DE10304185B4

DE10304185B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Anpassen einer Position eines Brillenglases relativ zur Position einer Pupille

Info

Publication number: DE10304185B4
Application number: DE10304185A
Authority: DE
Inventors: Ole FLÜGGE; Matthias Kubitza
Original assignee: Carl Zeiss Vision International GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Vision International GmbH
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2023-01-29
Also published as: BRPI0407040A; EP1588209A1; JP2006516752A; DE10304185A1; US20060044509A1; AU2004208208A1; WO2004068216A1; CN1742224A

Abstract

Vorrichtung zum Anpassen einer Position mindestens eines Brillenglases einer Brille (16) relativ zur Position (x_r, y_r, x_l, y_l) einer Pupille (62r, 62l) eines dem Brillenglas zugeordneten Auges (14) einer Person (12), mit einer Beleuchtungseinrichtung (24) für eine Augenpartie (61) der eine noch unverglaste Brillenfassung (18) tragenden Person (12), mit mindestens einer Kamera (22) zum Erzeugen eines Bildes (60) der Augenpartie (61), und mit Mitteln zum Markieren der Position (x_r, y_r, x_l, y_l) der Pupille (62r, 62l) in dem Bild (60), dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (24) mindestens eine Lichtquelle (26, 50) enthält, die in einem Wellenlängenbereich arbeitet, dessen Licht (42, 52) von der Netzhaut (46) des Auges (14) mit hohem Reflexionsgrad reflektiert wird, und dass die Kamera (22) in ihrer Empfindlichkeit auf die Wellenlänge des von der Lichtquelle (26) ausgesandten Lichtes (42) optimiert ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung (24) eine Linse (28) enthält, wobei im Strahlengang zwischen der Kamera (22) und...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anpassen einer Position mindestens eines Brillenglases einer Brille relativ zur Position einer Pupille eines dem Brillenglas zugeordneten Auges einer Person, mit einer Beleuchtungseinrichtung für eine Augenpartie der eine noch unverglasten Brillenfassung tragenden Person, mit mindestens einer Kamera zum Erzeugen eines Bildes der Augenpartie und mit Mitteln zum Markieren der Position der Pupille in dem Bild.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Anpassen einer Position mindestens eines Brillenglases einer Brille relativ zur Position einer Pupille eines dem Brillenglas zugeordneten Auges einer Person, bei dem eine Augenpartie der eine noch unverglaste Brillenfassung tragenden Person mittels einer ersten Lichtquelle beleuchtet, ein Bild der Augenpartie erzeugt, und die Position der Pupille in dem Bild markiert wird.
Eine Vorrichtung sowie ein Verfahren der vorstehend genannten Art sind bekannt, bspw. aus dem „Video Infral System II” der Anmelderin.
Für die Anpassung einer Brille, insbesondere einer Brille mit Gleitsichtgläsern, muss ein Augenoptiker die Lage der Pupillenmitten des Kunden bei üblicher Kopf- und Körperhaltung relativ zu der zum Einsatz kommenden Brillenglasfassung bestimmen. Dabei muss darauf geachtet werden, dass die Position der Pupillenmitten zu einem Zeitpunkt bestimmt wird, in dem der Kunde geradeaus blickt und nicht etwa seinen Blick zur Seite richtet, etwa deswegen, weil der Augenoptiker in der Nähe seiner Augen hantiert.
Bei bekannten Systemen der eingangs genannten Art wird diese Messung aus einer größeren Entfernung von z. B. fünf Metern durchgeführt. Dem Kunden wird das noch unverglaste Brillengestell aufgesetzt und die Augenpartie des Kunden wird aus der genannten großen Entfernung gemessen. Hierzu wird bei bekannten Systemen eine Videokamera eingesetzt. Das Bild der Augenpartie des Kunden wird aufgenommen und auf einem Rechnerbildschirm dargestellt. Mittels bekannter Cursor-Operationen kann der Optiker dann die Pupillenmitten in dem Bild markieren, ebenso wie bestimmte Bezugslinien für die Lage der Brillenglasfassung.
