DE102018109726B4 - Method and device for measuring the cornea - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Augenoptik und insbesondere eine Vorrichtung (1) zur Cornea-Vermessung eines Probanden, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: eine Bilderfassungseinrichtung (30) eingerichtet zum Erfassen von Bilddaten einer Iris (1202) des Probanden aus mehreren Blickpunkten durch Abbildungsstrahlen-gänge, welche die Cornea (1201) durchsetzen; und eine Rechnereinheit (40), wobei die Recheneinheit eingerichtet ist zum: Bereitstellen eines mathematischen Modells eines vorderen Augenabschnitts des Probanden mit einem mathematischen Modell der Cornea (1201) und der Iris (1202) (1702); Identifizieren und Registrieren von Bildmerkmalen (1501a,b; 1503a,b) der Iris (1202) welche in mehreren Bildern (1500a-d) der Bilddaten vorhanden sind (1703); Bestimmen von Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen der Bildmerkmale der Iris in den aus mehreren Blickpunkten erfassten Bildern und erwarteten Positionen der Bildmerkmale der Iris in den aus mehreren Blickpunkten erfassten Bildern unter Berücksichtigung des mathematische Modells der Cornea und der Lage der Iris (1704); Adaptieren von Parametern des mathematischen Modells der Cornea derart, dass die Abweichungen minimiert werden (1705); und Bestimmen einer Messgröße der Cornea aus dem adaptierten mathematischen Modell der Cornea (1706).The present invention relates to the field of ophthalmic optics and in particular to a device (1) for measuring the cornea of a test subject, the device comprising the following: an image capture device (30) set up for capturing image data of an iris (1202) of the test subject from a plurality of points of view by means of imaging beams - passages that penetrate the cornea (1201); and a computing unit (40), the computing unit being set up to: provide a mathematical model of a front part of the subject's eye with a mathematical model of the cornea (1201) and iris (1202) (1702); Identifying and registering image features (1501a, b; 1503a, b) of the iris (1202) which are present in several images (1500a-d) of the image data (1703); Determining deviations between actual positions of the image features of the iris in the images acquired from multiple viewpoints and expected positions of the image features of the iris in the images acquired from multiple viewpoints, taking into account the mathematical model of the cornea and the position of the iris (1704); Adapting parameters of the mathematical model of the cornea such that the deviations are minimized (1705); and determining a measured variable of the cornea from the adapted mathematical model of the cornea (1706).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Augenoptik und insbesondere eine Vorrichtung zur Cornea-Vermessung eines Probanden. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Cornea-Vermessung und ein entsprechendes Com puterprogram m produkt.The present invention relates to the field of optics and in particular to a device for measuring the cornea of a subject. The present invention further relates to a method for cornea measurement and a corresponding computer program product.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Vorrichtungen zur Cornea-Vermessung bekannt. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen kommen im Wesentlichen zwei Messverfahren zum Einsatz.Devices for cornea measurement are already known from the prior art. The solutions known from the prior art essentially use two measuring methods.

Einerseits Projektionsverfahren, bei welchen die Cornea mit einem Ringmuster konzentrischer Kreise beleuchtet wird und die Reflektion des Ringmusters an der Cornea gemessen wird. Aus Verzerrungen des Ringmusters können Rückschlüsse über die Form der Vorderfläche der Cornea gezogen werden. Eine beispielhafte Vorrichtung ist der E300 Corneal Topographer der Firma Medmont International PYT Ltd. LTD (Nunawading, Australien).On the one hand, projection methods in which the cornea is illuminated with a ring pattern of concentric circles and the reflection of the ring pattern on the cornea is measured. Distortions of the ring pattern allow conclusions to be drawn about the shape of the anterior surface of the cornea. An exemplary device is the E300 Corneal Topographer from Medmont International PYT Ltd. LTD (Nunawading, Australia).

Ein weiteres bekanntes Messverfahren ist die sogenannte 3D Scheimpflug Corneatomography. Eine entsprechende Messvorrichtung ist kommerziell erhältlich von der Firma Oculus Optikgeräte GmbH (Wetzlar, Deutschland). Ferner sind aus der Druckschrift US 2015 / 0 190 046 A1 eine weitere Vorrichtung zur Analyse der Form der Cornea und ein Verfahren zur Bestimmung der Dicke der Cornea bekannt. Aus der Druckschrift US 2012 / 0 033 179 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Augendrehpunktlage bekannt.Another known measurement method is the so-called 3D Scheimpflug Corneatomography. A corresponding measuring device is commercially available from Oculus Optikgeräte GmbH (Wetzlar, Germany). Furthermore, from the publication US 2015/0 190 046 A1 another device for analyzing the shape of the cornea and a method for determining the thickness of the cornea are known. From the publication US 2012/0 033 179 A1 a method and a device for determining an eye pivot point position are known.

Es besteht jedoch weiterhin das Problem, dass derartige Messverfahren von manchen Probanden als unangenehm empfunden werden. Insbesondere bei Nutzern mit lichtempfindlichen Augen sind mitunter mehrere Versuche notwendig, um ein Messergebnis zu erhalten.However, there is still the problem that such test methods are perceived as unpleasant by some test subjects. In particular for users with light-sensitive eyes, several attempts are sometimes necessary to obtain a measurement result.

Vor diesem Hintergrund ist es wünschenswert, eine Cornea-Vermessung für den Nutzer angenehmer zu gestalten. Insbesondere wäre es wünschenswert, eine Blendung während der Messung zu reduzieren.Against this background, it is desirable to make a cornea measurement more convenient for the user. In particular, it would be desirable to reduce glare during the measurement.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird daher vorgeschlagen, eine Vorrichtung zur Cornea-Vermessung eines Probanden bereitzustellen, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

  • - eine Bilderfassungseinrichtung, eingerichtet zum Erfassen von Bilddaten einer Iris des Probanden aus mehreren (bekannten) Blickpunkten durch Abbildungsstrahlengänge, welche die Cornea durchsetzen; und
  • - eine Recheneinheit, wobei die Recheneinheit eingerichtet ist zum:
    • - Bereitstellen eines mathematischen Modells eines vorderen Augenabschnitts des Probanden mit einem mathematischen Modell der Cornea und der Iris;
    • - Identifizieren und Registrieren von Bildmerkmalen der Iris, welche in mehreren (vorzugsweise allen) Bildern der Bilddaten vorhanden sind;
    • - Bestimmen von Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen der Bildmerkmale der Iris in den aus mehreren Blickpunkten erfassten Bildern und erwarteten Positionen der Bildmerkmale der Iris in den aus mehreren Blickpunkten erfassten Bildern unter Berücksichtigung des mathematische Modells der Cornea und der Lage der Iris;
    • - Adaptieren von Parametern des mathematischen Modells der Cornea derart, dass die Abweichungen minimiert werden; und
    • - Bestimmen einer Messgröße der Cornea aus dem adaptierten mathematischen Modell der Cornea.
According to a first aspect of the invention, it is therefore proposed to provide a device for measuring the cornea of a subject, the device having the following:
  • an image capturing device configured to capture image data of an iris of the subject from several (known) viewpoints through imaging beam paths which penetrate the cornea; and
  • a computing unit, the computing unit being set up to:
    • - Providing a mathematical model of an anterior segment of the subject with a mathematical model of the cornea and iris;
    • - Identifying and registering image features of the iris which are present in several (preferably all) images of the image data;
    • Determining deviations between actual positions of the image features of the iris in the images acquired from a plurality of viewpoints and expected positions of the image features of the iris in the images acquired from a plurality of viewpoints, taking into account the mathematical model of the cornea and the position of the iris;
    • - Adaptation of parameters of the mathematical model of the cornea in such a way that the deviations are minimized; and
    • - Determination of a measured variable of the cornea from the adapted mathematical model of the cornea.

Die Erfinder haben erkannt, dass nicht notwendigerweise eine aktive Messung dahingehend erfolgen muss, dass die Cornea mit einem definierten Ring- oder Spaltmuster beleuchtet werden muss. Es wird vielmehr vorgeschlagen, Strahlengänge der hinter der Cornea liegenden Iris auszuwerten. Zwar weist die Iris eine unbekannte Struktur bzw. ein unbekanntes Muster auf. Allerdings ist die Iris üblicherweise stark strukturiert. Die Erfinder haben erkannt, dass eine Vielzahl von Bildmerkmalen der Iris identifiziert und nachfolgend hinsichtlich ihrer Position in mehreren, aus unterschiedlichen Positionen aufgenommenen Bildern der Bilddaten ausgewertet werden können.The inventors have recognized that an active measurement does not necessarily have to be carried out to the effect that the cornea must be illuminated with a defined ring or slit pattern. Rather, it is proposed to evaluate ray paths of the iris lying behind the cornea. The iris has an unknown structure or pattern. However, the iris is usually very structured. The inventors have recognized that a large number of image features of the iris can be identified and subsequently evaluated for their position in a plurality of images of the image data recorded from different positions.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung kann somit darin bestehen, dass eine passive Messung durchgeführt werden kann, ohne dass die Cornea mit einem definierten Ring- oder Spaltmuster beleuchtet werden müsste. Insbesondere für Nutzer mit empfindlichen Augen kann somit eine Blendung während der Messung reduziert werden und die Cornea-Vermessung damit angenehmer gestaltet werden.An advantage of the solution according to the invention can thus be that a passive measurement can be carried out without the cornea having to be illuminated with a defined ring or slit pattern. For users with sensitive eyes in particular, glare can be reduced during the measurement and the cornea measurement can thus be made more pleasant.

Mit anderen Worten wird das gleiche Objekt, nämlich die Iris mit der darüber liegenden Cornea, aus verschiedenen Perspektiven aufgenommen. Ohne den Einfluss der Cornea unterscheiden sich die Bilder lediglich in der unterschiedlichen Perspektive, aus welcher die Iris aufgenommen ist. Durch die optische Wirkung der Cornea ergeben sich jedoch zusätzliche Verzeichnungen, welche sich in den aus den verschiedenen Blickpunkten aufgenommenen Bildern widerspiegeln. Auch wenn der Bildinhalt unbekannt ist, da sich die Iris von Proband zu Proband unterscheidet, können z.B. durch eine Korrelationsanalyse ähnliche Bildmerkmale identifiziert werden. Diese Merkmale können in aus unterschiedlichen Perspektiven bzw. Blickpunkten aufgenommenen Bildern nachverfolgt werden und Abweichungen zwischen tatsächlichen und erwarteten Positionen der Merkmale in den Bildern bestimmt werden. Die Abweichungen sind durch die Cornea verursacht. Aus der Auswirkung auf die Bilddaten kann auf die Form und/oder den Brechungsindex (welcher in erster Näherung als konstant angesehen werden kann) zurückgeschlossen werden. Als Messgröße kann insbesondere eine Form, Dicke, und/oder Dickenverteilung bestimmt werden.In other words, the same object, namely the iris with the cornea above it, is taken from different perspectives. Without the influence of the cornea, the images only differ in the different perspective from which the iris is taken. The optical effect of the cornea, however, results in additional distortions, which are reflected in the images taken from the various points of view. Even if the picture content is unknown, since the iris differs from subject to subject, for example, similar image features can be identified by a correlation analysis. These features can be tracked in images taken from different perspectives or viewpoints and deviations between actual and expected positions of the features in the images can be determined. The deviations are caused by the cornea. The shape and / or the refractive index (which can be regarded as constant in a first approximation) can be inferred from the effect on the image data. In particular, a shape, thickness and / or thickness distribution can be determined as the measurement variable.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Cornea-Vermessung eines Probanden vorgeschlagen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

  • - Erfassen von Bilddaten einer Iris des Probanden aus mehreren Blickpunkten durch Abbildungsstrahlengänge, welche die Cornea durchsetzen; und
  • - Bereitstellen eines mathematischen Modells eines vorderen Augenabschnitts des Probanden mit einem mathematischen Modell der Cornea und der Lage der Iris relativ zur Cornea;
  • - Identifizieren und Registrieren von Bildmerkmalen der Iris, welche in mehreren (vorzugsweise allen) Bildern der Bilddaten vorhanden sind;
  • - Bestimmen von Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen der Bildmerkmale der Iris in den aus mehreren Blickpunkten erfassten Bildern und erwarteten Positionen der Bildmerkmale der Iris in den aus mehreren Blickpunkten erfassten Bildern unter Berücksichtigung des mathematische Modells der Cornea und der Lage der Iris;
  • - Adaptieren von Parametern des mathematischen Modells der Cornea derart, dass die Abweichungen minimiert werden; und
  • - Bestimmen einer Messgröße der Cornea aus dem adaptierten mathematischen Modell der Cornea.
According to a second aspect of the present invention, a method for corneal measurement of a subject is proposed, the method comprising the following steps:
  • - Acquisition of image data of an iris of the test subject from several points of view by means of imaging beam paths which penetrate the cornea; and
  • - Providing a mathematical model of an anterior segment of the subject with a mathematical model of the cornea and the position of the iris relative to the cornea;
  • - Identifying and registering image features of the iris which are present in several (preferably all) images of the image data;
  • Determining deviations between actual positions of the image features of the iris in the images acquired from a plurality of viewpoints and expected positions of the image features of the iris in the images acquired from a plurality of viewpoints, taking into account the mathematical model of the cornea and the position of the iris;
  • - Adaptation of parameters of the mathematical model of the cornea in such a way that the deviations are minimized; and
  • - Determination of a measured variable of the cornea from the adapted mathematical model of the cornea.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das vorstehend genannte Verfahren auszuführen. Es versteht sich, dass die Verfahrensschritte hierbei zur Ausführung durch einen Computer ausgebildet sind. Beispielsweise kann unter Erfassen von Bilddaten das Empfangen von Bilddaten verstanden werden. Der Begriff kann also als eine Übermittlung von von einem physikalischen Bildsensor erzeugten Messdaten verstanden werden.According to a further aspect of the present disclosure, a computer program product is proposed, comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the aforementioned method. It is understood that the method steps are designed for execution by a computer. For example, capturing image data can be understood to mean receiving image data. The term can thus be understood as a transmission of measurement data generated by a physical image sensor.

