DE102019216749A1 - Bestimmung mindestens eines optischen Parameters einer optischen Linse - Google Patents

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DE102019216749A1
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Alexander Leube
Yannick Sauer
Siegfried Wahl
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Carl Zeiss Vision International GmbH
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Carl Zeiss Vision International GmbH
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    • G—PHYSICS
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (210), ein Computerprogramm und eine Vorrichtung (110) zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters (220, 220', ...) einer optischen Linse (112) sowie ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters (220, 220', ...) einer Brille (118) unter Verwendung des Verfahrens zur Bestimmung der optischen Parameter (220, 220', ...) der optischen Linse (112).Das Verfahren (210) umfasst hierbei die folgenden Schritte:a) Aufnehmen mindestens eines Bildes (234) eines Musters (124) durch eine optische Linse (112); undb) Bestimmen mindestens eines optischen Parameters (220, 220, 220') der optischen Linse (112) basierend auf dem mindestens einen Bild (234) des Musters (124), wobei aus dem mindestens einen Bild (234) des Musters (124), das eine optisch nachweisbare Variation aufweist, mindestens zwei Datensätze (242, 244, 246) für voneinander verschiedene charakteristische Werte für die Variation extrahiert werden, und wobei mindestens ein optischer Parameter (220, 220', ...) der optischen Linse (112) aus den mindestens zwei Datensätzen (242, 244, 246) bestimmt wird.Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, mindestens einen optischen Parameter (220, 220', ..) der optischen Linse (112) mit einer höheren Genauigkeit zu bestimmen. Darüber hinaus können mindestens zwei optische Parameter (220, 220', ...) der optischen Linse (112) möglichst gleichzeitig bestimmt werden, so dass Veränderungen, die zwischen zwei Einzelmessungen auftreten können, bei der Auswertung der Messergebnisse unberücksichtigt bleiben, um so die Auswertung der Messergebnisse zu beschleunigen und eine höhere Genauigkeit der Messergebnisse zu erzielen.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm und eine Vorrichtung zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters einer optischen Linse sowie ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens eines Brillenglases mindestens einer Brille unter Verwendung des Verfahrens zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse.
  • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung von optischen Parametern einer optischen Linse, die im Folgenden auch kurz nur als „Linse“ bezeichnet wird, bekannt, insbesondere von Linsen, die als Brillengläser in einer Brille zur Korrektion von Refraktionsfehlern eines Auges eines Nutzers verwendet werden. Der Begriff „Refraktion“ bezeichnet hierbei eine Lichtbrechung am Auge des Nutzers, die ein durch die Pupille in das Innere des Auges des Nutzers einfallender Lichtstrahl erfährt. Für die Größe der Lichtbrechung wird hierzu üblicherweise ein Brechwert angegeben. Hierbei kann aufgrund von Refraktionsfehlern des Auges des Nutzers eine Defokussierung auftreten, die sich beispielsweise durch eine sphärozylindrische Ausgestaltung der als Brillenglas eingesetzten Linse weitgehend ausgleichen lassen, um damit eine möglichst optimale Bildqualität für den Nutzer zu ermöglichen.
  • Zur Beschreibung der Parameter einer sphärozylindrischen Linse existieren unterschiedliche Darstellungsweisen. Im Falle von Brillengläsern legt Norm DIN EN ISO 13666:2013-10, im Folgenden einfach auch als „Norm“ bezeichnet, in Abschnitt 11.2 einen „sphärischen Brechwert“ fest, der als Größe für einen Scheitelbrechwert eines Brillenglases mit sphärischer Wirkung oder für den jeweiligen Scheitelbrechwert in einem von zwei Hauptschnitten (Meridianen) des Brillenglases mit astigmatischer Wirkung definiert ist. Nach Norm, 9.7.1 und 9.7.2 ist der „Scheitelbrechwert“ als Kehrwert einer paraxialen Schnittweite eines bildseitigen Brennpunktes, jeweils gemessen in Metern, festgelegt. Das sphärozylindrische Brillenglas mit astigmatischer Wirkung vereinigt gemäß Norm, Abschnitt 12, ein paraxiales, paralleles Lichtbündel in zwei getrennten, zueinander senkrecht stehenden Brennlinien, und besitzt daher in den beiden Hauptschnitten einen sphärischen Scheitelbrechwert. Die „astigmatische Wirkung“ ist hierbei durch Zylinderstärke und Achslage festgelegt. Hierbei stellt die „Zylinderstärke“ gemäß Norm, 12.5 den Betrag einer „astigmatischen Differenz“ dar, welche die Differenz zwischen den sphärischen Scheitelbrechwerten in den beiden Hauptschnitten angibt. Die „Achslage“ bezeichnet gemäß Norm, 12.6 eine Richtung des Hauptschnittes, dessen Scheitelbrechwert als Referenzwert herangezogen wird. Schließlich wird nach Norm, 12.8 die „Stärke“ des Brillenglases mit astigmatischer Wirkung durch drei Größen, umfassend die Scheitelbrechwerte jedes der beiden Hauptschnitte und die Zylinderstärke, angegeben. Nach L. N. Thibos, W. Wheeler und D. Horner (1997), Power Vectors: An Application of Fourier Analysis to the Description and Statistical Analysis ofRefractive Error, Optometry and Vision Science 74 (6), S. 367-375, eignet sich zur Beschreibung einer beliebigen sphärozylindrischen Linse die Angabe eines „Brechkraftvektors“ (power vector), welcher durch genau einen Punkt in einem dreidimensionalen dioptrischen Raum beschrieben werden kann, wobei der dreidimensionale dioptrische Raum durch Koordinaten aufgespannt werden kann, welche der mittleren sphärischen Brechkraft und der Zylinderstärke sowie der dazugehörigen Achslage entsprechen bzw. damit korreliert sind.
  • Ein Messvorgang zur Ermittlung des Brechwerts einer sphärozylindrischen Linse kann auf einer messtechnischen Erfassung einer durch die Linse erfolgenden Vergrößerung eines Musters basieren. Der Brechwert und somit die zugehörige Vergrößerung werden hierzu für mindestens drei Hauptabschnitte ermittelt, um den sphärischen Brechwert und den zylindrischen Brechwert bestimmen zu können. Wird eine Achslage der zylindrischen Wirkung der Linse gesondert bestimmt, insbesondere durch eine Ermittlung einer Richtung einer Verzeichnung des Musters, genügt die Ermittlung der Vergrößerung entlang zweier Hauptabschnitte. Bisherige Verfahren basieren auf der sequentiellen Ausführung des Messvorgangs, wobei jeweils ein unterschiedliches Muster oder ein identisches Muster in unterschiedlichen Orientierungen verwendet werden, um die gewünschte Vergrößerung zu erfassen und hieraus den Brechwert zu ermitteln.
  • WO 2016/181310 Al offenbart verschiedene Verfahren und Vorrichtungen, die zur Bearbeitung eines Bildes eines Objekts, das mittels einer Linse, von der mindestens ein optischer Parameter bestimmt werden soll, aufgenommen wurde, und zur Bestimmung des optischen Parameters der Linse basierend auf dem Bild des Objekts eingerichtet sind, wobei der optische Parameter ausgewählt ist aus dem sphärischen Brechwert, dem zylindrischen Brechwert und/oder der Achslage. Hierzu erfolgt jeweils ein Aufnehmen eines Bildes von unterschiedlichen Mustern durch eine optische Linse und ein anschließendes Bestimmen mindestens eines optischen Parameters der optischen Linse basierend auf den Bildern des Musters, wobei die Linse oder die Kamera zwischen den Aufnahmen der unterschiedlichen Muster bewegt wird. Insbesondere zur Bestimmung der durch die Linse erfolgenden Vergrößerung können bevorzugt Kalibrationsobjekte eingesetzt werden, die außerhalb des von der Linse erfassbaren Sichtfeldes auf einem Bildschirm, auf dem sich das Objekt befindet, angebracht sind und sich zum Beispiel aufgrund ihrer Farbe und/oder Form identifizieren lassen.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Insbesondere ausgehend von der Offenbarung der WO 2016/181310 Al besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren, ein Computerprogramm und eine Vorrichtung zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse sowie ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens eines Brillenglases mindestens einer Brille bereitzustellen, welche die aufgeführten Nachteile und Einschränkungen des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden.
  • Insbesondere sollen das Verfahren, das Computerprogramm und die Vorrichtung es ermöglichen, mindestens einen optischen Parameter mit einer höheren Genauigkeit zu bestimmen. Darüber hinaus sollen mindestens zwei optische Parameter mindestens einer optischen Linse möglichst gleichzeitig bestimmt werden können, so dass Veränderungen, die zwischen zwei Einzelmessungen auftreten können, bei der Auswertung der Messergebnisse unberücksichtigt bleiben können, um so die Auswertung der Messergebnisse beschleunigen und eine höhere Genauigkeit der Messergebnisse erzielen zu können.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, ein Computerprogramm und eine Vorrichtung zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse sowie ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens eines Brillenglases mindestens einer Brille mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen, welche einzeln oder in Kombination realisierbar sind, sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
  • Im Folgenden werden die Begriffe „haben“, „aufweisen“, „umfassen“ oder „einschließen“ oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben dem durch diese Begriffe eingeführten Merkmal, keine weiteren Merkmale vorhanden sind oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind.
  • In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte a) und b), vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge. Auch eine andere Reihenfolge ist grundsätzlich möglich. Insbesondere ist auch eine ganz oder teilweise zeitgleiche Ausführung der Schritte möglich. Weiterhin können einzelne, mehrere oder alle Schritte des Verfahrens wiederholt, insbesondere mehr als einmal, ausgeführt werden. Das Verfahren kann, zusätzlich zu den genannten Schritten auch weitere Verfahrensschritte umfassen.
  • Das Verfahren zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse umfasst die Schritte:
    1. a) Aufnehmen mindestens eines Bildes mindestens eines Musters durch mindestens eine optische Linse; und
    2. b) Bestimmen mindestens eines optischen Parameters der mindestens einen optischen Linse basierend auf dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters,
    wobei aus dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters, das eine optisch nachweisbare Variation aufweist, mindestens zwei Datensätze für voneinander verschiedene charakteristische Werte für die Variation extrahiert werden, und wobei mindestens ein optischer Parameter der mindestens einen optischen Linse aus den mindestens zwei Datensätzen bestimmt wird.
