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Die
Erfindung liegt auf dem Gebiet der Konstruktion und der Anpassung
von Brillen für
die Benutzer.
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Wenn
ein Benutzer eine neue Brille erwerben möchte, so kann er beim Optiker
zwischen verschiedenen Standardmodellen auswählen. Die Standardmodelle sind
in ihrem jeweiligen Design festgelegt. Sie werden in industriellen
Fertigungsanlagen in Serie produziert und über Optiker-Geschäfte vertrieben.
Der Benutzer hat bei der Auswahl zwischen den Standardmo dellen keinerlei
Einfluß auf
deren individuelle Gestaltung hinsichtlich der Farbe, der Größe und der
Form. Da die Wünsche
der Kunden sehr vielfältig
sind, entstehen dem Optiker aufgrund der Vielfalt von Standardmodellen,
die vorrätig
sein müssen, erhebliche
Lagerbestände
und Vorfinanzierungskosten.
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Aus
dem Dokument
DE 100
07 705 A1 ist ein Verfahren zum Konstruieren einer Maßbrille
bekannt, bei dem zur Anpassung einer Brille an die Augenstellung
einer Person mittels einer auf das Gesicht der Person gerichteten,
mit einem Computer verbundenen Digitalkamera ein Bild des Gesichts
der Person aufgenommen wird, wobei am Gesicht der Person eine zweidimensionale
Referenzmarkierung vorgegebener Abmessung angebracht ist. Aus den
aufgenommenen Bilddaten werden wesentliche Maße zur Anpassung der Maßbrille
berechnet. Mit Hilfe der bestimmten Maße wird dann mittels einer
ausgewählten Brillenfassung
die Form der Brillengläser
berechnet. Aus einer Datenbank werden unter Verwendung der wesentlichen
Maße Brillenfassungen
ausgewählt, deren
Bild zu einem Computer übertragen
und dort dem Bild der Person überlagert.
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In
dem Dokument
US 6,095,650 ist
ein interaktives Brillenauswahlsystem beschrieben, bei dem mit Hilfe
einer Videokamera und eines Digitalisierungssystems ein digitales
Bild des Gesichts der auswählenden
Person erzeugt wird. Mit Hilfe des interaktiven Systems wird gemäß einer
Auswahl der Person das Personengesicht mit einer ausgewählten Brille auf
eine Anzeigeeinrichtung dargestellt.
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Aus
dem Dokument
DE 42
06 355 C2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Festlegen
individueller Brillenfassungen bekannt. Bei dem Verfahren wird ein
Bild des Gesichts einer Person aufgenommen, das aufgenommene Gesichtsbild
auf einem Monitor wiedergegeben und das auf dem Monitor wiedergegebene
Gesichtsbild mit einem brillenähnlichen
Liniengerüst
mit Hilfe eines Computers überlagert,
um der Person die Auswahl von zu ihrem Gesicht passenden Brillenfassungen
zu erleichtern.
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In
dem Dokument
DE 42
24 922 A1 ist eine Vorrichtung zur Verarbeitung personenspezifischer Parameter
beschrieben. Mit Hilfe der automatischen Verarbeitung von personenspezifischen
Parametern wird automatisch ein Brillenmodell für eine Person aus einer Datenbank
ausgewählt.
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Neben
der Auswahl aus Standardmodellen kann sich der Benutzer eine maßgefertigte
Designerbrille in Handarbeit herstellen lassen. Die Fertigung von
Hand hat zur Folge, daß die
Kosten für
derartige Brillen sehr hoch sind.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Konstruieren
einer Maßbrille
anzugeben, welche(s) eine kostengünstige Konstruktion und spätere Fertigung
einer individuell gestalteten Brille für den Benutzer ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren nach dem unabhängigen
Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 9 gelöst.
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Die
Erfindung umfaßt
als wesentlichen Gedanken, individuelle Brillen-Konstruktionsparameter des
Benutzers mit elektronisch gespeicherten Daten für Musterbrillengestelle automatisch
zu kombinieren, um auf einem Bildschirm den Kopf des Benutzers mit
aufgesetzter, individuell angepaßter Musterbrille darzustellen.
Auf diese Weise erhält
der Benutzer einen realitätsnahen
Eindruck von seinem Aussehen mit einer von ihm ausgewählten und
an seine Kopfmaße
angepaßten
Musterbrille. Der elektronische Datensatz mit den Daten für das nach
den Wünschen
des Benutzers angepaßte
Musterbrillengestell bildet die Basis für eine spätere Fertigung der Maßbrille.