Falls nicht anderweitig spezifiziert, sollen die hierin verwendeten Begriffe im Sinne der Norm DIN EN ISO 13666:2012 des Deutschen Instituts für Normung e.V. verstanden werden.Unless otherwise specified, the terms used herein are intended to be used within the meaning of Standard DIN EN ISO 13666: 2012 of the German Institute for Standardization eV

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Bilderfassungseinrichtung ein Kamera-Array zum Erfassen von Bilddaten der Iris des Probanden aus mehreren (bekannten) Blickpunkten aufweist. Ein Vorteil eines Kamera-Arrays besteht darin, dass die Positionen der Kameras, also die Blickpunkte, aus welchen die Bilddaten erfasst werden, bereits definiert sind. Beispielsweise kann die Bilderfassungseinrichtung eine erste Kamera und eine zweite Kamera aufweisen, wobei die erste Kamera zum Erfassen von ersten Bilddaten aus einem ersten Blickpunkt eingerichtet ist und die zweite Kamera zum Erfassen von zweiten Bilddaten aus einem zweiten Blickpunkt eingerichtet ist.In one embodiment it can be provided that the image capture device has a camera array for capturing image data of the subject's iris from several (known) viewpoints. One advantage of a camera array is that the positions of the cameras, ie the viewpoints from which the image data are acquired, have already been defined. For example, the image capture device can have a first camera and a second camera, the first camera being set up for capturing first image data from a first viewpoint and the second camera being set up for capturing second image data from a second viewpoint.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, die Bildmerkmale der Iris auf Basis einer Korrelationsanalyse zwischen Bildern der Bilddaten zu identifizieren. Ein Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass auch bei unbekannten Bildern, hier Bildern der Iris, übereinstimmende Merkmale identifiziert werden können. Alternativ oder zusätzlich kann die Recheneinheit dazu ausgebildet sein, eine Kantenerkennung durchzuführen, um einen Rand der Pupille bzw. einen inneren und/oder äußeren Rand der Iris zu erkennen. Diese können als Bildmerkmale in den aus den verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen Bildern identifiziert werden.In one embodiment it can be provided that the computing unit is set up to identify the image features of the iris on the basis of a correlation analysis between images of the image data. One advantage of this solution is that matching features can be identified even with unknown images, here images of the iris. Alternatively or additionally, the computing unit can be designed to carry out an edge detection in order to recognize an edge of the pupil or an inner and / or outer edge of the iris. These can be identified as image features in the images taken from the different angles.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass einer der Parameter des mathematischen Modells der Cornea eine Form der Cornea ist und die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, die Form der Cornea (bzw. von Parametern des mathematischen Modells der Cornea) zu adaptieren. Das mathematische Modell der Cornea kann eine Vorder- und eine Rückfläche aufweisen. Die Vorderfläche ist in Blickrichtung vom Nutzer abgewandt. Die Rückfläche ist in Blickrichtung dem Nutzer zugewandt. Die Recheneinheit kann dazu eingerichtet sein, die Form einer Vorder- und einer Rückfläche der Cornea zu bestimmen. Durch Adaptieren der Parameter des mathematischen Modells der Cornea können die Vorder- und/oder Rückfläche bestimmt werden. Mit anderen Worten kann die Cornea als Kombination einer 3D Topographie der Vorderfläche und einer 3D Topographie der Rückfläche bestimmt werden. Die 3D Topographien können getrennt angegeben werden. Alternativ können eine 3D Topographie und eine Dicke der Cornea angegeben werden. Die Recheneinheit kann optional dazu eingerichtet sein, einen Abstand zwischen Vorder- und Rückfläche auszuwerten, insbesondere, ob der Abstand unter einem vorgegebenen Schwellwert liegt. Es ist somit möglich, eine (ortsaufgelöste) Aussage über die Dicke der Hornhaut (Cornea) zu treffen. Dies ist insbesondere bei der Vorbereitung einer Laserbehandlung bzw. Laser-Ablation vorteilhaft, um einen zu starken Materialabtrag zu vermeiden. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen kommen hier zwei Messgeräte zum Einsatz: Zunächst wird die Form der Vorderfläche mittels eines Projektionsverfahrens, bei welchem die Cornea mit einem Ringmuster konzentrischer Kreise beleuchtet wird, bestimmt. Dann wird mittels einer Ultraschallmessung die Dicke bestimmt. Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht eine effiziente Bestimmung der Form und Dicke in einem Arbeitsschritt. Alternativ oder zusätzlich kann einer der Parameter des mathematischen Modells der Cornea eine Brechkraftverteilung einer Vorder- und/oder Rückfläche sein; und die Recheneinheit kann dazu eingerichtet sein, die Brechkraftverteilung zu adaptieren.In one embodiment it can be provided that one of the parameters of the mathematical model of the cornea is a form of the cornea and the computing unit is set up to adapt the shape of the cornea (or of parameters of the mathematical model of the cornea). The mathematical model of the cornea can have a front and a back surface. The front surface faces away from the user in the viewing direction. The rear surface faces the user in the direction of view. The computing unit can be set up to determine the shape of a front and a back surface of the cornea. The front and / or back surface can be determined by adapting the parameters of the mathematical model of the cornea. In other words, the cornea can be determined as a combination of a 3D topography of the front surface and a 3D topography of the back surface. The 3D topographies can be specified separately. Alternatively, a 3D topography and a thickness of the cornea can be specified. The computing unit can optionally be set up to provide a Evaluate the distance between the front and rear surface, in particular whether the distance is below a predetermined threshold. It is therefore possible to make a (spatially resolved) statement about the thickness of the cornea. This is particularly advantageous when preparing a laser treatment or laser ablation in order to avoid excessive material removal. In the case of solutions known from the prior art, two measuring devices are used here: First, the shape of the front surface is determined by means of a projection method in which the cornea is illuminated with a ring pattern of concentric circles. The thickness is then determined using an ultrasound measurement. The proposed solution enables an efficient determination of the shape and thickness in one work step. Alternatively or additionally, one of the parameters of the mathematical model of the cornea can be a refractive power distribution of a front and / or back surface; and the computing unit can be set up to adapt the refractive power distribution.

Es kann ein mathematisches Modell eines vorderen Augenabschnittes des Probanden bereitgestellt werden, welches ein mathematisches Modell der Cornea und der Iris umfasst. Das Modell kann eine Vorderseite und eine Rückseite der Cornea aufweisen. Vorzugsweise kann das Modell des vorderen Augenabschnitts ferner ein Modell von Kammerwasser zwischen der Cornea und der Iris aufweisen. Die Iris kann, muss aber nicht, vereinfacht als zweidimensionale Scheibe modelliert werden. Bei dem mathematischen Modell kann jede Fläche zumindest abschnittsweise als 3D Topographie modelliert werden. Bereiche zwischen den jeweiligen Flächen können mit einem individuellen Brechungsindex beschrieben werden. Das Computerprogramm kann dazu eingerichtet sein, dieses Modell aus den erfassten Strahlengängen zu rekonstruieren. Im vereinfachten Fall können die Flächen als torische oder sphärische Flächen angenommen werden. Optional können die Brechungsindizes als bekannt angenommen werden. Hierbei kann auf bekannte Werte für den Brechungsindex der Cornea und des Kammerwassers zurückgegriffen werden. In einer Ausgestaltung kann optional eine Dicke oder die Dickenverteilung der Cornea bestimmt werden (Pachymetrie). Die Dicke der Cornea ist ein wichtiger Parameter in der refraktiven Augenchirurgie als auch bei der Korrektur von Tonometriedaten. In einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung eine Messeinrichtung zum Erfassen von Messdaten einer Vorderfläche der Cornea aufweisen und das mathematische Modell der Cornea kann ferner basierend auf den erfassten Messdaten der Vorderfläche der Cornea bereitgestellt oder adaptiert werden. Insbesondere kann es sich um eine deflektometrische Messeinrichtung handeln. Indem weitere Information über die Vorderfläche vorliegt, kann die nachfolgende Optimierung verbessert und vereinfacht werden.A mathematical model of a front section of the subject's eyes can be provided, which comprises a mathematical model of the cornea and iris. The model can have a front and a back of the cornea. Preferably, the model of the anterior segment of the eye can further comprise a model of aqueous humor between the cornea and the iris. The iris can, but need not, be modeled simply as a two-dimensional disk. In the mathematical model, each surface can be modeled as a 3D topography, at least in sections. Areas between the respective areas can be described with an individual refractive index. The computer program can be set up to reconstruct this model from the detected beam paths. In the simplified case, the surfaces can be assumed to be toric or spherical surfaces. The refractive indices can optionally be assumed to be known. Known values for the refractive index of the cornea and aqueous humor can be used here. In one configuration, a thickness or the thickness distribution of the cornea can optionally be determined (pachymetry). The thickness of the cornea is an important parameter in refractive eye surgery as well as in the correction of tonometry data. In one configuration, the device can have a measuring device for acquiring measurement data of a front surface of the cornea and the mathematical model of the cornea can also be provided or adapted based on the acquired measurement data of the front surface of the cornea. In particular, it can be a deflectometric measuring device. By providing further information about the front surface, the subsequent optimization can be improved and simplified.