  • Gemäß Schritt a) des vorliegenden Verfahrens erfolgt ein Aufnehmen mindestens eines Bildes mindestens eines Musters durch mindestens eine optische Linse hindurch. Hierzu kann bevorzugt eine Darstellung des mindestens einen Musters auf einem Bildschirm erfolgen. Der Begriff „Bildschirm“ bezeichnet hierbei eine elektronisch ansteuerbare Anzeigeeinrichtung, welche über eine zweidimensionale Ausdehnung verfügt, wobei das gewünschte mindestens eine Muster in weitgehend frei wählbarer Darstellung an einer beliebigen Stelle innerhalb der Ausdehnung darstellbar ist. Der Bildschirm kann hierbei bevorzugt ausgewählt sein aus einem Monitor, einem Screen oder einem Display. Weiterhin kann der Bildschirm hierbei von einen mobilen Kommunikationsgerät umfasst sein. Der Begriff des „mobilen Kommunikationsgeräts“ umfasst hierbei insbesondere ein Mobiltelefon (Handy), ein Smartphone oder ein Tablet. Andere Arten von mobilen Kommunikationsgeräten sind jedoch denkbar. Auf diese Weise kann das vorliegende Verfahren praktisch an einem beliebigen Ort durchgeführt werden. Andere Arten von Bildschirmen sind ebenfalls möglich.
  • Der Begriff des „Musters“ betrifft eine beliebige graphische Struktur, welche vorzugsweise mindestens eine räumlich orientierte Periode aufweist, innerhalb welcher die Struktur des Musters wiederholt dargestellt ist, wobei sich durch Wiederholung der Struktur gleichartige Punkte oder Bereiche über das Muster ausbilden können. Bevorzugte Ausgestaltungen gleichartiger Punkte oder Bereiche können bevorzugt in Form von periodischen Maxima oder Minima vorliegen, insbesondere als Streifenmuster, Kreismuster oder Punktmuster. Des Weiteren kann das Muster alternativ ein definiertes Rauschen, wie z.B. White noise oder Pink noise, der Grauwerte umfassen, in dem mehrere Perioden gleichzeitig enthalten sind, wobei die Zuordnung der möglichen Grauwerte der einzelnen Pixel des Bildschirms durch mathematische Zufallsverteilungen definiert ist. Andere Arten von Mustern sind jedoch möglich.
  • Somit kann sich die Periode des mindestens einen Musters bevorzugt auf eine Größe einer periodischen Funktion beziehen, insbesondere eine Ortsfrequenz. Der Begriff der „Ortsfrequenz“ bezeichnet hierbei einen Kehrwert eines räumlichen Abstands, welcher in der Einheit 1/m oder insbesondere bei Kenntnis einer Entfernung des Bildschirms alternativ oder zusätzlich auch als dimensionslose Zahl, zum Beispiel pro Grad oder pro Zyklus, angegeben werden kann, zwischen zwei benachbart angeordneten gleichartigen Punkten, vorzugsweise zwischen benachbarten Maxima oder Minima, insbesondere zwischen benachbarten Streifen, Kreisen oder Punkten, in einer örtlichen periodischen Änderung des mindestens einen Musters.
  • Erfindungsgemäß weist das mindestens eine Muster eine optisch nachweisbare Variation auf. Der Begriff der „Variation“ bezeichnet hierbei eine Veränderung mindestens eines charakteristischen Wertes des mindestens einen Musters. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann die Variation des mindestens einen Musters eine Veränderung mindestens eines Parameters des mindestens einen Musters betreffen, insbesondere eine Größe der Ortsfrequenz und/oder der räumlichen Orientierung des mindestens einen Musters, bevorzugt in mindestens einem Streifenmuster, Kreismuster, Punktmuster, Rauschmuster oder einer Kombination der vorstehend genannten Muster. Andere Arten der Variation sind jedoch denkbar. Der Begriff des „charakteristischen Wertes“ bezeichnet hierbei einen numerischen oder alphanumerischen Zahlenwert oder eine, einem numerischen oder alphanumerischen Zahlenwert eindeutig zuordenbare Größe, durch den sich die ausgewählte Variation eindeutig festlegen lässt. Der Begriff „optisch nachweisbar“ bezeichnet eine Eigenschaft der Variation des mindestens einen Musters, die es erlaubt, die erfolgte Veränderung des mindestens einen Musters in Form mindestens eines Bildes aufzunehmen und in dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters zu erkennen und damit optisch nachzuweisen. Vorzugsweise wird die optische Nachweisbarkeit mit Hilfe eines optischen Sensors oder optischen Detektors, z.B. einer Kamera oder eines CCD-Chip, ermittelt. Aufgrund einer elektronischen Ansteuerung kann die Variation des mindestens einen Musters auf einfache Weise und innerhalb eines weiten Rahmens mit mindestens zwei voneinander verschiedenen charakteristischen Werten erfolgen. Bevorzugt kann jeder der charakteristischen Werte für die Variation des mindestens einen Musters mit einer Modulation des mindestens einen Musters korreliert sein, wobei die Modulation bevorzugt ausgewählt sein kann aus mindestens einer farblichen Modulation, einer räumlichen Modulation oder einer zeitlichen Modulation des mindestens einen Musters. Der Begriff der „Modulation“ bezeichnet hierbei eine Veränderung mindestens eines Parameters des mindestens einen Musters, welcher derart mit einem zugehörigen charakteristischen Wert der Variation des mindestens einen Muster korreliert ist, um, wie unten näher ausgeführt, die Variation des mindestens einen Musters in dem mindestens einen Bild nachweisen zu können. Hierbei ist die Wahl genau einer Art der Modulation bevorzugt, jedoch ist auch eine Kombination von mindestens zwei Arten der Modulation möglich, zum Beispiel die Kombination einer räumlichen Modulation mit einer farblichen Modulation. Andere Arten der Modulation sind jedoch denkbar, zum Beispiel eine Modulation im Hinblick auf eine Polarisation des mindestens einen Musters.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung können die charakteristischen Werte für die Variation des mindestens einen Musters mit einer farblichen Modulation korreliert sein. Hierbei kann das mindestens eine Muster eine Überlagerung aus mindestens zwei Teilmustern, bevorzugt zwei, drei, oder vier Teilmustern, die jeweils einen voneinander verschiedenen charakteristischen Wert, insbesondere eine jeweils unterschiedliche Ortsfrequenz und/oder Orientierung des mindestens einen Musters, und eine jeweils damit korrelierte Farbe aufweisen, ausbilden, die in überlagerter Form auf dem Bildschirm dargestellt werden. Hierfür können mindestens zwei, vorzugsweise zwei, drei oder vier, Farben als die mit dem jeweiligen charakteristischen Wert für die Variation des mindestens einen Musters korrelierte Größe aus einem Farbraum ausgewählt werden. Der Begriff des „Farbraums“ bezeichnet hierbei einen Umfang an Farben, welche mittels eines Farbmodells bereitgestellt werden können. Hierbei kann das mindestens eine Muster in der jeweils unterschiedlichen Farbe entsprechend dem zugehörigen charakteristischen Wert des mindestens einen Musters bevorzugt in den verschiedenen Farbkanälen des Bildschirms dargestellt werden. Zum Beispiel können die Farben für jedes von drei Teilmustern aus dem RGB-Farbraum, der auf den drei Grundfarben rot, grün und blau basiert, als charakteristische Werte ausgewählt werden. Hierbei kann einem ersten Teilmuster „rot“ als der zugehörige charakteristische Wert, einem zweiten Teilmuster „grün“ als der zugehörige charakteristische Wert und einem dritten Teilmuster „blau“ als der zugehörige charakteristische Wert zugeordnet werden. Anstatt den charakteristischen Werten „rot“, „grün“ und „blau“ können eine Wellenlänge der Farbe im elektromagnetischen Spektrum oder ein Code aus dem zugehörigen Farbraum als charakteristische Werte angegeben werden. Eine andere Art der Auswahl der Farben und der Angabe ihres jeweils zugehörigen charakteristischen Werts ist jedoch möglich, insbesondere der CMYK Farbraum, der die drei Grundfarben cyan, magenta und gelb sowie einen als „Key“ bezeichneten Schwarzanteil umfasst, oder beispielsweise der CIELab Farbraum.
  • In einer alternativen Ausgestaltung können die charakteristischen Werte für die Variation des mindestens einen Musters mit einer räumlichen Modulation des mindestens einen Musters korreliert sein. Hierzu kann das mindestens eine Muster in mindestens zwei, bevorzugt zwei, drei oder vier, räumlich voneinander abgegrenzten Teilbereichen des mindestens einen Musters jeweils einen anderen charakteristischen Wert für die Variation, insbesondere eine jeweils unterschiedliche Ortsfrequenz und/oder Orientierung, des mindestens einen Musters annehmen. Der Begriff „Teilbereich“ bezeichnet hierbei einen Ausschnitt aus dem mindestens einen Muster, das eine örtlich begrenzte Fläche umfasst. Hierbei kann die Darstellung des mindestens einen Musters auf dem Bildschirm durch Wahl der entsprechenden Werte in den voneinander verschiedenen Teilbereichen derart verändert werden, dass eine unterschiedliche Darstellung des mindestens einen Musters in den räumlich verschiedenen Teilbereichen des mindestens einen Musters auf dem Bildschirm erfolgen kann. Beispielsweise können die Abstände zwischen zwei benachbart angeordneten Streifen, Kreisen oder Punkten in einer Zahleneinheit, wie zum Beispiel in mm, in Pixeln oder in Grad, jeweils als charakteristischer Wert für die Variation angegeben werden. Hierbei kann beispielsweise einem ersten Teilbereich 4 mm als der zugehörige charakteristische Wert, einem zweiten Teilbereich 5 mm als der zugehörige charakteristische Wert und einem dritten Teilbereich 6 mm als der zugehörige charakteristische Wert zugeordnet werden. Eine andere Art der Auswahl der räumlichen Variation und der Angabe ihres jeweils zugehörigen charakteristischen Werts ist jedoch möglich, zum Beispiel eine Variation der Orientierung eines Streifenmusters, zum Beispiel in eine Richtung von 0°, 120° und 240° gegenüber einer ausgewählten Richtung. Andere Beispiele sind jedoch möglich. Diese Ausgestaltung der Variation des mindestens einen Musters kann sich bevorzugt bei der Bestimmung mindestens zweier optischer Parameter mindestens einer multifokalen Linse eignen, die insbesondere als Gleitsicht-Brillenglas verwendet werden kann. Auf diese Weise kann die Vergrößerung in verschiedenen räumlichen Teilbereichen der mindestens einen multifokalen Linse messtechnisch erfasst und hieraus die zugehörige Brechkraft ermittelt werden.