Der elektronische Datensatz umfaßt hierbei insbesondere Informationen über das
Design der gewünschten
Maßbrille,
die verwendeten Materialien und die Brillen-Konstruktionsparameter,
die aus den individuellen Kopfmaßen des Benutzers abgeleitet wurden.
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Mit
Hilfe des neuen Verfahrens und der neuen Vorrichtung ist es möglich, einerseits
die Vorteile der Kosteneffiziens der Fertigung von Muster-/Standardbrillen
in Großserien
und ande rerseits die individuelle Maßanfertigung bei der industriellen
Herstellung von Brillen zu nutzen.
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Eine
zweckmäßige Weiterbildung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
umfaßt
die folgenden Schritte:
- – Erfassen von Änderungseingaben
des Benutzers mittels der Computersteuervorrichtung über eine
mit der Computersteuervorrichtung verbundene Eingabeinrichtung;
- – Verarbeiten
des elektronischen Datensatzes für das
angepaßte
Musterbrillengestells mit Hilfe der Computersteuervorrichtung zum Ändern des elektronischen
Datensatzes für
das angepaßte Musterbrillengestell
in Abhängigkeit
von den erfaßten Änderungseingaben,
so daß ein
elektronischer Datensatz für
ein geändertes
Musterbrillengestell gebildet wird; und
- – Ausgeben
des elektronischen Datensatzes für das
geänderte
Musterbrillengestell und der elektronischen Kopfbilddaten über die
mit der Computersteuervorrichtung verbundenen Bildschirmvorrichtung,
so daß auf
der Bildschirmvorrichtung ein Bild wenigstens des Kopfes des Benutzers
mit aufgesetztem Musterbrillengestell gemäß dem elektronischen Datensatz
für das
geänderte
Musterbrillengestell dargestellt wird.
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Hierdurch
ist dem Benutzer eine mehrmalige individuelle Anpassung an seine
Wünsche,
insbesondere hinsichtlich der äußeren Gestaltung
und einer Materialwahl ermöglicht.
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Bei
einer Fortbildung des Verfahrens kann vorgesehen sein, daß beim Erfassen
der elektronischen Kopfbilddaten des Benutzer in der Computersteuervorrichtung
elektronische Bilddaten für
eine dreidimensionale Darstellung auf der Bildschirmvorrichtung
erfaßt
werden. Die hierdurch ermöglichte dreidimensionale
Darstellung des Kopfes des Benutzers mit der aufgesetzten, den Kundenwünschen automatisch
angepaßte
Musterbrillengestell unterstützt eine
möglichst
realitätsnahe
Abbildung des Benutzers mit Musterbrillengestell.
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Eine
schnelle und auch bei häufiger
Nutzung zuverlässige
Möglichkeit
zum Erfassen der elektronischen Kopfbilddaten ist bei einer Weiterbildung
der Erfindung dadurch erreicht, daß die elektronischen Kopfbilddaten
des Benutzers über
eine Schnittstellenvorrichtung der Computersteuervorrichtung erfaßt werden,
wobei an die Schnittstellenvorrichtung eine Bildaufnahmevorrichtung
zum Ausbilden der elektronischen Kopfbilddaten des Benutzers gekoppelt ist. Hierdurch
wird eine fehlerfreie und schnelle Erfassung der Kopfbilddaten in
der Computersteuervorrichtung unterstützt.
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Eine
optimierte individuelle Anpassung des elektronischen Datensatzes
für das
Musterbrillengestell an die Anatomie des Kopfes des Benutzers wird bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dadurch erreicht, daß die Brillen-Konstruktionsparameter
elektronische Daten für
einen horizontalen und einen vertikalen Nasenflankenwinkel des Benutzers
umfaßt.
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Um
eine möglichst
realitätsnahe
Darstellung des Kopfes des Benutzers mit dem aufgesetzten Musterbrillengestell
zu ermöglichen
und die Paßgenauigkeit
der zu konstruierenden Maßbrille
zu verbessern, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß mit Hilfe
der Computersteuervorrichtung weitere Eingabeparameter elektronisch
erfaßt
werden, welche elektronische Daten für einen Augenabstand und eine
Augengröße des Benutzers
umfassen und beim Darstellen des Bilds wenigstens des Kopfes des
Benutzers mit aufgesetztem Musterbrillengestell gemäß dem elektronischen
Datensatz für
das angepaßte Musterbrillengestell
oder gemäß dem elektronischen Datensatz
für das
geänderte
Musterbrillengestell auf der Bildschirmeinrichtung automatisch berücksichtigt werden.