In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Ausrichtung, insbesondere eine Oberflächennormale, in wenigstens einem Punkt auf der Vorderfläche der Cornea zu bestimmen. Beispielsweise kann hierbei das Gerät ZEISS IOL Master500 (Zeiss, Deutschland) zum Einsatz kommen.In a further development it can be provided that the measuring device is set up to determine an orientation, in particular a surface normal, in at least one point on the front surface of the cornea. For example, the ZEISS IOL Master500 (Zeiss, Germany) can be used.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, die Iris als zweidimensionale Ebene zu modellieren. Ein Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass bereits mit moderatem Rechenaufwand gute Ergebnisse erzielt werden können. Alternativ können andere Näherungen der Iris bereitgestellt werden, auf deren Basis eine weitergehende Verbesserung der Genauigkeit erreicht werden kann. Im Allgemeinen kann die Iris als eine 3D Struktur verstanden werden und kann ebenfalls als diese modelliert werden. Die Recheneinheit kann also dazu eingerichtet sein, die Iris als eine 3D Topographie zu modellieren. Eine solche 3D Topographie kann beispielsweise eine Sphäre, einen Torus, eine Ebene oder Kombinationen daraus aufweisen.In one embodiment it can be provided that the computing unit is set up to model the iris as a two-dimensional plane. One advantage of this solution is that good results can be achieved with only moderate computing effort. Alternatively, other approximations of the iris can be provided, on the basis of which a further improvement in accuracy can be achieved. In general, the iris can be understood as a 3D structure and can also be modeled as this. The computing unit can therefore be set up to model the iris as a 3D topography. Such a 3D topography can have, for example, a sphere, a torus, a plane or combinations thereof.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das mathematische Modell einen kreisförmigen Irisrand modelliert. Hierbei kann der innere und/oder äußere Rand der Iris als Kreis angenähert werden. Beispielsweise kann die Iris als ein Ring mit kreisförmigem Umfang und einer kreisförmigen Pupille in der Mitte modelliert werden. Indem eine Randbedingung für die Form der Iris vorgegeben wird, können Berechnungen vereinfacht werden. Beispielsweise kann eine Verkippung des Irisrandes in aus unterschiedlichen Positionen aufgenommenen Bildern bestimmt werden. Die Orientierung des Kreises kann als Startpunkt für weitergehende Optimierung verwendet werden.In one configuration it can be provided that the mathematical model models a circular iris edge. The inner and / or outer edge of the iris can be approximated as a circle. For example, the iris can be modeled as a ring with a circular circumference and a circular pupil in the middle. By specifying a boundary condition for the shape of the iris, calculations can be simplified. For example, a tilt of the iris edge can be determined in images taken from different positions. The orientation of the circle can be used as a starting point for further optimization.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit ferner dazu eingerichtet ist, eine deflektometrische Auswertung von Reflexen aus einer Umgebung auf dem Auge vorzunehmen und bei der Bestimmung des mathematischen Modells der Cornea zu berücksichtigen. Anstatt für den Probanden potentiell unangenehmes Testlicht in das Auge zu geben, kann eine deflektometrische Auswertung von Reflexen aus der Umgebung vorgenommen werden. Eine solche Auswertung mag zwar nicht notwendigerweise eine hinreichende Genauigkeit für eine abschließende Bestimmung der Cornea bieten, kann aber als weiterer Eingangsparameter, z.B. bei der Adaption des mathematischen Modells der Cornea, berücksichtigt werden.In one embodiment it can be provided that the computing unit is also set up to carry out a deflectometric evaluation of reflections from an environment on the eye and to take this into account when determining the mathematical model of the cornea. Instead of giving the test subject potentially unpleasant test light in the eye, deflectometric analysis of reflections from the surroundings can be carried out. Such an evaluation may not necessarily offer sufficient accuracy for a final determination of the cornea, but it can be used as a further input parameter, e.g. be taken into account when adapting the mathematical model of the cornea.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, einen Brechungsindex der Cornea zu bestimmen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass neben der Form auch der Brechungsindex oder eine räumliche Brechungsindexverteilung bestimmt werden kann.In one embodiment it can be provided that the computing unit is set up to determine a refractive index of the cornea. An advantage of this configuration is that In addition to the shape, the refractive index or a spatial refractive index distribution can also be determined.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, Berechnungen unter Verwendung photometrischer Messungen vorzunehmen.In one embodiment it can be provided that the computing unit is set up to carry out calculations using photometric measurements.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung ferner eine Beleuchtungseinrichtung aufweist, welche zum Beleuchten der Iris eingerichtet ist. Dies ermöglicht es der Bilderfassungseinrichtung, auch ohne Umgebungslicht oder bei geringem Umgebungslicht die Bilddaten zu erfassen.In one embodiment it can be provided that the device also has an illumination device which is set up to illuminate the iris. This enables the image capture device to capture the image data even without ambient light or in low ambient light.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinrichtung eingerichtet ist zur Projektion eines Musters auf die Iris. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass ein bekanntes Muster auf der Iris erzeugt und ausgewertet werden kann. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die Iris von sich aus nur wenige Strukturmerkmale aufweist.In one embodiment it can be provided that the lighting device is set up for projecting a pattern onto the iris. An advantage of this configuration is that a known pattern on the iris can be generated and evaluated. This can be particularly advantageous if the iris has only a few structural features.

Die vorstehend für den ersten Aspekt der Erfindung ausführlich beschriebenen Vorteile gelten für die weiteren Aspekte der Erfindung entsprechend.The advantages described in detail above for the first aspect of the invention apply accordingly to the further aspects of the invention.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Vermessen der optischen Wirkung einer in einem Messvolumen angeordneten optischen Linse;
  • 2 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer durch eine Linse aufgenommenen Teststruktur;
  • 3 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer durch ein verkipptes Brillenglas aufgenommenen Teststruktur;
  • 4 zeigt eine Darstellung von Strahlengängen durch ein transparentes Objekt;
  • 5 zeigt eine Darstellung von Strahlengängen durch eine Linse;
  • 6 zeigt eine aus parametrierbaren Flächenelementen zusammengesetzte Linse;
  • 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Vermessen der optischen Wirkung einer in einem Messvolumen angeordneten optischen Linse;
  • 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Vermessen der optischen Wirkung einer in einem Messvolumen angeordneten optischen Linse;
  • 9 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausgestaltung eines Verfahrens zum Vermessen der optischen Wirkung einer in einem Messvolumen angeordneten optischen Linse;
  • 10 zeigt ein detailliertes Flussdiagram einer Ausgestaltung eines solchen Verfahrens;
  • 11 zeigt ein Flussdiagram einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Kalibrieren;
  • 12 zeigt eine schematische Darstellung eines Auges;
  • 13 zeigt eine Abbildung einer Draufsicht auf das Auge mit einer Abbildung der Iris;
  • 14 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Cornea-Vermessung;
  • 15 zeigt die Zuordnung bzw. Korrelation von Bildmerkmalen in aus unterschiedlichen Blickpunkten aufgenommenen Bildern der Iris;
  • 16 zeigt weitere Korrelationen von Bildmerkmalen; und
  • 17 zeigt ein Flussdiagram einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Cornea-Vermessung.
Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description.
  • 1 shows a schematic representation of a device for measuring the optical effect of an optical lens arranged in a measurement volume;
  • 2 shows an exemplary representation of a test structure recorded by a lens;
  • 3 shows an exemplary representation of a test structure recorded by a tilted spectacle lens;
  • 4 shows a representation of beam paths through a transparent object;
  • 5 shows a representation of beam paths through a lens;
  • 6 shows a lens composed of parameterizable surface elements;
  • 7 shows a schematic representation of a device for measuring the optical effect of an optical lens arranged in a measurement volume;
  • 8th shows a further embodiment of a device for measuring the optical effect of an optical lens arranged in a measuring volume;
  • 9 shows a flow diagram of an embodiment of a method for measuring the optical effect of an optical lens arranged in a measurement volume;
  • 10 shows a detailed flow diagram of an embodiment of such a method;
  • 11 shows a flow diagram of an embodiment of a method for calibration;
  • 12 shows a schematic representation of an eye;
  • 13 shows an image of a top view of the eye with an image of the iris;
  • 14 shows a schematic representation of a device for cornea measurement;
  • 15 shows the assignment or correlation of image features in images of the iris taken from different points of view;
  • 16 shows further correlations of image features; and
  • 17 shows a flow diagram of an embodiment of a method for cornea measurement.

Die in 1 gezeigte Vorrichtung 10 dient der Bestimmung der optischen Wirkung einer optischen Linse 100, insbesondere eines Brillenglases. Die Vorrichtung 10 weist eine Anzeigeeinrichtung 20 auf, welche zum Anzeigen einer Teststruktur 21 eingerichtet ist. Beispielsweise kann es sich um einen Bildschirm oder ein Display handeln, um verschiedene Teststrukturen anzeigen zu können.In the 1 shown device 10 is used to determine the optical effect of an optical lens 100 , in particular an eyeglass lens. The device 10 has a display device 20 on what to display a test structure 21 is set up. For example, it can be a screen or a display in order to be able to display different test structures.

Die Vorrichtung 10 weist ferner eine Bilderfassungseinrichtung 30 auf, die eingerichtet ist zum Erfassen von Bilddaten der Teststruktur 21 aus mehreren Blickpunkten 31, 31', 31" durch Abbildungsstrahlengänge 32, welche die Linse 100 durchsetzen. Die Abbildungsstrahlengänge aus den verschiedenen Blickpunkten können einerseits mit einer Kamera nacheinander aufgenommen werden, welche nacheinander an den verschiedenen Positionen angeordnet wird. Vorzugsweise sind jedoch mehrere Kameras vorgesehen, um die Bilddaten parallel zu erfassen. Es versteht sich, dass auch Mischformen vorgesehen sein können. Beispielsweise kann eine Bilderfassungseinrichtung 30 eine erste Kamera 33 und eine zweite Kamera 34 aufweisen, wobei die erste Kamera 33 zum Erfassen von ersten Bilddaten aus einem ersten Blickpunkt 33 eingerichtet ist und die zweite Kamera 34 zum Erfassen von zweiten Bilddaten aus einem zweiten Blickpunkt 33" eingerichtet ist. Das Messvolumen 200 liegt zwischen der auf der Anzeigeeinrichtung 20 anzeigebaren Teststruktur 21 und der Bilderfassungseinrichtung 30.The device 10 also has an image capture device 30 which is set up for capturing image data of the test structure 21 from several points of view 31 . 31 ' . 31 " through imaging beam paths 32 which the lens 100 push through. The imaging beam paths from the different viewpoints can be recorded one after the other with a camera, which is arranged one after the other at the different positions. However, a plurality of cameras are preferably provided in order to capture the image data in parallel. It goes without saying that mixed forms can also be provided. For example, an image capture device 30 a first camera 33 and a second camera 34 have, the first camera 33 for capturing first image data from a first point of view 33 is set up and the second camera 34 for capturing second image data from a second point of view 33 " is set up. The measurement volume 200 lies between that on the display device 20 displayable test structure 21 and the image capture device 30 ,

Die Vorrichtung 10 weist ferner eine Recheneinheit 40 auf. Bei der Recheneinheit 40 kann es sich beispielsweise um einen Computer, Mikrokontroller, FPGA oder dergleichen handeln. Die Recheneinheit 40 ist eingerichtet zum Bestimmen einer dreidimensionalen Form der Linse 100 basierend auf den Bilddaten und zum Berechnen einer optischen Wirkung der Linse 100 basierend auf der dreidimensionalen Form. Mit anderen Worten wird also ein zweistufiges Vorgehen vorgeschlagen, bei welchem zunächst die dreidimensionale Form der Linse bestimmt wird und erst nachfolgend die optische Wirkung der Linse aus deren dreidimensionaler Form berechnet wird.The device 10 also has a computing unit 40 on. At the computing unit 40 it can be, for example, a computer, microcontroller, FPGA or the like. The computing unit 40 is designed to determine a three-dimensional shape of the lens 100 based on the image data and for calculating an optical effect of the lens 100 based on the three-dimensional shape. In other words, a two-stage procedure is proposed in which the three-dimensional shape of the lens is first determined and only then is the optical effect of the lens calculated from its three-dimensional shape.

Dieser Ansatz gemäß der vorliegenden Offenbarung soll nachfolgend bezugnehmend auf die 2 bis 6 näher erläutert werden.This approach, in accordance with the present disclosure, is set out below with reference to FIG 2 to 6 are explained in more detail.

2 zeigt eine Draufsicht einer durch eine Linse 100 aufgenommenen Teststruktur 21 einer Anzeigeeinrichtung 20. Hierbei kann es sich beispielsweise um die mit der Kamera 33 durch die Linse 100 aufgenommene Teststruktur 21 gemäß 1 handeln. Die Teststruktur 21 wird durch die Linse 100 verzerrt wiedergegeben. Aus einer solchen Ablenkung der Strahlen können bereits Rückschlüsse über die optische Wirkung der Linse 100 gezogen werden. Allerdings kann nur eine Aussage über die Wirkung der Linse 100 in ihrer Gesamtheit getroffen werden. 2 shows a top view of a through a lens 100 recorded test structure 21 a display device 20 , This can be, for example, the one with the camera 33 through the lens 100 recorded test structure 21 according to 1 act. The test structure 21 is through the lens 100 reproduced distorted. Such a deflection of the rays can already draw conclusions about the optical effect of the lens 100 to be pulled. However, only a statement can be made about the effect of the lens 100 be taken in their entirety.

3 zeigt ein weiteres beispielhaftes Bild, welches mit einer Kamera aufgenommen ist. Hierbei ist die Brille 101 mit der optischen Linse 100 jedoch stark verkippt im Messbereich angeordnet, so dass die durch die optische Linse 100 hervorgerufene Strahlablenkung die tatsächliche optische Wirkung in einer Trageposition nur begrenzt genau wiedergibt. 3 shows another exemplary image, which is recorded with a camera. Here is the glasses 101 with the optical lens 100 however, strongly tilted in the measuring area, so that through the optical lens 100 caused beam deflection reproduces the actual optical effect in a wearing position with limited accuracy.

4 zeigt eine beispielhafte Darstellung von Strahlengängen durch ein transparentes Objekt, wie beispielsweise eine Linse 100. Der Ursprungsort der Strahlengänge ist ein definierter Punkt 22 auf der Anzeigeeinrichtung 21. Die von dem definierten Punkt 22 ausgehenden Strahlengänge treten auf der Oberfläche 102 in die Linse 101 ein und an der Oberfläche 103 aus der Linse aus. Sie durchdringen die Linse 100 somit. Sowohl an der Eintrittsoberfläche 102, als auch an der Austrittsoberfläche 103, werden die Lichtstrahlen gebrochen. Je nach der räumlichen Lage bzw. Orientierung der Linse 100 relativ zur Anzeigeeinrichtung 20 und zur Bilderfassungseinrichtung 30 kann sich eine unterschiedliche optische Wirkung ergeben. 4 shows an exemplary representation of beam paths through a transparent object, such as a lens 100 , The origin of the beam paths is a defined point 22 on the display device 21 , The from the defined point 22 outgoing beam paths appear on the surface 102 into the lens 101 on and on the surface 103 out of the lens. They penetrate the lens 100 Consequently. Both on the entrance surface 102 , as well as on the outlet surface 103 , the light rays are refracted. Depending on the spatial position or orientation of the lens 100 relative to the display device 20 and to the image capture device 30 there may be a different optical effect.

