mit hoher Genauigkeit in der vordefinierten Weise mit dem Brillengestell des entsprechenden Brillenmusters verbunden werden müssen, was von der Geschicklichkeit und Sachkenntnis der einzelnen Fachkraft abhängt. Wie die Praxis zeigt, sind Fehlpositionierungen des Messbügels bzw. der optischen Marker mit ca. 40% bis 50% die mit Abstand häufigste Fehlerursache für inkorrekt bestimmte augenoptische Parameter, die in der Folge zu mangelhaften Brillen und Reklamationen führen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche die Wahrscheinlichkeit für inkorrekt ermittelte augenoptische Parameter erheblich reduzieren.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Erfindung ist eine Kombination des herkömmlichen Videometrieverfahrens mit einer 3D-Oberflächenstrukturerfassung des Brillenteils. Die durch die Messungen gewonnenen Datensätze lassen sich in Kombination der oben genannten Verfahren durch Koordinatentransformation ineinander überführen, um den vollständigen augenoptischen Parametersatz in einem einheitlichen Koordinatensystem bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß ist eine 3D-Strukturerfassungseinrichtung zur Erfassung mindestens eines Teils der dreidimensionalen Oberflächenstruktur des Brillenteils vorgesehen. Die Erfassung der dreidimensionalen Oberflächenstruktur des Brillenteils tritt erfindungsgemäß an die Stelle der Erfassung der optischen Marker des Standes der Technik. Die Erfindung hat nämlich erkannt, dass die dreidimensionale Oberflächenstruktur des Brillenteils sämtliche Information beinhaltet, die im Stand der Technik in der Anordnung der optischen Marker enthalten ist. Die zeitraubende und fehleranfällige Verwendung optischer Marker wird daher durch die erfindungsgemäße 3D-Strukturerfassungseinrichtung vollständig vermieden. Die 3D-Strukturerfassungseinrichtung, die auch als 3D-Geometrieerfassungseinrichtung bezeichnet werden kann, erlaubt insbesondere die Bestimmung von Längenmaßen des Brillenteils und/oder der Kopfhaltung des Kunden.
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Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Messverfahrens ist grundsätzlich nur noch das zu vermessende Brillenteil erforderlich. Durch Verknüpfung des von der Bilderfassungseinrichtung videometrisch (d.h. per Bildverarbeitung) bestimmten mindestens einen augenoptischen Parameters mit der von der Strukturerfassungseinrichtung bestimmten dreidimensionalen Oberflächenstruktur des Brillenteils und des Cranium des Probanden in einem einheitlichen dreidimensionalen Koordinatensystem durch Datenverarbeitung wird erfindungsgemäß ein vollständiger augenoptischer Parametersatz bereitgestellt und ausgegeben, der beispielsweise eine optimale und weitgehend fehlerfreie Anpassung der Gläser an das Brillengestell, und/oder Fertigung des Brillenteils bzw. der Brille, ermöglicht.
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Der vollständige augenoptische Parametersatz kann vor Ort, insbesondere bei einem Augenoptiker, verwendet oder einem Brillenglas- oder -fassungshersteller zur Fertigung einer Brille übergeben werden. Eine bevorzugte Anwendung betrifft die Anpassung oder Zentrierung von Brillengläsern, insbesondere Gleitsichtbrillengläsern. Eine andere bevorzugte Anwendung betrifft die Herstellung einer Brille einschließlich (kunden-) individualisierter Brillen.
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Optional besteht die Möglichkeit, den vollständigen augenoptischen Parametersatz sowie die Geometrie- bzw. Strukturdaten des Musterbrillengestells, ggf. des virtuellen Musterbrillengestells, in dem einheitlichen dreidimensionalen Koordinatensystem in einem 3D-Drucker zum Drucken des Brillenteils oder der Brille zu verwenden. Der Parametersatz kann zu diesem Zweck an einen Dienstleister zur Fertigung mittels 3D-Druckverfahren übergeben werden. Alternativ kann auch der Augenoptiker vor Ort das Brillenteil oder die Brille in einem 3D-Drucker in kürzester Zeit fertigen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die 3D-Strukturerfassungseinrichtung einen Streifenlichtprojektor, und bildet somit einen Streifenlichtscanner. Streifenlichtprojektion ist ein zuverlässiges, für das menschliche Auge ungefährliches und kostengünstiges Verfahren.
