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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zentriersystem und ein Verfahren zum Generieren von Zentrierdaten eines Probanden.
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Durch die Einführung von individuell optimierten Brillengläsern ist es möglich, auf die Ansprüche von Personen mit Sehfehlern einzugehen und beispielsweise Brillengläser mit individuell optimierten Sehbereichen bereitzustellen. Individuell angepasste Brillengläser ermöglichen eine optimale Korrektur von optischen Sehfehlern eines Benutzers der Brillengläser.
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Um die optischen Vorteile von individuellen Brillengläsern, insbesondere von individuell angepassten Gleitsichtgläsern und ophthalmischen Brillengläsern, vollständig auszuschöpfen, ist es notwendig, diese Brillengläser in Kenntnis der Gebrauchsstellung des Benutzers zu berechnen und herzustellen und gemäß der zur Berechnung und Herstellung verwendeten Gebrauchsstellung zu tragen. Die Gebrauchsstellung ist von einer Vielzahl von optischen Parametern abhängig, beispielsweise von der Pupillendistanz des Benutzers, dem Fassungsscheibenwinkel, der Brillenglasvorneigung der Brillenfassung, dem Hornhautscheitelabstand des Systems von Brille und Auge und der Einschleifhöhe der Brillengläser. Diese und weitere Parameter, welche zur Beschreibung der Gebrauchsstellung herangezogen werden können, bzw. notwendig sind, sind in einschlägigen Normen, wie beispielsweise der DIN EN ISO 1366, der DIN 58 208, der DIN EN ISO 8624 und der DIN 5340 enthalten und können diesen entnommen werden. Ferner ist es notwendig, dass die Brillengläser entsprechend den optischen Parametern, welche zur Herstellung verwendet wurden, in einer Brillenfassung angeordnet und/oder zentriert werden, so dass die Brillengläser tatsächlich entsprechend den optischen Parametern in Gebrauchsstellung getragen werden.
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Zur Bestimmung der Lage eines Brillenglases vor dem Auge müssen mehrere der optischen Parameter bestimmt werden. Dadurch können einerseits die zum Einschleifen und Einsetzen in die Fassung benötigten Informationen erhalten werden, andererseits können damit Optimierungen im Brillenglas selbst vorgenommen werden, um es auf die Trageposition in Gebrauchsstellung anzupassen.
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Zur Bestimmung solcher optischer Parameter ist z.B. aus der
DE 10 2005 003 699 A1 eine Vorrichtung mit zwei Bildaufnahmevorrichtungen bekannt, die aus unterschiedlichen Aufnahmerichtungen jeweils ein Bild von einem Benutzer mit Brille aufnimmt, aus denen sie z.B. dreidimensionale (abgekürzt: 3D) Koordinaten vorbestimmter Punkte des Benutzers mit Brille errechnet. Aus diesen 3D-Koordinaten der vorbestimmten Punkte können die optischen Parameter bestimmt werden.
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Andere Vorrichtungen arbeiten mit zweidimensionalen Berechnungsverfahren, die anhand mehrerer Bilder die gewünschten optischen Parameter ermitteln. Zudem gibt es manuelle Bestimmungsmöglichkeiten, wie z.B. ein Pupillometer und ein Pupillenabstandslineal.
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Diese Vorrichtung zum Bestimmen der Zentrierdaten werden Zentriersystem und/oder Videozentriersystem genannt. Die meisten solcher Systeme haben gemein, dass ein Proband mit einer Brillenfassung aufgefordert wird, seine Gebrauchsstellung einzunehmen, und in dieser Gebrauchsstellung Bildaufnahmen vom Probanden erzeugt werden. Aus diesen Bildaufnahmen werden die Zentrierdaten generiert unter der Annahme, dass der Proband beim Erzeugen der Bildaufnahmen seine Gebrauchsstellung eingenommen hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit zum Generieren von Zentrierdaten eines Probanden bereitzustellen, insbesondere zur Herstellung individueller Brillengläser. Dabei kann es ein Ziel sein, die Zentrierdaten genauer auf den Probanden abzustimmen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt betrifft ein Zentriersystem zum Generieren von Zentrierdaten eines Probanden. Das Zentriersystem weist eine Bildaufnahmeeinrichtung auf zum zeitabhängigen Erfassen von Bilddaten zumindest eines Teilbereichs des Kopfes des Probanden. Eine Auswerteinheit ist zum Generieren der Zentrierdaten aus den von der Bildaufnahmeeinrichtung erfassten Bilddaten ausgebildet. Ein Neigungsmesser ist zum Detektieren einer Kopfneigung des Probanden ausgebildet. Dabei weist der Neigungsmesser eine brillenfassungsunabhängige Kopfbefestigung auf, mittels welcher der Neigungsmesser an dem Kopf des Probanden befestigbar ist. Der Neigungsmesser weist einen an der Kopfbefestigung befestigten Neigungssensor auf, welcher die Kopfneigung des Probanden zeitabhängig detektiert. Die Auswerteinheit generiert die Zentrierdaten in Abhängigkeit von der vom Neigungsmesser erfassten Kopfneigung zu genau dem Zeitpunkt oder den Zeitpunkten, bei welchem oder welchen die Bildaufnahmeeinrichtung die Bilddaten erfasst hat.