Die Erfinder haben erkannt, dass eine solche Unbestimmtheit bzw. Mehrdeutigkeit der optischen Wirkung aufgelöst werden kann, indem die Teststruktur aus mehreren Blickpunkten aufgenommen wird und somit eine Vielzahl an Abbildungsstrahlengängen erfasst wird (siehe auch 1), aus welchen sich wiederum die optischen Eigenschaften einer dazwischenliegenden Linse bestimmen lassen. Mit anderen Worten kann für die Abbildungsstrahlengänge ein Gleichungssystem mit einer Vielzahl von Gleichungen aufgestellt werden, welche jeweils eine Zuordnung zwischen aus unter mehreren Blickpunkten in die Bilderfassungseinrichtung eintretenden Abbildungsstrahlen, welche die Linse 100 durchsetzen, und deren bekannten Ursprungsorten auf der Anzeigeeinrichtung 20 hergestellt werden. Hieraus können wiederum die dreidimensionale Form der Linse 100 und auch optional ihr Brechungsindex bzw. eine Bremskraftverteilung innerhalb der Linse bestimmt werden.The inventors have recognized that such vagueness or ambiguity of the optical effect can be resolved by taking the test structure from several points of view and thus capturing a large number of imaging beam paths (see also 1 ), from which the optical properties of an intermediate lens can be determined. In other words, an equation system with a multiplicity of equations can be set up for the imaging beam paths, each of which represents the association between imaging rays entering the image capturing device from several points of view, the lens 100 enforce, and their known places of origin on the display device 20 getting produced. This in turn can be the three-dimensional shape of the lens 100 and optionally also their refractive index or a braking force distribution within the lens can be determined.

Ein vereinfachtes Beispiel von Strahlengängen durch eine Linse 100 ist in 5 wiedergeben. Der Bildpunkt 22 auf der Anzeigeeinrichtung 20 wird von der Kamera 34 erfasst. Der Strahlengang 110 tritt im Punkt 104 auf der Vorderfläche 102 Linse 100 in die Linse ein und im Punkt 105 auf der Rückfläche 103 aus der Linse aus. Bei Messung mit nur einer Kamera liegt somit vereinfacht gesprochen eine Gleichung vor, welche zwei Unbekannte aufweist, den Eintrittspunkt 104 und den Austrittspunkt 105 einschließlich der räumlichen Orientierung der Oberfläche an diesen Punkten. Indem die Bilderfassungseinrichtung 30 die Teststruktur aus weiteren Blickpunkten aufnimmt, wie durch die weitere Kamera 33 angedeutet, können weitere Strahlengänge 111 und 112 erfasst werden. Beim Strahlengang 111 fällt ein Austrittspunkt 104 mit dem Strahlengang 110 der Kamera 34 zusammen. Beim Strahlengang 112 fällt ein Eintrittspunkt 105 mit dem Strahlengang 110 der Kamera 34 zusammen. Somit lassen sich eine Mehrzahl von Gleichungen aufstellen, aus welchen sich die Eigenschaften der zwischen der Anzeigeeinrichtung 20 und der Bilderfassungseinrichtung 30 angeordneten Linse 100 bestimmen lassen.A simplified example of beam paths through a lens 100 is in 5 play. The pixel 22 on the display device 20 is from the camera 34 detected. The ray path 110 occurs at the point 104 on the front surface 102 lens 100 into the lens and in point 105 on the back surface 103 out of the lens. When measuring with only one camera, in simple terms, there is an equation that has two unknowns, the entry point 104 and the exit point 105 including the spatial orientation of the surface at these points. By the image capture device 30 takes the test structure from further points of view, like through the additional camera 33 indicated, can further beam paths 111 and 112 be recorded. With the beam path 111 an exit point falls 104 with the beam path 110 the camera 34 together. With the beam path 112 falls an entry point 105 with the beam path 110 the camera 34 together. Thus, a plurality of equations can be set up, from which the properties of the between the display device 20 and the image capture device 30 arranged lens 100 let determine.

Hierfür kann die Recheneinheit dazu eingerichtet sein, die Linse 100 vorzugsweise als zusammengesetzte Fläche aus parametrierbaren Flächenelementen zu modellieren, wie in 6 beispielhaft gezeigt. Aus der Ablenkung der Strahlen in den Punkten 104 und 105 kann eine Orientierung der Flächenelemente 106, 107 der Vorder- und Rückfläche 102, 103 bestimmt werden. Optional kann auch eine weitergehende Aufteilung innerhalb der Linse 100 vorgenommen werden. Beispielsweise können weitere Grenzflächen innerhalb der Linse 100 bestimmt werden. Optional kann die Recheneinheit ferner dazu ausgebildet sein, einen Brechungsindex der Linse 100 oder auch eine räumlichen Brechzahlverteilung der Linse zu bestimmen.For this purpose, the computing unit can be set up to use the lens 100 preferably modeled as a composite surface from parameterizable surface elements, as in 6 shown as an example. From the deflection of the rays in the points 104 and 105 can be an orientation of the surface elements 106 . 107 the front and back surface 102 . 103 be determined. Optionally, a further division within the lens can also be carried out 100 be made. For example, other interfaces within the lens 100 be determined. Optionally, the computing unit can also be designed to provide a refractive index of the lens 100 or to determine a spatial refractive index distribution of the lens.

Optional kann die Vorrichtung als Vorrichtung zum Vermessen einer räumlichen Brechzahlverteilung einer in einem Messvolumen angeordneten optischen Linse ausgebildet sein. Hierfür kann vorzugsweise eine Schnittstelle eingerichtet zum Empfangen von Linsengeometriedaten, welche eine dreidimensionale Form der Linse beschreiben, vorgesehen sein. In diesem Fall muss die Form der Linse nicht berechnet werden und kann als Eingabeparameter für die Berechnung der räumlichen Brechzahlverteilung der Linse basierend auf den Bilddaten und den Linsengeometriedaten dienen.The device can optionally be designed as a device for measuring a spatial refractive index distribution of an optical lens arranged in a measurement volume. For this purpose, an interface can preferably be set up to receive lens geometry data that describe a three-dimensional shape of the lens. In this case, the shape of the lens need not be calculated and can serve as an input parameter for calculating the spatial refractive index distribution of the lens based on the image data and the lens geometry data.

Bezugnehmend auf 5 und 6 kann die Recheneinheit zum Bestimmen der dreidimensionalen Form der Linse basierend auf einer Rückverfolgung der in die Bilderfassungseinrichtung eintretenden Lichtstrahlen eingerichtet sein. Die Richtungen, unter welcher die Lichtstrahlen 110, 111, 112 in die Kameras 33, 34 der Bilderfassungseinrichtung eintreten, sind bekannt. Hierfür kann die Bilderfassungseinrichtung, wie nachfolgend noch beschrieben, kalibriert werden. Ausgehend von der jeweiligen Kamera 33, 34 können die eingehenden Strahlen somit zurückverfolgt werden. Die Linse 100 befindet sich im Strahlengang zwischen der Bilderfassungseinrichtung bzw. den jeweiligen Kameras (mit bekannter Position) und der Teststruktur (mit bekannter Position). Ausgehend von einem Modell der Linse 100 kann dieses Modell durch die Recheneinheit sukzessive derart parametriert werden, dass die (bekannte) Teststruktur derart durch das Modell der Linse 100 abgebildet wird, dass sich die von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Bilddaten ergeben. Zur Parametrierung können insbesondere die Ausrichtungen der die Linsenoberfläche bildenden Flächenelemente, hier repräsentiert durch die Oberflächennormalen 129, 130, angepasst werden und ein Abstand 131 der Flächenelemente variiert werden, sowie optional ein Brechungsindex n bzw. eine Brechungsindexverteilung innerhalb der Linse variiert werden.Referring to 5 and 6 For example, the computing unit can be set up to determine the three-dimensional shape of the lens based on a backtracking of the light rays entering the image capturing device. The directions under which the rays of light 110 . 111 . 112 into the cameras 33 . 34 the image capture device are known. For this purpose, the image capturing device can be calibrated as described below. Starting from the respective camera 33 . 34 the incoming rays can thus be traced. The Lens 100 is located in the beam path between the image capture device or the respective cameras (with a known position) and the test structure (with a known position). Starting from a model of the lens 100 This model can be successively parameterized by the computing unit in such a way that the (known) test structure in this way by the model of the lens 100 it is shown that the image data recorded by the image capture device result. In particular, the orientations of the surface elements forming the lens surface, represented here by the surface normals, can be used for parameterization 129 . 130 , be adjusted and a distance 131 of the surface elements are varied, and optionally a refractive index n or a refractive index distribution within the lens are varied.

7 und 8 zeigen weitere Ausführungsformen einer Vorrichtung 10 zum Vermessen der optischen Wirkung einer in einem Messvolumen angeordneten optischen Linse 100. Entsprechende Baugruppen werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals im Detail erläutert. 7 and 8th show further embodiments of a device 10 for measuring the optical effect of an optical lens arranged in a measuring volume 100 , Corresponding modules are identified by the same reference numerals and are not explained again in detail in order to avoid repetition.

8 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Bilderfassungseinrichtung 30 zwei Kameras 30, 31' aufweist. Die Kameras sehen ein Muster bzw. eine Teststruktur 21 aus verschiedenen Blickwinkeln. Die Recheneinheit ist dazu ausgebildet, aus den entsprechenden Bilddaten das Messobjekt 4 zu rekonstruieren. Hierfür kann ein Gradientenfeld bestimmt werden aus den Oberflächenelementen bzw. aus den Normalen 129, 129', wie in 5 und 6 erläutert. 8th shows an embodiment in which the image capture device 30 two cameras 30 . 31 ' having. The cameras see a pattern or a test structure 21 from different angles. The computing unit is designed to use the corresponding image data to determine the measurement object 4 to reconstruct. For this purpose, a gradient field can be determined from the surface elements or from the normals 129 . 129 ' , as in 5 and 6 explained.

Licht aus definierten Quellen an definierten Ursprungspunkten der Teststruktur 21 durchdringt die Linse 100 und wird von der Bilderfassungseinrichtung 30 mit einem kalibrierten Kamerasystem aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen. Aus den entstandenen Bildern werden die brechenden Flächen des Körpers rekonstruiert.Light from defined sources at defined points of origin of the test structure 21 penetrates the lens 100 and is used by the image capture device 30 taken with a calibrated camera system from different angles. The breaking surfaces of the body are reconstructed from the resulting images.

Das Prinzip funktioniert sowohl mit einer, zwei oder mehreren Kameras. In einer vorteilhaften Ausführungsform kommen zwei Kameras zum Einsatz, da hierbei ein gutes Kosten-/Nutzenverhältnis erzielt werden kann. Um die Genauigkeit weiter zu steigern, können noch weitere Kameras zum Einsatz kommen.The principle works with one, two or more cameras. In an advantageous embodiment, two cameras are used, since a good cost / benefit ratio can be achieved. Additional cameras can be used to further increase accuracy.

Die Bilderfassungseinrichtung 30 bzw. die Kameras 31, 31' ist derart kalibriert, dass eine Funktion bekannt ist, mit der für jede Sensorkoordinate ein eindeutiger Hauptlichtstrahl (Kamerastrahl) aus Ursprung und Richtung in 3D abgeleitet werden kann. Diese Kalibrierung kann nach dem Stand der Technik erfolgen. Alternativ kann anstatt der oben beschriebenen Kamerakalibrierung ein bekanntes Optikdesign der Kamera und/oder eines verwendeten Objektivs in das Model der Kamera mit einbezogen werden.The image capture device 30 or the cameras 31 . 31 ' is calibrated in such a way that a function is known with which a unique main light beam (camera beam) can be derived from origin and direction in 3D for each sensor coordinate. This calibration can be done according to the state of the art. Alternatively, instead of the camera calibration described above, a known optical design of the camera and / or a lens used can be included in the model of the camera.