  • In einer weiteren alternativen Ausgestaltung können die charakteristischen Werte für die Variation des mindestens einen Musters mit einer zeitlichen Modulation des mindestens einen Musters, die auch als „Frequenzmodulation“ bezeichnet werden kann, korreliert sein. Hierfür können innerhalb eines Zeitraums mindestens zwei, bevorzugt zwei, drei oder vier, voneinander verschiedene charakteristische Werte mindestens eines Musters, insbesondere eine jeweils unterschiedliche Ortsfrequenz und/oder Orientierung des mindestens einen Musters, in definierter zeitlicher Abfolge auf dem Bildschirm dargestellt und mittels der Kamera aufgenommen werden. Der Begriff der „Frequenz“ bezeichnet hierbei einen Kehrwert der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgend dargestellten Bildern mit voneinander verschiedenen charakteristischen Werten. Vorzugsweise kann die Frequenz des Darstellens der verschiedenen charakteristischen Werte mit der Aufnahmefrequenz der Kamera synchronisiert sein, sodass eine eindeutige zeitliche Zuordnung der charakteristischen Werte möglich ist. Neben einer zeitlichen Variation verschiedener charakteristischer Werte des mindestens eines Musters können alternativ oder zusätzlich auch unterschiedliche Muster in zeitlicher Variation verwendet werden. Dies kann besonders dann bevorzugt sein, wenn verschiedene optische Linsenparameter bevorzugt mit verschiedenen Mustern bestimmt werden können. Die Frequenz kann hierbei bevorzugt einer so genannten „Bildfrequenz“ oder „Framerate“ des Bildschirms und/oder der Kamera entsprechen. Damit wird eine Frequenz bezeichnet, mit welcher Bilder, d.h. hier mindestens ein Muster mindestens eines Bildes, auf einem Bildschirm dargestellt oder mittels einer Kamera aufgenommen werden können, wobei die Frequenz von 1 Hz bis 250 Hz, bevorzugt von 20 Hz bis 50 Hz, betragen kann. Der oben erwähnte „Zeitraum“ kann daher bevorzugt höchstens 1 s, besonders bevorzugt höchstens 0,05 s, insbesondere höchstens 0,004 s, betragen. Allerdings sind andere Werte für die Frequenz oder für den Zeitraum denkbar. Der in diesem Dokument verwendete Begriff „gleichzeitig“ betrifft damit das Aufnehmen des mindestens eines Bildes des mindestens einen Musters gemäß Schritt a) innerhalb dieses Zeitraums. Insbesondere im Unterschied zur WO 2016/181310 Al erfolgt hierbei sowohl die Darstellung des mindestens einen Musters auf dem Bildschirm, welches vorzugsweise mit durch oben genannte farbliche, räumlich oder zeitliche Kombination simultane charakteristische Werte aufweist, in definierter zeitlicher Abfolge als auch die vorzugsweise synchronisierte Aufnahme des mindestens einen Musters mittels der Kamera, ohne dass währenddessen der Bildschirm, die mindestens eine optische Linse oder die Kamera bewegt werden.
  • Gemäß Schritt b) erfolgt das Bestimmen mindestens eines optischen Parameters der mindestens einen optischen Linse basierend auf dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters. Der Begriff des „Bildes“ bezeichnet eine zweidimensionale Darstellung des mindestens einen Musters, die mittels einer Kamera erzeugt wird. Hierbei kann es sich um eine einzelne Darstellung des mindestens einen Musters oder auch um eine zeitliche Abfolge von Darstellungen des mindestens einen Musters handeln, wobei die Abfolge auch als „Video“ bezeichnet wird. Der Begriff „Kamera“ bezeichnet hierbei eine Bildaufnahmeeinrichtung, die zum Aufnehmen mindestens eines Bildes des mindestens einen Musters eingerichtet und die entsprechend auf das mindestens eine Muster ausgerichtet ist. Hierzu kann die mindestens eine optische Linse, von welcher der mindestens eine optische Parameter bestimmt werden soll, derart an einen räumlich zwischen dem Bildschirm und der Kamera gelegenen Ort eingebracht werden, dass die Kamera mindestens ein solches Bild des mindestens einen Musters, das durch das Vorhandensein der mindestens einen optischen Linse an diesem Ort verändert wird, aufnehmen kann. Im Unterschied zum Stand der Technik, wie insbesondere in WO 2016/181310 Al beschrieben, kann hierbei auf eine Wiederholung der Schritte a) und b) verzichtet werden, da ein einziges Bild genügen kann, um das gewünschte Bestimmen des mindestens eines optischen Parameters der mindestens einen optischen Linse vornehmen zu können.
  • Der Begriff des „optischen Parameters“ bezeichnet eine Kenngröße der optischen Linse, insbesondere einer sphärozylindrischen Linse. Wie eingangs erwähnt, existieren hierzu unterschiedliche Darstellungsweisen. Insbesondere legt die Norm, 11.2 für Brillengläser einen „sphärischen Brechwert“ fest, der als Größe für einen Scheitelbrechwert eines Brillenglases mit sphärischer Wirkung oder für den jeweiligen Scheitelbrechwert in einem von zwei Hauptschnitten (Meridianen) des Brillenglases mit astigmatischer Wirkung definiert ist. Nach Norm, 9.7.1 und 9.7.2 ist der „Scheitelbrechwert“ als Kehrwert einer paraxialen Schnittweite eines bildseitigen Brennpunktes, jeweils gemessen in Metern, festgelegt. Für das sphärozylindrische Brillenglas mit astigmatischer Wirkung werden Zylinderstärke und Achslage angegeben. Hierbei stellt die „Zylinderstärke“ gemäß Norm, 12.5 den Betrag einer „astigmatischen Differenz“ dar, welche die Differenz zwischen den Scheitelbrechwerten in den beiden Hauptschnitten angibt. Die „Achslage“ bezeichnet gemäß Norm, 12.6 eine Richtung des Hauptschnittes, dessen Scheitelbrechwert als Referenzwert herangezogen wird. Schließlich wird nach Norm, 12.8 die „Stärke“ des Brillenglases mit astigmatischer Wirkung durch drei Größen, umfassend die Scheitelbrechwerte jedes der beiden Hauptschnitte und die Zylinderstärke, angegeben. Eine alternative Darstellungsweisen findet sich in L. N. Thibos, W. Wheeler und D. Horner (1997), Power Vectors: An Application of Fourier Analysis to the Description and Statistical Analysis of Refractive Error, Optometry and Vision Science 74 (6), S. 367-375, die zur Beschreibung einer beliebigen sphärozylindrischen Linse die Angabe eines „Brechkraftvektors“ (power vector) vorschlagen, der durch genau einen Punkt in einem dreidimensionalen dioptrischen Raum beschrieben werden kann, wobei der dreidimensionale dioptrische Raum durch Koordinaten aufgespannt werden kann, welche der mittleren sphärischen Brechkraft und der Zylinderstärke sowie der dazugehörigen Achslage entsprechen bzw. damit korreliert sind.
  • Wie eingangs erwähnt, kann das Vorhandensein der mindestens einen optischen Linse an einen räumlich zwischen dem Bildschirm und der Kamera gelegenen Ort insbesondere eine von der Kamera aufnehmbare Vergrößerung des mindestens einen Musters bewirken. Hierbei bezeichnet der Begriff der „Vergrößerung“ einen Faktor ≥ 1, um den ein Abstand oder eine Strecke im mindestens einen Bild des mindestens einen Musters von demselben Abstand oder derselben Strecke in der Darstellung des mindestens einen Musters auf dem Bildschirm abweicht, und kann daher, je nach Art der gewählten mindestens einen optischen Linse auch eine Verkleinerung umfassen, sofern der Begriff „Verkleinerung“ einen Faktor < 1 bezeichnet. Für die Ermittlung der Vergrößerung aus dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters können bekannte Verfahren, insbesondere eine 1D Fourier-Transformation eines Profils entlang einer Richtung im mindestens einen Bild, eine 2D Fourier-Transformation eines Teilbereichs des mindestens einen Bildes oder eine Anpassung (Fitting) geometrischer Formen vorgenommen werden. Die Vergrößerung kann weiterhin in ihre Vektorkomponenten zerlegt werden und somit zur Bestimmung sphärozylindrischer, optischer Linseneigenschaften verwendet werden. Zur Ermittlung des mindestens einen optischen Parameters der mindestens einen optischen Linse, insbesondere des Brechwerts einer sphärozylindrischen Linse, kann der Fachmann die messtechnisch erfasste Vergrößerung des mindestens einen Musters durch die mindestens eine optische Linse auf fachmännisch bekannte Weise auswerten, wobei bevorzugt eine Auswerteeinheit verwendet werden kann, die das gewünschte Bestimmen des mindestens eines optischen Parameters der mindestens einen optischen Linse basierend auf dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters vornimmt. Vorzugsweise wird die mindestens eine optische Linse zwischen mindesten ein Muster und mindestens einem optischen Detektor, z.B. einer Kamera, platziert. In Kenntnis der Entfernungen zwischen dem mindestens einen Muster, der mindestens einen optischen Linse und dem mindestens einen optischem Detektor kann die Vergrößerung des mindestens einen Musters messtechnisch erfasst werden. Die Vergrößerung wird dann über einen Vergleich von mindestens einem Bild mit mindestens einer optischen Linse und mindestens einem Bild ohne optische Linse berechnet. Hierbei kann die Vergrößerung als Verhältnis des Objekt- und Bildwinkels angegeben werden. Als Winkel versteht man das Verhältnis, berechnet aus Objekthöhe und Objektabstand zu einer Linse, sowie berechnet aus der Bildhöhe und der Bildweite, wobei diese Werte durch den Brechwert der Linse bestimmt sind. Für weitere Einzelheiten kann beispielsweise auf Hering, E., & Martin, R. (2017). Optik für Ingenieure und Naturwissenschaftler: Grundlagen und Anwendungen. Carl Hanser Verlag GmbH Co KG. Seite 107 - 136 zurückgegriffen werden.