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In einer alternativen optionalen Ausführungsform umfasst die 3D-Strukturerfassungseinrichtung einen Laserscanner. Laserscanner sind ebenfalls zuverlässig und kostengünstig und stellen aufgrund der scharfen Laserlinie einen hohen Messkontrast bereit.
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In einer weiteren möglichen Ausführungsform umfasst die 3D-Strukturerfassungseinrichtung ein 3D-Kamerasystem, insbesondere in Form eines Stereokamerasystems. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass kein Lichtmuster auf dem Gesicht des Probanden erzeugt werden muss.
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Vorteilhaft kann eine Kamera der 3D-Strukturerfassungseinrichtung die Bilderfassungseinrichtung bilden, so dass in diesem Fall keine separate Kamera erforderlich ist, was besonders einfach und kostengünstig ist. Es kann aber auch vorteilhaft sein, eine oder mehrere von der 3D-Strukturerfassungseinrichtung separate bzw. unabhängige Kameras für die Bilderfassungseinrichtung vorzusehen, insbesondere um eine optimale und vollständige Bilderfassung des Gesichts des Probanden zu ermöglichen.
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Die Datenverarbeitungseinrichtung ist vorteilhaft zur videometrischen Ermittlung eines oder mehrerer der folgenden augenoptischen Parameter aus den Daten von der Bilderfassungseinrichtung eingerichtet: Position der Pupillen; Pupillenabstand; Position des Hornhautscheitels; Augendrehpunkt. Die Position des Hornhautscheitels lässt sich videometrisch vorteilhaft durch Erkennung eines punktförmigen Lichtreflexes im Hornhautscheitel, des sogenannten Apex-Reflexes, bestimmen. Es ist denkbar, im Falle einer Messung ohne eingesetzte Brillengläser die Position des Hornhautscheitels aus den 3D-Strukturdaten zu bestimmen.
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Die Vorrichtung umfasst vorteilhaft mindestens eine, weiter vorteilhaft mehrere Lichtquellen, die einen typischen Punktreflex (Apex-Reflex) im Hornhautscheitel (Apex) erzeugen und daher insbesondere zur Ermittlung der Position des Hornhautscheitels vorteilhaft sind.
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Die Datenverarbeitungseinrichtung ist vorteilhaft zur videometrischen Ermittlung des Augendrehpunkts eingerichtet. Dies kann beispielsweise durch Auswertung der Position des Hornhautscheitels und/oder der Pupille bei einer Mehrzahl unterschiedlicher Blickrichtungen geschehen. Der Augendrehpunkt ist derjenige Punkt im Inneren des Auges, der bei Bewegungen des Auges seine Position beibehält. Insbesondere bei höheren Glasstärken und/oder asphärischen Brillengläsern kann es erforderlich sein, die Gläser nach Augendrehpunktforderung einzuschleifen bzw. zu fertigen, da nur so eine ideale Abbildung erreicht wird. Ist die Augendrehpunktforderung erfüllt, verlaufen die optischen Achsen der Brillengläser vorteilhaft durch die beiden Augendrehpunkte.