Die Anzeigeeinrichtung 20 kann beispielsweise selbstleuchtende Quellen, wie in einem Array angeordnete Leuchtdioden, ein TFT oder LED Display, ein 3D Display, Laser-Quellen, ein Polarisations-Display, oder auch eine kollimierte, wahlweise strukturierte Beleuchtungseinheit aufweisen. Die Anzeigevorrichtung kann auch angeleuchtet sein. Beispielsweise kann eine angeleuchtete Anzeigevorrichtung Test-Charts (z.B. Punktmuster oder Karomuster), ein insbesondere regelmäßiges 3D Pattern, ein unbekanntes Feature-reiches flaches Bild (wobei Positionen während der Optimierung geschätzt werden können) oder auch eine unbekannte Feature-reiche 3D-Szene (Positionen werden während der Optimierung geschätzt) aufweisen.The display device 20 can have, for example, self-illuminating sources, such as light-emitting diodes arranged in an array, a TFT or LED display, a 3D display, laser sources, a polarization display, or also a collimated, optionally structured lighting unit. The display device can also be illuminated. For example, an illuminated display device can test charts (e.g. dot pattern or plaid pattern), in particular a regular 3D pattern, an unknown feature-rich flat image (where positions can be estimated during optimization) or an unknown feature-rich 3D scene (positions are estimated during optimization).

Die Recheneinheit 40 kann für die Bestimmung der dreidimensionalen Form weitergehende Informationen nutzen. Die Rekonstruktion der dreidimensionalen Form kann insbesondere auch auf den bekannten Blickpunkten bzw. Positionen der Kameras, aus welchen die Bilddaten erfasst werden, und auf einer bekannten Position der Teststruktur basieren. Bei den Bilddaten kann es sich im vorliegenden Beispiel um Orte der Abbildungen von in die Kameras eintretenden Lichtstrahlen auf den Kameradetektoren handeln. Aus den Bilddaten und den bekannten Blickpunkten können die in die Bilderfassungseinrichtung eintretenden Lichtstrahlen berechnet werden. Als Grundlage kann eine Kalibrierung der Bilderfassungseinrichtung dienen.The computing unit 40 can use further information to determine the three-dimensional shape. The reconstruction of the three-dimensional shape can in particular also be based on the known viewpoints or positions of the cameras from which the image data are acquired and on a known position of the test structure. In the present example, the image data can be locations of the images of light rays entering the cameras on the camera detectors. The light rays entering the image capturing device can be calculated from the image data and the known viewpoints. A calibration of the image capture device can serve as a basis.

Optional kann die Recheneinheit 40 ferner dazu eingerichtet sein, die dreidimensionale Form der Linse unter Berücksichtigung einer oder mehrerer Randbedingungen zu bestimmen. Beispielsweise kann ein Anlagepunkt oder Anschlag 51 vorgegeben sein. An diesem Punkt ist die Lage der Linse 100 bekannt und kann bei der Bestimmung der dreidimensionalen Form der Linse berücksichtigt werden. Ferner können Informationen, wie eine Form einer Vorder- und/oder Rückfläche der Linse, ein Brechungsindex oder Material, etc. vorgegeben sein. Optional kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, auf der Linse vorhandene Informationen, beispielsweise in Form einer Gravur oder eines Markers 140, auszulesen und bei der Bestimmung der dreidimensionalen Form und/oder bei der Berechnung der optischen Wirkung berücksichtigen. The computing unit can optionally 40 also be set up to determine the three-dimensional shape of the lens taking into account one or more boundary conditions. For example, a contact point or stop 51 be given. At this point is the location of the lens 100 known and can be taken into account when determining the three-dimensional shape of the lens. Furthermore, information such as a shape of a front and / or back surface of the lens, a refractive index or material, etc. can be specified. Optionally, the device can be designed to present information on the lens, for example in the form of an engraving or a marker 140 , read out and take into account when determining the three-dimensional shape and / or when calculating the optical effect.

Ein besonders vorteilhafter Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung ist die Brillenglas-Vermessung, insbesondere die Vermessung von progressiven Brillengläsern - auch bekannt als Gleitsichtbrillengläser. Einfachere Brillengläser, wie sphärische, asphärische, torische oder prismatische Gläser können jedoch ebenfalls mit der vorgeschlagenen Vorrichtung vermessen werden.A particularly advantageous application of the present invention is the measurement of spectacle lenses, in particular the measurement of progressive spectacle lenses - also known as progressive lenses. Simpler glasses, such as spherical, aspherical, toric or prismatic glasses, can however also be measured with the proposed device.

Optional kann die Recheneinheit eingerichtet sein zum Berechnen eines ISO Scheitelbrechwerts oder eines Scheitelbrechwerts in einer vorgegebenen Messgerätekonfiguration, um vergleichbare Daten bereitzustellen. Durch Bereitstellen trägerspezifischer Daten, wie z.B. Abstand einer Pupille zum Brillenglas (Hornhaut-Scheitel-Abstand HSA) und dessen Lage (z.B. Fassungsscheibenwinkel oder Vorneigung). können Gebrauchs-Scheitelbrechwerte berechnet werden.The computing unit can optionally be set up to calculate an ISO peak power or a peak power in a predetermined measuring device configuration in order to provide comparable data. By providing carrier-specific data, such as Distance of a pupil to the spectacle lens (cornea-vertex distance HSA) and its position (e.g. frame lens angle or inclination). utility peak powers can be calculated.

Optional können mehrere Messobjekte gleichzeitig im Messraum vermessen werden. Für den Fall, dass eine Brille mit einem linken und einem rechten Brillenglas vermessen wird, kann die Recheneinheit ferner dazu ausgebildet sein, eine Position und Lage der Brillengläser relativ zueinander zu bestimmen. Hieraus können weitere Informationen, wie z.B. der Abstand der Sehkanäle berechnet werden. Als mehrere Messobjekte kann auch ein transparenter Körper mit Zonen verschiedener Wirkungen vorgesehen werden. Dies kann z.B. eine Brille mit zwei Linsen sein oder eine Linse mit mehreren Zonen sein - Bi-, Tri-, oder Multifokallinse.Optionally, several objects can be measured simultaneously in the measuring room. In the event that glasses with left and right glasses are measured, the computing unit can also be designed to determine a position and position of the glasses relative to each other. From this, further information, such as the distance of the visual channels can be calculated. A transparent body with zones of different effects can also be provided as several measurement objects. This can e.g. be glasses with two lenses or be a lens with several zones - bi-, tri-, or multifocal lens.

9 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 900 zum Vermessen der optischen Wirkung einer in einem Messvolumen angeordneten optischen Linse, insbesondere eines Brillenglases, mit den Schritten. In einem ersten Schritt 901 wird eine Teststruktur zur Anzeige auf einer Anzeigeeinrichtung bereitgestellt. In einem zweiten Schritt 902 werden Bilddaten der Teststruktur erfasst aus mehreren Blickpunkten durch Abbildungsstrahlengänge, welche die Linse durchsetzen. In einem dritten Schritt 903 wird eine dreidimensionale Form der Linse basierend auf Bilddaten (und den bekannten Positionen der Blickpunkte und der Anzeigeeinrichtung relativ zueinander) bestimmt. In einem vierten Schritt 904 wird eine optische Wirkung der Linse basierend auf deren dreidimensionaler Form berechnet. Die Berechnung kann für beliebige Gebrauchssituationen erfolgen. Mithin kann die Recheneinheit dazu eingerichtet sein, eine erste optische Wirkung entsprechend einem ISO Scheitelbrechwert zu berechnen und eine zweite optische Wirkung entsprechend einer Gebrauchssituation eines Nutzers zu berechnen. 9 shows a flow diagram of a method 900 for measuring the optical effect of an optical lens arranged in a measuring volume, in particular a spectacle lens, with the steps. In a first step 901 a test structure is provided for display on a display device. In a second step 902 Image data of the test structure are acquired from several points of view through imaging beam paths that penetrate the lens. In a third step 903 a three-dimensional shape of the lens is determined based on image data (and the known positions of the viewpoints and the display device relative to one another). In a fourth step 904 an optical effect of the lens is calculated based on its three-dimensional shape. The calculation can be made for any use situation. The computing unit can therefore be set up to calculate a first optical effect in accordance with an ISO vertex refractive index and to calculate a second optical effect in accordance with a usage situation of a user.

Optional kann dem Messverfahren ein Schritt 905 zum Kalibrieren der Vorrichtung vorgelagert sein.One step can optionally be added to the measuring method 905 upstream for calibrating the device.

Ein entsprechendes Verfahren zum Kalibrieren der Vorrichtung kann seinerseits wiederum folgende Schritte aufweisen: In einem ersten Kalibierschritt wird eine Teststruktur auf der Anzeigeeinrichtung bereitgestellt. In einem zweiten Kalibrierschritt wird ein erster Abstand zwischen der Bilderfassungseinrichtung und der Anzeigeeinrichtung eingestellt und werden aus dem ersten Abstand Bilddaten der Teststruktur mit der Bilderfassungseinrichtung erfasst.A corresponding method for calibrating the device can in turn have the following steps: In a first calibration step, a test structure is provided on the display device. In a second calibration step, a first distance between the image acquisition device and the display device is set and image data of the test structure are acquired with the image acquisition device from the first distance.

Wie in 8 gezeigt, kann eine Höhenverstelleinrichtung 150 vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, einen Abstand zwischen der Bilderfassungseinrichtung und der Anzeigeeinrichtung zu variieren. In diesem Kontext kann die Recheneinheit ferner dazu eingerichtet sein, basierend auf aus unterschiedlichen Abständen zwischen der Bilderfassungseinrichtung und der Anzeigeeinrichtung erfassten Bilddaten eine Strahlrichtung der von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Lichtstrahlen zu bestimmen.As in 8th shown, a height adjustment device 150 be provided, which is set up to vary a distance between the image capture device and the display device. In this context, the computing unit can also be set up to determine a beam direction of the light beams detected by the image detection device based on image data acquired from different distances between the image detection device and the display device.

In einem weiteren Schritt des Verfahrens zum Kalibrieren der Vorrichtung kann ein zweiter Abstand zwischen der Bilderfassungseinrichtung und der Anzeigeeinrichtung eingestellt werden und Bilddaten der Teststruktur mit der Bilderfassungseinrichtung aus dem zweiten Abstand erfasst werden. Hieraus kann in einem weiteren Schritt eine Richtung von einfallenden Lichtstrahlen, welche von der Bilderfassungseinrichtung erfasst werden und korrespondierenden Bildpunkten in den Bilddaten bestimmt werden.In a further step of the method for calibrating the device, a second distance between the image acquisition device and the display device can be set and image data of the test structure can be acquired with the image acquisition device from the second distance. In a further step, a direction of incident light beams, which are detected by the image capturing device and corresponding pixels in the image data, can be determined from this.

10 zeigt ein detailliertes Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens 1000 zum Vermessen der optischen Wirkung einer in einem Messvolumen angeordneten Linse. 10 Figure 10 shows a detailed flow diagram of an embodiment of a method 1000 for measuring the optical effect of a lens arranged in a measuring volume.

In einem ersten Schritt S1011 wird eine Teststruktur auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt. Beispielsweise kann es sich hierbei um ein gesamtes Punkte- oder Streifenmuster handeln. In einem weiteren Schritt S1012 werden Bilddaten der Teststruktur von der Bilderfassungseinrichtung erfasst. In Schritt S1013 können Positionen von Merkmalen der Teststruktur, beispielsweise die Positionen von Musterpunkten in den Bilddaten (entsprechend Positionen auf einer Detektorfläche der Bilderfassungseinrichtung), bestimmt werden. Hierbei kann in Schritt S1001 eine Kamerakalibrierung erfolgen, wie beispielsweise vorstehend erläutert oder in Fig, 11 im Detail beschrieben. In Schritt S1014 können dann in die Bilderfassungseinrichtung einfallende Lichtstrahlen bzw. deren Richtungen bestimmt werden. Aus den Kamerabildern des angezeigten Musters betrachtet durch die zu vermessende Linse können die Lichtstrahlen, welche in die Kamera einfallen, als 3D Vektor bestimmt werden.In a first step S1011 a test structure is displayed on the display device. For example, this can be an entire dot or stripe pattern. In a further step S1012 image data of the test structure are captured by the image capture device. In step S1013 positions of features of the test structure, for example the positions of pattern points in the image data (corresponding to positions on a detector surface of the image capture device), can be determined. This can be done in step S1001 camera calibration takes place, as explained above or described in detail in FIG. 11. In step S1014 light rays incident in the image capturing device or their directions can then be determined. From the camera images of the displayed pattern, viewed through the lens to be measured, the light rays that enter the camera can be determined as a 3D vector.