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Das Zentriersystem kann mehrteilig ausgebildet sein und weist zumindest die Bildaufnahmeeinrichtung, die Auswerteinheit und den Neigungssensor auf. Das Zentriersystem kann insbesondere als ein Videozentriersystem ausgebildet sein, wobei die von der Bildaufnahmeeinrichtung erfassten Bilddaten mittels einer Videokamera aufgenommen werden.
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Als Bildaufnahmeeinrichtung kann z.B. zumindest eine Kamera verwendet werden, insbesondere eine Digitalkamera, die ein digitales Bild von zumindest einem Teilbereich des Kopfes des Probanden aufnehmen kann. Die Bildaufnahmeeinrichtung kann zumindest ein optisches Umlenkelement wie z.B. einen Umlenkspiegel etc. aufweisen. Hierbei können Bilddaten des Teilbereichs des Kopfes über das Umlenkelement umgelenkt werden. Die Bildaufnahmeeinrichtung nimmt zumindest ein Bild von zumindest einem Teilbereich des Kopfes des Probanden auf und erzeugt dabei die Bilddaten. Die Bilddaten können als digitale Daten des zumindest einen aufgenommenen Bildes ausgebildet sein.
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Um dreidimensionale Daten zu erhalten, kann die Bildaufnahmeeinrichtung eine einzige Kamera aufweisen, die z.B. statisch fest fixiert ist in einer vorbekannten, (z.B. intrinsisch und/oder extrinsisch) kalibrierten Relation zu einer Beleuchtungsquelle. Alternativ kann die Bildaufnahmeeinrichtung z.B. zwei oder mehr solcher kalibrierten Kameras aufweisen, insbesondere ein stereoskopisches Kamerasystem. Die Bilddaten können Bildaufnahmen aus zumindest einer Bildaufnahmerichtung enthalten. Bevorzugt enthalten die Bilddaten Bildaufnahmen aus zumindest zwei unterschiedlichen Bildaufnahmerichtungen.
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Die Bildaufnahmeeinrichtung erfasst die Bilddaten zeitabhängig. Dies kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass die Bilddaten einen Zeitstempel enthalten. Der Zeitstempel kann zum Zeitvergleich mit den zeitabhängig erfassten Kopfneigungen genutzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die zeitabhängige Erfassung der Bilddaten auch synchronisiert zu der Erfassung der Kopfneigungen erfolgen. Hierbei ist nicht unbedingt ein Zeitstempel in den Bilddaten erforderlich, sondern ein synchronisiertes Erfassen der Bilddaten zeitgleich mit den Kopfneigungsdaten ausreichend.
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Die Bilddaten enthalten zumindest eine Aufnahme, bevorzugt zwei Aufnahmen, welche zum Beispiel zeitgleich aufgenommen wurden. Die Bilddaten können auch ein Video aus zumindest einer, bevorzugt zwei, Bildaufnahmerichtung(en) enthalten. Auch dieses Video ist zeitabhängig erfasst, sodass die entsprechenden Bilddaten z.B. eine Art Zeitstempel enthalten oder aufweisen können. Eine Zeitinformation kann in einer Signal- und/oder Datenlayer der Bilddaten gespeichert und/oder enthalten sein.
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Die Bilddaten enthalten Daten des Kopfes des Probanden, insbesondere eine Aufnahme von zumindest einem Auge des Probanden. Bevorzugt enthalten die Bilddaten Aufnahmen beider Augen des Probanden. Die Bilddaten können ebenfalls Aufnahmen einer Brillenfassung enthalten, in welche Brillengläser zentriert werden sollen. Alternativ können die Bilddaten eine Augenpartie des Kopfes ohne Fassung enthalten. Hierbei können vorbekannte Fassungsdaten in die Bilddaten hereingerechnet werden. Die Bilddaten können zumindest die Nasenwurzel und/oder die gesamte Nase des Probanden enthalten, ebenso die Ohren und/oder Auflagepunkte von Brillenbügeln auf den Ohrmuscheln.
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Die Auswerteinheit kann als ein Modul ausgebildet sein. Die Auswerteinheit kann eine Software aufweisen und/oder einen Prozessor, auf welchem diese Software Berechnungen durchführen kann. Die Auswerteinheit kann somit z.B. als ein PC und/oder ähnlicher Rechner ausgebildet sein, auf welchem eine spezielle Auswertsoftware installiert ist. Die Auswerteinheit generiert die Zentrierdaten zum Zentrieren von individuellen Brillengläsern in eine Brillenfassung, z.B. für die Brillenfassung, welche der Proband beim Erfassen der Bilddaten trägt, und welche somit auch in den Bilddaten zumindest teilweise enthalten sein kann. Die Zentrierdaten können die eingangs erwähnten optischen Parameter enthalten, also zum Beispiel einen Fassungsscheibenwinkel, eine Pupillendistanz, einen Durchblickspunkt für die Ferne, einen Durchblickspunkt für die Nähe, usw. Die zur Zentrierung jeweils benötigen optischen Parameter sind in den eingangs genannten Normen genannt und diesen zu entnehmen.
