DE102021214979A1

DE102021214979A1 - Zentriervorrichtung und Verfahren zum Bestimmen von optischen Zentrierparametern

Info

Publication number: DE102021214979A1
Application number: DE102021214979.0A
Authority: DE
Inventors: Stephan Trumm; Michel Stutz; Lukas Gromann
Original assignee: Rodenstock GmbH
Current assignee: Rodenstock GmbH
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2023-06-29
Also published as: WO2023117984A1

Abstract

Eine Zentriervorrichtung (10) eines Brillenträgers (30) weist ein Fixationstarget (40) auf, welches an einem Messort ein flächig ausgedehntes Lichtfeld erzeugt zur Beleuchtung von zumindest einem Auge des Brillenträgers (30). Eine Messeinrichtung dient zum Ermitteln zumindest einer Messposition des zumindest einen Auges des Brillenträgers (30) beim Betrachten des vom Fixationstarget (40) erzeugten Lichtfelds. Eine Korrektureinrichtung umfasst Abweichungsinformationen über eine Abweichung des vom Fixationstarget (40) tatsächlich am Messort erzeugten Lichtfelds von einem am Messort vorbestimmten Solllichtfeld. Die Korrektureinrichtung korrigiert die ermittelte Messposition des zumindest einen Auges beim Betrachten des am Messort tatsächlich erzeugten Lichtfelds unter Berücksichtigung der Abweichungsinformationen auf eine Sollposition des zumindest einen Auges, welche das zumindest eine Auge am Messort voraussichtlich einnehmen würde, wenn es dort das vorbestimmte Solllichtfeld betrachten würde. Eine Parameterberechnungseinrichtung ermittelt zumindest einen der zu bestimmenden optischen Zentrierparameter auf Basis der ermittelten Sollposition des zumindest einen Auges.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentriervorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen von optischen Zentrierparametern eines Brillenträgers sowie eine Verwendung.
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. Eine individuelle Berechnung und Anpassung von Brillengläsern ist auch für Sportbrillen möglich, welche sich durch große Durchbiegungen, Fassungsscheiben- und Vorneigungswinkel auszeichnen.
Um die optischen Vorteile von individuellen Brillengläsern, insbesondere von individuell angepassten Gleitsichtgläsern, 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 Zentrierparametern 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 13666, der DIN 58 208, der DIN EN ISO 8624 und der DIN 5340 enthalten und können diesen entnommen werden.
Dabei können die Brillengläser entsprechend den optischen Zentrierparametern, welche zur Herstellung verwendet wurden, in einer Brillenfassung angeordnet bzw. zentriert werden, so dass die Brillengläser vom Brillenträger tatsächlich entsprechend den optischen Zentrierparametern in Gebrauchsstellung getragen werden.
Um die einzelnen optischen Zentrierparameter zu bestimmen, stehen dem Optiker eine Vielzahl von Messgeräten zur Verfügung, insbesondere Zentriervorrichtungen. Eine solche Zentriervorrichtung ist z.B. aus der DE 10 2005 003 699 A1 bekannt. Hierbei werden aus zumindest zwei Bildaufnahmerichtungen Bilddaten des Kopfes des Brillenträgers erzeugt und aus diesen die optischen Zentrierparameter ermittelt. Hierbei kann der Blick des Brillenträgers in Gebrauchsstellung z.B. dadurch festgelegt werden, dass der Proband seine Nasenwurzel in einem Spiegelbild fixiert. Ebenso ist es möglich, ein Speckle-Muster bzw. einen leuchtenden Punkt einzusetzen. Dabei ist es ein Ziel, den Blick des Brillenträgers so auszurichten, dass die tatsächliche Ausrichtung der Augen dem zu vermessenden Blickverhalten entspricht.
Aus der DE 10 2008 003 906 B4 ist ein Fixationstarget als Hilfe zum Ausrichten der Blickrichtung des Brillenträgers für eine solche Zentriervorrichtung bekannt. Das Fixationstarget erzeugt dabei ein Lichtfeld zum Steuern des Blicks des Brillenträgers, während von der Zentriervorrichtung Bilddaten des Kopfes des Brillenträgers erzeugt werden. Dies ist insbesondere bei Fehlsichtigen hilfreich, welche übliche Sehaufgaben z.B. wegen hoher Fehlsichtigkeit und/oder Schielen nicht lösen können,
Als Fixationstarget werden in der technischen Optik justierbare Elemente wie z.B. Linsenhalter eingesetzt, mit denen das Gesamtsystem so eingestellt werden kann, dass das optische System die gewünschten Anforderungen erfüllt. Hierbei kann insbesondere mit hoch-präzisen (und damit teuren) Einzelelemente wie z.B. Linsen, Tuben, Blenden usw. gearbeitet werden, um das Lichtfeld des Fixationstargets auszurichten.
Alternativ (oder zusätzlich) zur Verwendung von solchen hoch-präzisen Einzelelementen erfordern die vorbekannten Fixationstargets zumindest ein aufwendiges opto-mechanisches System mit Einzelelementen (wie z.B. Mikrometerschrauben), die nur zur Justage des Fixationstargets erforderlich sind. Um das vom Fixationstarget erzeugte Lichtfeld präzise auszurichten ist hierbei eine aufwändige manuelle Justage des Gesamtsystems erforderlich, welche zeitaufwändig und kostenintensiv ist.
Damit sind die Kosten der vorbekannten Fixationstargets hoch, da dessen Einzelkomponenten hoch präzise ausgebildet sein müssen und/oder aufwändig justiert werden müssen. Insbesondere bei der Linse des Fixationstargets lässt sich die notwendige Präzision hinsichtlich Brennweite, lateraler Lage des Zentrums und/oder Keilfehler nicht mit günstigen Fertigungsverfahren erzielen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Zentriervorrichtung mit einem kostengünstigen Fixationstarget zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsform sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Vor der nachfolgenden, detaillierten Darstellung der Erfindung werden Begriffe definiert bzw. beschrieben, welche zum Verständnis der Erfindung beitragen.
Brillengläser sind beispielsweise Einstärkenbrillengläser, Mehrstärkenbrillengläser, beispielsweise Gleitsichtgläser, mit oder ohne Tönung, Verspiegelung und/oder Polarisationsfiltern.
Zwei „Bildaufnahmeeinrichtungen“ sind beispielsweise zwei digitale Kameras, welche getrennt voneinander positioniert sind. Es ist möglich, dass eine Bildaufnahmeeinrichtung vorzugsweise eine digitale Kamera und zumindest ein optisches Umlenkelement bzw. -spiegel umfasst, wobei Bilddaten eines Teilbereichs eines Kopfes mit der Kamera mittels des Umlenkspiegels aufgezeichnet bzw. erzeugt werden. Zwei Bildaufnahmeeinrichtungen umfassen daher in gleicher Weise beispielsweise zwei insbesondere digitale Kameras und zumindest zwei Umlenkelemente und/oder -spiegel, wobei jeweils eine digitale Kamera und zumindest ein Umlenkspiegel eine Bildaufnahmeeinrichtung darstellen. Weiterhin vorzugsweise können zwei Bildaufnahmeeinrichtungen auch aus genau einer digitalen Kamera und zwei Umlenkelementen und/oder -spiegeln bestehen, wobei Bilddaten mittels der digitalen Kamera zeitversetzt aufgezeichnet und/oder erzeugt werden. Beispielsweise werden zu einem ersten Zeitpunkt Bilddaten erzeugt, wobei ein Teilbereich eines Kopfes mittels des einen Umlenkspiegels abgebildet wird, und zu einem zweiten Zeitpunkt Bilddaten erzeugt, welche den Teilbereich des Kopfes mittels des anderen Umlenkspiegels abbilden. Ferner kann die Kamera auch derart angeordnet sein, dass an dem ersten und/oder dem zweiten Zeitpunkt von der Kamera Bilddaten erzeugt werden, wobei kein Umlenkspiegel notwendig und/oder zwischen der Kamera und dem Kopf angeordnet ist. Die beiden Bildaufnahmeeinrichtungen können unter verschiedenen Aufnahmerichtungen Bilddaten erzeugen.
Unter zwei unterschiedlichen und/oder verschiedenen „Aufnahmerichtungen“ wird verstanden, dass von überlappenden Teilbereichen des Kopfes, vorzugsweise von ein und demselben Teilbereich des Kopfes, verschiedene Bilddaten erzeugt werden, insbesondere, dass Bilddaten und/oder Vergleichsbilddaten von identischen Teilbereichen des Kopfes des Benutzers unter verschiedenen perspektivischen Ansichten erzeugt werden. Folglich wird zwar derselbe Teilbereich des Kopfes abgebildet, die Bilddaten und/oder Vergleichsbilddaten unterscheiden sich jedoch. Unterschiedliche Aufnahmerichtungen können beispielsweise auch dadurch erreicht werden, dass die Bilddaten von zumindest zwei Bildaufnahmeeinrichtungen erzeugt werden, wobei effektive optische Achsen der zumindest zwei Bildaufnahmeeinrichtungen nicht parallel sind.
Unter einer Bemaßung im Kastenmaß wird das Maßsystem verstanden, wie es in einschlägigen Normen, beispielsweise in der DIN EN ISO 8624 und/oder der DIN EN ISO 13666 und/oder der DIN 58 208 und/oder der DIN 5340, beschrieben wird. Ferner wird hinsichtlich des Kastenmaßes und weiterer verwendeter herkömmlicher Begriffe und Parameter auf das Buch „Die Optik des Auges und der Sehhilfen“ von Dr. Roland Enders, 1995 Optische Fachveröffentlichung GmbH, Heidelberg, sowie das Buch „Optik und Technik der Brille“ von Heinz Diepes und Ralf Blendowske, 2002 Verlag Optische Fachveröffentlichungen GmbH, Heidelberg, verwiesen. Ebenso wird auch auf die Broschüre „inform fachberatung für die augenoptik“ PR-Schriftenreihe des ZVA für den Augenoptiker, Heft 9, „Brillenzentrierung“, ISBN 3-922269-23-0, 1998 verwiesen, in welcher das Kastenmaß insbesondere in 5 und 6 beispielhaft dargestellt ist. Weiterhin wird auch auf das Buch „Brillenanpassung Ein Schulbuch und Leitfaden“ von Wolfgang Schulz und Johannes Eber 1997, DOZ-Verlag, herausgegeben vom Zentralverband der Augenoptiker, Düsseldorf, ISBN 3-922269-21-4 verwiesen, insbesondere auf Punkte 1.3, 1.4. und 1.5 und die zugehörigen Abbildungen. Die Normen, die genannte Broschüre sowie die genannten Bücher stellen für die Begriffsdefinitionen insoweit einen integralen Offenbarungsbestandteil der vorliegenden Anmeldung dar.
Die „Pupillendistanz“ entspricht im Wesentlichen dem Abstand der Pupillenmitten, insbesondere in Nullblickrichtung.
Der Augendrehpunkt eines Auges ist der Punkt des Auges, der bei einer Bewegung des Auges, bei festgelegter Kopfhaltung, beispielsweise einer Blicksenkung oder Blickhebung durch Rotation des Auges im Wesentlichen in Ruhe bleibt. Der Augendrehpunkt ist somit im Wesentlichen das Rotationszentrum des Auges.
Effektive optische Achsen der Bildaufnahmeeinrichtungen sind diejenigen Bereiche von Linien, welche von dem Mittelpunkt der jeweiligen Aperturen der Bildaufnahmeeinrichtungen senkrecht zu diesen Aperturen ausgehen und den abgebildeten Teilbereich des Kopfes des Benutzers schneiden. In anderen Worten handelt es sich bei den effektiven optischen Achsen insbesondere um die optischen Achsen der Bildaufnahmeeinrichtungen, wobei diese optischen Achsen herkömmlicherweise senkrecht zu einem Linsensystem der Bildaufnahmeeinrichtungen angeordnet sind und vom Zentrum des Linsensystems ausgehen. Befinden sich im Strahlengang der Bildaufnahmeeinrichtungen keine weiteren optischen Elemente, wie beispielsweise Umlenkspiegel oder Prismen, so entspricht die effektive optische Achse im Wesentlichen der optischen Achse der Bildaufnahmeeinrichtung. Sind jedoch im Strahlengang der Bildaufnahmeeinrichtung weitere optische Elemente, beispielsweise ein oder mehrere Umlenkspiegel, angeordnet, entspricht die effektive optische Achse nicht mehr der optischen Achse der Bildaufnahmeeinrichtung, wie sie von der Bildaufnahmeeinrichtung ausgeht.
Anders ausgedrückt ist die effektive optische Achse derjenige Bereich einer gegebenenfalls mehrfach optisch umgelenkten optischen Achse einer Bildaufnahmeeinrichtung, welcher ohne Änderung der Richtung den Kopf des Benutzers schneidet. Die optische Achse der Bildaufnahmeeinrichtung entspricht einer Linie, welche von einem Mittelpunkt einer Apertur der Bildaufnahmeeinrichtung unter einem rechten Winkel zu einer Ebene, welche die Apertur der Bildaufnahmeeinrichtung umfasst, ausgeht, wobei die Richtung der optischen Achse der Bildaufnahmeeinrichtung durch optische Elemente, wie beispielsweise Spiegel und/oder Prismen, veränderbar ist. Die effektiven optischen Achsen zweier Bildaufnahmeeinrichtungen können sich beinahe schneiden.
Eine „Zylinderlinse“ ist eine Linse, deren gekrümmten Flächen zumindest teilweise als zumindest ein Ausschnitt einer Zylinderfläche ausgebildet sind oder solchen Ausschnitten von Zylinderflächen ähneln. Im Gegensatz zu einer sphärischen Linse, die Licht auf einen einzigen Punkt fokussiert, fokussiert die Zylinderlinse einen Lichtstrahl längs einer einzigen Achse, der „Brennachse“ und/oder „Brennlinie“. Mathematisch kann eine zylindrische Linse entsprechend einer sphärischen Linse beschrieben werden, jedoch nur in einer Ebene. Eine Zylinderlinse kann auch als Azylinder oder auch asphärischer Zylinder ausgebildet sein, d.h. als Linse mit zylindrischer Oberfläche, deren Querschnitt von der Kreisform abweicht. Plankonkave und plankonvexe Azylinder können genauso verwendet werden wie solche mit sphärischer oder asphärischer Rückseite. Eine solche asphärische Zylinderlinse kann einfallendes Licht entlang einer Fokuslinie ohne die Einflüsse der sphärischen Aberration bündeln.
Die „optische Achse“ eines Fixationstargets mit einer Zylinderlinse ist eine Achse, die parallel zu einer Richtung in der Brennlinie erzeugter elektromagnetischer Strahlen ist, die nach Durchgang durch die Zylinderlinse parallel sind (vgl. hierzu auch die Ausbreitungsrichtung der in 3 gezeigten, parallelen Lichtstrahlen 50).
Der Begriff „im Wesentlichen parallel“ beschreibt elektromagnetische Strahlung, deren Ausbreitungsrichtung insbesondere parallel ist. Das heißt zwei elektromagnetische Strahlen sind parallel, wenn ihre Ausbreitungsrichtungen identisch sind. Dies ist insbesondere der Fall für elektromagnetische Strahlung nach Durchgang durch eine Zylinderlinse, wenn eine Quelle der elektromagnetischen Strahlung in der Brennebene im Wesentlichen parallel zu der Brennlinie der Zylinderlinse, insbesondere in der Brennlinie einer Zylinderlinse angeordnet ist. Sind Quellen elektromagnetischer Strahlung in der Brennlinie angeordnet, ist die Strahlung zugleich senkrecht zur Linsenebene.