Auf diese Weise kann die Position des aufgesetzten Musterbrillengestells
am Kopf des Benutzers bei der Bilddarstellung optimiert werden.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, daß in Abhängigkeit
von dem elektronischen Datensatz für das angepaßte Musterbrillengestell
und/oder von dem elektronischen Datensatz für das geänderte Musterbrillengestell
ein Satz elektronischer Konstruktionsdaten zum Übersenden an eine Brillen-Herstellungsvorrichtung
und zum automatischen Verarbeiten durch die Brillen-Herstellungsvorrichtung
erzeugt wird. Auf diese Weise kann eine industrielle Herstellung
der Maßbrille
unter exakter Berücksichtigung
der anatomischen Gegebenheiten des Kopfes des Benutzers und der
weiteren Gestaltungswünsche
des Benutzers sichergestellt werden.
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Ein
direktes Übertragen
des Satzes elektronischer Konstruktionsdaten vom Optiker zum Herstellungsbetrieb
ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch
ermöglicht,
daß der
Satz elektronischer Konstruktionsdaten mittels der Computersteuervorrichtung
erzeugt wird, wodurch es nicht notwendig ist, eine von der Computersteuervorrichtung
getrennte Computeranlage zum Bereitstellen der elektronischen Konstruktionsdaten
für die spätere Fertigung
zu nutzen.
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Die
abhängigen
Vorrichtungsansprüche
weisen die in Verbindung mit den zugehörigen Verfahrensansprüchen beschriebenen
Vorteile entsprechend auf.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf eine Zeichnung näher
erläutert.
Hierbei zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Konstruieren einer
Maßbrille;
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2 eine
schematische Darstellung eines Gesichtsausschnitts;
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3 eine
schematische Darstellung eines Abschnitts des Kopfes des Benutzers
von der Seite;
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4 eine
schematische Darstellung zur Berechnung eines horizontalen Nasenwinkels;
und
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5 eine
schematische Darstellung einer Nasenvorderseite zur Berechnung eines
vertikalen Nasenwinkels.
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Gemäß 1 steht
eine Computersteuervorrichtung 1 zum Austausch elektronischer
Daten mit einer Datenspeichervorrichtung 2, einer Bildschirmvorrichtung 3 und
einer Bildaufnahmevorrichtung 4 in Verbindung. Darüber hinaus
ist an die Computersteuervorrichtung 1 eine Eingabevorrichtung 5 gekoppelt.
Mit Hilfe der Eingabevorrichtung 5, die beispielsweise
eine Tastatur und/oder eine Maus umfaßt, kann ein Benutzer Daten
eingeben, die mit Hilfe der Computersteuervorrichtung 1 elektronisch
erfaßt werden.
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Zum
Konstruieren einer Maßbrille
sind mehrere Brillen-Konstruktionsparameter mit Hilfe der Computersteuervorrichtung 1 zu
erfassen. Die Ermittlung der Brillen-Konstruktionsparameter kann vom
Optiker per Hand ausgeführt
werden. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn hierbei ein Meßsystem
zum automatischen Vermessen des Kopfes des Benutzers angewendet
wird. Zum Vermessen stehen unterschiedliche Technologien zur Verfügung, beispielsweise eine
Laservermessung, eine Bildverarbeitung mit mehreren Kameras oder
kombinierte Systeme hieraus.
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Der
Kopf des Benutzers wird hierbei beispielsweise mit Hilfe einer Kamera
von vorn aufgenommen. Ergänzend
kann die Aufnahme des Kopfes von der Seite mit der gleichen oder
einer weiteren Kamera vorgesehen sein. Die aufgenommenen Bilder
werden in einem Personalcomputer elektronisch gespeichert. Die aufnehmenden
Kameras sollten sich hierbei in Augenhöhe des zu vermessenden Kopfes
befinden. Zusätzlich
zu den Kopfdaten wird ein Referenz-Maß erfaßt. Hierbei kann es sich beispielsweise
um ein Maßband
handeln, welches in einer vorbestimmten Entfernung zur Kamera angeordnet
ist. Alternativ ist eine Bestimmung des Referenz-Maßes mit
Hilfe von optischen Aufsetzen auf Objektive der Kameras möglich. Mit
dem erfaßten Referenz-Maß kann mittels
einfacher mathematischer Verhältnisgleichungen
und bildverarbeitender Verfahren der Kopf vermessen werden. Bei
dem als Beispiel beschriebenen Verfahren zum Vermessen müssen für die Aufnahmen
von der Seite Aufnahmewinkel gegenüber der Frontalaufnahme bekannt sein.