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Zusätzlich weist das Zentriersystem den Neigungsmesser auf. Der Neigungsmesser weist die Kopfbefestigung und den Neigungssensor auf. Der Neigungssensor detektiert die Kopfneigung des Probanden zeitabhängig. Dazu ist der Neigungssensor mittels der Kopfbefestigung am Kopf des Probanden befestigt. Die Kopfbefestigung ist brillenfassungsunabhängig ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Neigungsmesser nicht an der Brillenfassung befestigt ist. Vielmehr ist der Neigungsmesser unabhängig von der Brillenfassung, z.B. zusätzlich zur Brillenfassung, am Kopf des Probanden befestigbar ausgebildet. Durch die brillenfassungsunabhängige Befestigung des Neigungssensors am Kopf wird die Befestigung des Neigungsmessers verbessert. So hat sich einerseits gezeigt, dass ein Neigungssensor an der vom Probanden gewünschten Brillenfassung störend ist und zum Beispiel beim Auf- und Absetzen verschoben und/oder ungünstig verkippt und/oder von der Brillenfassung unabsichtlich gelöst werden kann. Die Kopfbefestigung ist getrennt von der Brillenfassung ausgebildet und/oder angeordnet. Dabei kann die Kopfbefestigung zum Beispiel beabstandet von der Brillenfassung ausgebildet sein und/oder beabstandet von der Brillenfassung am Kopf des Probanden angeordnet werden.
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Neigungssensoren sind grundsätzlich bekannt und kostengünstig, denn Neigungssensoren sind mittlerweile Massenware, welche zum Beispiel in Smartphones oder ähnlichen Mobilgeräten standardmäßig verbaut werden. Dadurch kann der Neigungsmesser als ein kostengünstiges Element des Zentriersystems produziert werden.
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Der Neigungsmesser ist dazu ausgebildet und konfiguriert, die Kopfneigung des Probanden zeitabhängig zu erfassen. Dabei können Kopfneigungsdaten erzeugt werden, welche zum Beispiel digital vorliegen können. Die Kopfneigungsdaten können ähnlich wie die Bilddaten einen Zeitstempel enthalten, welcher in einer Signalschicht der Kopfneigungsdaten hinterlegt sein kann. Die Kopfneigungsdaten können dabei insbesondere zumindest einen Winkel enthalten, welcher eine Kopfneigung des Probanden zu einer Vergleichsrichtung enthält, beispielsweise eine Neigung zur Horizontalen. Die Kopfneigungsdaten können sowohl eine Kopfneigung relativ zur horizontalen als auch zur vertikalen enthalten. Insbesondere können die Kopfneigungsdaten dreidimensional erfasst werden, das heißt es können die Kopfneigungen des Probanden im dreidimensionalen Raum relativ zur Vertikalen und relativ zu zwei etwa rechtwinkligen horizontalen Achsen ermittelt werden. Die Kopfneigungsdaten können somit auch als dreidimensionale Kopfstellungsdaten ausgebildet sein, wobei sie eine Kopfverkippung zu den Schultern und/oder eine Kopfneigung der Blickrichtung zur Horizontalen und/oder eine Kopfdrehung im oder gegen den Uhrzeigersinn enthalten können.
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Die Bilddaten und die Kopfneigungsdaten können dabei so ausgebildet sein, dass ihre jeweiligen zeitabhängigen Anteile, also zum Beispiel ihr jeweiliger Zeitstempel, unaufwändig miteinander verglichen werden können. Dabei können die Bilddaten und die Kopfneigungsdaten so ausgebildet sein, dass den Bilddaten eindeutig eine bei Aufnahme der Bilddaten eingenommene Kopfneigung des Probanden zugeordnet werden kann.
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Während bei herkömmlichen Zentriersystemen Zentrierdaten unter der Annahme generiert werden, dass der Proband beim Erzeugen der Bilddaten eine Soll-Kopfneigung (z.B. seine Gebrauchsstellung) eingenommen hat, verwendet und/oder berücksichtigt die erfindungsgemäße Auswerteinheit beim Generieren der Zentrierdaten jedoch die vom Neigungsmesser gemessene Kopfneigung. So wird die zeitgenau beim Erfassen der Bilddaten eingenommene Kopfneigung beim Generieren der Zentrierdaten berücksichtigt und geht dabei in die Zentrierdaten ein. Eine vorgegebene Soll-Kopfneigung kann dadurch überflüssig werden. Dadurch können Fehler reduziert werden und die Zentrierdaten noch individueller auf den Probanden zugeschnitten werden. Dies verbessert die Individualität und Genauigkeit von zu erstellenden und/oder zu zentrierenden Brillengläsern für den Probanden.
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Während es möglich ist, eine Kopfneigung des Probanden mittels eines Neigungssensors insoweit zu überprüfen, ob der Proband eine vorbestimme Soll-Kopfneigung in etwa einnimmt, kann beim erfindungsgemäßen Zentriersystem auf eine solche Überprüfung der Soll-Kopfneigung verzichtet werden. Die Zentrierdaten können unabhängig von einer vorbestimmten Soll-Kopfneigung generiert werden. Denn beim Generieren der Zentrierdaten wird genau die Kopfneigung und/oder die Kopfneigungen berücksichtigt und in die Zentrierdaten hereingerechnet, welche der Proband beim Erfassen der Bilddaten eingenommen hat.