Zwei elektromagnetische Strahlen können auch dann im Wesentlichen parallel sein, wenn ihre Ausbreitungsrichtungen einen Winkel miteinander einschließen, wobei dieser Winkel kleiner als etwa 10°, weiterhin vorzugsweise kleiner als etwa 5°, besonders bevorzugt kleiner als etwa 2°, besonders bevorzugt kleiner als etwa 1 °, besonders bevorzugt kleiner als etwa 0,25°, besonders bevorzugt kleiner als etwa 0,1 °, ganz besonders bevorzugt kleiner als etwa 0,05° ist. Passieren zwei elektromagnetische Strahlen die Brennlinie einer Zylinderlinse und sind die beiden elektromagnetischen Strahlen senkrecht zu der Brennlinie, sind sie nach Durchgang durch die Zylinderlinse im Wesentlichen parallel. Passiert nur einer der Strahlen die Brennlinie und der andere Strahl passiert die Brennlinie nicht oder passieren beide Strahlen die Brennlinie nicht und sind die beiden Strahlen senkrecht zu der Brennlinie, sind die beiden Strahlen nach Durchgang durch die Zylinderlinse im Wesentlichen parallel, wenn der jeweilige Abstand von der Brennlinie kleiner als ein vorgegebener Wert ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine Lichtquelle nicht in der Brennlinie angeordnet ist, sondern die Lichtquelle von der Brennlinie beabstandet ist. Vorzugsweise ist der Abstand der Lichtquelle von der Brennlinie (bzw. der Brennebene) kleiner als etwa 5%, vorzugsweise kleiner als etwa 2%, vorzugsweise kleiner als etwa 1 %, vorzugsweise kleiner als etwa 0,5%, vorzugsweise kleiner als etwa 0,1% der Brennweite der Zylinderlinse. Vorteilhafterweise ermöglicht die Vorrichtung somit für die Bestimmung der Pupillendistanzen vorzugsweise eine Messgenauigkeit von zumindest etwa ±0,2 mm, bevorzugt von zumindest etwa ±0,05 mm, weiterhin bevorzugt von zumindest etwa ±0,01 mm. Dies entspricht für ein Gullstrand-Auge (Radius 12 mm) einer Winkelauslenkung des Auges von weniger als ca. ±1 °. Diese Auslenkung wir durch eine gleich große Abweichung zwischen der Soll-Richtung der optischen Achse des Targets und deren tatsächlicher Richtung hervorgerufen. Somit wird für den oben genannten Abstand der Lichtquelle von der Brennlinie vorzugsweise eine Abweichung der Winkelauslenkung des Auges kleiner als etwa 1° ermöglicht.
Die Begriffe „elektromagnetische Strahlung“ und „Licht“ können synonym verwendet werden.
Der Begriff „im Wesentlichen“ kann eine geringfügige Abweichung von einem Sollwert beschreiben, insbesondere eine Abweichung im Rahmen der Herstellungsgenauigkeit und/oder im Rahmen der notwendigen Genauigkeit, so dass ein Effekt beibehalten wird, wie er bei dem Sollwert vorhanden ist. Der Begriff „im Wesentlichen“ kann daher eine Abweichung von weniger als etwa 30%, weniger als etwa 20%, weniger als etwa 10%, weniger als etwa 5%, weniger als etwa 2%, bevorzugt weniger als etwa 1 % von einem Sollwert und/oder Sollposition, usw. beinhalten. Der Begriff „im Wesentlichen“ umfasst den Begriff „identisch“, d. h. ohne Abweichung von einem Sollwert, einer Sollposition usw. sein.
Der Begriff „Lichtfeld“ beschreibt elektromagnetische Strahlung, die von einem flächigen Objekt ausgestrahlt wird. Das flächige Objekt kann beispielsweise Bestandteil eines Fixationstargets sein. Das flächige Objekt kann beispielsweise eine gekrümmte Fläche einer Zylinderlinse sein, durch die elektromagnetische Strahlung aus der Zylinderlinse austritt. Obwohl in diesem Fall die elektromagnetische Strahlung durch die gekrümmte Oberfläche austritt, empfindet ein Brillenträger, der das Lichtfeld betrachtet, das Lichtfeld beispielsweise als von einem ebenen, d. h. nicht gekrümmten flächigen Objekt ausgestrahlt. Das Lichtfeld kann auch von einer Fläche eines Diffusors ausgestrahlt werden, die beispielsweise rechteckig ist. In anderen Worten beschreibt ein „im Wesentlichen rechteckiges Lichtfeld“ in seiner allgemeinsten Form ein Lichtfeld mit einer Längsausdehnung und einer Breitenausdehnung, wobei die Längsausdehnung z.B. größer sein kann als die Breitenausdehnung. Es ist auch möglich, dass das Lichtfeld im Wesentlichen quadratisch ist, d. h. die Längsausdehnung in etwa gleich der Breitenausdehnung ist. Folglich kann das im Wesentlichen rechteckige Lichtfeld die elektromagnetische Strahlung sein, die von einer im Wesentlichen rechteckigen Fläche ausgestrahlt wird, beispielsweise einer zumindest teilweise lichtdurchlässigen von hinten beleuchteten Fläche. Insbesondere kann ein im Wesentlichen rechteckiges Lichtfeld ein Lichtfeld sein, dessen Projektion auf eine Projektionsebene im Wesentlichen ein Rechteck ist, wobei die Projektionsebene senkrecht zu den elektromagnetischen Strahlen ist die parallel zueinander sind, d. h. die Projektionsebene ist im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Ebene (s. u.). Der Begriff „im Wesentlichen rechteckig“ beinhaltet auch Abweichungen von der Rechteckform, z. B. mit abgerundeten Ecken, im Wesentlichen ellipsenförmig, insbesondere mit einem Verhältnis der langen Halbachse zu der kurzen Halbachse von mehr als 1:2. Um zu vermeiden, dass der Brillenträger bei einem elliptischen Target von der habituellen Kopf- und Körperhaltung abweicht, um ein möglichst langes Target zu betrachten, ist das Target vorzugsweise rechteckig.
Eine „Linie“ ist nicht auf eine Linie im mathematischen Sinn beschränkt. Vielmehr umfasst der Begriff Linie auch ein zweidimensionales Objekt mit einer endlichen Länge und einer endlichen Breite. Eine Linie kann somit ein Rechteck mit einer geringen Breite im Vergleich zu der Länge des Rechtecks sein.
Der Begriff „homogenes Licht“ insbesondere entlang einer Richtung beschreibt, dass insbesondere entlang dieser Richtung von der Beleuchtungseinrichtung Licht mit im Wesentlichen gleicher Lichtleistung und/oder Leuchtkraft ausgestrahlt wird. An allen Punkten der Beleuchtungseinrichtung entlang dieser Richtung, von denen Licht ausgestrahlt wird, weist das ausgestrahlte Licht eine ähnliche, strukturenfreie Intensität auf. Die Intensität kann dabei zu den Rändern hin geringer werden. Wenn das ausgestrahlte Licht in dieser Richtung im Wesentlichen homogen ist, kann der Betrachter keine einzelnen Lichtquellen differenzieren, sondern nimmt eine leuchtende Linie und/oder aufgrund der endlichen Ausdehnung der Beleuchtungseinrichtung, einen leuchtenden Streifen und/oder eine leuchtende Fläche war, der und/oder die Licht einheitlicher Intensität ausstrahlt. Dies gilt für eine Vielzahl von Richtungen, insbesondere für eine Lichtabstrahlfläche.
Der Begriff „habituelle Kopf- und Körperhaltung“ stellt die Basis einer exakten und verträglichen Brillenglaszentrierung dar. Insbesondere entspricht die „habituelle Kopf- und Körperhaltung“ im Wesentlichen einer möglichst natürlichen Kopf- und Körperhaltung des Brillenträgers. Der Brillenträger kann die „habituelle Kopf- und Körperhaltung“ beispielsweise einnehmen, wenn er sich selbst im Spiegel betrachtet, da das Betrachten im Spiegel für jeden Menschen eine alltägliche und sehr gewohnte Situation darstellt. Beispielsweise kann eine habituelle Kopf- und Körperhaltung, verglichen mit einem natürlichen Blick in die Ferne, erreicht werden, wenn der Proband seine Nasenwurzel in dem Spiegelbild fixiert.
Insbesondere kann die habituelle Kopf- und Körperhaltung der natürlichen Haltung des Brillenträgers entsprechen, welche durch seine körperliche und psychische Befindlichkeit, Gewohnheit, Alltag, Beruf und Freizeit bestimmt wird.
Eine entspannte Nackenhaltung und eine gesunde, im Wesentlichen ideale Kopfhaltung hat der Brillenträger insbesondere dann, wenn der Kopf genau über den Schultern (und in der Verlängerung nach unten genau über dem Fußgewölbe) positioniert ist. Somit wird die habituelle Kopf- und Körperhaltung vorzugsweise im Stehen eingenommen.
Bei im Wesentlichen idealer Kopfhaltung sitzt der Kopf im Wesentlichen genau über den Schultern (und in der Verlängerung nach unten genau über dem Fußgewölbe). Die Ohren stehen senkrecht und befinden sich über der Mitte der Schultern. Der Nacken ist nur ganz leicht konkav, also einwärts gewölbt. In dieser Position wird das Gewicht des Kopfes über die Wirbelsäule vom ganzen Skelett, also von den Knochen getragen. Da die Nackenmuskeln keinerlei Gewicht tragen brauchen, sind sie allesamt weich und der Kopf ist auf der Wirbelsäule frei beweglich. Bei allen anderen Kopf- und/oder Nackenhaltungen sind die Nackenmuskeln chronisch angespannt, denn sie müssen nun das Gewicht des Kopfes gegen die Schwerkraft halten. Je nachdem, ob der Kopf nach vorn oder hinten gezogen ist oder nach rechts oder links geneigt gehalten wird, und ob der Nacken dabei stärker oder weniger gekrümmt ist, befinden sich unterschiedliche Nacken- und Körpermuskeln in Dauerkontraktion, sind also unterschiedliche Muskeln verspannt. Das führt zu unterschiedlichen Kopf- und Nackenschmerzen. Gleichzeitig ist die Beweglichkeit des Nackens eingeschränkt, da die Muskeln den Kopf in einer bestimmten Haltung fixieren müssen und daher nur in eingeschränktem Umfang für Bewegung zur Verfügung stehen.
Ein Aspekt betrifft eine Zentriervorrichtung zum Bestimmen von optischen Zentrierparametern eines Brillenträgers mit einem Fixationstarget, welches an einem Messort ein flächig ausgedehntes Lichtfeld erzeugt zur Beleuchtung von zumindest einem Auge des Brillenträgers. Eine Messeinrichtung ist zum Ermitteln zumindest einer Messposition des zumindest einen Auges des Brillenträgers beim Betrachten des vom Fixationstarget erzeugten Lichtfeld ausgebildet. Eine Korrektureinrichtung umfasst Abweichungsinformationen über eine Abweichung des vom Fixationstarget tatsächlich am Messort erzeugten Lichtfeld von einem am Messort vorbestimmten Solllichtfeld. Die Korrektureinrichtung korrigiert die ermittelte Messposition des zumindest einen Auges beim Betrachten des am Messort tatsächlich erzeugten Lichtfelds unter Berücksichtigung der Abweichungsinformationen auf eine Sollposition des zumindest einen Auges, welche das zumindest eine Auge am Messort voraussichtlich einnehmen würde, wenn es dort das vorbestimmte Solllichtfeld betrachten würde. Eine Parameterberechnungseinrichtung ermittelt zumindest einen der zu bestimmenden optischen Zentrierparameter auf Basis der ermittelten Sollposition des zumindest einen Auges.
Die Zentriervorrichtung kann zum Beispiel als die in der Druckschrift DE 10 2005 003 699 A1 offenbarte Zentriervorrichtung ausgebildet sein. Die Zentriervorrichtung kann zum Beispiel als ein Videozentriersystem ausgebildet sein. Die Zentriervorrichtung umfasst zumindest das Fixationstarget, die Messeinrichtung, die Korrektureinrichtung und die Parameterberechnungseinrichtung. Die Zentriervorrichtung ist dazu ausgebildet und/oder konfiguriert, optische Zentrierparameter wie zum Beispiel eine Pupillendistanz, einen Hornhautscheitelabstand und/oder einen Fassung Scheibenwinkel zu bestimmen.
Dazu weist die Zentriervorrichtung insbesondere die Messeinrichtung auf. Die Messeinrichtung kann zum Beispiel zumindest zwei Bildaufnahmeeinrichtungen zum Generieren von Bilddaten des Kopfes des Brillenträgers aufweisen. Die Bildaufnahmeeinrichtungen können zum Beispiel ein Stereobild des Kopfes des Brillenträgers generieren. Alternativ kann die Messeinrichtung auch lediglich eine Bildaufnahmeeinrichtung aufweisen, z.B. in Kombination mit einer Beleuchtungseinrichtung wie zum Beispiel eine Musterprojektionseinrichtung. Ein solches Einkamerasystem, also eine Zentriervorrichtung mit nur einer Bildaufnahmeeinrichtung kann z.B. mit einem Aufsteckbügel kombiniert werden. Auf eine Musterprojektionseinrichtung kann hierbei verzichtet werden. Die Messeinrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, Bilddaten des Kopfes des Brillenträgers zu erzeugen. Die Bilddaten können den Kopf des Brillenträgers und eine Brillenfassung umfassen. Aus den Bilddaten kann die Messeinrichtung die Messposition des zumindest einen Auges des Brillenträgers ermitteln. Bevorzugt ermittelt die Messeinrichtung die Messpositionen beider Augen des Brillenträgers.
Die Messeinrichtung kann weitere Elemente aufweisen, wie z.B. Spiegel, Linsen und/oder Gitter zum Umlenken der optischen Achsen der zumindest einen Bildaufnahmeeinrichtung. Weiterhin kann die Messeinrichtung z.B. Beleuchtungsmittel, einen Prozessor, einen Speicher und/oder eine Softwareimplementierung aufweisen.
Bei der Erzeugung der Bilddaten kann der Brillenträger in etwa an einem vorbestimmten Abstand vor der Zentriervorrichtung angeordnet sein. Hierbei kann die Messposition des zumindest einen Auges insbesondere eine Messtellung des zumindest einen Auges umfassen. Die Messposition kann insbesondere eine Messausrichtung des zumindest einen Auges umfassen. Bei der Erzeugung der Bilddaten nimmt der Brillenträger vorzugsweise seine Gebrauchsstellung ein, d. h. er trägt die Brillenfassung in einer möglichst natürlichen Haltung.
Um den Blick des Brillenträgers beim Ermitteln der Messposition(en) zu steuern und/oder auszurichten, wird vom Fixationstarget das Lichtfeld ausgesendet. Das Lichtfeld kann als ein im Wesentlichen rechteckiges Lichtfeld ausgebildet sein. Das Lichtfeld beleuchtet zumindest das eine Auge des Brillenträgers, bevorzugt zumindest beide Augen des Brillenträgers, besonders bevorzugt das gesamte Gesicht des Brillenträgers. Der Brillenträger kann angewiesen werden, dass vom Fixationstarget erzeugte Lichtfeld anzublicken. Dann beeinflusst und/oder steuert das Lichtfeld des Fixationstargets die Messposition und/oder die Messstellung des Auges.
Das Fixationstarget kann zum Beispiel in etwa so wie das in der Druckschrift DE 10 2008 003 906 B4 offenbarte Fixationstarget ausgebildet sein. Das Fixationstarget kann von einer vertikalen, diffus leuchtenden Linie und einer vertikal orientierten Zylinderlinse gebildet sein. Die diffus leuchtende Linie kann in der Brennlinie der Zylinderlinse stehen, sodass das resultierende Lichtfeld in der horizontalen Ebene parallel zur Ausbreitungsrichtung und diffus in der vertikalen Richtung ausgebildet ist. Dadurch kann ein Auge im Bereich des Lichtfelds in horizontaler Richtung parallel zur Ausbreitungsrichtung des Lichtfeld ausgelenkt werden, ohne in vertikaler Richtung beeinflusst zu werden. Wird ein solches Fixationstarget in der Zentriervorrichtung eingesetzt, kann die Ausbreitungsrichtung so ausgerichtet werden, dass das Lichtfeld von der Zentriervorrichtung zum Brillenträger strahlt.
Um eine Fehlauslenkung des oder der Augen zu vermeiden, kann die horizontale Komponente der Richtung des Lichtfelds über den ganzen Bereich gleichmäßig parallel ausgebildet sein. Andernfalls würde das Auge in der horizontalen Richtung abweichend von Richtung des Lichtfelds ausgelenkt, nämlich in der jeweiligen lokalen Richtung des Lichtfeldes am Ort der Pupille.