Ein Nachteil der bekannten Systeme liegt darin, dass Fehlmessungen hinsichtlich der genauen Position der Pupillenmitten auftreten können, wenn das aufgenommene Bild im Bereich der Pupillen zu kontrastarm ist, mit der Folge, dass der Augenoptiker die Pupillenmitten im Videobild nicht exakt auffinden und markieren kann. Dies gilt insbesondere bei Kunden mit dunkler Iris, von der sich die Pupillen kaum abheben. Wenn die Allgemeinbeleuchtung im Messraum sehr hell eingestellt ist, ergibt sich zusätzlich eine natürliche Engstellung der Pupillen durch den Kunden.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, wie sie aus der DE 100 33 983 A1 bekannt ist, wird zum Beleuchten der Person bzw. der Brillenfassung eine Lichtquelle nicht näher beschriebener Bauart verwendet, die ringförmig ausgebildet ist. Bei einer weiteren derartigen Vorrichtung gemäß der DE 88 12 095 U1 findet eine Lichtquelle von ebenfalls nicht näher beschriebener Bauart Verwendung, die als übliche Glühbirne dargestellt ist. Schließlich beschreibt die FR 2 663 528 A3 noch eine weitere derartige Vorrichtung, die zur Beleuchtung eine Spotleuchte von ebenfalls nicht näher beschriebener Bauart verwendet.
Bei diesen bekannten Vorrichtungen werden also ebenfalls Lichtquellen eingesetzt, die ein übliches Licht, also ein weißes Umgebungslicht, abgeben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die exakte Position der Pupillen einer Person relativ zu einer Brillenglasfassung auch in denjenigen Fällen bestimmt werden kann, in denen sich bei üblicher Allgemeinbeleuchtung im Messraum nur kontrastarme Bilder der Pupillen der Person ergeben.
Die Messung soll dabei in einem Ausmaße exakt durchgeführt werden können, dass die Position der Pupillenmitten vom System selbst erfasst und markiert werden kann, so dass ein manuelles Markieren der Positionen durch den Augenoptiker mit allen damit verbundenen Fehlerquellen vermieden wird.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Beleuchtungseinrichtung mindestens eine Lichtquelle enthält, die in einem Wellenlängenbereich arbeitet, dessen Licht von der Netzhaut des Auges mit hohem Reflexionsgrad reflektiert wird, und dass die Kamera in ihrer Empfindlichkeit auf die Wellenlänge des von der Lichtquelle ausgesandten Lichtes optimiert ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Linse enthält, wobei im Strahlengang zwischen der Kamera und dem Auge ein Strahlenteiler zum Einkoppeln des Lichtes der Lichtquelle angeordnet ist, wobei das Licht vom Strahlenteiler in Richtung der optischen Achse der Kamera von dieser weg reflektiert wird, und wobei außer der Beleuchtungseinrichtung noch eine Allgemeinbeleuchtung für die Augenpartie vorgesehen ist, und wobei Mittel zum Steuern der Kamera vorgesehen sind, derart, dass die Kamera alternativ ein erstes Bild nur mit der Allgemeinbeleuchtung bei ausgeschalteter Lichtquelle und ein zweites Bild mit eingeschalteter Lichtquelle aufnimmt.
Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen baulichen Maßnahmen die erwähnte koaxiale Ausrichtung von Kamera einerseits und Lichtquellenlicht andererseits erreicht wird. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass in separaten Arbeitsgängen einmal ein erstes, normales Bild der Augenpartie der Person und zum anderen ein zweites Bild aufgenommen werden kann, auf dem die Pupillen gegenüber dem ersten Bild aufleuchten. Die Lage der Pupillen lässt sich mit Mitteln der Bildverarbeitung leicht in einem Differenzbild der beiden Bilder auffinden und dann im zweiten Bild mit den aufleuchtenden Pupillen genau bestimmen.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Augenpartie mit mindestens einem Licht aus einem Wellenlängenbereich beleuchtet wird, das von der Netzhaut des Auges mit hohem Reflexionsgrad reflektiert wird, und dass das Bild der Augenpartie mit einer auf die Wellenlänge des Lichtes optimierten Empfindlichkeit erzeugt wird, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Linse enthält, wobei im Strahlengang zwischen der Kamera und dem Auge ein Strahlenteiler zum Einkoppeln des Lichtes der Lichtquelle angeordnet ist, wobei das Licht vom Strahlenteiler in Richtung der optischen Achse der Kamera von dieser weg reflektiert wird, und wobei die Augenpartie außer von der ersten Lichtquelle noch mittels einer Allgemeinbeleuchtung beleuchtet wird, und dass alternativ ein erstes Bild nur mit der Allgemeinbeleuchtung bei ausgeschalteter Lichtquelle und ein zweites Bild mit eingeschalteter Lichtquelle aufgenommen wird.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Dadurch, dass die Augenpartie der Person mit einem Licht aus dem genannten Wellenlängenbereicht beleuchtet wird, wird die Netzhaut des Auges zu einer Reflexion dieses Lichtes veranlasst, so dass sie sich in dem Bild kontrastreich von der umgebenden Iris abhebt. Die Verwendung der für die Wellenlänge optimierten Kamera hat den Vorteil, dass besonders klare und kontrastreiche Bilder auch bei geringer Lichtintensität erhalten werden können.