In einem Schritt S1021 kann ein Voll- oder Teilmuster einer Teststruktur auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. In einem weiten Schritt S1022 werden Bilddaten der Teststruktur von der Bilderfassungseinrichtung erfasst. In Schritt S1023 kann eine Zuordnung von Musterpunkten zu Bildpunkten in den Bilddaten vorgenommen werden. Insbesondere kann eine Sequenz von unterschiedlichen Testmustern bereitgestellt werden, um eine etwaige Mehrdeutigkeit bei der Zuordnung von Musterpunkten zu Bildpunkten in den Bilddaten aufzulösen. Mit anderen Worten kann eine Zuordnung von Leuchtflecken in den mit der Bilderfassungseinrichtung erfassten Bilddaten zu einer Position der Leuchtpunkte auf der Anzeigeeinrichtung und damit auch zu den berechneten Lichtstrahlen, welche in die Bilderfassungseinrichtung eingefallen, sind erfolgen. Die Recheneinheit kann alternativ oder zusätzlich dazu eingerichtet sein, Nachbarschaftsbeziehungen aus einem Gesamtmuster einer Teststruktur zu bestimmen.In one step S1021 a full or partial pattern of a test structure can be displayed on the display device. In one big step S1022 image data of the test structure are captured by the image capture device. In step S1023 an assignment of sample points to pixels can be made in the image data. In particular, a sequence of different test patterns can be provided in order to resolve any ambiguity in the assignment of pattern points to pixels in the image data. In other words, luminous spots in the image data recorded with the image capture device can be assigned to a position of the luminous dots on the display device and thus also to the calculated light beams which have entered the image capture device. As an alternative or in addition, the computing unit can be set up to determine neighborhood relationships from an overall pattern of a test structure.

In einem Schritt S1031 kann auf der Anzeigeeinrichtung eine flächige Ausleuchtung bereitgestellt werden. Beispielsweise können alle Pixel der Anzeigeeinrichtung „weiß“ anzeigen. Infolgedessen kann sich eine Kontur der Linse abzeichnen und in Schritt S1032 eine Kontur der Linse bestimmt werden. In einem Schritt S1033 können eine Lage und Abmaße der Linse basierend auf der erfassten Kontur bestimmt werden. Mit anderen Worten kann auf einfache Art und Weise eine Lage der Linse im Messvolumen bestimmt werden.In one step S1031 A flat illumination can be provided on the display device. For example, all pixels of the display device can display "white". As a result, a contour of the lens can emerge and in step S1032 a contour of the lens can be determined. In one step S1033 a position and dimensions of the lens can be determined based on the detected contour. In other words, a position of the lens in the measurement volume can be determined in a simple manner.

In Schritt S1041 kann eine Berechnung einer „bestpassenden“ parametrisierbaren Linse erfolgen. Vorzugsweise kann durch Rückwärtspropagation der Kameralichtstrahlen eine „bestpassende“ parametrisierbare Linse ermittelt werden, welche im Messvolumen des Geräts liegen könnte. Als parametrisierbare Linse wird eine Linse verstanden, welche sich mit wenigen Parametern, wie Radius, Dicke, Brechungsindex, beschreiben lässt. Hierzu gehören z.B. sphärische und torische Linsen. Torische Linsen sind ein allgemeiner Kompromiss, welcher hier angewendet werden kann. In einer spezielleren Ausführung kann es ausreichend sein, einzelne „torische Zonen“ auf der Linse zu definieren und nur hier das Brillenglas zu beschreiben. Eine erste dieser Zonen kann z.B. ein „Fernbereich“ eines Gleitsichtglases sein. Eine zweite dieser Zonen kann z.B. ein „Nahbereich“ eines Gleitsichtglases sein. Weitere Parameter können neben dem Ort der Linse bzw. den einzelnen Flächen die Radien, die Dicke und der Brechungsindex sein.In step S1041 a "best fitting" parameterizable lens can be calculated. A “best fitting” parameterizable lens, which could be in the measuring volume of the device, can preferably be determined by backward propagation of the camera light beams. A parameterizable lens is understood to be a lens that can be described with a few parameters, such as radius, thickness, refractive index. These include, for example, spherical and toric lenses. Toric lenses are a general compromise that can be used here. In a more specific version, it may be sufficient to define individual “toric zones” on the lens and only to describe the spectacle lens here. A first of these zones can be, for example, a “far area” of a progressive lens. A second of these zones can, for example, be a “close range” of a progressive lens. In addition to the location of the lens or the individual surfaces, further parameters can be the radii, the thickness and the refractive index.

In Schritt S1042 kann eine Bestimmung einer „bestpassenden“ Gradientenfläche der Vorder- und oder Rückfläche der Linse erfolgen durch inverses Raytracing der Kamerastrahlen. Eine Fläche der in Schritt S1041 bestimmten „bestpassenden“ parametrisierbaren Linse kann somit als Gradientenfläche beschrieben werden und die Gradienten an den Orten der Strahldurchtritte so variiert werden, dass durch Rückwärtspropagation der Kamerastrahlen die Positionen der Leuchtpunkte auf der Anzeigeeinrichtung perfekt getroffen werden. Vereinfacht gesprochen wird die dreidimensionale Form der Linse also derart angepasst, dass die von der Bilderfassungseinrichtung empfangenen Lichtstrahlen und die zugehörigen Strahlquellen auf der Anzeigeeinrichtung zusammenpassen.In step S1042 a "best fitting" gradient surface of the front and / or rear surface of the lens can be determined by inverse ray tracing of the camera beams. An area of the in step S1041 Certain "best-fitting" parameterizable lens can thus be described as a gradient area and the gradients at the locations of the beam passages can be varied such that the positions of the luminous dots on the display device are hit perfectly by backward propagation of the camera beams. In simple terms, the three-dimensional shape of the lens is adjusted in such a way that the light beams received by the image capturing device and the associated beam sources on the display device match.

In Schritt S1043 kann eine Vorder- und oder Rückfläche der Linse durch Integration aus der Gradientenfläche erhalten werden. Mit anderen Worten wird aus einer abschnittsweise bzw. für Flächenelemente bestimmten Gradientenfläche eine (durchgängige) neue Oberfläche bestimmt. Hierbei kann es sich um die Vorderfläche oder die Rückfläche der Linse handeln.In step S1043 a front and / or back surface of the lens can be obtained by integration from the gradient surface. In other words, a (continuous) new surface is determined from a gradient surface determined in sections or for surface elements. This can be the front surface or the back surface of the lens.

Gemäß Schritt S1044 können die Schritte S1042 und S1043 iterativ wiederholt werden. Beispielsweise können die Schritte so lange wiederholt werden, bis ein Gütekriterium erfüllt ist. Optional kann, wenn keine hinreichende Güte erreicht wird, auch der Schritt S1041 in die Iterationsschleife mit einbezogen werden, um alternative Linsengeometrien zu berücksichtigen. Als Ergebnis der Iteration kann eine dreidimensionale Form der Linse vorliegen.According to step S1044 can the steps S1042 and S1043 can be repeated iteratively. For example, the steps can be repeated until a quality criterion is met. Optionally, if a sufficient quality is not achieved, the step can also be carried out S1041 be included in the iteration loop in order to take alternative lens geometries into account. The iteration may result in a three-dimensional shape of the lens.

In einer weiteren Ausführungsform kann eine Form der Linse vorgegeben sein und stattdessen eine räumliche Brechzahlverteilung innerhalb der Linse analog iterativ bestimmt werden.In a further embodiment, a shape of the lens can be predetermined and instead a spatial refractive index distribution within the lens can be determined iteratively analogously.

Aus der bestimmten dreidimensionalen Form (ggf. inkl. des Brechungsindices) können nachfolgend eine oder mehrere Größen bestimmt werden. In Schritt S1052 kann ein Gebrauchswert, insbesondere ein nutzerspezifischer Gebrauchswert, berechnet werden. Hierfür können in Schritt S1051 trägerspezifische Daten bereitgestellt werden, wie z.B. ein Abstand Hornhaut zu Scheitel. In Schritt S1053 kann ein ISO Scheitelbrechwert bestimmt werden. In Schritt S1054 kann ein Scheitelbrechwert in einer Gerätekonfiguration bestimmt werden.One or more sizes can subsequently be determined from the determined three-dimensional shape (possibly including the refractive index). In step S1052 can calculate a use value, in particular a user-specific use value become. You can do this in step S1051 carrier-specific data are provided, such as a distance from the cornea to the apex. In step S1053 an ISO vertex refractive index can be determined. In step S1054 a peak power can be determined in a device configuration.

Wurden mehrere Linsen oder Brillengläser gleichzeitig im Messvolumen angeordnet, so können optional zusätzliche Parameter, wie z.B. der Abstand der Progressionskanäle bestimmt werden.If several lenses or glasses were arranged in the measurement volume at the same time, additional parameters such as e.g. the distance between the progression channels can be determined.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Schritte durch die Recheneinheit durchgeführt werden können und diese entsprechend zur Durchführung der Schritte eingerichtet sein kann.It goes without saying that the above-mentioned steps can be carried out by the computing unit and this can be set up accordingly to carry out the steps.

11 zeigt ein Flussdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens 1100 zum Kalibrieren einer Vorrichtung zum Vermessen von individuellen Daten einer in einem Messvolumen angeordneten optischen Linse. Die Kalibrierung kann insbesondere dazu dienen, einen Funktionensatz bereitzustellen, welcher einem - vorzugsweise jedem - Bildpunkt der von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Bilddaten eine Strahlrichtung wie beispielsweise einen 3D Vektor zuordnet, welcher eine Strahlrichtung bzw. einen Lichtstrahl beschreibt, der in die Bilderfassungseinrichtung eindringt. Ein solcher Funktionensatz kann wie folgt aussehen: r ( x , y ) = ( x 0 y 0 0 ) + α ( d x d y 1 ) ,

Figure DE102018109726B4_0001
wobei (x0, y0, 0) einen Punkt des Lichtstrahls einer Bezugsebene der Bilderfassungseinrichtung, vorzugsweise einen Punkt des Lichtstrahls einer Bezugsebene im Linsensystem einer Kamera der Bilderfassungseinrichtung beschreibt und (dx, dy, 1) den Richtungsvektor des einfallenden Strahles. Folglich besteht der Funktionensatz aus den vier Funktionen x0(x,y), y0(x,y), dx(x,y) und dy(x,y), wobei x und y die Pixelkoordinaten in Bilddaten der Bilderfassungseinrichtung, hier einer Kamera, beschreiben. 11 10 shows a flow diagram of an exemplary embodiment of a method 1100 for calibrating a device for measuring individual data of an optical lens arranged in a measuring volume. The calibration can in particular serve to provide a function set which assigns a beam direction, such as a 3D vector, to a - preferably each - pixel of the image data captured by the image capture device, which describes a beam direction or a light beam that penetrates into the image capture device. Such a function set can look like this: r ( x . y ) = ( x 0 y 0 0 ) + α ( d x d y 1 ) .
Figure DE102018109726B4_0001
where (x 0 , y 0 , 0) describes a point of the light beam of a reference plane of the image capturing device, preferably a point of the light beam of a reference plane in the lens system of a camera of the image capturing device and (dx, dy, 1) describes the direction vector of the incident beam. Consequently, the function set consists of the four functions x 0 (x, y), y 0 (x, y), dx (x, y) and dy (x, y), where x and y are the pixel coordinates in image data of the image capture device, here a camera.

Ein derartiger Funktionensatz kann bestimmt werden, indem eine Teststruktur, beispielsweise ein Punktemuster, auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt wird und dieses mit den Kameras der Bilderfassungseinrichtung unter verschiedenen Abständen betrachtet wird. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung, wie in 8 beispielhaft dargestellt, eine Höhenverstelleinrichtung 150 aufweisen, die dazu eingerichtet ist, einen Abstand zwischen der Bilderfassungseinrichtung und der Anzeigeeinrichtung zu variieren.Such a set of functions can be determined by displaying a test structure, for example a dot pattern, on the display device and viewing it at different distances with the cameras of the image capture device. For this purpose, the device, as in 8th illustrated by way of example, a height adjustment device 150 which is set up to vary a distance between the image capture device and the display device.

Bei dem in 11 gezeigten Verfahren können die Schritte S1101 bis S1104 jeweils den oben beschriebenen Schritten S1011 bis S1014 in 10 entsprechen. Die in 11 gezeigten Schritte S1111 bis S1113 können jeweils den oben beschriebenen Schritten S1021 bis S1023 entsprechen. Zusätzlich ist jedoch eine Schleife vorgesehen, wobei in Schritt S1121 ein Abstand zwischen der Bilderfassungseinrichtung und der Anzeigeeinrichtung variiert wird. Wie in 8 gezeigt, ändert sich durch eine Variation des Abstandes eine Richtung der einfallenden Lichtstrahlen. Die Recheneinheit kann dazu eingerichtet sein, eine Richtung der einfallenden Lichtstrahlen basierend auf den im ersten Abstand erfassten Bilddaten und den im zweiten Abstand erfassten Bilddaten, zu bestimmen. Es versteht sich, dass die Bestimmung ferner auf einer Relativposition zwischen der Anzeigeeinrichtung und der Bilderfassungseinrichtung, sowie der Variation des Abstands basieren kann.At the in 11 The procedure shown can include the steps S1101 to S1104 the steps described above S1011 to S1014 in 10 correspond. In the 11 shown steps S1111 to S1113 can each follow the steps described above S1021 to S1023 correspond. In addition, however, a loop is provided, whereby in step S1121 a distance between the image capture device and the display device is varied. As in 8th shown, a direction of the incident light rays changes by varying the distance. The computing unit can be set up to determine a direction of the incident light beams based on the image data captured at the first distance and the image data captured at the second distance. It goes without saying that the determination can also be based on a relative position between the display device and the image capture device and the variation of the distance.