Alternativ zur Verwendung eines Fixationstargets mit einer linienförmigen Lichtquelle und einer Zylinderlinse kann ein Fixationstarget mit einer etwa punktförmigen Lichtquelle und einer sphärischen (oder asphärisch korrigierten) Linse verwendet werden. Ist die punktförmige Lichtquelle im Brennpunkt dieser Linse angeordnet, so kann das Auge des Brillenträgers bewusst in zwei Richtungen ausgelenkt werden, also z.B. in horizontaler x-Richtung und in vertikaler y-Richtung (vgl. hierzu auch die 2). Ist die Lichtquelle z.B. auf der optischen Achse der Linse angeordnet zwischen der Linse und ihrem Brennpunkt, so wird das Lichtfeld vom Fixationstaget aus gesehen divergent und das zumindest eine Auge des Brillenträgers von diesem Lichtfeld hin zur optischen Achse des Fixationstargets gelenkt. Dies kann je nach Position des Auges z.B. in horizontaler x-Richtung und in vertikaler y-Richtung (vgl. hierzu auch die 2) gleichermaßen symmetrisch erfolgen. Ist die Lichtquelle außerhalb der optischen Achse des Fixationstargets angeordnet, so entsteht eine Asymmetrie, also eine Abweichung des am Messort tatsächlich erzeugten Lichtfelds vom am Messort vorbestimmten Sollsichtfeld, wodurch eine Fehlauslenkung des Auges bewirkt werden kann.
Das Fixationstarget beleuchtet mit seinem Lichtfeld zumindest den Messort. Der Messort beschreibt hierbei das vom Lichtfeld des Fixationstargets beleuchtete Raumgebiet, in welchem die Zentriervorrichtung die Messposition und/oder die optischen Zentrierparameter des Brillenträgers bestimmen soll und/oder kann. Das Lichtfeld muss nicht auf den Messort begrenzt sein. An diesem Messort ist zumindest ein Auge des Brillenträgers angeordnet. Die Zentriervorrichtung ist so kalibriert und/oder ausgerichtet, dass sie die Messposition des zumindest einen Auges am Messort mittels der Messeinrichtung ermitteln kann.
Bei herkömmlichen Zentriervorrichtungen, zum Beispiel bei der eingangs erwähnten und vorbekannten Zentriervorrichtung, ermittelt eine Parameterberechnungseinrichtung aus den gemessenen Messpositionen der Augen unmittelbar die optischen Zentrierparameter. Bei der erfindungsgemäßen Zentriervorrichtung wird dazu jedoch nicht die von der Messeinrichtung ermittelte Messposition verwendet, sondern die korrigierte Sollposition. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Messposition von der Sollposition abweicht. Diese Abweichung kann z.B. verursacht werden durch ein kostengünstig konstruiertes Fixationstarget, welches nicht exakt sein Solllichtfeld erzeugt, sondern ein fehlerbehaftetes Lichtfeld. Das Fixationstarget kann entweder falsch relativ zur Zentriervorrichtung kalibriert sein, und/oder beschädigt sein, und/oder von einer minderwertigen Qualität sein. Ein solch fehlerhaftes Fixationstarget erzeugt gerade nicht das vorbestimmte Solllichtfeld am Messort, sondern das davon abweichende reale Lichtfeld. Wird bei einem fehlerhaften Fixationstarget die tatsächliche Messposition und/oder Messstellung des Auges zur Bestimmung der optischen Zentrierparameter verwendet, so können die Zentrierparameter fehlerbehaftet sein.
Erfindungsgemäß wird dieser Fehler behoben und/oder vermieden durch die Korrektureinrichtung. In der Korrektureinrichtung sind die Abweichungsinformationen gespeichert. Die Abweichungsinformationen umfassen Informationen über die Abweichung des vom Fixationstarget tatsächlich am Messort erzeugten Lichtfelds von dem dort vorbestimmten Solllichtfeld. Die Abweichungsinformationen können unterschiedliche Abweichungskomponenten in einer Dimension, in zwei Dimensionen oder in drei Dimensionen umfassen. Die Abweichungsinformationen können auf einem Datenträger gespeichert sein, insbesondere auf einem Datenträger der Korrektureinrichtung. Die Abweichungsinformationen können beispielsweise als eine Funktion und/oder in Tabellenform vorliegen.
Die Korrektureinrichtung erhält von der Messeinrichtung die Messposition des zumindest einen Auges. Dabei kann die Korrektureinrichtung auch die Messpositionen beider Augen erhalten. Die Korrekturen können jeweils monokular erfolgen, wobei die Messpositionen der beiden Augen jeweils monokular gemessen werden können. Wenn beide Augen vermessen werden sollen, können bevorzugt zwei Fixationstargets mit z.B. unabhängigen Korrekturen oder alternativ ein gemeinsames Fixationstarget verwendet werden. Aufgrund des fehlerbehafteten Fixationstargets ist die Augenstellung in Messposition nicht an das Solllichtfeld angepasst, sondern an das fehlerbehaftete reale Lichtfeld. Mittels der Abweichungsinformationen berechnet die Korrektureinrichtung die Sollposition und/oder Sollstellung, welche das oder die Augen einnehmen würde(n), wenn das Fixationstarget das Solllichtfeld erzeugen würde. Dafür können die Abweichungsinformationen insbesondere Informationen über das tatsächlich erzeugte Lichtfeld enthalten.
Die Korrektureinrichtung kann einen Prozessor aufweisen und/oder Softwareimplementiert sein.
Mit anderen Worten ermöglicht es die Korrektureinrichtung, den von einem fehlerhaften Fixationstarget verursachten Fehler bei der Bestimmung der optischen Zentrierparameter zu korrigieren und qualitativ hochwertigere Zentrierdaten zu generieren.
Dabei ermöglicht es die Korrektureinrichtung insbesondere, qualitativ schlechtere und/oder kostengünstigere Fixationstarget zu verwenden, da dessen fehlerbehaftetes Lichtfeld von der Korrektureinrichtung aus den von der Messeinrichtung erzeugten Messdaten herausgerechnet wird. Dadurch können die Produktionskosten der Zentriervorrichtung reduziert werden, da Bauteile mit höherer Toleranz und/oder Standardbauteile mit vergebenen Parametern verwendet werden können.
Weiterhin ermöglicht es die Zentriervorrichtung, die aufwändige Justage des Fixationstargets relativ zur Messeinrichtung und/oder der Zentriervorrichtung abzukürzen und/oder zu vereinfachen, da auch eine mangelhafte Justage des Fixationstargets von der Korrektureinrichtung korrigiert werden kann.
Vorteilhafterweise kann der Brillenträger beliebig positioniert werden. Der Blick des Brillenträgers kann vom Fixationstarget „automatisch“ so ausgerichtet werden, dass das Blickverhalten nicht von einer die Vorrichtung bedienenden Person gesteuert werden muss.
Der Brillenträger kann das Lichtfeld zumindest teilweise fixieren. Somit ist es möglich, anhand des Lichtfeldes den Blick eines Brillenträgers, z. B. für Messzwecke, so auszurichten, dass die tatsächliche Ausrichtung der Pupillen einem definierten, vorgegebenen Blickverhalten entspricht. Insbesondere vorteilhafterweise kann die Blickrichtung und/oder kann die Pupillenposition der Pupille(n) des Brillenträgers bei habitueller Kopf- und Körperhaltung bestimmt werden. Vorteilhafterweise gestattet die Verwendung des Lichtfeldes dem Brillenträger bei der Anpassung eines Gleitsichtglases seine habituelle Kopf- und Körperhaltung einzunehmen, da der Brillenträger im Gegensatz zu der Verwendung eines punktförmigen Fixationstargets, (wie z. B. eines Leuchtpunktes) in seiner Kopfhaltung nur geringfügig beschränkt ist, nämlich durch die Ausdehnung des Lichtfeldes.
Somit ist es dem Brillenträger möglich, das Lichtfeld zu betrachten und dadurch die von ihm bevorzugte, insbesondere natürliche Kopfhaltung einzunehmen. Bei Verwendung eines Fixationspunktes in Form eines Lichtpunktes ist dies nicht möglich, da ein Lichtpunkt die Blickrichtung in alle Richtungen beschränkt. Vielmehr ist in diesem Fall die Kopfhaltung durch den Fixationspunkt in Form eines Lichtpunktes im Wesentlichen vorgegeben, wobei eine Fehlpositionierung des Fixationspunktes in Form eines Lichtpunktes zwangsläufig eine Fehlausrichtung des Blickverhaltens des Probanden bewirkt.
Die beschriebene Form des Lichtfelds ermöglicht im Gegensatz zu einem punktförmigen Fixationstarget eine größere Freiheit, insbesondere bei der Einstellung der Blickrichtung des Brillenträgers relativ zu der Vorrichtung, vorzugsweise bei habitueller Kopf- und Körperhaltung des Brillenträgers.
Das Fixationstarget kann bei Fehl- und/oder Schlechtsichtigkeit des Brillenträgers noch ausreichend erkannt werden, so dass der Brillenträger das Lichtfeld des Fixationstargets betrachten kann. Gegebenenfalls kann das Lichtfeld breiter erscheinen als es ist, wobei dies jedoch vernachlässigbar ist, solange der Brillenträger das Lichtfeld betrachten kann. Dies ist bei Verwendung eines Fixationspunktes häufig nicht möglich. Besonders vorteilhaft ist das Lichtfeld derart ausgelegt, dass es auch dann noch ausreichend erkennbar ist, wenn der Brillenträger keine korrigierende Brille trägt. Dies kann durch eine hinreichende Leuchtstärke des Lichtfeldes und/oder Farbe des Lichts des Lichtfeldes erreicht werden.
Das Fixationstarget kann derart angeordnet und/oder ausgelegt sein, dass der Brillenträger so positionierbar ist, dass zumindest eine Pupille des Brillenträgers im Wesentlichen vollständig ausgeleuchtet ist, d. h. dass sich diese Pupille im Wesentlichen vollständig im Lichtfeld des Fixationstargets befindet. Dies kann auch für die zweite Pupille und gegebenenfalls ein weiteres Fixationstarget gelten.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Fixationstarget derart ausgebildet, dass die elektromagnetische Strahlung des Lichtfeld in einer ersten vorbestimmbaren Ebene im Wesentlichen diffus ausgebildet ist und die elektromagnetische Strahlung des Lichtfelds in einer zweiten vorbestimmbaren Ebene, die etwa senkrecht zu der ersten Ebene angeordnet ist, im Wesentlichen parallel ausgebildet ist. In anderen Worten kann der Strahlengang in einer Richtung parallel verlaufen und in der dazu senkrechten Richtung diffus. Für den Brillenträger entsteht dadurch der Eindruck einer leuchtenden Fläche beispielsweise in Form eines leuchtenden Streifens, insbesondere einer leuchtenden Linie in Richtung der diffusen Abstrahlung. Zwar kann die Ausdehnung des Lichtfeldes größer sein als der von dem Brillenträger wahrgenommene Streifen, aufgrund der im Wesentlichen parallelen Strahlung entsteht beim Brillenträger jedoch der Seheindruck eines Streifens. Vorzugsweise ist das Lichtfeld wesentlich breiter als die Pupille des Brillenträgers ausgebildet, d. h. zumindest 2 mal, 5 mal, 10 mal, und/oder 20 mal so breit wie die Pupille des Brillenträgers. Als besonders geeignet hat sich eine Breite von etwa 32 mm erwiesen. Somit kann der Brillenträger seine Position verlagern, ohne dass sich sein Seheindruck verändert, solange er sich im Lichtfeld des Fixationstargets befindet und das in der zweiten Ebene parallele Licht sieht. In anderen Worten „wandert“ der sichtbare Streifen mit der Verlagerung des Brillenträgers „mit“.
Aufgrund der Ausbildung des Lichtfeldes wird die Blickrichtung des Brillenträgers bei Betrachtung des Lichtfeldes durch die Richtung des Lichtfeldes vorgegeben, d. h. durch die Richtung der parallelen Strahlen. Ist beispielsweise die erste Ebene eine Vertikalebene im Bezugssystem der Erde und die zweite Ebene eine Horizontalebene im Bezugssystem der Erde, wird die Blickrichtung des Brillenträgers in horizontaler Richtung durch die Richtung des Lichts des Lichtfeldes vorgegeben. In vertikaler Richtung wird die Blickrichtung durch die vertikale Ausdehnung beschränkt. Somit kann der Brillenträger innerhalb des Lichtfeldes seine natürliche Blickhaltung einnehmen.
Zusätzlich zu den obigen Ausführungen wird der Brillenträger aufgrund der parallelen elektromagnetischen Strahlen bei Betrachtung des Lichtfeldes des Fixationstargets seinen Blick „ins Unendliche“ richten. In anderen Worten empfindet der Brillenträger aufgrund der parallelen elektromagnetischen Strahlen des Lichtfeldes das Lichtfeld als „unendlich“ entfernt. Somit nimmt der Brillenträger eine natürliche Kopf- und Körperhaltung ein, die einem natürlichen Sehen in die Ferne, insbesondere gerade aus in die Ferne entspricht. Vorteilhafterweise ist der Seheindruck des Brillenträgers von der genauen Position des Auges vor dem Fixationstarget, insbesondere vor dem Lichtfeld im Wesentlichen unabhängig, solange der Brillenträger die parallele elektromagnetische Strahlung betrachtet. Beispielsweise kann der Brillenträger seine Position in einer Richtung parallel zu der zweiten Ebene verlagern, beispielsweise in horizontaler Richtung, solange er die parallele elektromagnetische Strahlung des Lichtfeldes erblickt. In vertikaler Richtung ist der Brillenträger aufgrund der diffusen elektromagnetischen Strahlung frei in seiner Kopfbewegung, d. h. der Brillenträger kann beispielsweise den Kopf in der vertikalen Richtung frei bewegen, wenn beispielsweise die erste Ebene eine Vertikalebene ist, und seine natürliche Kopfhaltung einnehmen. Somit ist die Blickrichtung aufgrund der Richtung des parallelen Lichts lediglich in einer Raumrichtung vorgegeben, nämlich in der Horizontalrichtung. Ist das Lichtfeld breit, kann der Brillenträger den Kopf gegebenenfalls etwas drehen und/oder verlagern, wobei der sichtbare Streifen bei horizontaler Verlagerung des Kopfes „mitwandert“. Ist das Lichtfeld in einer ersten (z.B. horizontalen) Richtung schmal, ist der Brillenträger in seiner Kopfhaltung dieser ersten Richtung im Wesentlichen auf das schmale Lichtfeld beschränkt. Ist das Lichtfeld in einer zweiten (z.B. vertikalen) Richtung relativ ausgedehnt, so kann der Brillenträger in dieser zweiten, z.B. vertikalen, Richtung seine Blickrichtung relativ frei wählen. In der ersten (z.B. horizontalen) Richtung kann der Brillenträger seine Blickrichtung somit nicht frei wählen, da er nur dann den Streifen erkennt, wenn er seine Blickrichtung parallel zu den Strahlen (und somit zur optischen Achse des Fixationstargets) ausrichtet. Er kann somit nicht beliebig nach rechts oder links (von der ersten Richtung weg) schauen, sondern lediglich die genaue Position des Auges (entsprechend der Messposition) innerhalb des Lichtfelds (also am Messort) wählen. In der zweiten (z.B. vertikalen) Richtung strahlt das Lichtfeld diffus, so dass der Brillenträger in dieser zweiten Richtung in jede Richtung schauen kann. Er kann also z.B. nach (z.B. vertikal) oben und/oder unten sehen, selbst außerhalb des Lichtfelds. Dies kann gerade bei der Anpassung von Gleitsichtgläsern sehr vorteilhaft sein.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Abweichungsinformationen eine Abweichung des am Messort erzeugten Lichtfelds von dem am Messort vorbestimmten Solllichtfeld in zumindest einer der folgenden Komponenten:

- eine Abweichung in einer prismatischen Komponente;
- eine Abweichung in einer Defokus-Komponente; und/oder
- eine Abweichung in einer Komponente höherer Ordnung;

Für den Fall, dass das Fixationstarget eine Zylinderlinse und eine leuchtende Linie als Lichtquelle aufweist, kann eine Abweichung in einer prismatischen Komponente vorliegen. Eine solche Abweichung kann sich dadurch ergeben, dass die leuchtende Linie in der Brennebene und parallel zur Zylinderachse der Zylinderlinse angeordnet ist, aber ein lateraler Versatz zwischen der Brennlinie der Zylinderlinse und der leuchtenden Linie besteht. Dies kann zum Beispiel durch eine Toleranz der Zylinderlinse in Bezug auf die laterale Position der Brennlinie verursacht werden. In diesem Fall kann die horizontale Komponente der Richtung des Lichtfeld als immer noch parallel, aber in der horizontalen Ebene gegen die optische Achse des Fixationstargets verkippt angenommen werden. Die optische Achse des Fixationstargets kann hierbei eine im Wesentlichen horizontale und senkrecht zur Zylinderachse der Zylinderlinse angeordnete Achse sein. Diese Abweichung kann mittels eines Verkippungswinkels und/oder eines äquivalenten Parameters beschrieben werden und als Abweichungsinformationen vorliegen. Eine Abhängigkeit von der Position im Raum ist hier weder zur Beschreibung noch bei der Auswertung erforderlich.
Für den Fall, dass die leuchtende Linie parallel und ohne lateralen Versatz zur Zylinderachse der Zylinderlinse angeordnet ist, kann ein axialer Abstand zur Brennebene vorliegen. Dies kann beispielsweise durch eine Toleranz der Zylinderlinse in Bezug auf die Brennweite verursacht werden. In diesem Fall erhält die horizontale Komponente der Richtung des Lichtfelds einen Defokus-Anteil. Sie ist somit konvergent und/oder divergent. Für eine Beschreibung dieser Abweichung ist ein ortsunabhängiger Parameter ausreichend, der den Grad der Divergenz und/oder der Konvergenz angibt. Dies kann zum Beispiel die Lage der Linie, in der sich alle Strahlebenen des Lichtfelds kreuzen, sein, also zum Beispiel der Abstand dieser Linie von einer definierten horizontalen Ebene senkrecht zur optischen Achse des Fixationstargets. Auch wenn hier keine ortsabhängigen Parameter für die Beschreibung notwendig sind, sollte in diesem Fall für die Auswertung die lokale Richtung der horizontalen Komponente der Richtung des Lichtfelds am Ort der Pille und/oder des Auges bestimmt werden.
Durch die Form der Linse und/oder eine Abweichung der Lage der leuchtenden Linie von der Position der Brennlinie kann die horizontale Komponente der Richtung des Lichtfelds neben einer prismatischen und/oder einer Defokus-Komponente auch Komponenten höherer Ordnung aufweisen. Ein Beispiel hierfür stellt die sphärische Aberration einer Linse mit sphärischen Flächen dar. Für die Beschreibung der horizontalen Komponente der Richtung des Lichtfeld können entsprechend ein oder mehrere ortsunabhängige(r) Parameter verwendet werden, der oder die Eigenschaften der horizontalen Komponente der Richtung des Lichtfeld in geeigneter Notation angibt oder angeben. Beispiele hierfür sind Zernike-Koeffizienten, Taylor-Koeffizienten und Seidelsche Eikonale. Auch in diesem Fall sollte für die Auswertung die lokale Richtung der horizontalen Komponente der Richtung des Lichtfeld am Ort des Auges und/oder der Pupille bestimmt werden.
Die verschiedenen Komponenten können in Kombination auftreten. Beispielsweise kann durch eine Verschiebung der diffusen leuchtenden Linie von der Brennlinie in horizontaler Richtung senkrecht zur optischen Achse des Fixationstargets und entlang der optischen Achse des Fixationstargets eine prismatische Komponente mit einer Defokus-Komponente kombiniert sein. Auch in diesem Fall kann das Lichtfeld durch die Lage der Linie, also deren Position senkrecht zur optischen Achse des Fixationstargets und/oder in Richtung der optischen Achse des Fixationstargets, in der sich alle Strahlebenen des Lichtfeld kreuzen, angegeben werden. In diesem Fall kann für die Beschreibung der horizontalen Komponente der Richtung des Lichtfelds auch ein oder mehrere ortsunabhängige Parameter verwendet werden, die die Eigenschaften der horizontalen Komponente der Richtung des Lichtfeld in geeigneter Notation angeben. Beispiele hierfür sind ebenfalls Zernike-Koeffizienten, Taylor-Koeffizienten und Seidelsche Eikonale. Auch hierbei sollte für die Auswertung die lokale Richtung der horizontalen Komponente der Richtung des Lichtfelds am Ort der Pupille bestimmt werden.
Bei den voranstehend beschriebenen Abweichungen wurde davon ausgegangen, dass das Lichtfeld unabhängig von der Höhe, also der vertikalen Richtung, und somit translationssymmetrisch in Richtung der Brennlinie ausgebildet ist. Dies ist jedoch nicht immer der Fall. So kann die leuchtende Linie gebogen oder gegen die Brennlinie verkippt ausgebildet und/oder angeordnet sein, oder die Linse kann asymmetrisch geschliffen sein. In diesem Fall gilt das voranstehend ausgeführte analog unter Berücksichtigung der jeweiligen Höhe. Hierbei können die Komponenten ebenenweise für verschiedene Höhen beschrieben und/oder angegeben werden. Alternativ können sie in Form von globalen Komponenten und/oder der dreidimensionalen Lage der Linie der Punkte, in der sich die Strahlen jeweils in einer Ebene schneiden, angegeben werden. Hierbei kommt die Höhe als dritte Koordinate hinzu.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Abweichungsinformationen eine Beschreibung des am Messort erzeugten Lichtfelds als eine ortsabhängige Funktion und/oder als eine ortsabhängige Wertetabelle an Stützpositionen. Die Abweichungsinformationen können die lokale Richtung des Lichtfelds als Funktion des Ortes im Raum beschreiben, zum Beispiel als ein Winkel und/oder als Richtung eines Vektors. Diese Funktion kann analytisch angegeben werden, und/oder an vorhandene Informationen über das Lichtfeld angepasst werden, zum Beispiel als Potenzreihenansatz. Entzieht sich die Form des Lichtfelds einer analytischen Beschreibung und/oder ist eine solche nicht notwendig oder nicht gewünscht, kann eine Wertetabelle für jeden (oder zumindest eine Mehrzahl) Stützpunkte im Raum angegeben werden. Die Stützpunkte können entlang der Richtung des Lichtfelds angeordnet sein. Als Werte der Wertetabelle können zum Beispiel Winkel und/oder Richtungen eines Vektors angegeben sein. Dabei kann zwischen Stützpunkten interpoliert werden.
Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform gibt die ortsabhängige Funktion und/oder die ortsabhängige Wertetabelle zumindest einen Winkel des erzeugten Lichtfelds und/oder zumindest einen Richtungsvektor des erzeugten Lichtfelds an. Der Winkel kann eine Abweichung der Ausbreitungsrichtung des real vorliegenden Lichtfelds vom Solllichtfeld angeben. Der Winkel kann insbesondere als ein Horizontalwinkel ausgebildet sein. Ist der Richtungsvektor des real erzeugten Lichtfelds bekannt, so können die Abweichungsinformationen die Abweichung dieses Richtungsvektors vom am jeweiligen Ort gewünschten Richtungsvektors des Solllichtfelds enthalten, z.B. als Verkippungswinkel gegenüber dem Solllichtfeld.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die ermittelte Messposition des zumindest einen Auges beim Betrachten des am Messort tatsächlich erzeugten Lichtfelds eine Fehlauslenkung des zumindest einen Auges, welche einen horizontal ausgerichteten Fehlauslenkungswinkel umfasst. Diese Fehlauslenkung kann sich dadurch ergeben, dass das tatsächlich erzeugte Lichtfeld an der Augenposition vom gewünschten Solllichtfeld abweicht. Demzufolge weicht auch die ermittelte Messposition, welche von der Messeinrichtung ermittelt wird, von der gewünschten Sollposition ab. Diese Abweichung kann zumindest in der horizontalen Ebene dem Fehlauslenkungswinkel und/oder Verkippungswinkel entsprechen.
Gemäß einer Ausführungsform korrigiert die Korrektureinrichtung die ermittelte Messposition des zumindest einen Auges unter Berücksichtigung eines Augenradius in einer oder in zwei oder in drei Dimension(en). Der Augenradius kann zum Beispiel als generisch angenommen werden, wie dies zum Beispiel in DIN e.V.: DIN EN ISO 5340, „Begriffe der physiologischen Optik“, April 1998, oder in C. W. Oyster: „The Human Eye“, 1999, beschrieben ist. Der Augenradius kann auch aus anderen Parametern des Auges abgeschätzt werden, zum Beispiel aus einer Fehlsichtigkeit, speziell gemäß einem linearen Zusammenhang, welcher z.B. in C. W. Oyster: „The Human Eye“, 1999, angegeben ist. Alternativ kann der Augenradius auch anderweitig gemessen werden, wie es zum Beispiel in S. Trumm et al.: „Helligkeitsabhängige Anpassung eines Brillenglases“, DE 10 2011 120 974 A1 , oder in S. Trumm et al.: „Belegung eines Augenmodells zur Optimierung von Brillengläsern mit Messdaten“, DE 10 2017 007 975 A1 , angegeben ist. In Abhängigkeit von dem so verwendeten Augenradius kann die Auslenkung der Augenstellung und/oder der Augenposition in den von der Messeinrichtung aufgenommenen Bilddaten aus geometrischen Überlegungen berechnet werden. Wird hierbei nur in einer Dimension korrigiert, kann hierbei insbesondere die Auslenkung der Messposition in horizontaler Richtung korrigiert werden, z.B. horizontal und etwa senkrecht zur optischen Achse des Fixationstargets, vgl. x-Richtung in den 3 und 5.
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ermittelt die Korrektureinrichtung den Augenradius aus von der Messeinrichtung erfassten Daten und benutzt bei der Korrektur der Messposition des zumindest einen Auges diesen so ermittelten Augenradius. Hierbei ist die Korrektureinrichtung somit auch dazu ausgebildet und konfiguriert, den Augenradius aus den von der Messeinrichtung generierten Daten zu ermitteln. Durch diese Ermittlung des tatsächlichen Augenradius kann die Genauigkeit der Zentriervorrichtung weiter erhöht werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Messposition und/oder die Sollposition des zumindest einen Auges eine Pupillenposition, eine Hornhautscheitelposition und/oder einen Augendrehpunkt. Wie bereits voranstehend erwähnt kann die Messposition als eine Messstellung angegeben sein und/oder die Sollposition als eine Sollstellung des Auges. Hierbei kann die Pupillenposition und/oder die Hornhautscheitelposition in dreidimensionalen Koordinaten angegeben werden. Alternativ kann diese Position auch lediglich zweidimensional angegeben werden, zum Beispiel zweidimensional in den von der Messeinrichtung aufgenommenen Bilddaten. Ebenso kann auch der Augendrehpunkt entweder zwei- oder dreidimensional angegeben sein. Zusätzlich zum Augendrehpunkt kann eine Augenausrichtung verwendet werden, beispielsweise eine vektoriell angegebene Blickrichtung des zumindest einen Auges. Aus dieser so angegebenen Sollposition können mehrere optische Zentrierparameter von der Parameterberechnungseinrichtung berechnet werden.
Gemäß einer Ausführungsform ermittelt die Parameterbestimmungseinrichtung aus der Sollposition als optischer Zentrierparameter und/oder als einen individuellen Parameter zumindest einen der folgenden Parameter:

- eine monokulare Pupillendistanz;
- eine Einschleifhöhe;
- eine binokulare Pupillendistanz;
- einen Hornhautscheitelabstand;
- eine Vorneigung in Gebrauchsstellung und/oder
- einen Fassungsscheibenwinkel in Gebrauchsstellung.

Die Definitionen dieser Zentrierparameter und dieser individuellen Parameter (wie Vorneigung in Gebrauchsstellung und Fassungsscheibenwinkel in Gebrauchsstellung) können den einschlägigen Normen und/oder der Fachliteratur entnommen werden, zum Beispiel den eingangs erwähnten Schriften. Insbesondere die voranstehend aufgelisteten Zentrierparameter sind dabei von der Augenposition abhängig, also von der Sollposition, welche von der Messposition abweichen kann. Deswegen ermöglicht es die Erfindung insbesondere, die voranstehend aufgelisteten Zentrierparameter besonders genau zu ermitteln. Bevorzugt werden mehrere oder sogar sämtliche der voranstehenden Zentrierparameter unter Berücksichtigung der Sollposition ermittelt.
Ein Aspekt betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von optischen Zentrierparametern eines Brillenträgers mit den Schritten:

- Erzeugen eines flächig ausgedehnten Lichtfelds an einem Messort zur Beleuchtung von zumindest einem Auge des Brillenträgers mittels eines Fixationstargets;
- Ermitteln zumindest einer Messposition des zumindest einen Auges des Brillenträgers beim Betrachten des vom Fixationstarget erzeugten Lichtfelds;
- Bereitstellen von Abweichungsinformationen über eine Abweichung des vom Fixationstarget tatsächlich am Messort erzeugten Lichtfelds von einem am Messort vorbestimmten Solllichtfeld;
- Korrigieren der ermittelten Messposition des zumindest einen Auges beim Betrachten des am Messort tatsächlich erzeugten Lichtfelds unter Berücksichtigung der Abweichungsinformationen auf eine Sollposition des zumindest einen Auges, welche das zumindest eine Auge am Messort voraussichtlich einnehmen würde, wenn es dort das vorbestimmte Solllichtfeld betrachten würde; und
- Berechnen zumindest eines der zu bestimmenden optischen Zentrierparameter auf Basis der ermittelten Sollposition des zumindest einen Auges.

Das Verfahren kann insbesondere mittels der Zentriervorrichtung gemäß dem vorangehend beschriebenen Aspekt durchgeführt werden. Deshalb betreffen die Ausführungen zur Zentriervorrichtung auch das Verfahren und umgekehrt.
Gemäß einer Ausführungsform wird das vom Fixationstarget am Messort erzeugte Lichtfeld mittels einer Lichtfeldmessvorrichtung vermessen, um die Abweichungsinformationen bereitzustellen. Diese Vermessung des Lichtfelds kann eine exakte Kalibrierung des Fixationstargets ersetzen und/oder ergänzen. Durch Vermessung des am Messort tatsächlich erzeugten Lichtfelds kann der Unterschied dieses tatsächlich erzeugten Lichtfelds vom Solllichtfeld ermittelt werden. Dieser Unterschied kann als Abweichungsinformationen in der Korrektureinrichtung gespeichert und/oder hinterlegt werden. Die Vermessung des Lichtfelds kann einmalig beim Einrichten der Zentriervorrichtung vorgenommen werden. Die Vermessung des Lichtfelds kann zum Beispiel auch bei regelmäßigen Wartungen der Zentriervorrichtung vom Fachpersonal wiederholt werden, um so die Abweichungsinformationen zu aktualisieren.
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform weist die Lichtfeldmessvorrichtung zumindest eine Blende und/oder eine abbildende Optik und/oder eine Messkamera auf, zum Beispiel eine Messkamera ohne Blende. So kann die Lichtfeldmessvorrichtung beispielsweise ähnlich zu einer Lochkamera mit zumindest einer Blende ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Lichtfeldmessvorrichtung auch eine abbildende Optik wie zum Beispiel eine Linse und/oder eine Kombination einer Linse mit einer Blende aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Lichtfeldmessvorrichtung vor dem Vermessen des am Messort erzeugten Lichtfelds kontrolliert relativ zum Fixationstarget und/oder zu Komponenten des Fixationstargets ausgerichtet. Durch die kontrollierte Ausrichtung ist es möglich festzulegen, in welcher Position und/oder in welcher Ausrichtung die Lichtfeldmessvorrichtung relativ zur Zentriervorrichtung und/oder dem Fixationstarget angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform werden lichtbeeinflussende Komponenten des Fixationstargets vermessen und von diesen Komponenten erzeugte Beiträge zum am Messort erzeugten Lichtfeld abgeschätzt. Dieses Abschätzen kann ein ermitteln und/oder berechnen umfassen. Die Beiträge der Komponenten fließen in die Abweichungsinformationen ein und/oder werden als die Abweichungsinformationen verwendet. Dies kann alternativ zur Vermessung des vom Fixationstarget erzeugten Lichtfelds erfolgen. Die lichtbeeinflussenden Komponenten des Fixationstargets können beispielsweise zumindest eine Linse und/oder zumindest eine Lichtquelle und/oder eine räumliche Anordnung der Lichtquelle relativ zur Linse, insbesondere deren Abstand voneinander, umfassen. Die von den Komponenten erzeugten Beiträge zum Lichtfeld können so abgeschätzt werden und als Abweichungsinformationen verwendet werden. Hierbei können z.B. einzelne Stichproben aus einem Batch von lichtbeeinflussenden Komponenten vermessen werden, und es kann von diesen Stichproben auf den Beitrag der lichtbeeinflussenden Komponenten dieses Batchs geschlossen werden. Dadurch müssen nicht zwingend alle lichtbeeinflussenden Komponenten individuell vermessen werden, und es kann der Messaufwand reduziert werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist zumindest ein Beitrag zumindest einer lichtbeeinflussenden Komponente des Fixationstargets zu den Abweichungsinformationen vorbekannt und fließt unvermessen in die Abweichungsinformationen ein und/oder dieser zumindest eine Beitrag wird unvermessen als die Abweichungsinformationen verwendet. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn sich bestimmte Linsenformen wie z.B. Linsenradien des Linsenkörpers mit vorgegebenen und/oder vorhandenen Werkzeugen einfacher und/oder günstiger fertigen lassen. In diesem Fall kann bewusst der so von der idealen Sollform abweichende Linsenkörper gefertigt werden, und der vorbekannte Beitrag zu den Abweichungsinformationen berücksichtigt werden. Auf eine Vermessung dieses vorbekannten Beitrags zu den Abweichungsinformationen kann hierbei verzichtet werden, so dass diese lichtbeeinflussende Komponente unvermessen verwendet werden kann.
Ein Aspekt betrifft eine Verwendung einer Zentriervorrichtung nach dem ersten Aspekt zur Durchführung des Verfahrens nach dem zweiten Aspekt.
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.
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 einer perspektivischen und schematischen Darstellung eine Zentriervorrichtung, welche einen Brillenträger vermisst;
2 in einer perspektivischen und schematischen Darstellung ein Fixationstarget einer Zentriervorrichtung;
3 in einer schematischen Draufsicht ein Fixationstarget einer Zentriervorrichtung;
4A in einer perspektivischen Ansicht eine schematische Darstellung einer ersten Lichtfeldmessvorrichtung mit schlitzförmigen, vertikalen Blendenöffnungen;
4B in einer Frontansicht eine schematische Darstellung einer zweiten Lichtfeldmessvorrichtung mit mehreren Blendenöffnungen; und
5 in einer schematischen Darstellung eine Augenposition eines Brillenträgers.