  • Wie bereits oben erwähnt, weist das erfindungsgemäß ausgewählte mindestens eine Muster eine optisch nachweisbare Variation auf, deren Auswirkung auf die optischen Parameter der mindestens einen optischen Linse messtechnisch erfasst werden. Zur Bestimmung mindestens einen optischen Parameters der mindestens einen Linse werden erfindungsgemäß aus dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters mindestens zwei, vorzugsweise zwei, drei oder vier, Datensätze für jeweils voneinander verschiedene charakteristische Werte für die Variation extrahiert. Der Begriff des „Extrahierens“ bezeichnet hierbei eine Entnahme von Information aus dem mindestens einen Bild, welche jeweils dem zugehörigen charakteristischen Wert für die Variation zugeordnet ist. Der Begriff des „Datensatzes“ bezeichnet hierbei eine Mehrzahl von Datenwerten, die aus der von dem mindestens einen Bild umfassten Information extrahiert wurden. Vorzugsweise kann der Datensatz hierbei mindestens ein Teilmuster umfassen, welches einem charakteristischen Wert für die Variation des mindestens einen Musters zugeordnet ist. In der bevorzugten Ausgestaltung, in welcher die charakteristischen Werte für die Variation des mindestens einen Musters mit einer farblichen Modulation des mindestens einen Musters korreliert sind, kann jeder der mindestens zwei Datensätze Werte aus einem jeweils zugeordneten Farbkanal der Kamera umfassen. In der weiterhin bevorzugten Ausgestaltung, in welcher die charakteristischen Werte für die Variation des mindestens einen Musters mit einer räumlichen Modulation des mindestens einen Musters korreliert sind, kann jeder der mindestens zwei Datensätze Werte aus einem jeweils Teilbereich des mindestens einen Bildes des mindestens einen Musters umfassen. In der weiterhin bevorzugten Ausgestaltung, in welcher die charakteristischen Werte für die Variation des mindestens einen Musters mit einer zeitlichen Modulation des mindestens einen Musters korreliert sind, kann jeder der mindestens zwei Datensätze Werte aus jeweils einem der aufeinanderfolgend aufgenommenen Bilder des mindestens einen Musters umfassen. Darüber hinaus sind Datensätze möglich, welche eine Kombination der genannten Werte und/oder zusätzliche Informationen umfassen können. Die zusätzlichen Informationen können hierbei als mindestens ein weiterer Datenwert in den angegebenen Datensatz aufgenommen werden. Alternativ oder zusätzlich können die zusätzlichen Informationen in mindestens einen bereits vorhandenen Datenwert des Datensatzes einbezogen werden.
  • In der bevorzugten Ausgestaltung, in welcher die charakteristischen Werte für die Variation des mindestens einen Musters mit einer farblichen Modulation korreliert sind, können mindestens zwei, bevorzugt zwei, drei, oder vier, in dem mindestens einen Muster in Form einer Überlagerung enthaltene Teilmuster, die jeweils eine voneinander verschiedene Farbe aufweisen, entsprechend der Farbe als dem jeweiligen charakteristischen Wert aus dem Muster extrahiert werden. Hierzu kann das mindestens eine Muster, wie oben bereits erwähnt, bevorzugt in den verschiedenen Farbkanälen des Bildschirms in der jeweiligen Farbe entsprechend dem zugehörigen charakteristischen Wert dargestellt werden. Nach dem Aufnehmen des mindestens einen Bildes mit einer Kamera können die Aufnahmen in einzelnen Farbkanälen der Kamera unabhängig voneinander verarbeitet werden, um so die in den einzelnen Farbkanälen dargestellten veränderten Teilmuster als Datensätze unabhängig voneinander analysieren zu können. Alternativ oder zusätzlich kann eine Erkennung des jeweiligen Teilmusters während der Analyse erfolgen, insbesondere durch Erkennung des mindestens einen Musters selbst, zum Beispiel an dessen Orientierung, oder mittels entsprechender Markierungen im Bildschirm außerhalb des mindestens einen Musters, die als Kalibrationsobjekt dienen können. Vorzugsweise kann hierbei die Analyse der einzelnen Teilmuster in paralleler Bearbeitung erfolgen, wodurch - im Unterscheid zum Stand der Technik - die Bearbeitungszeit deutlich verringert werden kann.
  • In ähnlicher Weise können in der alternativen Ausgestaltung, in welcher die charakteristischen Werte für die Variation des mindestens einen Musters mit einer räumlichen Modulation korreliert sind, die mindestens zwei, bevorzugt zwei, drei oder vier, räumlich voneinander abgegrenzten Teilbereiche des mindestens einen Musters, die jeweils einem charakteristischen Wert für die Variation entsprechen, mittels Bildverarbeitung aus dem mindestens einen aufgenommenen Bild extrahiert werden. Auch hier kann alternativ oder zusätzlich eine Erkennung des jeweiligen Teilmusters während der Analyse erfolgen, insbesondere durch Erkennung des mindestens einen Musters selbst, zum Beispiel an dessen Orientierung, oder mittels entsprechender Markierungen im Bildschirm außerhalb des mindestens einen Musters, die als Kalibrationsobjekt dienen können. Auch hier kann die Analyse der einzelnen Teilbereiche vorzugsweise in paralleler Bearbeitung erfolgen, um die Bearbeitungszeit deutlich zu verringern.
  • In ähnlicher Weise können in der alternativen Ausgestaltung, in welcher die charakteristischen Werte der Variation des Musters mit einer zeitlichen Modulation korreliert sind, die mindestens zwei, bevorzugt zwei, drei oder vier, voneinander verschiedenen aufeinanderfolgenden Aufnahmen für den jeweiligen charakteristischen Wert für die Variation ausgewertet werden. Die getrennte Analyse der einzelnen Teilmuster kann hierbei durch zeitliche Synchronisation von Bildschirm und Kamera bereits während der Durchführung der Messung ermöglicht werden. Auch hier kann alternativ oder zusätzlich eine Erkennung des jeweiligen Teilmusters während der Analyse erfolgen, insbesondere durch Erkennung des mindestens einen Musters selbst, zum Beispiel an dessen Orientierung, oder mittels entsprechender Markierungen im Bildschirm außerhalb des mindestens einen Musters, die als Kalibrationsobjekt dienen können.
  • In einer besonderen Ausgestaltung können relative Unterschiede zwischen den einzelnen Datensätzen, insbesondere zwischen den Aufnahmen in den einzelnen Farbkanälen oder den zeitlich variierten Frames, vorzugsweise in Bezug auf eine relative Vergrößerung oder eine relative Orientierung von mindestens zwei Variationen des mindestens einen Musters, miteinander verglichen und in die Auswertung mit einbezogen werden. Unter der Annahme, das unterschiedliche Farbkanäle für die Analyse entlang unterschiedlicher Meridiane verwendet werden, können hierzu vorzugsweise die folgenden Vergleiche durchgeführt werden:
    • - Vergleich der Vergrößerung, wobei die Vergrößerung abhängig von den Aufnahmen in den unterschiedlichen Farbkanälen, insbesondere zur Ermittlung eines gemeinsamen Maximums oder Minimums, gewählt werden kann;
    • - Vergleich eines Verhältnisses der Vergrößerung in den unterschiedlichen Farbkanälen, insbesondere entsprechend der Vergrößerung entlang unterschiedlicher Meridiane;
    • - Vergleich einer Veränderung der Orientierung des mindestens einen Musters in unterschiedlichen Farbkanälen, insbesondere zur Bestimmung der Achslage und/oder der Orientierung der mindestens einen optischen Linse zum mindestens einen Muster selbst;
    • - Erfassen einer zeitlichen Variation des mindestens einen Musters;
    • - Erfassen des in zeitlicher Abfolge dargestellten mindestens einen Musters.
  • Das hier vorgestellte parallele Verfahren ist - im Vergleich zu bekannten Verfahren aus dem Stand der Technik - wesentlich weniger fehleranfällig und zeiteffektiver, da ein derartiger Vergleich der relativen Unterschiede in gemäß dem Stand der Technik verwendeten sequentiellen Messungen mit veränderten Mustern nur dann möglich ist, wenn alle Messparameter, insbesondere ein Abstand Bildschirm - optische Linse, Abstand optische Linse - Kamera, oder die Ausrichtung des Bildschirms, der optischen Linse und der Kamera, festgelegt sind.
  • Da, wie oben bereits erwähnt, das Aufnehmen des mindestens einen Bildes des mindestens einen Musters gemäß Schritt a) durch die mindestens eine optische Linse hindurch erfolgt, wobei die mindestens eine optische Linse, von welcher der mindestens eine optische Parameter bestimmt werden soll, das mindestens eine Bild des mindestens einen Musters durch ihr Vorhandensein verändern kann, kann grundsätzlich mindestens ein optischer Parameter der mindestens einen optischen Linse aus dem aufgenommen mindestens einen Bild bestimmt werden. Da erfindungsgemäß zudem mindestens zwei Datensätze für voneinander verschiedene charakteristische Werte für die Variation des mindestens einen Musters extrahiert werden, kann auf diese Weise mindestens ein optischer Parameter der mindestens einen optischen Linse aus den mindestens zwei Datensätzen bestimmt werden. Hierbei kann die Ermittlung der Vergrößerung unabhängig voneinander insbesondere für die mindestens zwei Aufnahmen und somit bevorzugt parallel für unterschiedliche Teilbereiche oder Teilmuster durchgeführt werden. In einer besonderen Ausgestaltung kann, insbesondere bei entsprechender Synchronisation, das jeweilige mindestens eine Muster zusätzlich auch einmal ohne Verwendung der mindestens einen optischen Linse aufgenommen werden. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn das mindestens eine Muster oder Werte des mindestens einen Musters nicht bekannt sind.
  • Die Variation des mindestens einen Musters, die - gemäß dem Stand der Technik - bei der sequentiellen Abfolge von Einzelmessungen stattfindet, kann mit dem hier beschriebenen Verfahren parallelisiert werden, wodurch sich insbesondere ein hierfür erforderlicher Zeitaufwand verringern lässt. Darüber hinaus lassen sich durch eine gleichzeitige Bestimmung von mindestens zwei Datensätzen unerwünschte Parameterveränderungen, zum Beispiel eine Änderung von Position und/oder Orientierung des Bildschirms und/oder der optischen Linse und/oder der Kamera, ausschließen. Die Bestimmung von mindestens zwei Datensätzen, jeweils mit verschiedenen Variationen des mindestens einen Musters, kann innerhalb eines Zeitraums, der einer sequentiellen Messung entspricht, zu einer erhöhten Genauigkeit der Messergebnisse führen, da innerhalb dieses Zeitraums eine höhere Anzahl an Variationen des mindestens einen Musters für eine Analyse zur Verfügung steht. Die Bestimmung von mindestens zwei Datensätzen, jeweils mit verschiedenen Variationen des mindestens einen Musters, kann innerhalb eines Zeitraums, der kürzer als der Zeitraum einer sequentiellen Messung ist, ebenfalls zu einer erhöhten Genauigkeit der Messergebnisse führen, sofern innerhalb dieses kürzeren Zeitraums eine höhere Anzahl an Variationen des mindestens einen Musters als in der sequentiellen Messung für eine Analyse zur Verfügung steht.