Wie in 11 gezeigt, kann in einem Schritt S1131 eine Interpolation von 3D Lichtstrahlen von einer Mehrzahl von, vorzugsweise für jeden Bildpunkt oder Pixel der Bilderfassungseinrichtung vorgenommen werden. Nachfolgend kann in Schritt S1132 eine Bestimmung der Größen x0 , y0 , dx und dy für die Bildpunkte vorgenommen werden. In einem nächsten Schritt S1133 kann ein Polynomfit an die Größen x0 , y0 , dx und dy durchgeführt werden. Im Ergebnis kann damit ein Funktionssatz bestimmt werden, welcher jedem Bildpunkt der von der Bilderfassungseinrichtung erfassten Bilddaten eine Richtung eines einfallenden Lichtstrahls zuordnet.As in 11 shown can in one step S1131 an interpolation of 3D light beams from a plurality of, preferably for each pixel or pixel of the image capture device. The following can be done in step S1132 a determination of the sizes x 0 . y 0 , dx and dy can be made for the pixels. In a next step S1133 can fit a polynomial to the sizes x 0 . y 0 , dx and dy. As a result, a function set can be determined which assigns a direction of an incident light beam to each pixel of the image data captured by the image capturing device.

Optional kann analog zur Kamerakalibrierung eine räumliche Lage eines Auflagepunktes 51, wie beispielhaft in 8 dargestellt, bestimmt werden. Hierfür kann die Anzeigeeinrichtung 20 dazu eingerichtet sein, als Teststruktur einen einfarbigen bzw. Hintergrund mit konstanter Helligkeit anzuzeigen. Die Bilderfassungseinrichtung erfasst die Anzeige ohne eingelegte Linse. Die Auflagepunkte führen in diesem Fall zu einem Schattenwurf (z.B. Kreis bei Auflagekugeln), welcher durch die Bilderfassungseinrichtung erfasst und in den Bilddaten enthalten ist. Die Recheneinheit kann dazu ausbildet sein, basierend auf diesen Bilddaten eine Position der Auflagepunkte 51 zu bestimmen. Diese können wiederum als Randbedingungen bei der Bestimmung einer dreidimensionalen Form einer Linse berücksichtigt werden. Bei der Betrachtung eines Auflagepunktes von mindestens zwei Kameras kann dessen zentraler Punkt (die Lage) durch einen Schnitt der Kamerastrahlen ermittelt werden. Die Position der Auflagenpunkte kann verwendet werden, um einem Algorithmus, welcher die Form des Brillenglases bestimmt, einen Erwartungswert für dessen Position im Messvolumen zuzuordnen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht in einer verbesserten Genauigkeit.Optionally, analogous to camera calibration, a spatial position of a support point can be used 51 as exemplified in 8th represented, determined. For this, the display device 20 be set up to display a monochrome or background with constant brightness as the test structure. The image capture device captures the display without an inserted lens. In this case, the support points lead to a shadow cast (for example a circle in the case of support balls), which is captured by the image capture device and is contained in the image data. For this purpose, the computing unit can be designed based on this image data a position of the support points 51 to determine. These can in turn be taken into account as boundary conditions when determining a three-dimensional shape of a lens. When looking at a support point of at least two cameras, its central point (the location) can be determined by cutting the camera beams. The position of the support points can be used to assign an algorithm that determines the shape of the spectacle lens an expected value for its position in the measurement volume. An advantage of this configuration is improved accuracy.

Es versteht sich, dass die obigen Erläuterungen für die nachfolgenden Ausführungsbeispiele entsprechend gelten können und umgekehrt. Um Wiederholungen zu vermeiden, soll im Folgenden insbesondere auf weitergehende Aspekte eingegangen werden. Merkmale der obigen und nachfolgenden Ausführungsbeispiele können vorteilhaft miteinander kombiniert werden.It is understood that the above explanations for the following exemplary embodiments can apply accordingly and vice versa. In order to avoid repetitions, the following section will deal in particular with further aspects. Features of the above and subsequent exemplary embodiments can advantageously be combined with one another.

Die Erfinder haben erkannt, dass die hierin beschriebenen Konzepte auch vorteilhaft zur Cornea-Vermessung eingesetzt werden können. 12 zeigt eine schematische Schnitt-Darstellung eines Auges 1200. Das Auge weist eine Cornea oder Hornhaut 1201, eine Iris 1202, eine Pupille 1203 und die Linse 1204 auf. 13 zeigt eine Draufsicht auf das Auge mit einer Abbildung der Iris 1202 und der Pupille 1203. Ein wesentlicher Beitrag zur Fehlsichtigkeit kommt hierbei jedoch nicht von der Linse 1204, sondern von der Cornea 1201. Ein wesentlicher Beitrag zur Fehlsichtigkeit eines Probanden kann einer Hornhautverkrümmung geschuldet sein. Es ist daher wünschenswert, eine Form der Hornhaut objektiv bestimmen zu können.The inventors have recognized that the concepts described here can also be used advantageously for cornea measurement. 12 shows a schematic sectional view of an eye 1200 , The eye has a cornea or cornea 1201 , an iris 1202 , a pupil 1203 and the lens 1204 on. 13 shows a top view of the eye with an image of the iris 1202 and the pupil 1203 , However, the lens does not make a significant contribution to ametropia 1204 but from the cornea 1201 , A major contribution to a subject's ametropia can be due to astigmatism. It is therefore desirable to be able to objectively determine a shape of the cornea.

14 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Cornea-Vermessung eines Probanden gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Die Vorrichtung kann folgendes aufweisen: eine Bilderfassungseinrichtung (30) eingerichtet zum Erfassen von Bilddaten einer Iris (1202) des Probanden aus mehreren (bekannten) Blickpunkten durch Abbildungsstrahlengänge (32), welche die Cornea (1201) durchsetzen; und eine Recheneinheit (40). Die Recheneinheit ist eingerichtet ist zum: Bereitstellen eines mathematischen Modells eines vorderen Augenabschnitts des Probanden mit einem mathematischen Modell der Cornea und der Iris; Identifizieren und Registrieren von Bildmerkmalen der Iris, welche in mehreren Bildern der Bilddaten vorhanden sind; Bestimmen von Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen der Bildmerkmale der Iris in den aus mehreren Blickpunkten erfassten Bildern und erwarteten Positionen der Bildmerkmale der Iris in den aus mehreren Blickpunkten erfassten Bildern unter Berücksichtigung des mathematische Modells der Cornea und der Lage der Iris; Adaptieren von Parametern des mathematischen Modells der Cornea derart, dass die Abweichungen minimiert werden; und Bestimmen einer Messgröße der Cornea aus dem adaptierten mathematischen Modell der Cornea. 14 shows a schematic representation of a device for cornea measurement of a subject according to a further aspect of the present disclosure. The device can have the following: 30 ) set up for capturing image data of an iris ( 1202 ) of the subject from several (known) points of view through imaging beam paths ( 32 ) which the cornea ( 1201 ) push through; and a computing unit ( 40 ). The computing unit is set up for: providing a mathematical model of a front section of the subject's eyes with a mathematical model of the cornea and iris; Identifying and registering image features of the iris that are present in several images of the image data; Determining deviations between actual positions of the image features of the iris in the images acquired from a plurality of viewpoints and expected positions of the image features of the iris in the images acquired from a plurality of viewpoints, taking into account the mathematical model of the cornea and the position of the iris; Adapting parameters of the mathematical model of the cornea in such a way that the deviations are minimized; and determining a measured variable of the cornea from the adapted mathematical model of the cornea.

Die Bilderfassungseinrichtung 30 kann erneut gleich oder ähnlich ausgestaltet sein, wie für 1 beschreiben. Die Bilderfassungseinrichtung erfasst Bilddaten der Iris 1202, wobei die Strahlengänge durch die Cornea 1201 hindurchtreten. Zur Erfassung der Bilddaten aus verschiedenen bekannten Blickpunkten kann eine Kamera 33 nacheinander an verschiedenen bekannten Positionen positioniert werden. Hierfür kann eine Positioniereinrichtung (nicht gezeigt) vorgehen sein. Alternativ oder zusätzlich können mehrere Kameras 33, 34 vorgesehen sein, welche die Bilddaten parallel erfassen. Ein Vorteil der parallelen Erfassung besteht darin, dass sich das Auge des Nutzers nicht zwischen den verschiedenen Messungen bewegt.The image capture device 30 can again be configured the same or similar as for 1 describe. The image capture device captures image data of the iris 1202 , with the ray paths through the cornea 1201 pass. A camera can be used to capture the image data from various known viewpoints 33 can be positioned successively at different known positions. A positioning device (not shown) can be used for this. Alternatively or additionally, multiple cameras can be used 33 . 34 be provided, which capture the image data in parallel. One advantage of parallel detection is that the user's eye does not move between the different measurements.

Die Erfinder haben erkannt, dass sich die zwischen der Iris 1202 und der Bilderfassungseinrichtung 30 liegende Cornea 1201 auch ohne Kenntnis des Aussehens der Iris 1202 berechnen lassen kann. Zwar weist die Iris 1202 eine unbekannte Struktur bzw. ein unbekanntes Muster auf. Allerdings ist die Iris 1202 üblicherweise stark strukturiert. Die Erfinder haben erkannt, dass eine Vielzahl von Bildmerkmalen der Iris identifiziert und nachfolgend hinsichtlich ihrer Position in mehreren aus unterschiedlichen Positionen aufgenommenen Bildern der Bilddaten ausgewertet werden können. Hierfür können aus den Abbildungsstrahlengängen 32, welche an den jeweiligen bekannten Positionen erfasst werden, ein Gleichungssystem aufgestellt werden, aus welchem sich die Form der Cornea 1201 berechnen lässt.The inventors have recognized that there is a difference between the iris 1202 and the image capture device 30 lying cornea 1201 even without knowing the appearance of the iris 1202 can be calculated. The iris points 1202 an unknown structure or pattern. However, the iris 1202 usually highly structured. The inventors have recognized that a large number of image features of the iris can be identified and subsequently evaluated for their position in a plurality of images of the image data recorded from different positions. For this, from the imaging beam paths 32 , which are recorded at the respective known positions, an equation system can be set up, from which the shape of the cornea 1201 can be calculated.

15 und 16 zeigen die Zuordnung bzw. Korrelation von unbekannten Bildmerkmalen in aus unterschiedlichen Blickpunkten aufgenommenen Bildern der Iris. Das linke Bild in 15 zeigt eine erste der Iris 1202 - durch die Cornea hindurch - aus einer ersten Position, beispielsweise aufgenommen mit der Kamera 33 in 14. Das rechte Bild in 16 zeigt eine zweite der Iris 1202 - durch die Cornea hindurch - aus einer zweiten Position, beispielsweise aufgenommen mit der Kamera 34 in 14. Da es sich bei der Iris um eine üblicherweise strakt strukturierte Fläche handelt, kann eine Korrelation 1502 zwischen gleichen Ausgangspunkten 1501a und 1501b der Iris 1201 bestimmt werden. Ein weiteres Beispiel für korrespondierende Punkte ist durch Bezugszeichen 1503a und 1503b verbunden durch 1502' angegeben. Eine derartige Zuordnung 1500 kann für eine Vielzahl an Bildern 1500a bis 1500d und Bildpunkten vorgenommen werden, wie in 16 gezeigt. 15 and 16 show the assignment or correlation of unknown image features in images of the iris taken from different points of view. The left picture in 15 shows a first the iris 1202 - Through the cornea - from a first position, for example taken with the camera 33 in 14 , The right picture in 16 shows a second the iris 1202 - Through the cornea - from a second position, for example taken with the camera 34 in 14 , Since the iris is usually a strictly structured surface, a correlation can be made 1502 between the same starting points 1501a and 1501b the iris 1201 be determined. Another example of corresponding points is by reference numerals 1503a and 1503b connected by 1502 '. Such an assignment 1500 can be used for a variety of images 1500a to 1500d and pixels are made as in 16 shown.