1 zeigt eine schematische Perspektivenansicht einer Zentriervorrichtung 10 zum Bestimmen von optischen Zentrierparametern eines Brillenträgers 30. Die Zentriervorrichtung 10 weist eine Anordnungseinrichtung in Form eines Gehäuses und/oder einer Säule 12 auf, an welcher eine erste Bildaufnahmeeinrichtung 14 in Form einer oberen Kamera und eine zweite Bildaufnahmeeinrichtung 16 in Form einer seitlichen Kamera angeordnet ist. Ferner ist in die Säule 12 eine Datenausgabeeinrichtung in Form eines Monitors 18 integriert.
Die obere Kamera 14 befindet sich vorzugsweise im Inneren der Säule 12, beispielsweise wie in 1 gezeigt, zumindest teilweise auf gleicher Höhe wie der Monitor 18. In Betriebsstellung sind die obere Kamera 14 und die seitliche Kamera 16 derart angeordnet, dass sie Bilddaten des Kopfs des Brillenträgers 30 generieren können. Dabei können sich eine effektive optische Achse 20 der oberen Kamera 14 mit einer effektiven optischen Achse 22 der seitlichen Kamera 16 in einem Schnittpunkt 24 schneiden. Bei dem Schnittpunkt 24 der effektiven optischen Achsen 20, 22 handelt es sich vorzugsweise um den Punkt einer Nasenwurzel oder um den Mittelpunkt der Brücke.
Die obere Kamera 14 kann mittig hinter einem teildurchlässigen Spiegel 26 angeordnet sein. Die Bilddaten der oberen Kamera 14 werden durch den teildurchlässigen Spiegel 26 hindurch erzeugt. Die Bilddaten (im Folgenden Bilder genannt) der oberen Kamera 14 und der seitlichen Kamera 16 werden vorzugsweise an dem Monitor 18 ausgegeben.
Weiterhin können an der Säule 12 der Zentriervorrichtung 10 (z.B. drei) Leuchtmittel 28 angeordnet sein. Bei den Leuchtmitteln 28 kann es sich beispielsweise um Leuchtstäbe, wie Leuchtstoffröhren handeln. Die Leuchtmittel 28 können jedoch auch jeweils eine oder mehrere Glühbirnen, Halogenleuchten, Leuchtdioden, etc. aufweisen.
Die effektive optische Achse 20 der oberen Kamera 14 kann z.B. parallel zu der Nullblickrichtung des Brillenträgers 30 angeordnet sein. Die Nullblickrichtung entspricht der Fixierlinie der Augen des Brillenträgers 30 in Primärstellung. Die seitliche Kamera 16 kann derart angeordnet sein, dass die effektive optische Achse 22 der seitlichen Kamera 16 die effektive optische Achse 20 der oberen Kamera 14 in einem Schnittpunkt 24 unter einem Schnittwinkel von z.B. näherungsweise 30° schneidet. Bei dem Schnittpunkt 24 der effektiven optischen Achsen 20, 22 handelt es sich vorzugsweise um den Punkt einer Nasenwurzel des Brillenträgers 30. Hierbei sind auch andere Schnittwinkel möglich, z.B. kann der Schnittwinkel kleiner als etwa 60° ausgebildet sein. Es ist nicht notwendig, dass sich die effektiven optischen Achsen 20, 22 schneiden.
Die Kameras 14, 16 können ausgelegt sein, jeweils einzelne Bilder eines Teilbereichs des Kopfes des Brillenträgers 30 zu erzeugen. Es ist auch möglich, dass mittels der Kameras 14, 16 Videosequenzen aufgenommen werden und diese Videosequenzen zur weiteren Auswertung benutzt werden. Die Bilddaten und/oder Bilder können zur weiteren Auswertung zeitsynchronisiert aufgenommen werden.
In Betriebsstellung kann der Brillenträger 30 derart angeordnet und/oder positioniert sein, dass sein Blick auf den teildurchlässigen Spiegel 26 gerichtet ist, wobei der Benutzer etwa auf die Abbildung seiner Nasenwurzel in dem Spiegelbild des teildurchlässigen Spiegels 26 blickt.
Die Bildaufnahmeeinrichtungen 14, 16 können Elemente einer Messeinrichtung der Zentriervorrichtung 10 sein. Weitere Elemente der Messeinrichtung können z.B. im Inneren des Gehäuses 12 angeordnet sein, wie z.B. ein Prozessor, ein Speicher und/oder eine Software. Mittels der von den Bildaufnahmeeinrichtungen 14, 16 aufgenommenen Bilddaten kann die Messeinrichtung die Messposition zumindest eines Auges der Brillenträgers 30 ermitteln, bevorzugt die Messpositionen beider Augen der Brillenträgers 30.
Die Zentriervorrichtung 10 weist ferner zumindest ein Fixationstarget 40 auf. Dabei kann die Zentriervorrichtung 10 auch zwei Fixationstargets 40 aufweisen, z.B. zum Ausrichten des Brillenträgers 30 in unterschiedlichen Positionen.
2 zeigt eine schematische, perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Fixationstargets 40. Das Fixationstarget 40 weist eine die Zylinderlinse 42 sowie eine Lichtquelle 41 auf. Die Lichtquelle 41 kann beispielsweise eine LED, insbesondere eine homogene LED, eine Glühlampe oder eine ähnliche Lichtquelle umfassen. Die Lichtquelle 41 kann etwa an einer Brennlinie der Zylinderlinse 42 angeordnet sein.
In der gezeigten Ausführungsform ist die Lichtquelle 41 etwa stabförmig und/oder zylinderförmig ausgebildet. Die Lichtquelle 41 kann somit im Wesentlichen als eine leuchtende Linie ausgebildet sein. Die stabförmige Lichtquelle 41 ist etwa vertikal angeordnet, d.h. dass die Zylinderachse der Lichtquelle 41 etwa vertikal angeordnet ist. Die Vertikalrichtung ist in den Figuren als y-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems gekennzeichnet.
Die Zylinderachse der Zylinderlinse 42 ist ebenfalls etwa vertikal, d.h. in y-Richtung, angeordnet. Die Lichtquelle 41 ist in negative z-Richtung von der Zylinderlinse 42 beabstandet. Dabei ist die z-Richtung eine etwa horizontal ausgerichtete Richtung, welche etwa senkrecht von der konvexen Seite der Zylinderlinse 42 weg weist in Richtung des von der Lichtquelle 41 durch die Zylinderlinse 42 abgestrahlten Lichtfelds.
3 zeigt in einer schematischen Draufsicht das Fixationstarget 40. Dabei ist gezeigt, wie das von der Lichtquelle 41 abgestrahlte Licht die etwa flache Rückseite der Zylinderlinse 42 beleuchtet. Dieses Licht dringt in die Zylinderlinse 42 ein und wird von der Zylinderlinse 42 an ihrer konvexen Seite, welche der Lichtquelle 41 abgewandt ist, als etwa parallel ausgerichtete Lichtstrahlen 50 abgestrahlt. Die Lichtstrahlen 50 bilden das vom Fixationstarget 40 tatsächlich erzeugte und/oder abgestrahlte Lichtfeld aus.
Die Lichtstrahlen 50 sind etwa parallel zueinander ausgerichtet und strahlen in etwa in z-Richtung, d.h. etwa horizontal vom Fixationstarget 40 (und der Zentriervorrichtung 10) weg in Richtung zum Brillenträger 30 hin (vgl. auch das in 1 gezeigte Koordinatensystem). Die z-Richtung fällt somit mit der optischen Achse des Fixationstargets zusammen.
Idealerweise ist die Lichtquelle 41 exakt in der Brennlinie der Zylinderlinse 42 angeordnet. Dann ist die elektromagnetische Strahlung, welche von den Lichtstrahlen 50 bereitgestellt wird, exakt parallel. Sofern die Zylinderachse und Brennlinie der Zylinderlinse 42 exakt vertikal angeordnet sind, breiten sich auch die Lichtstrahlen 50 exakt in einer horizontalen Ebene im Bezugssystem der Erde aus. Eine solche x-z-Ebene ist z.B. in 3 gezeigt.
Die x-Richtung des benutzten Koordinatensystems ist ebenfalls etwa horizontal angeordnet, steht senkrecht auf der y- und der z-Richtung, und weist in einer seitlichen Richtung von dem Fixationstarget 40 weg (vgl. 2). Die x-Richtung kann z.B. parallel zur flachen Rückseite der Zylinderlinse 42 angeordnet sein und/oder in eine laterale Richtung weisen.
Eine optische Achse des Fixationstargets 40 ist eine Achse, die im Wesentlichen parallel zu der elektromagnetischen Strahlung der Lichtstrahlen 50 angeordnet ist. Die optische Achse des Fixationstargets weist somit in z-Richtung.
Das Lichtfeld des Fixationstargets 40 wird von der vertikalen, diffus leuchtenden Lichtquelle 41 und der vertikal orientierten Zylinderlinse 42 gebildet. Da die diffus leuchtende Lichtquelle 41 in der Brennlinie steht, ist das resultierende Lichtfeld (vgl. 3) entlang derx-Richtung in der horizontalen Ebene (x-z-Ebene) parallel zur Achse des Fixationstargets 40, also der z-Richtung, und diffus in der vertikalen y-Richtung. Dadurch wird ein Auge im Bereich des Lichtfeldes bei dessen Betrachtung horizontal parallel zur Achse des Fixationstargets ausgelenkt, aber vertikal nicht beeinflusst.
Hierbei muss die Brennlinie nicht (wie in den 2 und 3 gezeigt) außerhalb des Linsenelementes der Zylinderlinse 42 liegen. In einer monolithischen Bauform kann die Brennlinie und damit die leuchtende Linie auch an der Rückfläche oder innerhalb des Linsenelementes liegen.
Wird dieses Fixationstarget 42 in der Zentriervorrichtung 10 und/oder einem Videozentriersystem eingesetzt, kann die Achse des Fixationstargets (z-Achse) parallel zur Achse der Zentriervorrichtung 10 ausgerichtet werden. Diese Achse der Zentriervorrichtung 10 kann beispielsweise die effektive optische Achse einer der Bildaufnahmeeinrichtungen sein, z.B. die erste effektive optische Achse 20 der ersten Bildaufnahmeeinrichtung 14. Allgemein kann die Achse des Fixationstargets 40 parallel zur effektiven optischen Achse einer Zentriervorrichtung mit nur einer Kamera, parallel zu einer primären Kamera einer Zentriervorrichtung mit zwei oder mehreren Kameras, oder einer Symmetrieachse bei einer Zentriervorrichtung mit mehreren seitlich zueinander angeordneten Kameras angeordnet werden. Bei einer Zentriervorrichtung, welche einen Spiegel 26 aufweist, in dem sich der Brillenträger 30 beobachten kann, kann die Achse der Zentriervorrichtung auch in Abhängigkeit der Ausrichtung der Spiegelfläche (typischerweise als Normale auf die Spiegelfläche) definiert sein.
Um eine Fehlauslenkung der Augen des Brillenträgers 30 zu vermeiden, sollte die horizontale Komponente der Richtung des Lichtfelds über den ganzen Bereich gleichmäßig parallel und parallel zur Achse der Zentriervorrichtung 10 angeordnet sein. Anderenfalls würde das Auge in der Horizontalen abweichend von dieser Soll-Richtung ausgelenkt, nämlich in der jeweiligen lokalen Richtung des Lichtfeldes am Ort der Pupille des Brillenträgers 30.
Um ein derartiges Lichtfeld zur Verfügung zu stellen, müssen bei herkömmlichen Fixationstargets zwei Bedingungen erfüllt werden: Erstens darf die Zylinderlinse 42 keine Abbildungsfehler aufweisen, was hohe Ansprüche an deren Fertigung stellt. Zweitens muss die diffus leuchtende Lichtquelle 41 genau in der Brennlinie der Zylinderlinse 42 stehen. Dies erfordert ein justierbares System und/oder passgenaue Komponenten. Das justierbare System bedarf einer komplexen Optik und Mechanik, die eine Justage der beiden optischen Elemente 41, 42 zueinander sowie zur Achse der Zentriervorrichtung 10 ermöglichen. Weiterhin bedarf es hierfür einer aufwändigen Justage während und/oder nach der Fertigung. Die passgenauen Komponenten sollten derart geringe Toleranzen und entsprechende Passungen aufweisen, dass beim Zusammenfügen der Bauteile auf Grund der Toleranzkette zwangsläufig ein Lichtfeld mit der notwendigen Qualität entsteht. Dies stellt besonders hohe Anforderungen an die Fertigung der Zylinderlinse 42. Die dazu notwendigen Toleranzen hinsichtlich der lateralen und axialen Lage der Brennlinie bezogen auf Flächenelemente der Zylinderlinse 42 können mit kostengünstigen Standardprozessen nicht erreicht werden.
Dies gilt insbesondere für Lichtfelder mit großer lateraler Ausdehnung (insbesondere in x-Richtung), da sich hierbei Abbildungsfehler einer Linse (insbesondere bei einfachen Zylinderlinsen mit sphärischem Schnitt) besonders deutlich auswirken. Es erfordert schon aufwändig herzustellende Linsen mit asphärischen Schnitten, um die Abbildungsfehler zu vermeiden.
Eine Aufgabe der Erfindung kann es sein, Vorrichtungen und Verfahren bereitzustellen, die eine hohe Genauigkeit bei der Messung von Parametern, insbesondere von optischen Zentrierparametern, des Auges und/oder des Systems Brille-Auge mit weniger anspruchsvollen Komponenten und/oder Systemen zu geringen Herstellungskosten ermöglicht. Beispiele für derartige Parameter sind die bekannten Zentrier- und Individualparameter sowie die Augendrehpunktlage, Position, Form und Größe der Pupille sowie die Position des Hornhautscheitels.
Um die voranstehend aufgeführten Kosten zu reduzieren, kann ein Lichtfeld mit geringerer Qualität verwendet werden, beispielsweise mit nicht exakt justierten Komponenten und/oder mit nicht exakt gefertigten Linsen. Es erfolgt eine Korrektur der ermittelten optischen Zentrierparameter des zumindest einen Auges oder des Systems Brille-Auge unter Verwendung der Eigenschaften des Lichtfeldes, insbesondere von Abweichungsinformationen.
Dazu kann zunächst das tatsächlich erzeugte Lichtfeld des Fixationstargets 40 charakterisiert werden. Anschließend kann auf Basis mindestens einer direkt ermittelten Messposition der Elemente des Auges und/oder des Systems Brille-Auge mindestens ein zu bestimmender optischer Zentrierparameter bestimmt werden unter Berücksichtigung der Abweichungsinformationen und/oder des tatsächlich erzeugten Lichtfelds.
Beschreibung des Lichtfeldes
Nachfolgend werden mehrere Möglichkeiten beschrieben, wie das von dem in den 2 und 3 gezeigte Fixationstarget 40 erzeugte Lichtfeld beschrieben werden kann. Diese Beschreibungen können Bestandteil der Abweichungsinformationen bilden, welche in der Korrektureinrichtung gespeichert sein können.
Allgemein müssen Fixationstargets jedoch nicht genau eine stabförmige Lichtquelle 41 sowie eine Zylinderlinse 42 aufweisen, sondern sie können auch mehrere Lichtquellen aufweisen sowie andere und/oder mehrere Linsen. Solche anders geformten Fixationstargets können auf eine analoge und/oder ähnliche Art beschrieben werden.
Idealerweise sollte die Lichtquelle 41 exakt in der Brennlinie der Zylinderlinse 42 angeordnet sein, die Zylinderlinse sollte keinen Linsenfehler aufweisen, und das Fixationstarget sollte exakt an der Zentriervorrichtung ausgerichtet sein, so dass ein ideales Solllichtfeld erzeugt wird. Das Sollichtfeld kann z.B. in einer ersten vorbestimmbaren Ebene diffuse Strahlung ausbilden, insbesondere in der Vertikalen. Die elektromagnetische Strahlung des Solllichtfelds kann in einer zweiten vorbestimmbaren Ebene, die senkrecht zu der ersten Ebene angeordnet ist, parallel ausgebildet ist. Dies kann die horizontale Ebene sein.
In der Praxis kann das tatsächlich emittierte und/oder erzeugte Lichtfeld jedoch von dem gewünschten Sollichtfeld abweichen, insbesondere bei Verwendung günstiger Elemente des Fixationstargets und/oder bei einer einfachen Justage des Fixationstargets an der Zentriervorrichtung.
Falls die Lichtquelle 41 z.B. in der Brennebene und parallel zur Zylinderachse der Zylinderlinse 42 Linse angeordnet ist, kann ein lateraler Versatz zwischen der Brennlinie der Linse und der stabförmigen Lichtquelle 41 bestehen. Dies kann beispielsweise durch eine Toleranz der Linse in Bezug auf die laterale Position der Brennlinie verursacht werden.
In diesem Fall kann die horizontale Komponente der Richtung des Lichtfeld als immer noch parallel, aber in der horizontalen Ebene gegen die z-Achse verkippt angenommen werden. Hierbei kann das Lichtfeld und/oder können die Abweichungsinformationen somit eine prismatische Komponente aufweisen.
Als Beschreibung einer solchen prismatischen Komponente kann ein horizontaler Verkippungswinkel (oder ein äquivalenter Parameter) ausreichend sein. Eine Abhängigkeit von der Position im Raum ist hier weder zur Beschreibung noch bei der Auswertung erforderlich.
Für den Fall, dass die stabförmige Lichtquelle parallel und ohne lateralen Versatz zur Zylinderachse der Linse steht, kann ein axialer Abstand zur Brennebene auftreten. Dies kann beispielsweise durch eine Toleranz der Zylinderlinse 42 in Bezug auf die Brennweite verursacht werden.
In diesem Fall erhält die horizontale Komponente der Richtung des Lichtfelds einen Defokus-Anteil. Sie ist konvergent oder divergent. Hierbei kann das Lichtfeld und/oder können die Abweichungsinformationen somit eine Defokus-Komponente aufweisen.
Für die Beschreibung eines solchen Lichtfelds kann ein ortsunabhängiger Parameter ausreichend sein, welcher den Grad der Divergenz und/oder Konvergenz angibt. Dies kann zum Beispiel die Lage derjenigen Kreuzungslinie sein, in der sich alle Strahlebenen des Lichtfeldes kreuzen. Dies kann z.B. ein Abstand dieser Kreuzungslinie von einer definierten vertikalen Ebene wie z.B. der x-y-Ebene sein.
Auch wenn hier keine ortsabhängigen Parameter für die Beschreibung notwendig sind, kann in diesem Fall für die Auswertung die lokale Richtung der horizontalen Komponente der Richtung des Lichtfelds am Messort, insbesondere am Ort der Pupille des Brillenträgers 30, bestimmt werden.
Durch die Form der Linse und/oder eine Abweichung der Lage der leuchtenden Linie von der Position der Brennlinie kann die horizontale Komponente der Richtung des Lichtfelds neben einer prismatischen und/oder einer Defokus-Komponente auch Komponenten höherer Ordnung aufweisen. Ein Beispiel hierfür stellt die sphärische Aberration einer Linse mit sphärischen Flächen dar. Hierbei kann das Lichtfeld und/oder können die Abweichungsinformationen somit Komponenten höherer Ordnung aufweisen.
Für die Beschreibung der horizontalen Komponente der Richtung eines solchen Lichtfelds können entsprechend ein oder mehrere ortsunabhängige Parameter verwendet werden, die Eigenschaften der horizontalen Komponente der Richtung des Lichtfelds in einer geeigneten Notation angeben. Beispiele hierfür sind Zernike-Koeffizienten, Taylor-Koeffizienten und Seidelsche Eikonale.
Auch in diesem Fall muss sollte die Auswertung die lokale Richtung die horizontale Komponente der Richtung des Lichtfelds am Messort, insbesondere am Ort der Pupille des Brillenträgers 30, bestimmt werden.
Es können verschiedene der voranstehend aufgezeigten Komponenten in Kombination auftreten. Beispielsweise kann durch eine Verschiebung der diffus leuchtenden Linie von der Brennlinie in x- und z-Richtung eine prismatische Komponente mit einer Defokus-Komponente kombiniert sein. Auch in diesem Fall kann das Lichtfeld durch die Lage (Position in x- und z-Richtung) der Kreuzungslinie, in der sich alle Strahlebenen des Lichtfeldes kreuzen, angegeben werden.
Analog zum voranstehend beschriebenen Vorgehen können hierbei für die Beschreibung der horizontalen Komponente der Richtung des Lichtfelds auch mehrere ortsunabhängige Parameter verwendet werden, die Eigenschaften der horizontalen Komponente der Richtung des Lichtfelds in geeigneter Notation angeben. Beispiele hierfür sind Zernike-Koeffizienten, Taylor-Koeffizienten und Seidelsche Eikonale.
Auch in diesem Fall kann für die Auswertung die lokale Richtung die horizontale Komponente der Richtung des Lichtfelds am Messort, insbesondere am Ort der Pupille des Brillenträgers 30, bestimmt werden.
Die Abweichungsinformation kann als eine ortabhängige Funktion und/oder ortabhängige Tabelle gespeichert sein. So kann die lokale Richtung des Lichtfeldes als Funktion des Ortes im Raum beschrieben werden, z.B. als Winkel und/oder als Richtung eines Vektors. Diese ortsabhängige Funktion kann analytisch gegeben sein, und/oder z.B. als Potenzreihenansatz an vorhandene Informationen über das Lichtfeld angepasst werden.
Entzieht sich die Form des Lichtfeldes einer analytischen Beschreibung oder ist diese nicht notwendig oder nicht gewünscht, kann für jeden Punkt im Raum die lokale Richtung des Lichtfeldes z.B. als Winkel und/oder als Richtung eines Vektors angegeben werden. Dabei kann auch zwischen Stützstellen interpoliert werden.
Das Lichtfeld kann höhenabhängig beschrieben werden. Voranstehend wurde noch davon ausgegangen, dass das Lichtfeld unabhängig von der Höhe, also der y-Koordinate, und somit translationssymmetrisch in Richtung der Brennlinie der Zylinderlinse 42 angeordnet ist. Das tatsächlich erzeugte Lichtfeld kann aber auch höhenabhängig ausgebildet sein, also eine höhenabhängige Komponente aufweisen.
So kann die stabförmige Lichtquelle 41 gebogen und/oder gegen die Brennlinie verkippt sein. Weiterhin kann die Zylinderlinse 42 asymmetrisch geschliffen sein. In diesem Fall gilt das voranstehend Ausgeführte analog unter zusätzlicher Berücksichtigung der y-Koordinate.
Bei Beschreibung mit einer prismatischen Komponente, einer Defokus-Komponente, mit Komponenten höherer Ordnung und/oder Kombinationen davon können diese Komponenten ebenenweise für verschiedene Höhen angegeben werden. Alternativ oder zusätzlich können sie in Form von globalen Komponenten und/oder einer dreidimensionalen Lage einer Linie derjenigen Schnittpunkte, in denen sich die Lichtstrahlen jeweils einer (z.B. horizontalen) Ebene schneiden, angegeben werden. Bei einem höhenabhängigen Lichtfeld kann die Höhe als dritte Koordinate dazukommen, also die y-Koordinate.
Charakterisierung des Lichtfeldes
Nachfolgend werden mehrere Möglichkeiten beschrieben, wie die Abweichungsinformationen über das von dem in den 2 und 3 gezeigte Fixationstarget 40 erzeugte Lichtfeld erlangt und/oder erfasst werden können.
Zum Erlangen der Abweichungsinformationen über das Lichtfeldes gibt es beispielsweise folgende Möglichkeiten:

Das tatsächlich emittierte Lichtfeld kann vermessen werden. Dies kann beispielsweise mittels einer Lichtfeldmessvorrichtung erfolgen.

In einigen Ausführungsformen weist die Lichtfeldmessvorrichtung eine Blende auf.
4A zeigt eine erste Ausführungsform einer solchen Lichtfeldmessvorrichtung 100 in einer perspektivischen Darstellung. Die Lichtfeldmessvorrichtung 100 weist ein Gehäuse 101 auf, welches z.B. als ein Tubus ausgebildet sein kann. Das Gehäuse 101 kann sich von einer Messseite 110 zu einer Bildseite 111 erstrecken. In einer Messposition und/oder Betriebsposition kann das Gehäuse 101 senkrecht zur x-y-Ebene und parallel zur z-Achse so ausgerichtet werden, dass seine Messseite 110 der Zentriervorrichtung 10 (vgl. 1) zugewandt ist.
In der Messseite 110 ist zumindest eine Blende 102 ausgebildet. In dem in 4A gezeigten Ausführungsbeispiel sind in der Messseite 110 mehrere schlitzförmige Blenden 102 ausgebildet, welche vertikal (d.h. parallel zur y-Achse) ausgerichtet sein können.
An dem der Messseite 110 abgewandten Ende weist das Gehäuse 101 die Bildseite 111 auf, an welcher z.B. eine Streuscheibe 103, Leinwand und/oder ähnliches bildgebendes Element ausgebildet sein kann. Auf die Streuscheibe 103 wird ein von dem Lichtfeld erzeugtes Bild 104 der jeweiligen Blendenöffnung generiert. Die Lage dieses Bildes 104 kann erkannt werden, z.B. manuell abgelesen und/oder erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann stattdessen eine Lichtfeldmessvorrichtung 100 eingesetzt werden, die ein automatisches Erfassen erlaubt, z.B. mittels eines Fotosensors an Stelle der Streuscheibe 103.
4B zeigt eine zweite Ausführungsform einer Lichtfeldmessvorrichtung 100' in einer Frontdarstellung. Die Messseite 110 der Lichtfeldmessvorrichtung 100' weist mehre Blenden 106 auf, welche etwa rautenförmig, etwa quaderförmig, und/oder etwa kreisförmig ausgebildet sein können. Ansonsten kann die Lichtfeldmessvorrichtung 100' im Wesentlichen der in 4A gezeigten Lichtfeldmessvorrichtung 100 entsprechen.
Die Anzahl, Lage und Ausgestaltung der Öffnungen und/oder Blenden 102, 106 kann dabei an jeweilige Annahmen über das Lichtfeld angepasst werden:

• Geht man von der Annahme aus, dass das Lichtfeld nur eine Verkippung aufweist, d.h. eine prismatische Komponente, kann eine Blendenöffnung ausreichend sein. Es kann dann aus der Abweichung der Position des Bildes 104 von der erwarteten Position des Bildes und der Länge des Gehäuses 101, d.h. dem Abstand zwischen der Blende 102, 106 in der Messseite 110 und der Streuscheibe103 und/oder einer entsprechenden Bildaufnahmeeinrichtung der Bildseite 111, gegebenenfalls unter Berücksichtigung einer eventuell vorhandenen Optik, direkt auf den globalen Verkippungswinkel geschlossen werden. Die erwartete Position des Bildes entspricht allgemein der Position auf der Bildseite 111, an welcher das Bild positioniert wäre, wenn die Blende 102, 106 vom Solllichtfeld beleuchtet würde.
• Geht man von der Annahme aus, dass das Lichtfeld eine reine Defokus-Komponente aufweist, kann ebenfalls eine Blendenöffnung ausreichend sein. Diese kann beim Vermessen von der Achse des Fixationstargets 40 beabstandet angeordnet werden. Aus dem Abstand der Blendenöffnung von der Achse des Fixationstargets 40, der Abweichung der Position des Bildes von der erwarteten Position des Bildes (s.o.) und der Länge des Gehäuses 101 (s.o.) kann dann direkt auf den lokalen Verkippungswinkel geschlossen werden.
• Analog hierzu kann bei einer Kombination von zwei Blendenöffnungen und/oder Messungen sowohl eine Verkippung als auch ein Defokus-Term vermessen werden. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Ermittlung eines Kreuzungspunktes in einer Ebene und/oder einer Kreuzungslinie im Raum, in dem oder der sich alle Strahl(eben)en des Lichtfeldes kreuzen. Der Kreuzungspunkt und/oder die Kreuzungslinie kann aus den Positionen der Blendenöffnungen und der jeweils erzeugten Bilder 104 ermittelt werden.
• Für Komponenten höherer Ordnung können entsprechend weitere Blendenöffnungen und/oder Messungen vorgenommen werden.