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Die Datenverarbeitungseinrichtung ist vorzugsweise zur Ermittlung eines oder mehrerer der folgenden augenoptischen Parameter auf der Grundlage der Daten von der 3D-Strukturerfassungseinrichtung eingerichtet: Hornhautscheitelabstand; Vorneigung der Brillenfassung; Pupillenhöhe; Kastenmaß der Brillenfassung. Der Hornhautscheitelabstand ist der kürzeste Abstand zwischen Hornhautscheitel zur Rückfläche des Brillenglases. Die Pupillenhöhe ist der vertikale Abstand zwischen Pupille und Brillenrand. Für die Ermittlung des Hornhautscheitelabstands und der Pupillenhöhe werden daher auch videometrisch bestimmte Daten benötigt, nämlich die Position der Hornhautscheitel bzw. die Position der Pupillen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind in der Vorrichtung, insbesondere in der Datenverarbeitungseinrichtung, 3D-Strukturdaten mindestens eines zu vermessenden Brillenteils speicherbar. Beispielsweise kann die 3D-Oberflächenstruktur von Brillengestellen von den Herstellern bereitgestellt und in Form einer Datenbank in der Datenverarbeitungseinrichtung gespeichert sein. Wenn die Datenverarbeitungseinrichtung auf diese Weise Kenntnis der idealen Oberflächenstruktur des zu vermessenden Brillenteils hat, kann die messtechnische Ermittlung der 3D-Oberflächenstrukturdaten des zu vermessenden Brillenteils im Messkoordinatensystem vereinfacht sein. Insbesondere kann es dann ausreichen, wenn nur ein Teil des Brillenteils mit der 3D-Strukturerfassungseinrichtung erfasst wird, weil die fehlende Information mittels der gespeicherten Daten ergänzt werden kann.
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Es ist auch denkbar, ideale 3D-Strukturdaten des Brillenteils mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erzeugen, indem das Brillenteil vorab isoliert vermessen wird, d.h. das Brillenteil wird dabei nicht von dem Probanden getragen. Die auf diese Weise erzeugten idealen 3D-Strukturdaten des Brillenteils werden dann wie beschrieben in der Datenverarbeitungseinrichtung gespeichert und sind dann in der Auswertung der eigentlichen Messdaten verfügbar.
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Es kann vorteilhaft sein, eine Vermessung des Kopfes, insbesondere des Gesichts und/oder des Kopfprofils, des Probanden mit aufgesetztem oder ohne aufgesetztes Brillenteil durchzuführen. Manche Parameter sind nur aus einer Profilansicht des Probanden ermittelbar, bspw. der Abstand zwischen Nase und Ohr, der für die Bügellänge der Brille relevant sein kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine erfindungsgemäße Messeinrichtung in einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine erfindungsgemäße Messeinrichtung in einer zweiten Ausführungsform;
- 3 eine erfindungsgemäße Messeinrichtung in einer dritten Ausführungsform;
- 4 eine Draufsicht von oben auf eine erfindungsgemäße Messeinrichtung in einer vierten Ausführungsform;
- 4a eine schematische Darstellung eines beispielhaften Streifenlichtmusters zur Verwendung in einem Streifenlichtscanner nach 1 oder 4;
- 5 eine Draufsicht von oben auf eine erfindungsgemäße Messeinrichtung in einer fünften Ausführungsform; und
- 6 eine Draufsicht von oben auf eine erfindungsgemäße Messeinrichtung in einer sechsten Ausführungsform.
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Die Messvorrichtung 10 umfasst in der Ausführungsform nach 1 einen Streifenlichtprojektor 11, eine Kamera 12 und eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung 13, beispielsweise ein Computer. Der Streifenlichtprojektor 11 ist dazu eingerichtet und justiert, ein flächiges Streifenlichtmuster mit alternierenden hellen und dunklen Streifen in einen Inspektionsbereich 14 zu projizieren. Der Streifenlichtprojektor 11 weist zu diesem Zweck eine optische Lichtquelle und ggf. eine Streifenerzeugungseinrichtung auf.