Basierend auf dieser Korrelations- bzw. Zuordnungsanalyse können eine Vielzahl an Strahlengängen rekonstruiert werden, wie in 14 gezeigt. Wie aus den gezeigten Strahlengängen 32 ersichtlich, treten die Lichtstrahlen ausgehend von einem gleichen Bildpunkt auf der Iris 1202 an unterschiedlichen Punkten durch die Cornea 1201 hindurch und werden an verschiedenen Orten von der Bilderfassungseinrichtung 30 erfasst. Wenn nun ein gleicher Ausgangspunkt in den Abbildungen identifiziert ist, können Aussagen über die zwischen dem Ausgangspunkt auf der Iris 1202 und dem Eintritt in die Kameras 33, 34 liegende Cornea 1201 getroffen werden, wie vorstehend mit Bezug auf 14 beschrieben.Based on this correlation or assignment analysis, a large number of beam paths can be reconstructed, as in 14 shown. As from the beam paths shown 32 As can be seen, the light rays emanate from the same pixel on the iris 1202 at different points through the cornea 1201 through and are at different locations by the image capture device 30 detected. If an identical starting point is now identified in the illustrations, statements can be made about the starting point on the iris 1202 and entering the cameras 33 . 34 lying cornea 1201 as above with reference to 14 described.

17 zeigt ein Flussdiagram einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Cornea-Vermessung eines Probanden. In einem optionalen vorgelagerten Schritt kann das Kamerasystem kalibriert werden. Die Kalibrierung kann jedoch bereits vom Hersteller vorgenommen sein. In einem ersten Schritt 1701 können Bilddaten einer Iris des Probanden aus mehreren Blickpunkten erfasst werden durch Abbildungsstrahlengänge, welche die Cornea durchsetzen. In einem zweiten Schritt 1702 kann ein mathematisches Modell eines vorderen Augenabschnitts des Probanden mit einem mathematischen Modell der Cornea (und der Lage der Iris relativ zur Cornea) bereitgestellt werden. In einem dritten Schritt 1703 können Bildmerkmale der Iris, welche in mehreren (vorzugsweise allen) Bildern der Bilddaten vorhanden sind, identifiziert und registriert (bzw. in den Bildern zugeordnet) werden. In einem vierten Schritt 1704 können Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen der Bildmerkmale der Iris in den aus mehreren Blickpunkten erfassten Bildern und erwarteten Positionen der Bildmerkmale der Iris in den aus mehreren Blickpunkten erfassten Bildern unter Berücksichtigung des mathematische Modells der Cornea und der Lage der Iris bestimmt werden. In einem fünften Schritt 1705 können Parameter des mathematischen Modells der Cornea derart angepasst werden, dass die Abweichungen minimiert werden. Die Schritte 1703 und 1704 können vorzugsweise iterativ wiederholt werden. In einem sechsten Schritt kann nun eine Messgröße der Cornea aus dem adaptierten mathematischen Modell der Cornea bestimmt werden. Beispielsweise kann eine Brechkraft oder ein Astigmatismus ausgewertet werden. 17 shows a flow diagram of an embodiment of a method for corneal measurement of a subject. The camera system can be calibrated in an optional upstream step. However, the calibration can already be done by the manufacturer. In a first step 1701 Image data of an iris of the test subject can be acquired from several points of view by means of imaging beam paths which penetrate the cornea. In a second step 1702 For example, a mathematical model of an anterior segment of the subject can be provided with a mathematical model of the cornea (and the position of the iris relative to the cornea). In a third step 1703 image features of the iris, which are present in several (preferably all) images of the image data, can be identified and registered (or assigned in the images). In a fourth step 1704 deviations between the actual positions of the image features of the iris in the images acquired from several viewpoints and the expected positions of the image features of the iris in the images acquired from multiple viewpoints can be determined taking into account the mathematical model of the cornea and the position of the iris. In a fifth step 1705 parameters of the mathematical model of the cornea can be adjusted so that the deviations are minimized. The steps 1703 and 1704 can preferably be repeated iteratively. In a sixth step, a measured variable of the cornea can now be determined from the adapted mathematical model of the cornea. For example, a refractive power or an astigmatism can be evaluated.

Zusammenfassend können die hierin offenbarten Lösungen auf dem Gebiet der Augenoptik insbesondere eine vereinfachte berührungslose Vermessung von in einem Messvolumen angeordneten Linsenelementen oder auch eine berührungslose Vermessung der Cornea ermöglichen, insbesondere bei verminderter Beeinträchtigung eines lichtempfindlichen Nutzers.In summary, the solutions disclosed herein in the field of ophthalmic optics can enable, in particular, simplified non-contact measurement of lens elements arranged in a measurement volume or also non-contact measurement of the cornea, in particular with reduced impairment of a light-sensitive user.

Claims (15)

Vorrichtung (1) zur Cornea-Vermessung eines Probanden, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: - eine Bilderfassungseinrichtung (30) eingerichtet zum Erfassen von Bilddaten einer Iris (1202) des Probanden aus mehreren Blickpunkten durch Abbildungsstrahlengänge, welche die Cornea (1201) durchsetzen; und - eine Recheneinheit (40), wobei die Recheneinheit eingerichtet ist zum: - Bereitstellen eines mathematischen Modells eines vorderen Augenabschnitts des Probanden mit einem mathematischen Modell der Cornea (1201) und der Iris (1202) (1702); - Identifizieren und Registrieren von Bildmerkmalen (1501a,b; 1503a,b) der Iris (1202), welche in mehreren Bildern (1500a-d) der Bilddaten vorhanden sind (1703); - Bestimmen von Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen der Bildmerkmale der Iris in den aus mehreren Blickpunkten erfassten Bildern und erwarteten Positionen der Bildmerkmale der Iris in den aus mehreren Blickpunkten erfassten Bildern unter Berücksichtigung des mathematische Modells der Cornea und der Lage der Iris (1704); - Adaptieren von Parametern des mathematischen Modells der Cornea derart, dass die Abweichungen minimiert werden (1705); und - Bestimmen einer Messgröße der Cornea aus dem adaptierten mathematischen Modell der Cornea (1706). Device (1) for measuring a subject's cornea, the device comprising: - an image capturing device (30) set up for capturing image data of an iris (1202) of the subject from a plurality of viewpoints through imaging beam paths which penetrate the cornea (1201); and - a computing unit (40), the computing unit being set up to: - Providing a mathematical model of an anterior segment of the subject with a mathematical model of the cornea (1201) and iris (1202) (1702); - Identifying and registering image features (1501a, b; 1503a, b) of the iris (1202) which are present in several images (1500a-d) of the image data (1703); - determining deviations between actual positions of the image features of the iris in the images acquired from several viewpoints and expected positions of the image features of the iris in the images acquired from multiple viewpoints, taking into account the mathematical model of the cornea and the position of the iris (1704); - Adapting parameters of the mathematical model of the cornea in such a way that the deviations are minimized (1705); and - Determination of a measured variable of the cornea from the adapted mathematical model of the cornea (1706). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungseinrichtung (30) ein Kamera-Array (33, 34) zum Erfassen von Bilddaten der Iris des Probanden aus mehreren Blickpunkten aufweist.Device after Claim 1 , characterized in that the image capture device (30) has a camera array (33, 34) for capturing image data of the subject's iris from a plurality of viewpoints. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (40) dazu eingerichtet ist, die Bildmerkmale der Iris (1202) auf Basis einer Korrelationsanalyse zwischen Bildern (1500a-d) der Bilddaten zu identifizieren.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the computing unit (40) is set up to identify the image features of the iris (1202) on the basis of a correlation analysis between images (1500a-d) of the image data. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Parameter des mathematischen Modells der Cornea eine Form der Cornea (1201) ist und die Recheneinheit dazu eingerichtet ist, die Form der Cornea zu adaptieren; und/oder einer der Parameter des mathematischen Modells der Cornea eine Brechkraftverteilung einer Vorder- und/oder Rückfläche ist; und die Recheneinheit (40) dazu eingerichtet ist, die Brechkraftverteilung zu adaptieren.Device according to one of the preceding claims, characterized in that one of the parameters of the mathematical model of the cornea is a shape of the cornea (1201) and the computing unit is set up to adapt the shape of the cornea; and / or one of the parameters of the mathematical model of the cornea is a refractive power distribution of a front and / or back surface; and the computing unit (40) is set up to adapt the refractive power distribution. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Messeinrichtung zum Erfassen von Messdaten einer Vorderfläche der Cornea, insbesondere eine deflektometrische Messeinrichtung; und wobei das mathematische Modell der Cornea ferner basierend auf den erfassten Messdaten der Vorderfläche der Cornea (1201) bereitgestellt oder adaptiert wird.Device according to one of the preceding claims, characterized by a measuring device for recording measurement data of a front surface of the cornea, in particular a deflectometric measuring device; and wherein the mathematical model of the cornea is further provided or adapted based on the acquired measurement data of the front surface of the cornea (1201). Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Ausrichtung, insbesondere eine Oberflächennormale, in wenigstens einem Punkt auf der Vorderfläche der Cornea (1201) zu bestimmen.Device after Claim 5 , characterized in that the measuring device is set up to determine an orientation, in particular a surface normal, in at least one point on the front surface of the cornea (1201). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (40) dazu eingerichtet ist, die Iris als zweidimensionale Ebene zu modellieren.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the Computing unit (40) is set up to model the iris as a two-dimensional plane. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mathematische Modell einen kreisförmigen Irisrand modelliert.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the mathematical model models a circular iris edge. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (40) ferner dazu eingerichtet ist, eine deflektometrische Auswertung von Reflexen aus einer Umgebung auf dem Auge vorzunehmen und bei der Bestimmung des mathematischen Modells der Cornea zu berücksichtigen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the computing unit (40) is also set up to carry out a deflectometric analysis of reflections from an environment on the eye and to take this into account when determining the mathematical model of the cornea. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (40) dazu eingerichtet ist, einen Brechungsindex der Cornea zu bestimmen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the computing unit (40) is set up to determine a refractive index of the cornea. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (40) dazu eingerichtet ist, Berechnungen unter Verwendung photometrischer Messungen vorzunehmen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the computing unit (40) is set up to carry out calculations using photometric measurements. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Beleuchtungseinrichtung, eingerichtet zum Beleuchten der Iris (1202).Device according to one of the preceding claims, characterized by an illumination device, configured to illuminate the iris (1202). Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung eingerichtet ist zur Projektion eines Musters auf die Iris (1202).Device after Claim 12 , characterized in that the lighting device is set up for projecting a pattern onto the iris (1202). Verfahren (1700) zur Cornea-Vermessung eines Probanden, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Erfassen von Bilddaten einer Iris des Probanden aus mehreren Blickpunkten durch Abbildungsstrahlengänge, welche die Cornea durchsetzen (1701); und - Bereitstellen eines mathematischen Modells eines vorderen Augenabschnitts des Probanden mit einem mathematischen Modell der Cornea und der Lage der Iris relativ zur Cornea (1702); - Identifizieren und Registrieren von Bildmerkmalen (1501a,b; 1503a,b) der Iris, welche in mehreren Bildern der Bilddaten vorhanden sind (1703); - Bestimmen von Abweichungen zwischen tatsächlichen Positionen der Bildmerkmale (1501a,b; 1503a,b) der Iris (1202) in den aus mehreren Blickpunkten erfassten Bildern (1500a-d) und erwarteten Positionen der Bildmerkmale der Iris in den aus mehreren Blickpunkten erfassten Bildern unter Berücksichtigung des mathematischen Modells der Cornea (1201) und der Lage der Iris (1202) (1704); - Adaptieren von Parametern des mathematischen Modells der Cornea derart, dass die Abweichungen minimiert werden (1705); und - Bestimmen einer Messgröße der Cornea aus dem adaptierten mathematischen Modell der Cornea (1706).Method (1700) for cornea measurement of a subject, the method comprising the following steps: - Acquisition of image data of an iris of the test subject from several points of view by imaging beam paths which penetrate the cornea (1701); and - Providing a mathematical model of an anterior segment of the subject with a mathematical model of the cornea and the position of the iris relative to the cornea (1702); - Identifying and registering image features (1501a, b; 1503a, b) of the iris which are present in several images of the image data (1703); - Determining deviations between actual positions of the image features (1501a, b; 1503a, b) of the iris (1202) in the images (1500a-d) acquired from multiple viewpoints and expected positions of the image features of the iris in the images acquired from multiple viewpoints below Consideration of the mathematical model of the cornea (1201) and the position of the iris (1202) (1704); - Adapting parameters of the mathematical model of the cornea in such a way that the deviations are minimized (1705); and - Determination of a measured variable of the cornea from the adapted mathematical model of the cornea (1706). Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren (1700) nach Anspruch 14 auszuführen.A computer program product comprising instructions that cause the computer to execute the program following the method (1700) Claim 14 perform.
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