Weist die Messseite 110 mehre Blendenöffnungen 102, 106 auf, oder werden mehrere Messungen durchgeführt, als mindestens notwendig sind, so kann die Messgenauigkeit und/oder Zuverlässigkeit der ermittelten Parameter des Lichtfelds verbessert werden. Zusätzlich können hierbei weitere Abweichungen des Lichtfeldes festgestellt werden.
Geht man wie bereits voranstehend ausgeführt von einem höhenunabhängigen Lichtfeld aus, kann eine Anordnung von Blenden 102 in einer Art Kamm aus beispielsweise 3, 5, 7, 9, 10, ... oder 100 linienförmigen Blendenöffnungen verwendet werden (vgl. 4A). Hieraus können die entsprechenden Parameter der Darstellung des Lichtfeldes und/oder entsprechende Tabellenwerte bestimmt werden.
Soll eine Höhenabhängigkeit des Lichtfelds berücksichtig werden, kann eine Matrix an punktförmigen Öffnungen (z.B. 3x3 bis 100x3; 3x5 bis 100x5; oder auch bis 100x100) verwendet werden, vgl. z.B. 4B für eine 3x5 Matrix.
Um besonders bei einer höheren Anzahl von Blendenöffnungen und/oder stark verkippten, konvergenten oder divergenten Lichtfeldern eine eindeutige Zuordnung zu vereinfachen, können die Blendenöffnungen gesteuert geöffnet und/oder geschlossen ausgebildet sein. Einzelne Blendenöffnungen können spezielle Geometrien aufweisen. Einzelne Blenden können dabei z.B. als Rautenblenden 107, als Quadratblenden 108, als Kreisblenden, als horizontaler Balken, als vertikaler Balken, als Blenden unterschiedlichen Transparenzgrads (welche eine unterschiedliche Bildhelligkeit bewirken) und/oder als Farbfilterblenden ausgebildet sein.
Beim Einsatz längerer Gehäusetuben der Lichtfeldmessvorrichtung 100, 100' können sich die Bilder der Blendenöffnungen für unterschiedliche Höhen, d.h. für unterschiedliche y-Koordinaten, überlappen und/oder ihre Form unerkennbar sein, da in dieser Richtung die Bilder durch die in dieser Richtungskomponente diffuse Strahlung ausgeschmiert werden können. In diesem Fall kann der Schwerpunkt der Intensität als Position herangezogen werden, oder jeweils nur Blendenöffnungen mit sich nicht überlappenden Bildern geöffnet werden und gegebenenfalls mehrere Messungen mit unterschiedlichen geöffneten Blenden durchgeführt werden.
In einigen Ausführungsformen weist die Lichtfeldmessvorrichtung eine abbildende Optik auf, und/oder es wird eine Messkamera ohne Blende dazu verwendet.
Im einfachsten Fall kann eine Linse verwendet werden, in deren Brennebene ein lichtempfindlicher Chip angeordnet sein kann. Dies entspricht etwa einer auf Unendlich eingestellten Kamera. Aus dem von dem Fixationstarget 40 in dieser Lichtfeldmessvorrichtung erzeugten Bild kann dann auf das Lichtfeld zurückgeschlossen werden. Hierbei kann idealerweise der gesamte Messbereich vermessen und/oder abgebildet werden.
Im Fall einer lediglich prismatischen Abweichung des Fixationstargets kann aus der Entfernung des z.B. linienförmigen Bildes vom Zentrum der Abbildungsoptik direkt auf die Ausbreitungsrichtung des Lichtfelds geschlossen werden.
Beim Vorliegen einer (z.B. zusätzlichen) Defokus-Komponente im Lichtfeld des Fixationstargets kann (z.B. zusätzlich) aus der Größe des Bildes auf die Stärke der Konvergenz und/oder Divergenz geschlossen werden. Dazu kann beispielsweise entweder die Größe des Bildes in x-Richtung, z.B. als Bereich der Intensität oberhalb eines relativen Maximums oder eines absolut definierten Schwellwertes, oder die Intensitätsverteilung kann in x-Richtung ausgewertet werden. Liegt eine Komponente sphärischer Aberration vor, also z.B. bei einer sphärischen Linse ohne Defokus, kann ebenso vorgegangen werden.
Kombinierte Abbildungsfehler, also z.B. eine Defokus-Komponente und eine sphärische Abweichung, können aus der Intensitätsverteilung des Bildes abgeleitet werden. Dazu kann eine (höhenunabhängige) Intensitätsfunktion I_Target(x) der folgenden Form an eine z.B. mittels Lichtfeldmessvorrichtung gemessene Intensitätsverteilung I_mess(x) angepasst werden: $I_{T a r g e t} (x) = \sum_{i} I_{i} (x, p_{i})$
Dabei stehen die I_i(x,p_i) für die von jeweils einer Komponente i, also z.B. vom Defokus oder der sphärische Aberration, erzeugte Intensitätsverteilung in Abhängigkeit von der x-Koordinate x. Jede Komponente i kann dabei von einem (höhenunabhängigen) Parameter und/oder Parametersatz p_i abhängen, z.B. von der Stärke des Defokus und/oder der Stärke der sphärischen Aberration. Eine Anpassung der Intensitätsfunktion I_Target(X) an die gemessene Intensitätsverteilung I_mess(x) kann dabei durch Festlegen und/oder Vermessen und/oder Variieren der Werte für den oder die Parameter p_i stattfinden.
Falls die Breite der Lichtquelle 41, also z.B. der leuchtenden Linie, die Intensitätsverteilung des Lichtfelds beeinflusst, kann dies entsprechend berücksichtigt werden, z.B. durch eine Faltung und/oder Entfaltung der Intensitätsfunktion mit der Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle 41.
Ähnliches gilt, wenn das Lichtfeld des Fixationstargets 40 nicht translationssymmetrisch zur y-Achse ist. Beim Vermessen des Lichtfeldes kann durch Anpassung einer höhenabhängigen Intensitätsfunktion $I_{T a r g e t} (x, y) = \sum_{i} I_{i} (x, p_{i} (y))$
durch Festlegen und/oder Vermessen und/oder Variieren der höhenabhängigen Parameter p_i(y) das diffuse Abstrahlen der Lichtquelle 41 in y-Richtung analog beispielsweise durch Faltung und/oder Entfaltung dieser höhenabhängigen Intensitätsfunktion mit der Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle 41 in y-Richtung berücksichtigt werden, z.B. typischerweise Cos⁴.
Ein weiterer Aspekt betrifft die Unterscheidung zwischen unterschiedlichen Vorzeichen von Abbildungsfehlern. Bei der Defokus-Komponente kann z.B. nicht anhand der Intensitätsverteilung in der Abbildung zwischen einem konvergenten und einem divergenten Lichtfeld unterschieden werden. Hier kann ein entsprechender Abbildungsfehler als Offset in die Optik der Lichtfeldmessvorrichtung eingebracht werden und/oder eine Kamera entsprechend eingestellt werden. Weist das Lichtfeld eines Fixationstargets 40 beispielsweise eine Konvergenz und/oder Divergenz im Bereich von +5 dpt bis -5 dpt auf, kann die Optik beispielsweise einen Defokus von +6 dpt (bzw. -6 dpt) enthalten, um die Konvergenz und/oder Divergenz dieses Lichtfeldes in den Bereich von +1 dpt bis +11 dpt (bzw. -1 dpt bis -11 dpt.) zu verschieben. In diesem Bereich können dann eine Spotgröße und/oder der Intensitätsverlauf eindeutig einer Konvergenz und/oder Divergenz zugeordnet und quantitativ ausgewertet werden.
Für andere Komponenten gilt das hier beispielhaft für die Defokus-Komponente beschriebene analog. So kann z.B. eine prismatische Komponente mittels einer Optik ausgewertet werden.
Unabhängig von der Art und/oder dem genauen Aufbau der zur Vermessung des Lichtfelds des Fixationstargets 40 verwendeten Lichtfeldmessvorrichtung sollte die Lichtfeldmessvorrichtung kontrolliert und/oder kalibriert an das Fixationstarget 40 und/oder die Zentriervorrichtung 10 angelegt werden.
Dies kann beispielsweise durch entsprechende Auflagen und Passungen 105 (vgl. 4A) mit Nuten-und-Feder-Verbindungen zwischen der Lichtfeldmessvorrichtung 100, 100' einerseits und dem Fixationstarget 40 und/oder der Zentriervorrichtung 10 andererseits bewirkt werden.
Allgemein kann die Lichtfeldmessvorrichtung 100, 100' und/oder das Fixationstarget 40 und/oder die Zentriervorrichtung 10 Ausrichtmittel (wie z.B. die Passungen 105) aufweisen, die ein kontrolliertes Ausrichten der Lichtfeldmessvorrichtung 100, 100' relativ zum Fixationstarget 40 und/oder zur Zentriervorrichtung 10 unterstützen, ermöglichen und/oder sicherstellen.
Diese Ausrichtmittel können so ausgestaltet sein, dass sie ein Verdrehen der Komponenten gegeneinander verhindern und/oder reduzieren, beispielsweise durch eine asymmetrische Anordnung und/oder unterschiedliche Formen der Nuten-und-Feder-Passungen. Die Ausrichtmittel können mehrfach und/oder periodisch ausgestaltet sein, um mehrfaches Ansetzen mit unterschiedlichen, vordefinierten Abständen zu ermöglichen.
Ist die Achse der Zentriervorrichtung 10 durch einen Spiegel 26 bestimmt, in dem sich der Brillenträger 30 beobachten kann, kann die Ausrichtung der Lichtfeldmessvorrichtung 100, 100' durch eine Auflagefläche, die in Messstellung bündig auf der Spiegelfläche aufliegt, realisiert werden. Dabei kann die Achse der Lichtfeldmessvorrichtung 100, 100' senkrecht zu der Spiegelfläche ausgerichtet werden.
Kann das Vorhandensein einer prismatischen Komponente des Lichtfelds des Fixationstargets 40 ausgeschlossen werden, ist kein lateral richtiges Anlegen erforderlich. Dies kann das Anordnen der Lichtfeldmessvorrichtung 100, 100' in Messstellung vereinfachen.
Alternativ oder zusätzlich zur Vermessung des erzeugten Lichtfeldes können auch Elemente und/oder vormontierte Module aus mehreren Elementen des Fixationstargets 40 vermessen werden, um daraus das Lichtfeld zu ermitteln. Dabei können alle oder nur ein bzw. mehrere Elemente bzw. Module vermessen werden, insbesondere das- oder diejenigen Element(e), die die höchste (Fertigungs-)Toleranz aufweist bzw. aufweisen, und/oder dessen bzw. deren Toleranz die stärksten Auswirkungen auf das Lichtfeld haben.
Für den exemplarischen Fall, dass die die Lichtquelle 41 und das tubusförmige Gehäuse 101 zur Ausrichtung der stabförmigen Lichtquelle 41 zur Zylinderlinse 42 und zur Zentriervorrichtung hinreichend genau gefertigt werden kann, aber die Zylinderlinse 42 z.B. hinsichtlich der axialen Lage der Brennlinie, Brennweite und/oder der lateralen Lage (z.B. wegen eines Keilfehlers und/oder einer Verschiebung des Scheitels) eine zu breite Fertigungstoleranz aufweist, kann die Geometrie der Zylinderlinse 42 und/oder können direkt ihre Abbildungseigenschaften gemessen werden und aus diesen Informationen sowie den Daten der übrigen Elemente des Fixationstargets 40 die voraussichtlichen Eigenschaften des Lichtfeldes abgeleitet werden, beispielsweise in Form der Lage der Linie, in der sich die Strahlen des Lichtfeldes schneiden.
Weiterhin kann beispielsweise wenigstens eine Oberfläche der Zylinderlinse 42, z.B. die konvexe Oberfläche bei einer plan-konvexen Linse, gemessen werden und daraus Parameter zur Beschreibung des erzeugten Lichtfeldes abgeleitet werden, z.B. als Zernike-Koeffizienten.
Die Messungen können dabei jeweils entweder individuell an dem jeweiligen einzelnen Element und/oder Modul, oder an einem oder mehreren für eine Charge repräsentativen durchgeführt werden. Dabei kann z.B. ein Mittelwert oder Median mehrerer Elemente und/oder Module verwendet werden.
In einem weiteren Ausführungsform kann mit reinen Theoriewerten gearbeitet werden. Dies kann ist zum Beispiel dann erfolgen, wenn die Zylinderlinse 42 bekannte Abbildungsfehler enthält, wie z.B. sphärische Aberrationen, die auf diese Weise ausgeglichen werden können.
So können konstruktiv und/oder fertigungsbedingte Fehlanpassungen ausgeglichen werden, z.B. Abweichungen der Lage der Lichtquelle 41 von der Brennlinie der Zylinderlinse 42.
Berechnung und/oder Korrektur der zu messenden Parameter
In der folgenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass eine horizontale Komponente der Augenstellung des Brillenträgers 30 beim Vermessen mittels Zentriervorrichtung 10 der horizontalen Komponente der Richtung des erzeugten Lichtfeldes entspricht.
Eine Abweichung der tatsächlichen Richtung der horizontalen Komponente der Richtung des Lichtfeldes von der Sollrichtung des gewünschten Solllichtfelds am Messort, also z.B. am Ort der Pupille des Brillenträgers 30, wird im Weiteren als vorzeichenbehafteter Verkippungswinkel α bezeichnet.
Die Fehlauslenkung, also Drehung, des Auges in der Horizontalen entspricht der Abweichung der Richtung der horizontalen Komponente der Richtung des Lichtfelds und beträgt somit ebenso α.
Zur Berechnung der Messposition des Auges kann der Augenradius des Auges des Brillenträgers 30 verwendet werden. Der Augenradius kann mit r bezeichnet werden. Er kann z.B. generisch angenommen werden, wie dies z.B. in DIN e.V.: DIN EN ISO 5340, „Begriffe der physiologischen Optik“, April 1998 oder in C. W. Oyster: „The Human Eye“, 1999 näher ausgeführt ist. Der Augenradius r kann aber auch aus anderen Parametern des Auges abgeschätzt werden, z.B. aus der Fehlsichtigkeit, speziell gemäß einem linearen Zusammenhang, welcher z.B. in C. W. Oyster: „The Human Eye“, 1999 näher ausgeführt ist, oder er kann anderweitig gemessen, was z.B. in S. Trumm et al.: „Helligkeitsabhängige Anpassung eines Brillenglases“, DE 10 2011 120 974 A1 ausgeführt ist, oder er bestimmt werden, was z.B. in S. Trumm et al.: „Belegung eines Augenmodells zur Optimierung von Brillengläsern mit Messdaten“, DE 10 2017 007 975 A1 ausgeführt ist.
5 zeigt das Auge 31 des Brillenträgers 30 in einer schematischen Darstellung. Die Pupille des Auges 31 sollte sich beim Betrachten des Solllichtfelds in Sollposition 35 befinden. Tatsächlich befindet sie sich beim Betrachten des tatsächlichen Lichtfelds in Messposition 36. Ein Richtungsvektor vom Augendrehpunkt und/oder vom Augenmittelpunkt zur Sollposition 35 ist um den Verkippungswinkel α gegenüber einem Richtungsvektor vom Augendrehpunkt und/oder vom Augenmittelpunkt zur Messposition 36 verdreht.
Es ergibt sich damit für die Abweichung der Messposition 36 der Pupille in der Horizontalen senkrecht zur Achse des Fixationstargets 40, also für die horizontale Lateralabweichung Δx, ebenfalls vorzeichenbehaftet: $Δ x = s i n (α) * r$
In Richtung der Achse des Fixationstargets 40 erhöht sich der Abstand der Pupille von der Zentriervorrichtung 10 um die horizontale Frontalabweichung Δz mit: $Δ z = (1 - c o s (α)) * r$
Die Abweichung der Messposition 36 von der Sollposition 35 setzt sich somit zumindest aus der horizontalen Lateralabweichung Δx und der horizontalen Frontalabweichung Δz zusammen. Die horizontale Lateralabweichung Δx und die horizontale Frontalabweichung Δz können Bestandteil der Abweichungsinformationen sein, welche in der Korrektureinrichtung gespeichert sein können. Alternativ oder zusätzlich kann der Verkippungswinkel α als Abweichungsinformation vorliegen, z.B. in Kombination mit dem Augenradius r. Dann kann die horizontale Lateralabweichung Δx und die horizontale Frontalabweichung Δz von der Korrektureinrichtung berechnet werden.
In einer Ausführungsform kann die Zentriervorrichtung 10 die Tiefe (z) und die laterale Position der Pupille (x und y) und somit die Messposition 36 direkt erfassen, z.B. mittels eines kalibrierten Stereokamerasystems direkt aus den Bilddaten wie in R. Sessner et al.: „Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen von optischen Parametern eines Benutzers; Computerprogrammprodukt“, DE10 2005 003 699 A1 .
Weist die Zentriervorrichtung 10 z.B. nur eine Kamera auf, oder ist sie nicht kalibriert, so kann die genaue Messposition 36 der Pupille oft nicht unmittelbar erfasst werden. Hier kann jedoch beispielsweise folgendermaßen vorgegangen werden: In einem ersten Schritt kann beispielsweise aus der Größe eines Referenzobjektes, z.B. eines Aufsteckbügels, im Bild der Kamera und/oder der Position eines ortsfesten Referenzobjektes im Bild der Kamera und/oder Daten aus der Fokussierung der Kamera die Entfernung (z-Koordinate) abgeleitet werden. Weiterhin kann mit einer gegebenen Entfernung (z-Koordinate) auf Grund einer Positionsvorgabe für den Brillenträger 30 gearbeitet werden. Aus dieser Entfernung und/oder den vorgenannten Parametern und/oder Abbildungseigenschaften der Kamera kann die laterale Position der Pupille (x und y) ermittelt werden. Damit wird die Messposition ermittelt.
Die Richtung der Strahlen des Lichtfeldes kann am Messort, also z.B. am Ort der Pupille, bestimmt werden. Dazu kann in einem ersten Schritt die Richtung Strahlen des Lichtfelds und damit die Abweichung der Richtung der Strahlen des Lichtfeldes von der Sollrichtung, also der Richtung der Strahlen des Solllichtfelds, bestimmt werden.

Dies kann z.B. wie in Tabelle 1 aufgeführt geschehen: Tabelle 1: Bestimmen der Richtung der Strahlen des Lichtfeldes am Ort der Pupille

Abweichung des Lichtfeldes und Beschreibung	Abweichung unabhängig von der Höhe (Ermittlung in 2D)	Abweichung abhängig von der Höhe (Ermittlung in 3D)
Rein prismatischen Abweichung	α ist über den ganzen Bereich konstant, Keine weiteren Berechnungen erforderlich	α in Abhängigkeit der Höhe auswählen/berechnen
Defokusabweichung mit oder ohne prismatische Abweichung; Beschreibung durch Punkt / Linie, in dem sich die Strahlen schneiden	α aus der Richtung von der ermittelten Pupillenposition zum Schnittpunkt der Strahlen ermitteln	α aus der Richtung von der ermittelten Pupillenposition zum Schnittpunkt der Strahlen in der horizontalen Ebene, die der Höhe der ermittelten Pupillenposition y entspricht, bzw. zum Schnittpunkt der Linie mit der horizontalen Ebene, die die Pupillenposition enthält, ermitteln
Beliebige Abweichungen, dargestellt als Koeffizienten/Parameter (z.B. Zernike)	Berechnung aus den Koeffizienten bzw. Parametern und der ermittelten Pupillenposition	Berechnung aus den Koeffizienten für die horizontalen Ebene, in der sich die ermittelte Pupille befindet, bzw. direkt im Raum.
Beliebige Abweichungen, dargestellt als Funktion f.	Auswerten der Funktion f(x,z) an der ermittelten Pupillenposition	Auswerten der Funktion f_y(x,z) für die horizontalen Ebene, in der sich die Pupille befindet, bzw. der Funktion f(x,y,z) im Raum an der ermittelten Pupillenposition
Beliebige Abweichungen, dargestellt als Tabelle	Auswerten der Tabelle an der ermittelten Pupillenposition (nächster Wert oder Interpolation)	Auswerten der Tabelle an der Stelle der ermittelten Pupillenposition (nächster Wert oder Interpolation)

Nachfolgend wird beschrieben, wie die Messposition auf die Sollposition korrigiert werden kann, insbesondere die Messposition der Pupille auf die Sollposition der Pupille.

Wie beschrieben weicht die Messposition der Pupille, also z.B. (x_mess, z_mess) von der Sollposition der Pupille, also z.B. (X_soll, z_soll) um die Abweichung (Δx, Δz) ab: $x_{m e s s} = x_{s o l l} + Δ x und z_{m e s s} = z_{s o l l} + Δ z$
Zusammen mit [G1] und/oder [G2] ergibt sich damit zur Berechnung der korrigierten Sollposition (x_soll, z_soll): $x_{s o l l} = x_{m e s s} - s i n (α) * r und z_{s o l l} = z_{m e s s} - (1 - c o s (α)) * r$
In der Praxis kann dies - je nach Anspruch an die Genauigkeit - vereinfacht werden: Sollte immer mit einem festen Augenradius r und einem konstanten Verkippungswinkel α, also einer rein prismatische Auslenkung gerechnet werden, so können die horizontalen Abweichungen (Δx und/oder Δz) als feste Parameter vorberechnet und damit mit einem pauschalen Versatz gerechnet werden. Für kleine Auslenkungen können Kleinwinkelnäherung verwendet werden.
Zumindest die folgenden optischen Zentrierparameter und/oder individuellen Parameter, wie sie z.B. in DIN e.V.: DIN EN ISO 13666: „Begriffe der physiologischen Optik“, Dezember 2019 definiert sind, können aus der Position der Pupille und ggf. den jeweils relevanten Punkten der Brillenfassung abgeleitet werden:

- die Monokulare Pupillendistanz;
- die Einschleifhöhe;
- die Gesamtpupillendistanz (z.B. bei Messungen an beiden Augen);
- der Hornhautscheitelabstand;
- die Vorneigung in Gebrauchsstellung;
- der Fassungsscheibenwinkel in Gebrauchsstellung.

Da diese optischen Zentrierparameter von der Position der Pupille abhängen, wird zumindest einer, bevorzugt mehrere oder sogar alle, von der Parameterberechnungseinrichtung auf Basis der korrigierten Sollposition der Pupille berechnet.
Mittels der Abweichungsinformationen kann die Zentriervorrichtung 10 für die Ermittlung der Position des Augendrehpunkts benutzt werden und/oder um diesen zusätzlich oder an Stelle der korrigierten Pupillenposition zu ermitteln. Dies kann z.B. gemäß einer der folgenden beiden Methoden geschehen:

Für die erste Methode wird ein zuvor ermittelter oder festgelegter Augenradius r verwendet, vgl. dazu die voranstehenden Ausführungen. Es wird ein Vektor mit der Länge r und der Richtung des Lichtfeldes am Ort der ermittelten, unkorrigierten Pupillenposition (also der Messposition) an die ermittelte, unkorrigierte Pupillenposition angelegt. Der Endpunkt des Vektors kennzeichnet dann die Position des Augendrehpunktes.