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In dem Inspektionsbereich 14 wird das Gesicht bzw. der Augenbereich eines Probanden angeordnet. Das von dem Streifenlichtprojektor 11 erzeugte optische Streifenmuster wird somit auf das Gesicht bzw. den Augenbereich des Probanden 15 abgebildet. Der Proband 15 trägt zur Durchführung des Messverfahrens lediglich das zu vermessende Brillenteil 16, hier ein Brillengestell, jedoch ohne zusätzlichen Messbügel bzw. ohne zusätzliche optische Marker. Das in den Inspektionsbereich 14 projizierte Lichtstreifenmuster wird auf das Brillenteil 16, hier das Brillengestell, abgebildet. Eventuelle Probleme bei der Vermessung nicht-kooperierender Oberflächen können durch die Wahl einer geeigneten Lichtquelle im Streifenprojektor 11 oder Besprühen von Oberflächen, beispielsweise Glasoberflächen, mit einem kooperierenden Material, beispielsweise weißem Pulver, gelöst werden.
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Im Folgenden wird von einer Brille mit einem einheitlichen Brillengestell 16 ausgegangen, wobei die Brillengläser von dem Brillengestell 16 eingefasst sind und von diesem gehalten werden. In diesem Fall kann das Messverfahren mit oder ohne in das Brillengestell 16 eingesetzte Brillengläser durchgeführt werden, wobei die Durchführung an dem Brillengestell 16 ohne eingesetzte Brillengläser vorteilhaft sein kann.
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Das Messverfahren ist jedoch auch für sogenannte randlose Brillen durchführbar, wobei die Brillengläser nicht von einem Brillengestell 16 eingefasst sind und die Brille von den Brillengläsern zusammengehalten wird. Das Messverfahren ist des Weiteren auch für Brillen mit halbem Rand, sogenannte Nylorbrillen, durchführbar, wobei die Brillengläser von einem, in einer Nut des Brillenglases verlaufenden, Kunststofffaden gehalten werden. In diesen Fällen wird das Messverfahren an einer vollständigen Brille mit Brillengläsern durchgeführt. Im Falle einer randlosen Brille und im Falle einer Brille mit halbem Rand wird das zu vermessende Brillenteil 16 von der vollständigen Brille gebildet.
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Die Kamera 12, die beispielsweise eine CCD-Kamera sein kann, umfasst wie üblich ein Objektiv und einen Bildsensor zum Umwandeln der optischen Bildinformation in elektrische Bildsignale. Die Kamera 12 ist auf den Inspektionsbereich 14 gerichtet und nimmt Bilder des Augenbereichs des Probanden 15 und des Brillengestells 16 auf.
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Die Vorrichtung 10 umfasst vorteilhaft Einrichtungen, die sicherstellen, dass die Kamera 12 und/oder der Streifenlichtprojektor 11 auf den Inspektionsbereich 14 bzw. auf das Gesicht bzw. den Augenbereich des Probanden 15 fokussiert sind. Diese Einrichtungen können Autofokussiereinrichtungen in der Kamera 12 und/oder in dem Streifenlichtprojektor 11 umfassen.
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Es kann auch eine in den 1 bis 3 nur schematisch dargestellte Positioniereinrichtung 27, beispielsweise ein ggf. drehbarer Stuhl, für den Probanden 15 vorgesehen sein, der so angeordnet ist, dass das Gesicht bzw. der Augenbereich eines von der Positioniereinrichtung aufgenommenen Probanden 15 näherungsweise in dem Inspektionsbereich 14 angeordnet ist.
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Die Positioniereinrichtung kann höhenverstellbar sein, um unterschiedliche Größen der Probanden 15 ausgleichen zu können. Alternativ oder zusätzlich können die Kamera 12 und/oder der Streifenlichtprojektor 11 verstellbar sein, um unterschiedliche Größen der Probanden 15 ausgleichen zu können.
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Die Positioniereinrichtung kann drehbar sein, um eine vorteilhafte seitliche Vermessung des Kopfes bzw. Kopfprofils des Probanden 15 zu ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich können die Kamera 12 und/oder der Streifenlichtprojektor 11 entsprechend um den Probanden 15 herum Schwenkbar sein.