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Dadurch kann mit einfachen Mitteln die Genauigkeit der individuellen Zentrierdaten erhöht werden.
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Erfindungsgemäß ist die Auswerteinheit so beschaffen, dass sie die Kopfneigungsdaten in einen zeitlichen Bezug zu den Bilddaten setzen kann. Dabei sind die Kopfneigungsdaten zum Zeitpunkt der Aufnahme zumindest eines Bildes und/oder die Kopfneigungsdaten während Videos einzeln erfassbar. Dadurch können die Kopfneigungsdaten genau dem oder den Zeitpunkt(en) der Aufnahme der Bilddaten zugeordnet werden. Diese Zuordnung kann über die Auswerteinheit und/oder eine Steuersoftware des Zentriersystems erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Zentriersystem eine Kopfneigungsbestimmungseinheit auf, welche eine mittlere Kopfneigung des Probanden ermittelt aus über einem Messzeitraum von dem Neigungsmesser zeitabhängig detektierten Kopfneigungen, und wobei die Auswerteinheit beim Generieren der Zentrierdaten diese mittlere Kopfneigung berücksichtigt. Die Kopfneigungsbestimmungseinheit kann mit einem Prozessor zusammenarbeiten und/oder einen Prozessor aufweisen. Die Kopfneigungsbestimmungseinheit kann Software gesteuert sein. Insbesondere kann die Kopfneigungsbestimmungseinheit mit der Auswerteinheit unmittelbar zusammenarbeiten und/oder auf denselben Prozessor zugreifen wie die Auswerteinheit. Dabei können die Auswerteinheit und die Kopfneigungsbestimmungseinheit in einen Speicher desselben PCs als Softwaremodul vorgeladen sein.
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Der Messzeitraum kann mehrere Sekunden und/oder Minuten betragen. Während des Messzeitraums kann der Proband unterschiedliche Kopfneigungen einnehmen. Aus diesen unterschiedlichen Kopfneigungen kann eine mittlere Kopfneigung ermittelt werden. Die mittlere Kopfneigung kann insbesondere als eine habituelle Kopfneigung ausgebildet sein. Die mittlere und/oder habituelle Kopfneigung kann dabei als eine vom Probanden individuell und/oder habituell bevorzugte Kopfneigung ausgebildet sein. Diese bevorzugte Kopfneigung kann als diejenige Kopfneigung des Probanden angesehen werden, welche der Proband normalerweise und/oder üblicherweise am häufigsten einnimmt. Diese mittlere und/oder habituelle Kopfneigung kann sich von der beim Aufnahmen der Bilddaten eingenommenen Kopfneigung unterscheiden. Insbesondere kann sich die mittlere und/oder auch habituelle Kopfneigung von einer Soll-Kopfneigung unterscheiden, welche ein Proband vor herkömmlichen Zentriersystemen einnehmen soll. Die mittlere und/oder habituelle Kopfneigung kann sich dabei auch von der normendefinierten Gebrauchsstellung des Probanden unterscheiden.
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So hat es sich gezeigt, dass Brillenträger zum Beispiel beim entspannten Spazierengehen eine um ca. 10° abweichende Kopfneigung einnehmen als beim Einnehmen einer Soll-Gebrauchsstellung vor herkömmlichen Zentriersystemen. Dies bedeutet, dass der Proband üblicherweise eine andere Kopfneigung einnimmt als vor herkömmlichen Zentriersystemen und/oder dem erfindungsgemäßen Zentriersystem. Diese Abweichung kann die Auswerteinheit berücksichtigen. Während des Messzeitraums werden die Kopfneigungen vom Neigungsmesser gemessen und aus diesen gemessenen Kopfneigungen wird die mittlere und/oder habituelle Kopfneigung ermittelt, welche von einer Kopfneigung in Gebrauchsstellung abweichen kann. Dabei kann die mittlere Kopfneigung insbesondere während einer Seh- und/oder Messaufgabe ermittelt werden, welche dem Probanden während des Messzeitraums gestellt wird. Bei dieser Sehaufgabe kann der Proband beispielsweise etwas erkennen müssen und/oder lesen und/oder sich mit einer anderen Person unterhalten. Während der Sehaufgabe werden die Kopfneigungen des Probanden gemessen und aus diesen die mittlere Kopfneigung bestimmt, welche insbesondere als eine habituell bevorzugte Kopfneigung ermittelt wird. Die Auswerteinheit kann die Zentrierdaten für diese mittlere Kopfneigung generieren, also auf diese mittlere Kopfneigung optimieren.
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Durch einen Vergleich der mittleren Kopfneigung während des Messzeitraums und der aktuellen Kopfhaltung während der Zentrierung, also während der Erfassung der Bilddaten, können die Zentrierdaten entsprechend optimiert werden, insbesondere die Vorneigung, die Einschleifhöhe und der Hornhautscheitelabstand (HSA). Hierzu kann der Teilbereich des Kopfes des Probanden virtuell in die korrigierte Position, also zur mittleren und/oder habituellen Kopfneigung gedreht werden und die Zentrierdaten entsprechend angepasst werden.