  • In einer besonderen Ausgestaltung können aus dem mindestens einen von der Kamera aufgenommenen Bild mittels Bildverarbeitung, ebenfalls bevorzugt in der Auswerteeinheit, weiterhin geometrische Daten der mindestens einen optischen Linse und/oder einer die mindestens eine optische Linse als Brillenglas umfassenden Brillenfassung ermittelt werden. Vorzugsweise kann hierbei einer der Farbkanäle bei der Anzeige des mindestens einen Teilmusters ausgespart werden, um diesen später zur Erkennung der mindestens einen optischen Linse, des mindestens einen Brillenglases und/oder der Brillenfassung zu verwenden. Ohne ein störendes Teilmuster im Hintergrund, das sich insbesondere bei einem Nachweis von Kanten der Brillenfassung störend auswirken kann, lässt sich daher eine Detektion des von der mindestens einen optischen Linse eingenommenen Bereichs im mindestens einen aufgenommenen Bild genauer durchführen, wodurch zum Beispiel eine Unterteilung der mindestens einen optischen Linse in unterschiedliche Teilbereiche, etwa zur Analyse von multifokalen Linsen, erleichtert wird. Vorteilhafterweise können die geometrischen Daten beider Brillengläser mindestens einer Brillenfassung gleichzeitig ermittelt werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die einzelnen Schritte des vorstehend aufgeführten Verfahrens zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse mit Hilfe wenigstens eines mobilen Endgeräts ausgeführt. Unter wenigstens einem „mobilen Endgerät“ ist bevorzugt eine Vorrichtung zu verstehen, welche zumindest einen programmierbaren Prozessor sowie wenigstens eine Kamera umfasst. In dem wenigstens einen mobilen Endgerät können weitere Komponenten vorhanden sein, wie zum Beispiel wenigstens ein Bildschirm, wenigstens eine Lichtquelle für beispielsweise sichtbares Licht aus einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm. Typische Beispiele für derartige mobile Endgeräte sind Smartphones oder Tablet-PCs, die wenigstens einen Bildschirm, beispielsweise einen Sensorbildschirm (Touchscreen), wenigstens eine Kamera, und weitere Komponenten, wie wenigstens eine Lichtquelle, drahtlosten Schnittstellen für Mobilfunk oder WLAN (Wireless LAN) aufweisen können. Das Darstellen des mindestens einen Musters kann beispielsweise mittels des wenigstens einen Bildschirms des wenigstens einen mobilen Endgeräts erfolgen. Der Bildschirm muss nicht Teil des mobilen Endgerätes sein, sondern kann ein separater Bildschirm sein. Das Aufnehmen des mindestens eines Bildes mindestens eines Musters durch mindestens eine optische Linse gemäß Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise mittels der wenigstens einen Kamera oder mittels der wenigstens einen Lichtquelle und mittels der wenigstens einen Kamera oder dem wenigstens einen Lichtempfänger, jeweils des wenigstens einen mobilen Endgeräts, erfolgen. Das Bestimmen des mindestens eines optischen Parameters der mindestens einen optischen Linse basierend auf dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters, wobei aus dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters, das eine optisch nachweisbare Variation aufweist, mindestens zwei Datensätze für voneinander verschiedene charakteristische Werte für die Variation extrahiert werden, und wobei der mindestens eine optische Parameter der mindestens einen optischen Linse aus den mindestens zwei Datensätzen bestimmt wird, kann beispielsweise mittels des mindestens einen programmierbaren Prozessors des wenigstens einen mobilen Endgeräts erfolgen.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse, wobei das Computerprogramm dazu eingerichtet ist, die Bestimmung des mindestens einen optischen Parameters der mindestens einen optischen Linse gemäß dem hierin beschriebenen Verfahren zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse durchzuführen.
  • Das hier vorgeschlagene Verfahren zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Verfahren zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens eines Brillenglases mindestens einer Brille oder einer Kontaktlinse. Der Begriff der „Brille“ bezeichnet im hierbei ein beliebiges Element, welches zwei einzelne Brillengläser und eine Brillenfassung umfasst, wobei das Brillenglas zur Einbringung in eine Brillenfassung vorgesehen ist, welche von einem Nutzer der Brille ausgewählt wird. Anstelle des hier verwendeten Begriffs des „Nutzers“ kann gleichbedeutend auch einer der Begriffe „Subjekt“, „Brillenträger“, „Benutzer“ oder „Proband“ verwendet werden. Unter einem „Brillenglas“ wird gemäß der Norm, 8.1.1 und 8.1.2 eine optische Linse verstanden, die zur Korrektion von Fehlsichtigkeit des Auges dienen soll, wobei die optische Linse vor dem Auge des Nutzers, aber - im Gegensatz zu einer Kontaktlinse - nicht in Kontakt mit dem Auge getragen wird.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung daher ein Verfahren zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens eines Brillenglases mindestens einer Brille, wobei die Bestimmung des mindestens einen optischen Parameters des mindestens einen Brillenglases mindestens einer Brille gemäß dem hierin beschriebenen Verfahren zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse erfolgt. Vorteilhaft kann mindestens ein optischer Parameter beider Brillengläser mindestens einer Brille gleichzeitig ermittelt werden.
  • Insbesondere kann aus der Bestimmung des oder der optischen Parameter der mindestens einen optischen Linse eine sphärozylindrische Linse ermittelt werden, die als Brillenglas dazu benutzt werden kann, einen als Defokussierung des Auges auftretenden Refraktionsfehler derart zu kompensieren, dass eine möglichst optimale Bildqualität für den Nutzer erzielt werden kann. In einer besonderen Ausgestaltung kann das mindestens eine Muster zunächst in einer ersten Richtung und anschließend in einer zweiten Richtung, die sich von der ersten Richtung unterscheidet und hierbei vorzugsweise senkrecht zu der ersten Richtung angeordnet sein kann, dargestellt werden. Der Begriff „senkrecht“ bezeichnet hierbei einen Winkel von 90° ± 30°, bevorzugt von 90° ± 15°, besonders bevorzugt von 90° ± 5°, insbesondere von 90° ± 1°. Andere Winkel zwischen der ersten Richtung und der zweiten Richtung sind jedoch möglich. Somit können für das sphärozylindrische Brillenglas mit astigmatischer Wirkung nacheinander die Scheitelbrechwerte jedes der beiden Hauptschnitte, die senkrecht zueinanderstehen, ermittelt werden.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse. Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung
    • - eine Kamera, die zum Aufnehmen mindestens eines Bildes mindestens eines Musters durch mindestens eine optische Linse eingerichtet ist; und
    • - eine Auswerteeinheit, die zum Bestimmen mindestens eines optischen Parameters der mindestens einen optischen Linse basierend auf dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters eingerichtet ist,
    wobei die Auswerteeinheit weiterhin dazu eingerichtet ist, aus dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters, das eine optisch nachweisbare Variation aufweist, mindestens zwei Datensätze für voneinander verschiedene charakteristische Werte für die Variation zu extrahieren und mindestens einen optischen Parameter der mindestens einen optischen Linse aus den mindestens zwei Datensätzen zu bestimmen.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann hierbei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, mindestens zwei Aufnahmen aus jeweils einem voneinander verschiedenen Farbkanal der Kamera zu extrahieren, die jeweils als Datensatz verwendet werden können. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, die mindestens zwei Aufnahmen aus jeweils einem Teilbereich des Bildes zu extrahieren, die hier jeweils als Datensatz verwendet werden können. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, die mindestens zwei Aufnahmen für jeweils eine Modulationsfrequenz zu extrahieren und jeweils als Datensatz zu verwenden. Weitere Ausgestaltungen zur Erzeugung der mindestens zwei Datensätze sind denkbar.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann die Vorrichtung weiterhin einen Bildschirm umfassen, der zur Darstellung des mindestens einen Musters und zur Einbringung der optisch nachweisbaren Variation in das mindestens eine Muster eingerichtet ist. Wie bereits erwähnt, kann der Bildschirm hierbei bevorzugt ausgewählt sein aus einem Monitor, einem Screen oder einem Display. Weitere Arten von Bildschirmen sind jedoch möglich.
  • In einer besonderen Ausgestaltung kann die Vorrichtung weiterhin eine Beleuchtungseinrichtung aufweisen, insbesondere um die Veränderung des mindestens einen Musters durch die mindestens eine optische Linse in hoher Auflösung mittels der Kamera erfassen zu können. Alternativ oder zusätzlich kann auf Tageslicht oder auf eine insbesondere durch den Bildschirm bereitgestellte Beleuchtung zurückgegriffen werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Vorrichtung als wenigstens ein mobiles Endgerät ausgestaltet sein. Für Definitionen und optionale Ausgestaltungen der Vorrichtung als wenigstens ein mobiles Endgerät einschließlich der darin aufgeführten Merkmale wird auf die Beschreibung des Verfahrens zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse in diesem Dokument mittels wenigstens eines mobilen Endgeräts verwiesen.
  • Für weitere Definitionen und optionale Ausgestaltungen des Computerprogramms und der Vorrichtung zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse sowie des Verfahrens zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens eines Brillenglases mindestens einer Brille einschließlich der darin aufgeführten Merkmale wird auf die oben oder untenstehende Beschreibung des Verfahrens zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse verwiesen.
  • Zusammenfassend sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung folgende Ausführungsformen besonders bevorzugt:
    • Ausführungsform 1. Verfahren zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
      1. a) Aufnehmen mindestens eines Bildes mindestens eines Musters durch mindestens eine optische Linse; und
      2. b) Bestimmen mindestens eines optischen Parameters der mindestens einen optischen Linse basierend auf dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters,
      wobei aus dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters, das eine optisch nachweisbare Variation aufweist, mindestens zwei Datensätze für voneinander verschiedene charakteristische Werte für die Variation extrahiert werden, und dass mindestens ein optischer Parameter der mindestens einen optischen Linse aus den mindestens zwei Datensätzen bestimmt wird.
  • Ausführungsform 2. Verfahren nach der vorangehenden Ausführungsform, wobei die mindestens zwei Datensätze aus dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters gleichzeitig extrahiert werden.
  • Ausführungsform 3. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei die mindestens zwei Datensätze innerhalb eines Zeitraums aus dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters extrahiert werden, wobei der Zeitraum höchstens 1 s, bevorzugt höchstens 0,05 s, insbesondere höchstens 0,004 s, beträgt.
  • Ausführungsform 4. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei jeder charakteristische Wert für die Variation des mindestens einen Musters mit einer Modulation des mindestens einen Musters korreliert ist.
  • Ausführungsform 5. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei die Modulation ausgewählt wird aus einer farblichen, räumlichen oder zeitlichen Modulation des mindestens einen Musters.
  • Ausführungsform 6. Verfahren nach der vorangehenden Ausführungsform, wobei die farbliche Modulation des mindestens einen Musters durch eine Überlagerung des mindestens einen Musters aus mindestens zwei Teilmustern, die jeweils eine voneinander verschiedene Farbe aufweisen, erfolgt.
  • Ausführungsform 7. Verfahren nach der vorangehenden Ausführungsform, wobei die mindestens zwei Teilmuster als die mindestens zwei Datensätze aus dem mindestens einen Bild extrahiert werden.