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Die Datenverarbeitungseinrichtung 13 dient zur Steuerung des Streifenlichtprojektors 11 und der Kamera 12 sowie zum Auslesen und Auswerten der Bildsignale von der Kamera 12. Die Datenverarbeitungseinrichtung 13 wertet die von der Kamera 12 empfangenen Bildsignale aus und rekonstruiert aus dem Lichtstreifenmuster auf dem Brillenteil 16 dessen dreidimensionale Oberflächenform und insbesondere deren räumliche Anordnung in einem Koordinatensystem, das hier als 3D-Struktur-Koordinatensystem bezeichnet wird. Auch die dreidimensionale Oberflächenform des Gesichts, Augenbereichs oder allgemeiner des Cranium des Probanden 15 oder Teile desselben ist auf diese Weise ermittelbar. Dies ist vorteilhaft, um weitergehende Daten zu bestimmen oder das Brillengestell 16 mit dem Kopf zu verknüpfen (sog. matching). Die mathematischen Verfahren zur Durchführung dieser Rekonstruktion sind dem Fachmann bekannt. Die Gesamtheit aus Streifenlichtprojektor 11, Kamera 12 und Rekonstruktionsalgorithmus in der Datenverarbeitungseinrichtung 13 bildet einen sogenannten Streifenlichtscanner 17, der im Fall der 1 die 3D-Strukturerfassungseinrichtung 28 bildet.
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In dem 3D-Struktur-Koordinatensystem liegen vorteilhaft eine oder mehrere der folgenden Informationen vor:
- - dreidimensionale Oberflächenform des Brillenteils 16;
- - Vorneigung der Brillenfassung;
- - das Kastenmaß der Brillenfassung bzw. der Abstand zwischen den Gläsern oder das sogenannte Brückenmaß;
- - optional dreidimensionale Oberflächenform des Gesichts, Augenbereichs und/oder Kopfprofils des Probanden 15;
- - optional dreidimensionale Oberflächenform der Brillengläser, sofern diese bei der Vermessung in das Brillenteil 16 eingesetzt sind, insbesondere für die Bestimmung des Strahlengangs;
- - optional dreidimensionale Oberflächenform des Gesichts, Augenbereichs und/oder Kopfprofils des Probanden 15 und des Brillenteils 16 in Kombination;
- - optional dreidimensionale Oberflächenform der Augen des Probanden 15 für die Bestimmung des Strahlengangs.
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Die Vorneigung der Brillenfassung wird dabei relativ zur Kopfneigung bestimmt, zu deren Bestimmung die mindestens teilweise Vermessung des Cranium des Probanden mittels der 3D-Strukturerfassungseinrichtung erforderlich ist.
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In einem von der Streifenlichtrekonstruktion unabhängigen Verfahrensschritt ermittelt die Datenverarbeitungseinrichtung 13 augenoptische Parameter durch videometrische Auswertung aus dem von der Kamera 12 aufgenommenen Bild. Dabei kann der Streifenlichtprojektor 11 ausgeschaltet sein, wobei die Ermittlung der augenoptischen Parameter zeitlich vor oder nach der Streifenlichtrekonstruktion durchgeführt werden kann. Es ist auch möglich, die augenoptischen Parameter aus dem von der Kamera 12 aufgenommenen Streifenlichtbild zu ermitteln.
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Einer oder mehrere der folgenden augenoptischen Parameter werden vorteilhaft videometrisch bestimmt:
- - Position der Pupillen des Probanden 15;
- - Pupillenabstand des Probanden 15;
- - Position des Hornhautscheitels;
- - Augendrehpunkt.
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Diese augenoptischen Parameter liegen somit in einem videometrischen Koordinatensystem vor, das als Videometriekoordinatensystem bezeichnet wird.