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Hierbei kann nicht nur die Kopfneigung nach vorne und/oder zur vertikalen berücksichtigt werden, sondern auch eine entsprechende Korrektur für eine Kopfdrehung und/oder eine seitliche Verkippung des Kopfes. Die zeitabhängigen Bilddaten können zur Synchronisierung mit den zeitabhängigen Kopfneigungsdaten genutzt werden.
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In einer Ausführungsform wird die mittlere und/oder habituelle Kopfneigung als eine mehrdimensionale, insbesondere dreidimensionale, mittlere und/oder habituelle Kopfstellung ermittelt. Dabei kann die mittlere und/oder habituelle Kopfstellung eine mittlere und/oder habituelle Kopfverkippung zu den Schultern und/oder eine mittlere und/oder habituelle Kopfneigung der Blickrichtung zur Horizontalen und/oder eine mittlere und/oder habituelle Kopfdrehung im oder gegen den Uhrzeigersinn enthalten. Sämtliche der dafür notwendigen Daten können mittels des Neigungsmessers erstellt werden. Hierbei können an die Auswerteinheit die zugehörigen zeitabhängigen Kopfstellungsdaten übermittelt und berücksichtigt werden.
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In einer Weiterbildung der Ausführungsform korrigiert die Auswerteinheit, die beim Erfassen der Bilddaten detektierte Kopfneigung des Probanden auf die von der Kopfneigungsbestimmungseinheit ermittelte, mittlere und/oder habituelle Kopfneigung und generiert die Zentrierdaten für diese mittlere und/oder habituelle Kopfneigung. Hierbei wird die beim Aufnehmen der Bilddaten eingenommene Kopfneigung berücksichtigt und auf die mittlere und/oder habituelle Kopfneigung korrigiert. Die Zentrierdaten werden nun für diese mittlere und/oder habituelle Kopfneigung erstellt, wodurch das Tragen der mit diesen Zentrierdaten hergestellten Brille auf die mittlere und/oder habituelle Kopfneigung hin optimiert ist. Dies kann den Tragekomfort und die Sehqualität auf genau die ermittelte mittlere und/oder habituelle Kopfneigung hin optimieren, also auf die habituell tatsächlich bevorzugte Kopfneigung des Probanden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Neigungssensor des Neigungsmessers als ein Funksensor ausgebildet, welcher die zeitabhängig ermittelte Kopfneigung per Funksignal übermittelt. Dabei kann der Neigungssensor die Kopfneigungsdaten per Funksignal mittelbar oder unmittelbar zur Auswerteinheit übermitteln und/oder zur Kopfneigungsbestimmungseinheit. Die Kopfneigungsdaten können zum Beispiel per Bluetooth und/oder WLAN übermittelt werden. Dabei kann auf ein Kabel verzichtet werden, welches die Kopfneigung des Probanden unbeabsichtigt beeinflussen könnte.
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In einer Ausführungsform ist die Kopfbefestigung des Neigungsmessers als ein Haarreif und/oder als ein auf den Ohren des Probanden aufliegender Träger ausgebildet. Hierbei kann der Neigungssensor zum Beispiel an einer Haarreifähnlichen Vorrichtung sein, welche auf und/oder an den Kopf des Probanden gesteckt werden kann. Der Haarreif kann völlig unabhängig von einer Brillenfassung am Kopf des Probanden befestigt werden. Dazu kann der Haarreif zumindest teilweise bogenförmig ausgebildet sein, z.B. als ein Halb- bis Dreiviertelbogen, wobei dieser Bogen so aufgebogen werden kann, dass er sicher auf den Kopf des Probanden geklemmt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine Art Träger und/oder Drahtgestell vorgesehen sein, welches von hinten auf die Ohren des Probanden gelegt werden kann. Der Träger kann dabei auf den beiden Ohrmuscheln und/oder einem Nacken- und/oder Schulterbereich des Probanden aufliegen. Auch diese Art der Befestigung ist unabhängig von der Brillenfassung.
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In einer dazu alternativen Ausführungsform ist die Kopfbefestigung des Neigungsmesser auf die Kopfhaut des Probanden aufklebbar. Die Kopfbefestigung kann hierbei zum Beispiel als eine Art doppelseitiges Klebeband ausgebildet sein, welches mit einer Seite auf die Haut des Probanden geklebt wird und auf dessen anderer Seite der Neigungssensor befestigt ist. Der Neigungssensor kann dabei ebenfalls aufgeklebt an die Kopfbefestigung sein, oder aber daran festgeklemmt und/oder festgesteckt. Hierbei kann die Kopfbefestigung zum Beispiel auf die Stirn und/oder an eine andere Stelle des Kopfes des Probanden aufgeklebt werden.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die Kopfbefestigung des Neigungsmessers an und/oder in der Ohrmuschel des Probanden befestigbar. So kann der Neigungssensor zum Beispiel wie ein In-Ear-Lautsprecher, also z.B. ähnlich einem AirPod von Apple, in den Gehörgang eingebracht werden. Dabei kann die Kopfbefestigung insbesondere als ein solcher In-Ear-Lautsprecher ausgebildet sein. Dieser kann zur Beratung und/oder Unterhaltung des Probanden dienen. Weiterhin können dem Probanden über diesen In-Ear-Lautsprecher auch während des Messzeitraums Anweisungen gegeben werden, um die Seh- und/oder Messaufgabe durchzuführen und dabei die mittlere Kopfneigung zu bestimmen.