  • Ausführungsform 8. Verfahren nach einer der vier vorangehenden Ausführungsformen, wobei die räumliche Modulation des mindestens einen Musters durch mindestens einen Unterschied des mindestens einen Musters in mindestens zwei voneinander verschiedenen Teilbereichen des mindestens einen Musters erfolgt.
  • Ausführungsform 9. Verfahren nach der vorangehenden Ausführungsform, wobei die mindestens zwei Teilbereiche des mindestens einen Musters als die mindestens zwei Datensätze aus dem mindestens einen Bild extrahiert werden.
  • Ausführungsform 10. Verfahren nach einer der sechs vorangehenden Ausführungsformen, wobei die zeitliche Modulation des mindestens einen Musters durch mindestens zwei in zeitlicher Abfolge dargestellte Muster erfolgt.
  • Ausführungsform 11. Verfahren nach der vorangehenden Ausführungsform, wobei sich die mindestens zwei in zeitlicher Abfolge dargestellten Muster zumindest durch einen charakteristischen Wert für die Variation des Musters voneinander unterscheiden.
  • Ausführungsform 12. Verfahren nach einer der beiden vorangehenden Ausführungsformen, wobei die mindestens zwei Datensätze aus den mindestens zwei Bildern der in der zeitlichen Abfolge aufeinanderfolgend dargestellten Muster extrahiert werden.
  • Ausführungsform 13. Verfahren nach einer der drei vorangehenden Ausführungsformen, wobei das mindestens eine Muster mit einer Frequenz von 1 Hz bis 250 Hz, bevorzugt von 20 Hz bis 50 Hz, dargestellt werden.
  • Ausführungsform 14. Verfahren nach einer der vier vorangehenden Ausführungsformen, wobei das mindestens eine Muster auf dem Bildschirm dargestellt werden, ohne dass währenddessen eine relative Bewegung des mindestens einen Musters zu der mindestens einen optischen Linse oder einer Kamera erfolgt.
  • Ausführungsform 15. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei relative Unterschiede zwischen den mindestens zwei Datensätzen für die voneinander verschiedenen charakteristischen Werte für die Variation berücksichtigt werden.
  • Ausführungsform 16. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei das mindestens eine Muster auf einem Bildschirm dargestellt wird.
  • Ausführungsform 17. Verfahren nach der vorangehenden Ausführungsform, wobei der Bildschirm ausgewählt wird aus einem Monitor, einem Screen oder einem Display.
  • Ausführungsform 18. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei das mindestens eine Muster eine graphische Struktur, die über mindestens eine räumlich orientierte Periode verfügt, aufweist.
  • Ausführungsform 19. Verfahren nach der vorangehenden Ausführungsform, wobei innerhalb der räumlich orientierten Periode die Struktur des mindestens einen Musters wiederholt dargestellt ist.
  • Ausführungsform 20. Verfahren nach der vorangehenden Ausführungsform, wobei sich durch Wiederholung der Struktur gleichartige Punkte oder Bereiche über das mindestens eine Muster ausbilden.
  • Ausführungsform 21. Verfahren nach der vorangehenden Ausführungsform, wobei die gleichartigen Punkte oder Bereiche in Form periodischen von Maxima oder Minima vorliegen.
  • Ausführungsform 22. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei das mindestens eine Muster ausgewählt ist aus einem Streifenmuster, Kreismuster oder Punktmuster.
  • Ausführungsform 23. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei das mindestens eine Muster zunächst in einer ersten Richtung und anschließend in einer zweiten, von der ersten Richtung verschiedenen Richtung dargestellt wird.
  • Ausführungsform 24. Verfahren nach der vorangehenden Ausführungsform, wobei die zweite Richtung senkrecht zu der ersten Richtung angeordnet wird.
  • Ausführungsform 25. Verfahren nach der vorangehenden Ausführungsform, wobei nacheinander die Scheitelbrechwerte jedes der beiden Hauptschnitte, die senkrecht zueinander stehen, für ein sphärozylindrisches Brillenglas mit astigmatischer Wirkung ermittelt werden.
  • Ausführungsform 26. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei das mindestens eine Muster bekannt ist.
  • Ausführungsform 27. Verfahren nach einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren mindestens zweimal ausgeführt wird.
  • Ausführungsform 28. Verfahren nach der vorangehenden Ausführungsform, wobei das Verfahren mindestens zweimal mit demselben mindestens einen Muster ausgeführt wird.
  • Ausführungsform 29. Computerprogramm zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse, wobei das Computerprogramm dazu eingerichtet ist, die Schritte nach einer der vorangehenden Ausführungsformen durchzuführen.
  • Ausführungsform 30. Verfahren zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens eines Brillenglases mindestens einer Brille, wobei die Bestimmung der optischen Parameter des mindestens einen Brillenglases gemäß dem Verfahren nach einer der vorangehenden Ausführungsformen erfolgt.
  • Ausführungsform 31. Vorrichtung zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters mindestens einer optischen Linse, wobei die Vorrichtung umfasst:
    • - eine Kamera, die zum Aufnehmen mindestens eines Bildes mindestens eines Musters durch mindestens eine optische Linse eingerichtet ist; und
    • - eine Auswerteeinheit, die zum Bestimmen mindestens eines optischen Parameters der mindestens einen optischen Linse basierend auf dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters eingerichtet ist,
    wobei die Auswerteeinheit weiterhin dazu eingerichtet ist, aus dem mindestens einen Bild des mindestens einen Musters, das eine optisch nachweisbare Variation aufweist, mindestens zwei Datensätze für voneinander verschiedene charakteristische Werte für die Variation zu extrahieren und mindestens einen optischen Parameter der mindestens einen optischen Linse aus den mindestens zwei Datensätzen zu bestimmen.
  • Ausführungsform 32. Vorrichtung nach der vorangehenden Ausführungsform, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die mindestens zwei Datensätze aus Aufnahmen jeweils eines voneinander verschiedenen Farbkanals der Kamera zu extrahieren.
  • Ausführungsform 33. Vorrichtung nach einer der beiden vorangehenden Ausführungsformen, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die mindestens zwei Datensätze aus Aufnahmen jeweils mindestens eines Teilbereichs des mindestens einen Bildes zu extrahieren.
  • Ausführungsform 34. Vorrichtung nach einer der drei vorangehenden Ausführungsformen, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die mindestens zwei Datensätze aus den mindestens zwei Bildern der in zeitlicher Abfolge aufeinanderfolgend dargestellten mindestens einen Muster zu extrahieren.
  • Ausführungsform 35. Vorrichtung nach einer der vier vorangehenden Ausführungsformen, wobei die Vorrichtung weiterhin einen Bildschirm umfasst, der zur Darstellung des mindestens einen Musters unter Einbringung der optisch nachweisbaren Variation in das mindestens eine Muster eingerichtet ist.
  • Ausführungsform 36. Vorrichtung nach der vorangehenden Ausführungsform, wobei der Bildschirm ausgewählt ist aus einem Monitor, einem Screen oder einem Display.
  • Figurenliste
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen, insbesondere in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigen:
    • 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters einer optischen Linse;
    • 2 ein Ablaufdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters einer optischen Linse;
    • 3 ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters einer optischen Linse; und
    • 4 ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters einer optischen Linse mit zusätzlicher Detektion der optischen Linse.
  • Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 110 zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters einer optischen Linse 112. Hierbei kann in Bezug auf die optische Linse 112 eine optische Achse 114 festgelegt werden. Die mit der Vorrichtung 110 bestimmten optischen Parameter bezeichnen jeweils eine oben näher definierte Kenngröße der optischen Linse 112, bevorzugt einer sphärozylindrischen Linse, insbesondere die Scheitelbrechwerte jedes der beiden Hauptschnitte (Meridiane) und die Zylinderstärke. Die Vorrichtung 110 kann hierbei insbesondere zur Bestimmung der optischen Parameter eines oder beider Brillengläser 116 einer Brille 118 eingesetzt werden. Andere Anwendungen sind jedoch möglich.
  • Die beispielhafte Vorrichtung 110 gemäß 1 umfasst einen Bildschirm 120, der hier bevorzugt als Monitor 122 ausgestaltet ist. Der Bildschirm 120 ist zur Darstellung eines Musters 124 eingerichtet, welches über eine graphische Struktur verfügt, die mindestens eine räumlich orientierte Periode aufweist, innerhalb der die Struktur des Musters 124 wiederholt dargestellt ist. Wie beispielhaft auf dem Monitor 122 in 1 dargestellt, kann das Muster 124 ein Streifenmuster 126, welches eine Vielzahl von Streifen umfasst, die parallel zueinander auf dem Monitor 122 angeordnet sind. Andere Arten von Mustern 124 sind jedoch möglich, insbesondere eine Überlagerung mehrerer Streifenmuster 126 (siehe 3 und 4), Kreismuster oder Punktmuster.
  • Der Bildschirm 120 ist weiterhin zur Darstellung einer optisch nachweisbaren Variation des Musters 124 eingerichtet, wobei das Muster 124 mindestens zwei voneinander verschiedene charakteristische Werte für die Variation annehmen kann. Bei dem hier vorliegenden Muster 124 liegt beispielhaft eine derartige räumliche Modulation des Musters 124 vor, wodurch das Streifenmuster 126 in einem ersten Teilbereich 128 als den zugehörigen charakteristischen Wert einen ersten Streifenabstand 130, in einem zweiten Teilbereich 132 als den zugehörigen charakteristischen Wert einen zweiten Streifenabstand 134 und in einem dritten Teilbereich 136 als den zugehörigen charakteristischen Wert einen dritten Streifenabstand 138 aufweist. Wie oben erläutert, sind jedoch alternativ oder zusätzlich auch weitere Arten der Variation des Musters 124 möglich, insbesondere eine unten in den 3 und 4 näher erläuterte farbliche Modulation sowie eine zeitliche Modulation, die auch als „Frequenzmodulation“ bezeichnet werden kann.
  • Die Vorrichtung 110 umfasst weiterhin eine Kamera 140, die zum Aufnehmen eines oder mehrerer Bilder (nicht dargestellt) des Musters 124 eingerichtet und die daher entsprechend auf das Muster 124 ausgerichtet ist. Bei der Kamera 140 kann es sich vorzugsweise um eine Videokamera 142 handeln, welche das Aufnehmen von Bildfolgen ermöglicht. Andere Ausführungen der Kamera 140 sind jedoch möglich.