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Durch Überführung der ermittelten augenoptischen Parameter von dem Videometriekoordinatensystem in das 3D-Struktur-Koordinatensystem, oder Überführung der 3D-Oberflächenstrukturdaten von dem 3D-Struktur-Koordinatensystem in das Videometriekoordinatensystem umgekehrt, oder Überführung der ermittelten augenoptischen Parameter und der 3D-Oberflächenstrukturdaten in ein mit beiden Koordinatensystem verknüpftes weiteres Koordinatensystem, beispielsweise ein Weltkoordinatensystem, wird somit ein vollständiger augenoptischer Parameter-Datensatz, umfassend sowohl die videometrisch bestimmten augenoptischen Parameter als auch die 3D-Oberflächenstrukturdaten des Brillenteils, in einem einheitlichen (Mess-)Koordinatensystem von der Datenverarbeitungseinrichtung 13 bereitgestellt.
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In dem einheitlichen Messkoordinatensystem liegen auch solche augenoptischen Parameter vor, für deren Ermittlung sowohl videometrische Messdaten als auch gemessene 3D-Strukturdaten benötigt werden, beispielsweise
- - die Pupillenhöhe relativ zum Brillengestell;
- - der Hornhautscheitelabstand.
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Der von der Datenverarbeitungseinrichtung 13 ermittelte, vollständige augenoptische Parameter-Datensatz inklusive der 3D-Struktur- bzw. Geometriedaten wird in geeigneter Weise zur Nutzung durch den Augenoptiker bzw. einen Brillen-Hersteller ausgegeben. Beispielsweise kann der augenoptische Parameter-Datensatz auf einem Bildschirm der Vorrichtung 10 zur Anzeige gebracht, auf einem digitalen Datenspeicher gespeichert und/oder an einen externen Computer, beispielsweise einen PC oder/oder einen Server des Herstellers, kabelgebunden oder drahtlos übertragen werden. Die Datenverarbeitungseinrichtung 13 kann auch außerhalb der Vorrichtung 10, beispielsweise in einem externen Computer, angeordnet sein.
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In der alternativen Ausführungsform gemäß 2 ist anstelle des Streifenlichtscanners 17 ein Laserscanner 18 vorgesehen, der im Fall der 2 die 3D-Strukturerfassungseinrichtung 28 bildet. Der Laserscanner 18 umfasst eine Laserlichtquelle 19, die zur Erzeugung eines fächerförmigen, für das menschliche Auge ungefährlichen Laserlichtmusters 20 und zur Projektion desselben auf das Gesicht bzw. den Augenbereich des Probanden 15 eingerichtet ist, wodurch auf dem Gesicht bzw. Augenbereich des Probanden 15 eine Laserlichtlinie 21 entsteht. Zur Erzeugung des fächerförmigen Laserlichtmusters 20 kann die Laserlichtquelle 19 ein geeignetes Strahlaufweitungselement, beispielsweise eine zylindrische Linse aufweisen. Der Laserlichtfächer 20 kann auch auf andere Weise erzeugt werden, beispielsweise durch hochfrequente periodische Schwenkung des von der Laserlichtquelle erzeugten Laserstrahls durch ein geeignetes Reflektionselement.
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Die Laserlichtlinie 21 ist die Schnittlinie der Ebene des Laserlichtfächers 20 mit der zu vermessenden Oberfläche, nämlich dem Gesicht bzw. dem Augenbereich mit Brillenteil 16. Die Laserlichtlinie 21 wird mittels der Kamera 12 auf einem vorzugsweise zweidimensionalen bzw. flächigen Bildsensor in der Kamera 12 aufgenommen und an die Datenverarbeitungseinrichtung 13 übermittelt.
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Aufgrund des Winkels zwischen der einfallenden Strahlung (Strahlungsfächer 20) und dem Blickwinkel der Kamera 12 kann der genaue longitudinale Abstand jedes Punktes auf der Linie 21 zu einem entsprechenden Referenzpunkt, und damit das genaue Profil der Linie 21 mittels Triangulation quantitativ bestimmt werden. Longitudinal bedeutet dabei entlang der Richtung der einfallenden Strahlung 20, genauer entlang der Richtung der Mittelachse der einfallenden Strahlung 20. Auf dem Bildsensor der Kamera 12 wird daher die Form der Linie 21, und damit das Oberflächenprofil des Gesichts bzw. Augenbereichs mit dem Brillenteil 16 in dem betreffenden Querschnitt, in quantitativer Weise abgebildet.