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Gemäß einer Ausführungsform werden die zeitabhängigen Bilddaten und zeitabhängigen Kopfneigungsdaten in Bezug zum selben Zeitgeber generiert, also zum Beispiel zu einer Uhr eines Computers, insbesondere des Computers, auf welchem die Auswerteinheit installiert ist. Dadurch wird die zeitliche Zuordnung der zeitabhängigen Bilddaten und der zeitabhängigen Kopfneigungsdaten verbessert.
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Die Erfindung ermöglicht es, die Zentrierung dadurch zu verbessern, dass das oder die Brillengläser für den Probanden weiter individualisiert werden können, da die aktuell eingenommene Kopfneigung und gegebenenfalls die mittlere und/oder habituelle Kopfneigung berücksichtigt werden.
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Ein Aspekt betrifft ein Verfahren zum Generieren von Zentrierdaten eines Probanden mit den Schritten:
- - brillenfassungsunabhängiges Befestigen eines Neigungsmessers an den Kopf des Probanden;
- - zeitabhängiges Detektieren der Kopfneigung des Probanden mit dem Neigungsmesser;
- - zeitabhängiges Erfassen von Bilddaten zumindest eines Teilbereichs des Kopfes des Probanden; und
- - Generieren der Zentrierdaten aus den erfassten Bilddaten, wobei die Zentrierdaten generiert werden in Abhängigkeit von der vom Neigungsmesser erfassten Kopfneigung zu genau dem Zeitpunkt oder den Zeitpunkten, bei welchem oder welchen die Bilddaten erfasst wurden.
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Das Verfahren zum Generieren von Zentrierdaten kann insbesondere mit dem Zentriersystem gemäß dem voranstehend beschriebenen Aspekt durchgeführt werden. Deswegen beziehen sich die Ausführungen zum Zentriersystem auch auf das Verfahren und umgekehrt.
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Gemäß einer Ausführungsform wird eine mittlere und/oder habituelle Kopfneigung des Probanden ermittelt aus über einen Messzeitraum von dem Neigungsmesser zeitabhängig detektierten Kopfneigungen, wobei die Auswerteinheit beim Generieren der Zentrierdaten diese mittlere und/oder habituelle Kopfneigung berücksichtigt. Die mittlere und/oder habituelle Kopfneigung kann insbesondere als eine habituell bevorzugte Kopfneigung ausgebildet sein.
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In einer Weiterbildung wird dem Probanden während des Messzeitraums zumindest eine Seh- und/oder Messaufgabe gestellt und die mittlere Kopfneigung aus den Kopfneigungen ermittelt, welche der Proband beim Bewältigen dieser Seh- und/oder Messaufgabe einnimmt. Dabei können dem Probanden verschiedene Messaufgaben gestellt und die während dieser Messaufgaben eingenommenen Kopfneigung während mehrerer Messzeiträume erfasst werden. Hierbei können bei unterschiedlichen Seh- und/oder Messaufgaben jeweils typische Haltungsparameter ermittelt werden, das heißt jeweils typische mittlere und/oder habituelle Kopfneigungen. Dabei können im einfachsten Fall der Start- und Endzeitpunkt der jeweiligen Seh- und/oder Messaufgabe durch einen Optiker und/oder den Probanden angegeben werden. Alternativ kann der Start- und Endzeitpunkt der Mess- und/oder Sehaufgabe auch automatisch erfasst werden. Dazu kann insbesondere eine Bilderkennungssoftware genutzt werden, welche erkennt, wann der Proband mit der Messaufgabe beginnt und/oder damit aufhört. Die unterschiedlichen Messaufgaben und/oder Sehaufgaben können sich voneinander unterscheiden.
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In einer Weiterbildung wird die beim Erfassen der Bilddaten detektierte Kopfneigung des Probanden auf die ermittelte mittlere und/oder habituelle Kopfneigung korrigiert und die Zentrierdaten für diese mittlere und/oder habituelle Kopfneigung generiert. Damit können die Zentrierdaten genau auf die mittlere und/oder habituelle Kopfneigung hin optimiert werden, um so den Tragekomfort für den Probanden zu erhöhen.
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Im Rahmen dieser Erfindung können die Begriffe „im Wesentlichen“ und/oder „etwa“ so verwendet sein, dass sie eine Abweichung von bis zu 5% von einem auf den Begriff folgenden Zahlenwert beinhalten, eine Abweichung von bis zu 5° von einer auf den Begriff folgenden Richtung und/oder von einem auf den Begriff folgenden Winkel.
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Begriffe wie oben, unten, oberhalb, unterhalb, lateral, usw. beziehen sich - sofern nicht anders spezifiziert - auf das Bezugssystem der Erde in einer Betriebsposition des Gegenstands der Erfindung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Hierbei können gleiche oder ähnliche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Merkmale der Ausführungsformen kennzeichnen. Einzelne in den Figuren gezeigte Merkmale können in anderen Ausführungsbeispielen implementiert sein. Es zeigen:
- 1 in einem Histogramm eine Abweichung der Kopfneigung eines Probanden bei einer Messaufgabe von einer Gebrauchsstellung des Probanden; und
- 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Generieren von Zentrierdaten eines Probanden.