Damit ist es dem Augenoptiker möglich, die Position der Pupillenmitte durch manuelles Markieren mit einem Cursor zuverlässig zu erfassen. Von besonderem Vorteil ist jedoch, wenn diese manuelle Operation durch eine automatische Bestimmung der Pupillenmitte mittels üblicher bildverarbeitender Methoden ersetzt wird. Dann entfallen auch die zusätzlichen Fehlerquellen, die jede manuelle Operation mit sich bringt. Die Messung wird auf diese Weise im Gegensatz zu herkömmlichen Messungen auch so einfach in ihrer Durchführung, dass sie mehrfach wiederholt werden kann, um verfälschende Einflüsse gänzlich auszuscheiden. Diese Einflüsse können z. B. eine zufällige Konvergenzbewegung der Augen der Person sein.
Aus der DE 196 49 542 C2 ist zwar bereits ein Verfahren zum Vermessen einer Pupille bekannt, bei dem die Pupille mit infrarotem Licht beleuchtet wird, die Verwendung des infraroten (nicht sichtbaren) Lichtes hat in diesem Falle jedoch lediglich den Sinn, Belästigungen des vermessenen Patienten auszuschließen. Ein Reflex von der Netzhaut, der die ganze Pupille zum Aufleuchten bringen würde, ist bei dieser bekannten Anordnung nicht berücksichtigt. Wegen des Winkels zwischen der Beleuchtungsrichtung und der Beobachtungsrichtung tritt ein solcher Reflex auch nicht auf.
Aus der US 5,150,137 A ist ein System zur Funktionsmessung von Pupillen bekannt, bei dem in einem Ausführungsbeispiel (34) eine Anordnung vorgesehen ist, bei der eine Infrarot-Leuchtdiode ein Messlicht in derselben optischen Achse aussendet, entlang der auch die Beobachtungseinrichtung auf das Auge gerichtet ist. Bei diesem bekannten System wird jedoch lediglich ein einzelnes Auge in geringem Abstand untersucht, so dass sich die eingangs erläuterten Probleme hier nicht stellen.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sendet die Lichtquelle Licht im roten bis infraroten Bereich aus, wobei die Lichtquelle vorzugsweise eine Leuchtdiode oder ein Gatter von Leuchtdioden ist.
Diese Maßnahmen haben den Vorteil, dass mit kommerziell erhältlichen Bauelementen Vorrichtungen mit hoher Zuverlässigkeit und zu geringen Kosten hergestellt werden können.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Kamera mehrere Farbkanäle auf und Bildsignale desjenigen Farbkanals, der spektral dem von der Lichtquelle ausgesandten Licht am nächsten kommt, insbesondere des roten Farbkanals, sind separat zu Bildern verarbeitbar.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass handelsübliche Videokameras verwendet werden können, die über einen Rotkanal verfügen, so dass die zugehörigen Bildsignale separat zu Bildern verarbeitet werden können, bei denen sich das von der Netzhaut remittierte rote Licht besonders gut darstellt.
Alternativ ist es auch möglich, mindestens zwei Kameras vorzusehen, von denen eine in ihrer Empfindlichkeit auf die Wellenlänge des von der Lichtquelle ausgesandten Lichtes optimiert ist.
Auch diese Maßnahme hat den Vorteil, dass sowohl Bilder mit normalem Licht als auch Bilder mit dem genannten besonderen Licht erzeugt werden können, worauf weiter unten noch eingegangen werden wird.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Kamera und die Lichtquelle im Wesentlichen entlang derselben optischen Achse zum Auge ausgerichtet. Dabei können die Kamera und die Lichtquelle um weniger als 2°, vorzugsweise weniger als 1° zueinander geneigt ausgerichtet sein.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass das von der Netzhaut remittierte Licht besonders gut in der Kamera empfangen werden kann, weil zumindest bei nicht-fehlsichtigen Personen das in das Auge eingestrahlte Licht von der Netzhaut als schmales Lichtbünden mit kleiner Divergenz reflektiert bzw. remittiert wird.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieses Ausführungsbeispiels weist der Strahlenteiler für das von dem Auge remittierte Licht einen Reflexionsgrad von unter 50%, vorzugsweise zwischen 8% und 40%, auf.
Diese Maßnahme ist zwar aus energetischer Sicht nicht optimal, weil bekanntermaßen eine Teilverspiegelung von 50% als optimal angesehen wird, aus praktischen Gesichtspunkten ist der erwähnte Bereich des Reflexionsgrades jedoch vorzuziehen, wobei in weiterer Ausbildung dieses Ausführungsbeispiels der Reflexionsgrad für Wellenlängen außerhalb des Wellenlängenbereiches des von der Beleuchtungseinrichtung ausgesandten Lichtes noch weiter vermindert ist.