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Um ein vollständiges Profil des Gesichts, Augenbereichs und/oder seitlichen Profils des Probanden 15 aufnehmen zu können, ist der Laserscanner 18 vorteilhaft in einer Richtung senkrecht zu dem Strahlfächer 20 schwenkbar, was in 2 durch den Doppelpfeil 23 dargestellt wird. Die Schwenkung erfolgt um eine zu der Linie 21 (genauer eine daran angepasste Gerade) parallele Schwenkachse. Aufgrund der Schwenkbewegung überstreicht der Strahlfächer 20 das gesamte Gesicht bzw. die gesamte Augenpartie des Probanden 15, um auf diese Weise vollständige 3D-Strukturdaten der Oberfläche des Gesichts und somit des Brillenteils 16 zu erhalten, ebenso wie mit dem Streifenlichtscanner 17 aus 1.
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Die videometrischen augenoptischen Parameter werden ebenso wie in 1 mittels der Kamera 12 bestimmt, wobei der Laserscanner 18 ausgeschaltet sein kann. Auch im Übrigen kann die Vorrichtung 10 der 2 weitestgehend gleich ausgebildet sein wie die Vorrichtung 10 der 1.
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In der alternativen Ausführungsform gemäß 3 ist anstelle des Streifenlichtscanners 17 bzw. des Laserscanners 18 eine Stereokameraanordnung 24 mit zwei, vorteilhaft horizontal, voneinander beabstandeten Kameras 12a, 12b vorgesehen. Die Stereokameraanordnung 24 bildet im Fall der 3 die 3D-Strukturerfassungseinrichtung 28. Es ist bekannt, dass durch geeignete stereoskopische Auswertung der Bilder von beiden Kameras 12a, 12b in der Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere durch Berechnung der stereoskopischen Disparität, quantitative Information über den Abstand des abgebildeten Objekts, hier des Gesichts mit dem Brillenteil 16, zu der Kameraanordnung 12a, 12b erhalten werden kann. Auf diese Weise können vollständige 3D-Strukturdaten der Oberfläche des Gesichts und somit des Brillenteils 16 erhalten werden.
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Die videometrischen augenoptischen Parameter werden aus den Bildern, oder und/oder Bildsequenzen, einer der beiden Kameras 12a, 12b oder alternativ aus einem berechneten Stereobild bestimmt. Im Übrigen kann die Vorrichtung 10 der 3 weitestgehend gleich ausgebildet sein wie die Vorrichtung 10 der 1.
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Eine weitere Ausführungsform mit einem Streifenlichtscanner 17 und einem Streifenlichtprojektor 11 ist in der 4 gezeigt. Der Streifenlichtprojektor 11 ist hier wie in 1 vorteilhaft so angeordnet, dass die optische Mittelachse 25 des von dem Streifenlichtprojektor 11 ausgesendeten Lichts mittig auf das Gesicht des Probanden 15 gerichtet fällt. Rechts und links versetzt von dem Streifenlichtprojektor 11 ist jeweils eine Kamera 12 angeordnet, um beide Gesichtshälften optimal erfassen zu können. Eine Mehrzahl von zwei oder mehr Kameras 12 ist insbesondere im Falle komplexer zu vermessender Strukturen des Brillenteils 16 vorteilhaft.
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In anderen Ausführungsformen, wie beispielsweise in 1 gezeigt, reicht jedoch eine Kamera 12 aus, die dann beispielsweise oberhalb oder unterhalb des Streifenlichtprojektors 11 angeordnet sein kann. Auch mit nur einer Kamera 12 können komplexe zu vermessende Strukturen des Brillenteils 16 vermessen werden, beispielsweise durch Drehung des Probanden 15, oder Herumführen des Streifenlichtscanners 17 oder der Kamera 12 um den Probanden 15 herum.