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Der
Kopf des Benutzers kann auch mit Hilfe eines oder mehrerer Laser
optisch vermessen werden. Hierfür
werden Verfahren der Laser-Triangolation verwendet. Nachteil der
Laservermessung ist es, daß eine
Rasterung des Kopfes entsteht. In Abhängigkeit von dem benutzten
System können
hier systembedingte Ungenauigkeiten auftreten. Weiterhin besteht
die Möglichkeit,
die Meßergebnisse
in eine fotorealistische Darstellung des Kopfes umzuwandeln und
auf eine Anzeigeeinrichtung darzustellen. Vorteil einer Laservermessung
ist es, daß der
Kopf mit hoher Genauigkeit dreidimensional vermessen werden kann.
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Um
die Vorteile der optischen Vermessung und der Laservermessung gemeinsam
nutzen zu können,
kann auch vorgesehen sein, die beiden Vermessungssysteme miteinander
zu kombi nieren, so daß ein
sehr genaues, fotorealistisches 3D-Modell des Kopfes erzeugt und
dargestellt werden kann. Welche Art der Vermessung genutzt wird,
kann der Fachmann in Abhängigkeit
vom Anwendungsfall entscheiden. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich unabhängig
von dem gewählten
Vermessungssystem.
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Die
Brillen-Konstruktionsparameter können auch
automatisch aus elektronischen Kopfbilddaten ermittelt werden, die
mit Hilfe der Bildaufnahmevorrichtung 4 erzeugt werden.
Hierbei werden zunächst elektronische
Bilddaten des Kopfes des Benutzers mittels einer geeigneten Bildaufnahme
erzeugt. Die elektronischen Bilddaten werden dann automatisch ausgewertet,
um die Brillen-Konstruktionsparameter zu ermitteln. Die automatische
Auswertung der elektronischen Bilddaten kann in der Bildaufnahmevorrichtung 4 oder
in der Computersteuervorrichtung 1 ausgeführt werden.
In diesem Fall wäre
ein getrenntes Vermessungssystem zum Ermitteln der Brillen-Konstruktionsparameter
nicht notwendig.
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Wenn
der Optiker die Brillen-Konstruktionsparameter per Hand mittels
Messen am Kopf des Benutzers ermittelt, können diese anschließend über die
Eingabevorrichtung 5 eingegeben werden.
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Die
Eingabevorrichtung 5 kann vom Benutzer oder dem Optiker
darüber
hinaus dafür
genutzt werden, eine von dem Benutzer gewünschte Musterbrille auszuwählen. Der
Benutzer kann hierbei zwischen mehreren Musterbrillen auswählen, für die jeweils
ein elektronischer Datensatz in der Datenspeichereinrichtung 2 gespeichert
ist.
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In
der Computersteuervorrichtung 1 liegen anschließend die
folgenden Informationen in Form elektronischer Daten vor: Brillen-Konstruktionsparameter,
elektronische Kopfbilddaten des Benutzers und eine Auswahl eines
elektronischen Datensatzes für
eine Musterbrille. Diese Informationen werden von der Computersteuervorrichtung 1 verarbeitet,
so daß auf
der Bildschirmvorrichtung 3 ein Bild des Kopfes des Benutzers
mit aufgesetzter Musterbrille dargestellt wird. Die aufgesetzte
Musterbrille wird hierbei so dargestellt, daß der elektronische Datensatz
für die
Musterbrille in Abhängigkeit
von den Brillen-Konstruktionsparametern ange paßt wird, so daß eine geänderte Musterbrille
auf dem Kopf des Benutzers über
die Bildschirmvorrichtung 3 ausgegeben wird.
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Nach
einer ersten Darstellung des Kopfes des Benutzers mit der aufgesetzten
Musterbrille hat der Benutzer die Möglichkeit, über die Eingabevorrichtung 5 Änderungseingaben
zu machen, die von der Computersteuervorrichtung 1 erfaßt und derart verarbeitet
werden, daß auf
der Bildschirmvorrichtung 3 eine geänderte Darstellung des Kopfes
des Benutzers mit einer gemäß den Änderungseingaben angepaßten Musterbrille
dargestellt wird. Es kann auch vorgesehen sein, daß bereits
im Rahmen der Erfassung der Auswahl des Benutzers für die Musterbrille
mit Hilfe der Computersteuervorrichtung 1 weitere Parameter
erfaßt
werden, die beispielsweise die Material- und/oder die Farbgestaltung
der ausgewählten
Musterbrille beim erstmaligen elektronischen Ausgeben über die
Bildschirmvorrichtung 3 betreffen. Diese Parameter werden
dann bereits bei der ersten Darstellung des Kopfes des Benutzers
mit aufgesetzter Musterbrille berücksichtigt und können vom
Benutzer anschließend
im Rahmen der Änderungseingaben
variiert werden.