  • Wie in 1 weiterhin dargestellt, wird die optische Linse 112 zur Bestimmung des optischen Parameters räumlich an einem zwischen dem Bildschirm 120 und der Kamera 140 gelegenen Ort 144 angeordnet. Der Ort 144 kann, wie 1 zeigt, möglichst genau in der Mitte zwischen dem Bildschirm 120 und der Kamera 140 gelegen sein; eine andere Anordnung der optischen Linse 112 in Bezug auf den Bildschirm 120 und die Kamera 140 ist jedoch möglich, insbesondere an einem Ort 144, welcher näher bei dem Bildschirm 120 als bei der Kamera 140 liegt. Insbesondere kann für eine maximale oder eine minimale Vergrößerung oder minimale Verkleinerung eine Anordnung der optischen Linse 112 möglichst genau in der Mitte zwischen dem Bildschirm 120 und der Kamera 140 vorteilhaft sein; jedoch kann eine Veränderung der Anordnung der optischen Linse 112 während der Messung den Vorteil aufweisen, dieses Minimum oder Maximum durch einen Vergleich der Vergrößerung oder der Verkleinerung in einzelnen Bildern zu finden.
  • Durch das Vorhandensein der optischen Linse 112 an dem Ort 144 zwischen dem Bildschirm 120 und der Kamera 140 nimmt die Kamera 140 ein derartiges Bild des Musters 124 auf, in dem das Muster 124 gemäß der Anordnung der optischen Linse 112 zwischen dem Bildschirm 120 und der Kamera 140 und den optischen Parametern der optischen Linse 112 verändert aufgenommen wird. Wie oben bereits dargestellt, äußert sich diese Veränderung insbesondere in einer Vergrößerung des Musters 124 auf dem Bild im Vergleich zur Darstellung des Musters 124 auf dem Bildschirm 120.
  • Wie 1 weiterhin zeigt, kann sowohl der Bildschirm 120 als auch die Kamera 140 jeweils mittels einer drahtgebundenen oder drahtlosen Verbindung 146 mit einer, bevorzugt in ein Gehäuse 148 eingebrachten Auswerteeinheit 150 verbunden sein. Alternativ kann die Auswerteeinheit 150 jedoch auch in ein gemeinsames Gehäuse mit dem Bildschirm 120 oder der Kamera 140 eingebracht sein. Weitere Arten der Ausführung sind jedoch möglich. Die Auswerteeinheit 150 ist dazu eingerichtet, das gewünschte Bestimmen des optischen Parameters der optischen Linse 112 basierend auf dem Bild des Musters 124 vorzunehmen. In einer bevorzugten Ausführung können hierzu bevorzugt Bilder oder Bildfolgen, welche die Kamera 140 aufgenommen und an die Auswerteeinheit 150 weitergeleitet hat, dazu verwendet werden, um eine oder mehrere optische Parameter der optischen Linse 112 zu bestimmen. Weiterhin können Ergebnisse aus der Bestimmung der optischen Parameter der optischen Linse 112 dem Nutzer oder einer anderen Person, insbesondere einem Augenoptiker oder Augenarzt, zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise mittels eines Monitors 152, der ebenfalls mittels einer drahtgebundenen oder drahtlosen Verbindung 146 mit der Auswerteeinheit 150 verbunden sein kann. Weiterhin kann eine Tastatur 154, insbesondere zur Ansteuerung sowohl des Bildschirms 120 als auch der Kamera 140 vorgesehen sein. Weitere Arten der Ausführung der Auswerteeinheit 150 sind jedoch möglich.
  • Erfindungsgemäß ist die Auswerteeinheit 150 dazu eingerichtet, aus dem Bild des Musters 124, welches, wie oben näher beschrieben, eine optisch nachweisbare Variation aufweist, mindestens zwei Datensätze für voneinander verschiedene charakteristische Werte für die Variation zu extrahieren. In der Ausführung gemäß 1, die beispielhaft eine räumliche Modulation des Musters 124 zeigt, können die hier dargestellten drei voneinander abgegrenzten Teilbereiche 128, 132, 136 des Musters 124 mittels Bildverarbeitung als drei Datensätze aus dem aufgenommenen Bild extrahiert werden, wobei jeweils der entsprechende, durch die optische Linse 112 beeinflusste charakteristische Wert für die Variation ermittelt werden kann. Hierbei kann die Analyse der einzelnen Teilbereiche 128, 132, 136 des Musters 124 vorzugsweise in paralleler Bearbeitung erfolgen, wodurch sich die Bearbeitungszeit deutlich verringern lässt.
  • Erfindungsgemäß ist die Auswerteeinheit 150 weiterhin dazu eingerichtet, aus den mindestens zwei Datensätzen mindestens einen optischen Parameter der optischen Linse 112 zu bestimmen. Hierzu werden, wie oben näher erläutert die bewirkt das Vorhandensein der optischen Linse 112 an dem Ort 144 zwischen dem Bildschirm 120 und der Kamera 140 eine von der Kamera aufnehmbare Vergrößerung des Musters 124. Für die Ermittlung der Vergrößerung aus dem Bild des Musters 124 können bekannte Verfahren, insbesondere eine 1D Fourier-Transformation eines Profils entlang einer Richtung im Bild, eine 2D Fourier-Transformation eines Teilbereichs des Bildes oder eine Anpassung (Fitting) geometrischer Formen vorgenommen werden. Zur Bestimmung des mindestens einen optischen Parameters der optischen Linse 112, insbesondere des Brechwerts einer sphärozylindrischen Linse, kann der Fachmann die messtechnisch erfasste Vergrößerung des Musters durch die optische Linse 112 auf fachmännisch bekannte Weise mittels der Auswerteeinheit 150 auswerten.
  • Im Unterschied zum Stand der Technik, wie insbesondere in WO 2016/181310 Al beschrieben, kann zur Bestimmung des mindestens einen optischen Parameters der optischen Linse 112 auf eine Bewegung des Bildschirms 120 und/oder der Kamera 140 verzichtet werden, da bereits ein einziges Bild genügt, um das gewünschte Bestimmen des mindestens einen optischen Parameters der optischen Linse 112 aus den hieraus extrahierten mindestens zwei Datensätzen vornehmen zu können.
  • 2 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens 210 zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters einer optischen Linse.
  • In einem Darstellungsschritt 212 erfolgt hierzu vor oder während Schritt a) die Darstellung des Musters 124 auf dem Bildschirm 120, wobei das Muster 124 eine optisch nachweisbare Variation aufweist, die durch mindestens zwei voneinander verschiedene charakteristische Werte festgelegt ist.
  • In einem Aufnahmeschritt 214 erfolgt gemäß Schritt a) ein Aufnehmen eines Bildes des während des Darstellungsschrittes 212 erzeugten Musters 124, das die optisch nachweisbare Variation aufweist, durch eine optische Linse 112 hindurch.
  • In einem Extrahierungsschritt 216 erfolgt gemäß Schritt b) ein Extrahieren von mindestens zwei Datensätzen aus dem während des Aufnahmeschritts 214 erzeugten Bild des Musters 124 für voneinander verschiedene charakteristische Werte, die der optisch nachweisbaren Variation des Musters 124 in dem Bild zugeordnet sind.
  • In einem Bestimmungsschritt 218 erfolgt ebenfalls gemäß Schritt b) das Bestimmen des mindestens einen optischen Parameters der optischen Linse 112 basierend auf dem Bild des Musters 124, wobei der mindestens eine optische Parameter der optischen Linse 112 aus den mindestens zwei, während des Extrahierungsschritts 216 erzeugten Datensätzen bestimmt wird.
  • Auf diese Weise können mindestens zwei voneinander verschiedene optische Parameter 220, 220', ... der optischen Linse 112 vorzugsweise gleichzeitig, bevorzugt innerhalb eines Zeitraums von höchstens 1 s, besonders bevorzugt von höchstens 0,05 s, insbesondere von höchstens 0,004 s, bestimmt werden, wodurch sich insbesondere ein hierfür erforderlicher Zeitaufwand verringern lässt. Darüber hinaus können durch eine gleichzeitige Bestimmung von mindestens zwei Datensätzen unerwünschte Parameterveränderungen, zum Beispiel eine Änderung von Position und/oder Orientierung der optischen Linse 112 und/oder des Bildschirms 120 und/ oder der Kamera 140, ausgeschlossen werden. Die Bestimmung von mindestens zwei Datensätzen, jeweils mit verschiedenen Variationen des Musters 124, kann darüber hinaus zu einer erhöhten Genauigkeit der Messergebnisse führen.
  • 3 zeigt ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters einer optischen Linse 112.
  • Gemäß 3a) werden drei voneinander verschiedene Teilmuster 222, 224, 226, die jeweils ein Streifenmuster 126 mit unterschiedlicher Orientierung darstellen, jeweils in einem anderen Farbkanal des Bildschirms 120 für genau einen charakteristischen Wert in der jeweiligen Farbe des Farbkanals dargestellt. Dadurch wird jedes Teilmuster 222, 224, 226 mit genau einer Farbe korreliert. Zusätzlich zu dem Streifenmuster 126 weist jedes der Teilmuster 222, 224, 226 eine Mehrzahl an Markierungen 228, 230, 232 auf. Entsprechend den Markierungen 228, 230, 232 werden die Teilmuster 222, 224, 226, wie in 3b) dargestellt, gemeinsam zu dem Muster 124 überlagert.
  • 3c) zeigt das mit der Kamera 140 aufgenommene Bild 234 des Musters 124, wobei das in 1 schematisch dargestellte Vorhandensein der optischen Linse 112 an dem Ort 144 zwischen dem Bildschirm 120 und der Kamera 140 dazu führt, dass die Kamera 140 ein im Vergleich zu der Darstellung des Musters 124 auf dem Bildschirm 120 verändertes Bild 234 des Musters 124 aufnimmt. Wie oben bereits dargestellt, äußert sich diese Veränderung insbesondere in einer Vergrößerung des Musters 124 auf dem Bild 234 im Vergleich zur Darstellung des Musters 124 auf dem Bildschirm 120.
  • Wie in 3d) gezeigt, können nach dem Aufnehmen des Bildes 234 mit der Kamera 140 veränderten Teilmuster 236, 238, 240 jeweils als einzelne Datensätze 242, 244, 246 mittels entsprechenden Farbkanälen der Kamera 140 aus dem Bild 234 extrahiert und anschließend unabhängig voneinander verarbeitet werden. Dadurch, dass jedes Teilmuster 222, 224, 226 mit genau einem charakteristischen Wert des Musters 124 korreliert ist und dass weiterhin jedes Teilmuster 222, 224, 226 mit genau einer Farbe korreliert ist, ist auch jeder aus dem Bild 234 in dem jeweiligen Farbkanal extrahierte Datensatz mit dem charakteristischen Wert des Musters 124 korreliert. Damit lassen sich die in den einzelnen Farbkanälen dargestellten veränderten Teilmuster 236, 238, 240 unabhängig voneinander analysieren.