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In der Ausführungsform gemäß 4 ist die Datenverarbeitungseinrichtung 13 beispielsweise ein separater Computer, insbesondere ein PC (Personalcomputer).
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Die Vorrichtung 10 umfasst in der Ausführungsform gemäß 4 mindestens eine, vorteilhaft mehrere Lichtquellen 26, die insbesondere zur Ermittlung des Augenhornhautscheitels und/oder des Augendrehpunkts zweckmäßig sind. Der Augendrehpunkt ist derjenige Punkt im Inneren des Auges, der bei Bewegungen des Auges seine Position beibehält. Die (Punkt-)lichtquelle 26 erzeugt einen Punktreflex auf dem Auge des Probanden 15, der von der entsprechenden Kamera 12 aufgenommen wird. Aus der Position des Punktreflexes ermittelt die Datenverarbeitungseinrichtung 13 den Hornhautscheitel und weitergehend beispielsweise den jeweiligen Augendrehpunkt. In 4 sind beispielsweise zwei Punktlichtquellen 26 zur Erzeugung eines Punktreflexes jeweils im rechten und im linken Auge des Probanden 15 vorgesehen.
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4b zeigt beispielhaft und schematisch ein Streifenlichtmuster, wie es beispielsweise mit einem Streifenlichtprojektor 11 nach 1 oder 4 auf das Gesicht des Probanden 15 projiziert werden kann.
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In der weiteren Ausführungsform gemäß 5 ist ein Laserscanner 18 vorgesehen, der wie in 2 ausgeführt sein kann, und eine separate Kamera 12 zur Aufnahme videometrischer Bilder und Bestimmung videometrischer augenoptischer Parameter daraus. Auch hier ist die Datenverarbeitungseinrichtung 13 beispielsweise ein separater Computer, insbesondere ein PC (Personalcomputer). Ebenso wie in 4 sind vorteilhaft Punktlichtquellen 26 für die videometrische Ermittlung des Augenhornhautscheitels und ggf. des Augendrehpunkts vorgesehen.
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In der weiteren Ausführungsform gemäß 6 ist ein Stereokamerasystem 24 vorgesehen, das wie in 3 ausgeführt sein kann. Auch hier ist die Datenverarbeitungseinrichtung 13 beispielsweise ein separater Computer, insbesondere ein PC (Personalcomputer). Ebenso wie in den 4 und 5 sind vorteilhaft Punktlichtquellen 26 für die videometrische Ermittlung des Augenhornhautscheitels und ggf. des Augendrehpunkts vorgesehen.
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Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist sowohl die 3D-Strukturerfassungseinrichtung 28 als auch die Bilderfassungseinrichtung 12 in einer Draufsicht auf das Gesicht des Probanden 15 gerichtet, wobei das Brillenteil 16 während der Messung von dem Probanden 15 getragen wird. Die 3D-Strukturerfassungseinrichtung 28 und die Bilderfassungseinrichtung 12 sind somit auf derselben (Außen-)Seite der Brille 16 angeordnet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ist somit eine Reflektionsanordnung.
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Generell findet neben der in den Figuren gezeigten frontalen Vermessung des Gesichts des Probanden 15 vorteilhaft auch eine seitliche Vermessung des Kopfes (Cranium) bzw. Kopfprofils des Probanden 15 statt. Dies kann durch Verstellen bzw. Schwenken der Bilderfassungseinrichtung 12, der 3D-Strukturerfassungseinrichtung 28 und/oder der Positioniereinrichtung 27 geschehen. Es ist aber auch denkbar, neben den frontal auf den Probanden gerichteten Bilderfassungs- und 3D-Strukturerfassungseinrichtungen 28 zusätzlich auch eine oder mehrere seitlich angeordnete Bilderfassungseinrichtungen 12 und/oder eine oder mehrere seitlich angeordneten 3D-Strukturerfassungseinrichtungen 28 vorzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015211879 A1 [0002]
- DE 102011009261 A1 [0002]