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Nachdem
der Benutzer mit dem Aussehen der Musterbrille abschließend zufrieden
ist, kann der elektronische Datensatz für die Musterbrille, welcher für die letzte
Darstellung des Kopfes des Benutzers mit der Musterbrille auf der
Bildschirmvorrichtung 3 genutzt wurde, zum Erzeugen eines
Satzes elektronischer Konstruktionsdaten verwendet werden. Die Erzeugung
des Satzes elektronischer Konstruktionsdaten kann unmittelbar in
der Computersteuereinrichtung 1 ausgeführt werden. Anschließend wird
der Satz elektronischer Konstruktionsdaten an eine Brillen-Herstellungsvorrichtung
(nicht dargestellt) übermittelt,
um die Maßbrille
industriell zu fertigen.
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Im
folgenden wird anhand der 2 und 3 die
Ermittlung der Brillen-Konstruktionsparameter am Kopf des Benutzers
erläutert.
Die Bestimmung der Brillen-Konstruktionsparameter kann per Hand
durch den Optiker oder mit Hilfe eines automatischen Kopfvermessungssystems
oder mit Hilfe von bildverarbeiteten Verfahren ausgeführt werden.
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Für das Konstruieren
und das Herstellen der Maßbrille
sind ein horizontaler und ein vertikaler Nasenflankenwinkel αH bzw. αV von
besonderer Bedeutung für
die korrekte Paßform
der Brille. Gemäß 2 werden
zur Ermittlung der Nasenflankenwinkel eine Breite a der Nasenplatte
in Höhe
der Karunkel, ein Abstand b zwischen dem rechten und dem linken Augenkarunkel,
ein Abstand c der Nasenflügel,
eine Länge
d der Nase vom Karunkel bis zum breitesten Punkt der Nasenflügel und
eine Kopfbreite e im Bereich der Ohrenoberkante gemessen. Darüber hinaus
sind gemäß 3 ein
Abstand f vom Karunkel zum Nasenrücken, ein Abstand g zwischen
Nasenrücken
und Ohrenansatz sowie ein Winkel α zwischen einer
waagerechten Linie in Augenhöhe
und einer Linie zwischen Auge und einer Linie zwischen Auge und
Ohrenansatz zu messen.
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Der
horizontale Nasenflankenwinkel α
H kann auf der Basis der gemessenen Werte
bestimmt werden, wie dieses in
4 schematisch
dargestellt ist. Der horizontale Flankenwinkel α
H läßt sich
wie folgt bestimmen:
so daß sich ergibt
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Der
vertikale Nasenflankenwinkel α
V wird zwischen einer Verlängerung
am Rand der Nasenplatte in Höhe
der Karunkel und der Nasenflügelbreite
aufgespannt (vgl.
5). Für denvertikalen α
V Nasenflankenwinkel
ergeben sich die folgenden Beziehungen:
und
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Für die Brillen-Konstruktionsparameter
ist darüber
hinaus das Maß für die Länge eines
Bügels der
Brille und die Abweichung der Längsachse
des Bügels
von der Waagerechten infolge höher
oder tiefer sitzender Ohren von Bedeutung. Diese Maße ergeben
sich aus den Meßwerten
in 3.
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Es
ist zu beachten, daß eine
individuelle Inklination der Brille – hierbei handelt es sich um
eine Scheibenvorneigung der Brillengläser – Einfluß auf die Bügellänge und den Bügelansatz
hat und in die Konstruktion der Brille einbezogen werden muß. Derartige
Brillen-Konstruktionsparameter
können über die
Eingabevorrichtung 5 eingegeben werden. Die Computersteuervorrichtung 1 integriert
die erfaßten Eingaben
dann in den elektronischen Datensatz der Musterbrille, der für die Bilddarstellung
in der Bildschirmvorrichtung 3 genutzt wird.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten
Merkmale der Erfindung können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung
der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung
sein.