Bei der zweiten Methode wird kein Augenradius benötigt, sondern dieser kann zusätzlich bestimmt werden. Es werden zwei Aufnahmen mit unterschiedlicher Position und/oder Orientierung des Gesichts des Brillenträgers 30 gemacht. Für jede Aufnahme wird eine Gerade durch die jeweiligen unkorrigierte Pupillenposition (d.h. Messposition) mit der jeweiligen Richtung des Lichtfeldes an der Stelle der jeweiligen unkorrigierten Pupillenposition gelegt. Beide Geraden werden in ein kopffestes Koordinatensystem überführt. Die Position und Orientierung des Kopfes des Brillenträgers 30 in den jeweiligen Aufnahmen kann anhand von speziellen Eigenschaften des Gesichts und/oder der Fassung oder an dem Gesicht oder an der Fassung angebrachten Referenzobjekten abgeleitet werden. Der Schnittpunkt der beiden Geraden in dem kopffesten Koordinatensystem ergibt den Augendrehpunkt. Bei windschiefen Geraden auf Grund von Messungenauigkeiten kann der Punkt mit der geringsten Entfernung von beiden Geraden als Schnittpunkt genommen werden.
Durch die Verwendung von mehr als zwei Aufnahmen kann die Genauigkeit und/oder Sicherheit der Messung gesteigert werden. Jede Aufnahme ergibt dabei eine Gerade. Es kann nun der Punkt mit dem geringsten Abstand an alle Geraden als Augendrehpunkt ermittelt werden. Dabei können Geraden, die von den Schnittpunkten der anderen Geraden zu weit entfernt sind, von der Auswertung ausgeschlossen werden.
Eine Berechnung der korrigierten Pupillenposition ist in beiden Fällen nicht erforderlich, wenn dieser der zu ermittelten den Zentrierparameter ist, oder weitere Zentrierparamater, ggf. in Verbindung mit dem Augenradius, abgeleitet werden.
Anstelle der oder zusätzlich zur Position der Pupille kann die Position des Hornhautscheitels berücksichtigt werden. Bisher und im Folgenden wird der Klarheit halber von dem Ort der Pupille, der Position der Pupille und Pupillen-Position gesprochen. Darunter kann der Mittelpunkt des die Pupille einbeschriebenen oder umfassenden Kreises, ihr Schwerpunkt oder ein anderes geometrisches Maß verstanden werden.
Weiterhin können generell, also in den bisherigen und den folgenden Abschnitten, anstelle der der Pupille auch der Hornhautscheitel oder andere Objekte des Auges verwendet werden. Das heißt, dass anstelle der Position der Pupille die Position des Hornhautscheitels ermittelt werden kann und die Richtung des Lichtfeldes an Stelle der Pupille implementiert werden kann. Weiterhin kann auch die Position der Pupille, z.B. nach einer Metrik s.o., erfasst und korrigiert werden, aber für die Auswertung des Lichtfeldes die Position des Hornhautscheitels oder die Position der Pupille nach einer anderen Metrik verwendet werden bzw. umgekehrt.
Auch dazu lässt sich die Position des Hornhautscheitels aus der Position der Pupille ableiten bzw. umgekehrt. Dazu kann z.B. die in W. Wesemann: „Meßgenauigkeit und Reproduzierbarkeit von PD-Meßgeräten und Unterschiede zwischen der Zentrierung auf Pupillenmitte bzw. auf Hornhautreflex“, DOZ 2197 beschriebene Relation zwischen den beiden Elementen genutzt werden.
Weiterhin können die Position des Hornhautscheitels und der Pupille unabhängig voneinander bestimmt bzw. korrigiert werden.
Bei beiden Methoden ist eine Korrektur der Pupillenposition nicht notwendig.
In der bisherigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, dass das Lichtfeld in vertikaler Richtung diffus ist. Die Erfindung kann jedoch auch in Fällen angewendet werden, in denen das nicht der Fall ist, also in denen z.B. das Fixationstarget nicht exakt vertikal ausgerichtet ist.
So kann das Fixationstarget 40 um die eigene Achse, also die z-Achse, gedreht angeordnet sein. In diesem Fall ist das Koordinatensystem beim Bestimmen der Abweichung des Fixationstarget 40 und der Auswertung der Messungen entsprechend zu drehen, so dass in der Richtung korrigiert wird, in der das Fixationstarget 40 die Auslenkung bewirkt, während es in der dazu senkrechten Richtung durch das diffuse Strahlen keine Auslenkung bewirkt.
Eine etwaige Drehung des Fixationstarget 40 um diese Achse kann analog zu der voranstehenden Beschreibung erfolgen. Bei der Verwendung Lichtfeldmessvorrichtung 100, 100' kann aus der Richtung der Linie, die eine runde Blendenöffnung erzeugt, die Richtung der diffus leuchtenden Komponente (y-Richtung) ermittelt werden. Die x-Richtung ist dann die Senkrechte dazu. Je nach Konfiguration kann sie auch direkt als die Richtung der geringsten Ausdehnung des Bildes einer kreisförmigen Blendenöffnung ermittelt werden.
Das Lichtfeld kann (abweichend von der bisherigen Beschreibung) auch in beiden Raumrichtungen definiert sein, d.h. keine vollständig diffuse Richtungskomponente aufweisen, z.B. um das Auge sowohl in der Horizontalen als auch der Vertikalen auszurichten. Ferner kann das Fixationstarget 40, z.B. wenn es nur aus einem leuchtenden Punkt besteht, auf Grund seiner geringen Ausdehnung ein gerichtetes Lichtfeld erzeugen, selbst wenn es diffus leuchtet.
Die Abweichung des Lichtfelds vom Solllichtfeld, also z.B. von einem parallelen Strahlenbündel, kann für jedem Punkt im Raum angegeben werden, und zwar nicht nur für die Abweichung einer Richtungskomponente, sondern für die Abweichung im Raum. Dies kann zum Beispiel durch Angabe beider Komponenten (horizontal und vertikal) eines (normierten) Richtungsvektors oder entsprechender Winkel geschehen.
Die voranstehend vorgestellte Beschreibungen des Lichtfeldes kann dazu entsprechend erweitert werden. Dies kann ggf. vereinfacht werden, wenn dabei das Lichtfeld des Fixationstargets 40, bzw. seine Abweichungen, gewisse Bedingungen erfüllt bzw. erfüllen. Z.B. können sich alle Strahlen in einem Punkt treffen, oder das Lichtfeld kann durch Komponenten wie z.B. Defokus und sphärische Aberration beschrieben werden.
Bei der Auswertung kann entsprechend die Auslenkung des Auges in allen drei Raumrichtungen berücksichtigt werden, außer wenn z.B. die z-Richtung bewusst vernachlässigt wird. Dazu kann die Richtung des Lichtfeldes im Raum am Messort, z.B. am Ort der Pupille bzw. des Apex entsprechend ausgewertet werden, und die Position der Pupille bzw. des Apex kann korrigiert werden.
Die Verschiebung der Position der Pupille bzw. des Apex kann beispielsweise über die Transformation mit den entsprechenden Drehmatrizen berechnet werden, oder aus der Transformation der Koordinaten der Position der Pupille aus Polarkoordinaten, also dem Winkel des Lichtfeldes und dem Radius des Auges.
Die korrigierten Pupillenpositionen, also Sollpositionen, ergeben sich in den drei Raumrichtungen aus der Korrektur um die Auslenkung des Auges analog [G3] und [G4] zu: $x_{m e s s} = x_{s o l l} + Δ x und y_{m e s s} = y_{s o l l} + Δ y und z_{m e s s} = z_{s o l l} + Δ z$
Mit α und β als lokalen Richtung des Lichtfeldes und damit der Winkelauslenkung des Auges aus der z-Richtung in der x-z-Eben bzw. y-z-Ebene erhält man: $\begin{array}{l} x_{s o l l} = x_{m e s s} - s i n (α) * c o s (β) * r und y_{s o l l} = y_{m e s s} - s i n (β) * c o s (α) * r und \\ z_{s o l l} = z_{m e s s} - (1 - c o s (α) * c o s (β)) * r \end{array}$
Die Konstruktion eines Augendrehpunktes erfolgt analog zur voranstehenden Beschreibung mit folgenden Unterschieden: Bei der ersten Methode muss der Vektor mit der Länge r - entsprechend der Richtung des Lichtfeldes - nicht mehr in der horizontalen Ebene liegen, sondern kann eine horizontale (x-Richtung) und eine vertikale Komponente (y-Richtung) aufweisen. Bei der zweiten Methode muss die Geraden - entsprechend der Richtungen des Lichtfeldes - vor der Überführung in das kopffeste Koordinatensystem - nicht in der horizontalen Ebene liegen, kann also zusätzlich zur x-Richtung auch eine in y-Richtung aufweisen.
Die voranstehend beschriebenen Berechnungen können mittels der Korrektureinrichtung durchgeführt werden, um die Messposition auf die Sollposition zu korrigieren.
Bezugszeichenliste

10: Zentriervorrichtung
12: Gehäuse
14: erste Bildaufnahmeeinrichtung
16: zweite Bildaufnahmeeinrichtung
18: Monitor
20: erste effektive optische Achse
22: zweite effektive optische Achse
24: Schnittpunkt
26: Spiegel
28: Leuchtmittel
30: Brillenträger
31: Auge
35: Sollposition
36: Messposition
40: Fixationstarget
41: Lichtquelle
42: Zylinderlinse
50: Lichtstrahlen
100: Lichtfeldmessvorrichtung
100': Lichtfeldmessvorrichtung
101: Gehäuse
102: Blende
103: Streuscheibe
104: Bild
105: Passung
106: Blende
107: Rautenblende
108: Quadratblende
110: Messseite
111: Bildseite
Δx: horizontale Lateralabweichung
Δz: horizontale Frontalabweichung
r: Augenradius

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

DE 102005003699 A1 [0005, 0035, 0175]
DE 102008003906 B4 [0006, 0040]
DE 102011120974 A1 [0069, 0170]
DE 102017007975 A1 [0069, 0170]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 13666 [0003, 0016, 0182]
DIN 58 208 [0003, 0016]
DIN EN ISO 8624 [0003, 0016]
DIN 5340 [0003, 0016]
DIN EN ISO 5340 [0069, 0170]

Claims

Zentriervorrichtung (10) zum Bestimmen von optischen Zentrierparametern eines Brillenträgers (30) mit: - einem Fixationstarget (40), welches an einem Messort ein flächig ausgedehntes Lichtfeld erzeugt zur Beleuchtung von zumindest einem Auge des Brillenträgers (30); - einer Messeinrichtung zum Ermitteln zumindest einer Messposition des zumindest einen Auges des Brillenträgers (30) beim Betrachten des vom Fixationstarget (40) erzeugten Lichtfelds; - einer Korrektureinrichtung, welche - Abweichungsinformationen über eine Abweichung des vom Fixationstarget (40) tatsächlich am Messort erzeugten Lichtfelds von einem am Messort vorbestimmten Solllichtfeld umfasst, und - die ermittelte Messposition des zumindest einen Auges beim Betrachten des am Messort tatsächlich erzeugten Lichtfelds unter Berücksichtigung der Abweichungsinformationen auf eine Sollposition des zumindest einen Auges korrigiert, welche das zumindest eine Auge am Messort voraussichtlich einnehmen würde, wenn es dort das vorbestimmte Solllichtfeld betrachten würde; und - eine Parameterberechnungseinrichtung, welche zumindest einen der zu bestimmenden optischen Zentrierparameter auf Basis der ermittelten Sollposition des zumindest einen Auges ermittelt.
Zentriervorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Fixationstarget (40) derart ausgebildet ist, dass - die elektromagnetische Strahlung des Lichtfelds in einer ersten vorbestimmbaren Ebene im Wesentlichen diffus ausgebildet ist und - die elektromagnetische Strahlung des Lichtfelds in einer zweiten vorbestimmbaren Ebene, die etwa senkrecht zu der ersten Ebene angeordnet ist, im Wesentlichen parallel ausgebildet ist.
Zentriervorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abweichungsinformationen eine Abweichung des am Messort erzeugten Lichtfelds von dem am Messort vorbestimmten Solllichtfeld in zumindest einer der folgenden Komponenten umfassen: - eine Abweichung in einer prismatischen Komponente; - eine Abweichung in einer Defokus-Komponente; und/oder - eine Abweichung in einer Komponente höherer Ordnung; wobei jede einzelne dieser zumindest einen Komponente höhenabhängig oder höhenunabhängig ausgebildet ist.
Zentriervorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Abweichungsinformationen eine Beschreibung des am Messort erzeugten Lichtfelds als eine ortsabhängige Funktion und/oder als eine ortsabhängige Wertetabelle an Stützpositionen umfassen.
Zentriervorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei die ortsabhängige Funktion und/oder die ortsabhängige Wertetabelle zumindest einen Winkel des erzeugten Lichtfelds und/oder zumindest einen Richtungsvektor des erzeugten Lichtfelds angibt.
Zentriervorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die ermittelte Messposition des zumindest einen Auges beim Betrachten des am Messort tatsächlich erzeugten Lichtfelds eine Fehlauslenkung des zumindest einen Auges umfasst, welche einen horizontal ausgerichteten Fehlauslenkungswinkel umfasst.
Zentriervorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Korrektureinrichtung die ermittelte Messposition des zumindest einen Auges unter Berücksichtigung eines Augenradius in einer oder in zwei oder in drei Dimension(en) korrigiert.
Zentriervorrichtung (10) nach Anspruch 7, wobei die Korrektureinrichtung den Augenradius (r) aus von der Messeinrichtung erfassten Daten ermittelt und bei der Korrektur der Messposition des zumindest einen Auges benutzt.
Zentriervorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Messposition und/oder die Sollposition des zumindest einen Auges eine Pupillenposition, eine Hornhautscheitelposition und/oder einen Augendrehpunkt umfasst.
Zentriervorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Parameterbestimmungseinrichtung aus der Sollposition als optischer Zentrierparameter und/oder als einen individuellen Parameter zumindest einen der folgenden Parameter ermittelt: - eine monokulare Pupillendistanz; - eine Einschleifhöhe: - eine binokulare Pupillendistanz; - einen Hornhautscheitelabstand; - eine Vorneigung in Gebrauchsstellung; und/oder - einen Fassungsscheibenwinkel in Gebrauchsstellung.
Verfahren zum Bestimmen von optischen Zentrierparametern eines Brillenträgers (30), mit den Schritten: - Erzeugen eines flächig ausgedehnten Lichtfelds an einem Messort zur Beleuchtung von zumindest einem Auge des Brillenträgers mittels eines Fixationstargets (40); - Ermitteln zumindest einer Messposition des zumindest einen Auges des Brillenträgers (30) beim Betrachten des vom Fixationstarget (40) erzeugten Lichtfelds; - Bereitstellen von Abweichungsinformationen über eine Abweichung des vom Fixationstarget (40) tatsächlich am Messort erzeugten Lichtfelds von einem am Messort vorbestimmten Solllichtfeld; - Korrigieren der ermittelten Messposition des zumindest einen Auges beim Betrachten des am Messort tatsächlich erzeugten Lichtfelds unter Berücksichtigung der Abweichungsinformationen auf eine Sollposition des zumindest einen Auges, welche das zumindest eine Auge am Messort voraussichtlich einnehmen würde, wenn es dort das vorbestimmte Solllichtfeld betrachten würde; und - Berechnen zumindest eines der zu bestimmenden optischen Zentrierparameter auf Basis der ermittelten Sollposition des zumindest einen Auges.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das vom Fixationstarget (40) am Messort tatsächlich erzeugte Lichtfeld mittels einer Lichtfeldmessvorrichtung (100; 100') vermessen wird, um die Abweichungsinformationen bereitzustellen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Lichtfeldmessvorrichtung (100; 100') zumindest eine Blende und/oder eine abbildende Optik und/oder eine Messkamera ohne Blende aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Lichtfeldmessvorrichtung (100; 100') vor dem Vermessen des am Messort erzeugten Lichtfelds kontrolliert relativ zum Fixationstarget und/oder zu Komponenten des Fixationstargets (40) ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei - lichtbeeinflussende Komponenten des Fixationstargets vermessen werden, - von diesen Komponenten erzeugten Beiträge zum am Messort erzeugten Lichtfeld abgeschätzt werden und - diese Beiträge der Komponenten in die Abweichungsinformationen einfließen und/oder diese Beiträge als die Abweichungsinformationen verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei zumindest ein Beitrag zumindest einer lichtbeeinflussenden Komponente des Fixationstargets (40) zu den Abweichungsinformationen vorbekannt ist und unvermessen in die Abweichungsinformationen einfließt und/oder dieser zumindest eine Beitrag unvermessen als die Abweichungsinformationen verwendet werden.
Verwenden einer Zentriervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 16.