  • 4 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters einer optischen Linse 112 mit zusätzlicher Detektion der optischen Linse 112. Hierzu können aus dem in 4a) dargestellten von der Kamera 140 aufgenommenen Bild 234 gemäß der Ausführung in 3 die beiden veränderten Teilmuster 236, 240, wie in 4b) dargestellt, jeweils als einzelne Datensätze 242, 246 aus den zugehörigen Farbkanälen der Kamera 140 aus dem Bild 234 extrahiert und anschließend unabhängig voneinander verarbeitet werden.
  • Zusätzlich bleibt ein weiterer Farbkanal des Bildschirms 120 bei der Anzeige eines Teilmusters ausgespart, so dass auf diesem weiteren Farbkanal des Bildschirms 120 kein Teilmuster ausgegeben wird. Nach dem Aufnehmen des Bildes 234 mit der Kamera 140 weist ein zugehöriger Farbkanal der Kamera 140 ebenfalls kein Teilmuster oder höchstens ein durch Übersprechen zwischen verschiedenen Farbkanälen der Kamer 140 in seiner Intensität deutlich verringertes Teilmuster auf. Damit kann der aus diesem Farbkanal der Kamera 140 extrahierte Datensatz 244 in besonders bevorzugter Weise dazu verwendet werden, um mittels Bildverarbeitung geometrische Daten der optischen Linse 112 oder einer das Brillenglas 116 umfassenden Brillenfassung 248 zu ermitteln, ohne dass diese Ermittlung durch ein störendes Teilmuster im Hintergrund, das sich insbesondere bei einem Nachweis von Kanten der Brillenfassung 248 störend auswirken kann, beeinträchtigt werden kann. Damit lässt sich im aufgenommenen Bild 234 eine Detektion des von der optischen Linse 112 eingenommenen Bereichs genauer durchführen, wodurch zum Beispiel eine Unterteilung der optischen Linse 112 in unterschiedliche Teilbereiche, etwa zur Analyse von multifokalen Linsen, erleichtert wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 110
    Vorrichtung zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters einer optischen Linse
    112
    optische Linse
    114
    optische Achse
    116
    Brillenglas
    118
    Brille
    120
    Bildschirm
    122
    Monitor
    124
    Muster
    126
    Streifenmuster
    128
    erster Teilbereich
    130
    erster Streifenabstand
    132
    zweiter Teilbereich
    134
    zweiter Streifenabstand
    136
    dritter Teilbereich
    138
    dritter Streifenabstand
    140
    Kamera
    142
    Videokamera
    144
    Ort
    146
    Verbindung
    148
    Gehäuse
    150
    Auswerteeinheit
    152
    Monitor
    154
    Tastatur
    210
    Verfahren zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters einer optischen Linse
    212
    Darstellungsschritt
    214
    Aufnahmeschritt
    216
    Extrahierungsschritt
    218
    Bestimmungsschritt
    220, 220', ...
    optischer Parameter
    222
    Teilmuster
    224
    Teilmuster
    226
    Teilmuster
    228
    Markierung
    230
    Markierung
    232
    Markierung
    234
    Bild
    236
    Teilmuster
    238
    Teilmuster
    240
    Teilmuster
    242
    Datensatz
    244
    Datensatz
    246
    Datensatz
    248
    Brillenfassung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2016/181310 [0005, 0006, 0018, 0019, 0088]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN EN ISO 13666:2013-10 [0003]
    • L. N. Thibos, W. Wheeler und D. Horner (1997), Power Vectors: An Application of Fourier Analysis to the Description and Statistical Analysis ofRefractive Error, Optometry and Vision Science 74 (6), S. 367-375 [0003, 0020]
    • Carl Hanser Verlag GmbH Co KG. Seite 107 - 136 [0021]

Claims (15)

  1. Verfahren (210) zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters (220, 220', ..) mindestens einer optischen Linse (112), wobei das Verfahren (210) die folgenden Schritte umfasst: a) Aufnehmen mindestens eines Bildes (234) mindestens eines Musters (124) durch mindestens eine optische Linse (112); und b) Bestimmen mindestens eines optischen Parameters (220, 220, 220') der mindestens einen optischen Linse (112) basierend auf dem mindestens einen Bild (234) des mindestens einen Musters (124), dadurch gekennzeichnet, dass aus dem mindestens einen Bild (234) des mindestens einen Musters (124), das eine optisch nachweisbare Variation aufweist, mindestens zwei Datensätze (242, 244, 246) für voneinander verschiedene charakteristische Werte für die Variation extrahiert werden, und dass mindestens ein optischer Parameter (220, 220', ...) der mindestens einen optischen Linse (112) aus den mindestens zwei Datensätzen (242, 244, 246) bestimmt wird.
  2. Verfahren (210) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Datensätze (242, 244, 246) aus dem mindestens einen Bild (234) des mindestens einen Musters (124) gleichzeitig extrahiert werden.
  3. Verfahren (210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder charakteristische Wert für die Variation des mindestens einen Musters (124) mit einer Modulation des mindestens einen Musters (124) korreliert ist, wobei die Variation ausgewählt wird aus einer farblichen, räumlichen oder zeitlichen Modulation des mindestens einen Musters (124).
  4. Verfahren (210) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die farbliche Modulation des mindestens einen Musters (124) durch eine Überlagerung des mindestens einen Musters (124) aus mindestens zwei Teilmustern (228, 230, 232), die jeweils eine voneinander verschiedene Farbe aufweisen, erfolgt, und dass die mindestens zwei Teilmuster (236, 238, 240) aus dem mindestens einen Bild (234) extrahiert werden.
  5. Verfahren (210) nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Modulation des mindestens einen Musters (124) durch mindestens einen Unterschied des mindestens einen Musters (124) in mindestens zwei voneinander verschiedenen Teilbereichen (128, 132, 136) des mindestens einen Musters (124) erfolgt, und dass die mindestens zwei Teilbereiche (128, 132, 136) des mindestens einen Musters (124) aus dem mindestens einen Bild (234) extrahiert werden.
  6. Verfahren (210) nach einem der drei vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Modulation des mindestens einen Musters (124) durch mindestens zwei in zeitlicher Abfolge dargestellten Mustern (124) erfolgt, wobei die mindestens zwei Datensätze aus den mindestens zwei Bildern (234) der in der zeitlichen Abfolge aufeinanderfolgend dargestellten Muster (124) extrahiert werden.
  7. Verfahren (210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Muster (124) dargestellt wird, ohne dass währenddessen eine relative Bewegung des mindestens einen Musters zu der mindestens einen optischen Linse (112) oder einer Kamera (140) erfolgt.
  8. Verfahren (210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass relative Unterschiede zwischen den mindestens zwei Datensätzen (242, 244, 246) für die voneinander verschiedenen charakteristischen Werte für die Variation berücksichtigt werden.
  9. Verfahren (210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Muster (124) bekannt ist, oder dass das Verfahren (210) mindestens zweimal mit demselben Muster (124) oder einem anderen Muster (124) ausgeführt wird.
  10. Verfahren (210) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich geometrische Parameter der mindestens einen optischen Linse (112) aus dem mindestens einen Bild (234) des mindestens einen Musters (114) extrahiert werden.
  11. Computerprogramm zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters (220, 220', ...) mindestens einer optischen Linse (112), wobei das Computerprogramm dazu eingerichtet ist, die folgenden Schritte durchzuführen: a) Aufnehmen mindestens eines Bildes (234) mindestens eines Musters (124) durch mindestens eine optische Linse (112); und b) Bestimmen mindestens eines optischen Parameters (220, 220', ...) der mindestens einen optischen Linse (112) basierend auf dem mindestens einen Bild (234) des mindestens einen Musters (124), dadurch gekennzeichnet, dass aus dem mindestens einen Bild (234) des mindestens einen Musters (124), das eine optisch nachweisbare Variation aufweist, mindestens zwei Datensätze (242, 244, 246) für voneinander verschiedene charakteristische Werte für die Variation extrahiert werden, und dass mindestens ein optischer Parameter (220, 220', ...) der mindestens einen optischen Linse (112) aus den mindestens zwei Datensätzen (242, 244, 246) bestimmt wird.
  12. Verfahren zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters (220, 220', ...) mindestens eines Brillenglases einer Brille (118), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Aufnehmen mindestens eines Bildes (234) mindestens eines Musters (124) durch eines oder beide Brillengläser (116) einer Brille (118); und b) Bestimmen mindestens eines optischen Parameters (220, 220', ...) des einen oder der beiden Brillengläser (116) der Brille (118) basierend auf dem mindestens einen Bild (234) des mindestens einen Musters (124), dadurch gekennzeichnet, dass aus dem mindestens einen Bild (234) des mindestens einen Musters (124), das eine optisch nachweisbare Variation aufweist, mindestens zwei Datensätze (242, 244, 246) für voneinander verschiedene charakteristische Werte für die Variation extrahiert werden, und dass mindestens ein optischer Parameter (220, 220', ...) mindestens eines Brillenglases (116) der Brille (118) aus den mindestens zwei Datensätzen (242, 244, 246) bestimmt wird.
  13. Vorrichtung (110) zur Bestimmung mindestens eines optischen Parameters (220, 220', ..) mindestens einer optischen Linse (112), wobei die Vorrichtung (110) umfasst: - eine Kamera (140), die zum Aufnehmen mindestens eines Bildes (234) mindestens eines Musters (124) durch mindestens eine optische Linse (112) eingerichtet ist; und - eine Auswerteeinheit (150), die zum Bestimmen mindestens eines optischen Parameters (220, 220', ...) der mindestens einen optischen Linse (112) basierend auf dem mindestens einen Bild (234) des mindestens einen Musters (124) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (150) weiterhin dazu eingerichtet ist, aus dem mindestens einen Bild (234) des mindestens einen Musters (124), das eine optisch nachweisbare Variation aufweist, mindestens zwei Datensätze (242, 244, 246) für voneinander verschiedene charakteristische Werte für die Variation zu extrahieren und mindestens einen optischen Parameter (220, 220', ...) der mindestens einen optischen Linse (112) aus den mindestens zwei Datensätzen (242, 244, 246) zu bestimmen.
  14. Vorrichtung (110) nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (150) dazu eingerichtet ist, die mindestens zwei Datensätze (242, 244, 246) - aus jeweils einem voneinander verschiedenen Farbkanal der Kamera (140); - aus jeweils einem Teilbereich (128, 132, 136) des mindestens einen Bildes (234); oder - aus den mindestens zwei Bildern (234) des in der zeitlichen Abfolge aufeinanderfolgend bereitgestellten mindestens einen Musters (124) zu extrahieren.
  15. Vorrichtung (110) nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (110) weiterhin umfasst: - einen Bildschirm (120), der zur Darstellung des mindestens einen Musters (124) unter Einbringung der optisch nachweisbaren Variation in das mindestens eine Muster (124) eingerichtet ist.
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