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1 zeigt in einem Histogramm eine Abweichung der Kopfneigung eines Probanden beim Spazierengehen von einer Gebrauchsstellung des Probanden. Auf der einen Achse ist hierbei der Winkel α aufgetragen. Der Winkel α beträgt 0°, wenn der Proband seine Gebrauchsstellung einnimmt. Die anderen auf dieser Achse angegeben Zahlenwerte sind in Grad angegeben und zeigen eine um bis zu -15° von der Gebrauchsstellung abweichende Kopfneigung des Probanden an.
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An der anderen Achse ist eine Häufigkeitsfrequenz f aufgetragen, welche die Häufigkeit und/oder die Zeitlänge anzeigt, wie oft und/oder lang der Proband bei einer Messaufgabe die jeweilige Kopfneigung eingenommen hat.
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In das in 1 gezeigte Histogramm zeigt eine Auswertung der Kopfneigung eines Probanden bei der Messaufgabe „Spaziergang“. Der Proband wurde also hierbei gebeten, einen Spaziergang zu machen, während er einen Neigungsmesser des erfindungsgemäßen Zentriersystems trug. Dabei haben sich bei dem Probanden die in 1 gezeigten Kopfneigungen mit jeweils angegebenen Häufigkeit ergeben.
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Aus den in 1 gezeigten Messdaten lässt sich schlussfolgern, dass bei diesem Probanden seine mittlere Kopfhaltung, welche auch als seine habituelle Kopfneigung bezeichnet werden kann, um knapp -10° von seiner Gebrauchsstellung abweicht. Damit hat sich gezeigt, dass bei diesem Probanden eine deutliche Abweichung besteht zwischen der von einem herkömmlichen Zentriergerät als Sollposition vorgegebenen Gebrauchsstellung und seiner tatsächlichen mittleren und/oder habituellen Kopfhaltung. Dabei ist zu beachten, dass manche Personen eine stärkere Kopfneigung führen als andere. Daraus ergibt sich, dass die individuellen Brillengläser für unterschiedliche Personen anders optimiert werden sollten, um ein möglichst genaues und individuelles Seherlebnis zu ermöglichen.
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Die mittlere und/oder habituelle Kopfneigung kann als Mittelwert der während zumindest einer Mess- und/oder Sehaufgabe eingenommenen Kopfneigungen berechnet werden. Dazu kann z.B. eine als Softwaremodul ausgebildete Kopfneigungsbestimmungseinheit verwendet werden. Die gemittelten Kopfneigungen können mit der jeweils eingenommenen Zeitdauer gewichtet sein, über welche der Proband die jeweilige Kopfneigung eingenommen hat. Hierbei können die zeitabhängigen, also z.B. mit einer Art Zeitstempel erfassten, Kopfneigungsdaten verwendet werden. Auch die Häufigkeit, d.h. wie oft die jeweilige Kopfneigung vom Probanden eingenommen wurde, kann in die Berechnung der mittleren und/oder habituellen Kopfneigung miteinfließen.
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2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Generieren von Zentrierdaten eines Probanden gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Ausführungsbeispiel weist das Verfahren die folgenden Schritte 1 bis 10 auf, welche hintereinander durchgeführt werden:
- (1) brillenfassungsunabhängiges Befestigen eines Neigungsmessers an dem Kopf des Probanden;
- (2) Stellen zumindest einer Messaufgabe an den Probanden;
- (3) zeitabhängiges Detektieren der Kopfneigung des Probanden mit dem Neigungsmesser über zumindest einen Messzeitraum, während der Proband die zumindest eine Messaufgabe durchführt;
- (4) Übermitteln der während des Messzeitraums vom Neigungsmesser erfassten Kopfneigungsdaten an eine Kopfneigungsbestimmungseinheit;
- (5) Ermitteln einer mittleren Kopfneigung des Probanden aus den während des zumindest einen Messzeitraums detektierten Kopfneigungen des Probanden mittels der Kopfneigungsbestimmungseinheit;
- (6) Positionieren des Probanden in einem Aufnahmefeld einer Bildaufnahmeeinrichtung;
- (7) zeitabhängiges Erfassen von Bilddaten zumindest eines Teilbereichs des Kopfes des Probanden mittels der Bildaufnahmeeinrichtung;
- (8) zeitabhängiges Detektieren der Kopfneigung des Probanden mit dem Neigungsmesser, während die Bildaufnahmeeinrichtung die Bilddaten erfasst;
- (9) Übermitteln der während Schritt 7 erfassten Bilddaten und der während Schritt 8 erfassten Kopfneigungsdaten an eine Auswerteinheit; und
- (10) Generieren von Zentrierdaten aus den erfassten Bilddaten, wobei die Zentrierdaten generiert werden in Abhängigkeit von der vom Neigungsmesser erfassten Kopfneigung zu genau dem Zeitpunkt oder den Zeitpunkten, bei welchem oder welchen die Bilddaten erfasst wurden, wobei diese Kopfneigung korrigiert werden kann auf die ermittelte mittlere Kopfneigung und die Zentrierdaten für diese mittlere Kopfneigung generiert werden können.
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In Verfahrensschritt 1 wird der Neigungsmesser eines, zum Beispiel erfindungsgemäßen Zentriersystems, brillenunabhängig an dem Kopf des Probanden befestigt.
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In Schritt 2 wird dem Probanden zumindest eine Messaufgabe gestellt. Diese Messaufgabe kann zum Beispiel darin bestehen, spazieren zu gehen, oder im Spiegel die Nasenwurzel anzuschauen. Es können dem Probanden auch auf einem Bildschirm etwas gezeigt werden, was der Proband vorlesen muss, oder er kann dabei mit seinem Blick einem bewegten Bildobjekt folgen.
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In Schritt 3 wird die Kopfneigung des Probanden mit dem Neigungsmesser zeitabhängig detektiert über zumindest einem Messzeitraum, während der Proband die zumindest eine Messaufgabe durchführt. Die Verfahrensschritte 2 und 3 können wiederholt werden, zum Beispiel mit anderen oder dergleichen Messaufgabe. Jeder Messaufgabe kann ein individueller Messzeitraum zugeordnet sein, währenddessen der Neigungsmesser zeitabhängig die Kopfneigung des Probanden detektiert. Die Messaufgabe kann insbesondere eine Sehaufgabe sein.
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Im Verfahrensschritt 4 werden die während des Messzeitraums vom Neigungsmesser erfassten Kopfneigungsdaten an eine Kopfneigungsbestimmungseinheit übermittelt. Das Übermitteln kann per Funk erfolgen.
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In Schritt 5 wird eine mittlere und/oder habituelle Kopfneigung des Probanden ermittelt. Dazu können die zeitabhängig detektierten Kopfneigungen verwendet werden, die der Proband eingenommen hat, während er die zumindest eine Messaufgabe durchgeführt hat. Als mittlere Kopfneigung kann dabei z.B. genau der Mittelwert der über den oder die Messzeiträume eingenommenen Kopfneigungen genommen werden. So könnte zum Beispiel aus dem in 1 gezeigten Histogramm eine mittlere Kopfneigung von knapp -10° ermittelt werden. Die mittlere Kopfneigung umfasst dabei zumindest die Kopfneigung in einer Dimension. Bevorzugt kann die Kopfneigung auch dreidimensional erfasst werden, und somit die Kopfneigung zusammen mit einer Kopfdrehung und/oder Verkippung des Kopfes umfassen.
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In Schritt 6 wird der Proband in einem Aufnahmefeld einer Bildaufnahmeeinrichtung des Zentriersystems positioniert. So kann der Proband beispielsweise im Blickfeld zumindest einer Kamera und/oder Videokamera positioniert werden. Hierbei wird insbesondere zumindest ein Teilbereich des Kopfes des Probanden so vor der Bildaufnahmeeinrichtung positioniert, dass diese zeitabhängige Bilddaten von dem Teilbereich des Kopfes des Probanden erstellen kann. Der Teilbereich kann zumindest die Augenpartie umfassen, bevorzugt mitsamt einer vom Probanden aufgesetzten Brillenfassung.
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Im Verfahrensschritt 7 werden Bilddaten zeitabhängig erfasst von dem zumindest ein Teilbereich des Kopfes des Probanden. Zeitgleich werden im Verfahrensschritt 8 die Kopfneigung(en) des Probanden zeitabhängig detektiert mittels des Neigungsmessers. Die Verfahrensschritte 7 und 8 können somit gleichzeitig erfolgen und/oder miteinander synchronisiert sein. Die Synchronisation kann mittels desselben Zeitgebers erfolgen, beispielsweise der Uhr eines PCs zum Steuern des Zentriervorgangs.
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Im Verfahrensschritt 9 werden die während der Schritte 7 und 8 erfassten Bilddaten und Kopfneigungsdaten einer Auswerteinheit des Zentriersystems übermittelt. Die Übermittlung kann per Funk erfolgen.
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Im Verfahrensschritt 10 werden die Zentrierdaten generiert von der Auswerteinheit. Dazu werden die erfassten Bilddaten verwendet. Die Zentrierdaten werden in Abhängigkeit von der vom Neigungsmesser erfassten Kopfneigung zu genau dem Zeitpunkt oder den Zeitpunkten generiert, bei welchem oder welchen die Bilddaten erfasst wurden. Dabei kann optional die aktuell erfasste Kopfneigung korrigiert werden auf die ermittelte mittlere und/oder habituelle Kopfneigung und die Zentrierdaten für diese mittlere und/oder habituelle Kopfneigung generiert werden. Dabei kann die aktuelle erfasste Kopfneigung virtuell gedreht und/oder gekippt werden zu der mittleren und/oder habituellen Kopfneigung.
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In Ausführungsformen des Verfahrens können mehr oder weniger Schritte durchgeführt werden. Weiterhin können einzelne Verfahrensschritte in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden und/oder wiederholt werden. Das Verfahren kann mit dem erfindungsgemäßen Zentriersystem durchgeführt werden. Insbesondere kann das Verfahren von einem Optiker und/oder Augenarzt durchgeführt werden, und zwar an einem Probanden, welcher eine Brille benötigt.
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Die Zentrierdaten können dazu verwendet werden, Brillengläser und/oder eine Brille für den Probanden zu berechnen, zu designen und/oder herzustellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005003699 A1 [0005]