Diese Maßnahmen haben den Vorteil, dass auch noch die Brillenfassung vor dem Gesicht der Person zuverlässig erkannt werden kann und darüber hinaus auch Fehlmessungen vermieden werden, die bei dunkelhäutigen Personen auftreten können.
Weiterhin ist im Rahmen dieser Ausführungsbeispiele bevorzugt, wenn auf der von der Lichtquelle abgewandten Seite des Strahlenteilers eine Lichtfalle angeordnet ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass das von der Lichtquelle ausgesandte Licht, soweit es nicht am Strahlenteiler von der Kamera weggelenkt wird, in zuverlässiger Weise absorbiert wird.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Gruppe von Ausführungsbeispielen der Erfindung sind zusätzliche, auf die Augenpartie gerichtete Lichtquellen außerhalb der optischen Achse vorgesehen.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Erfindung auch bei stark fehlsichtigen Patienten eingesetzt werden kann, bei denen das in der optischen Achse eingestrahlte Licht der Lichtquelle nicht in einem schmalen, d. h. wenig divergenten Lichtbündel entlang der Einstrahlungsachse reflektiert wird. Durch die genannten Maßnahmen wird auch bei einer solchen starken Fehlsichtigkeit (insbesondere Kurzsichtigkeit) ein von der Netzhaut remittiertes Signal in der Kamera empfangen, die unverändert entlang der erwähnten optischen Achse ausgerichtet ist.
Dabei ist besonders bevorzugt, wenn die zusätzlichen Lichtquellen gleichmäßig, also kranzartig, um die optische Achse herum angeordnet und zu dieser geneigt sind.
Auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es wie im Stand der Technik bevorzugt, wenn der Strahlengang zwischen Kamera und Beleuchtungseinrichtung einerseits und dem Auge andererseits eine Länge von mehreren Metern aufweist, vorzugsweise von zwischen zwei und acht Metern.
Sofern die räumlichen Verhältnisse im Messraum derartige Abmessungen nicht zulassen ist in an sich ebenfalls bekannter Weise noch bevorzugt, wenn der Strahlengang gefaltet ist.
Bei der bevorzugten Variante dieses Ausführungsbeispiels nimmt die Kamera das zweite Bild bei ausgeschalteter Allgemeinbeleuchtung auf.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass eine Störung beim Aufnehmen des zweiten Bildes durch die Allgemeinbeleuchtung vermieden wird.
Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, wenn die Kamera das erste und das zweite Bild zeitlich unmittelbar nacheinander aufnimmt, insbesondere dann, wenn die Kamera eine sogenannte „Interlaced”-Kamera ist und die Kamera das erste und das zweite Bild als Halbbilder eines Vollbildes aufnimmt.
Die Maßnahmen haben den Vorteil, dass auf an sich bekannte Vorgehensweisen, nämlich sogenannte „Interlaced”-Verfahren, zurückgegriffen werden kann.
Für die Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens gelten sinngemäß die gleichen Vorteile, die vorstehend anhand der Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert wurden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, in einer Seitenansicht und äußerst schematisiert;
2 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß 1;
3 ein Bild einer Augenpartie einer Person, wie es mit den Vorrichtungen gemäß den 1 oder 2 aufgenommen werden kann;
4 eine Detaildarstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß 2;
5 eine weitere Detaildarstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß 2 im Zusammenhang mit 4;
6 ein Blockschaltbild, darstellend eine elektronische Steuerung für die Vorrichtung gemäß den 1 oder 2;
7 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung des Blockschaltbildes gemäß 6.
In 1 bezeichnet 10 insgesamt eine Vorrichtung zum Anpassen einer Position mindestens eines Brillenglases, insbesondere eines Gleitsichtglases, einer Brille relativ zur Position einer Pupille eines dem Brillenglas zugeordneten Auge einer Person.
In 1 ist die Person insgesamt bei 12 angedeutet, wobei lediglich ein Auge 14 sowie eine Brille 16 bzw. Brillenglasfassung 18 dargestellt ist.
Im Abstand D, der mehrere Meter, vorzugsweise zwei bis acht Meter, betragen kann, befindet sich ein insgesamt mit 20 bezeichnetes Aufnahmesystem.
Das Aufnahmesystem 20 enthält eine Kamera 22, deren optische Achse mit 23 bezeichnet ist.
Unter einem rechten Winkel zur Achse 23 ist eine Beleuchtungseinrichtung 24 vorgesehen. Die Beleuchtungseinrichtung 24 enthält eine Lichtquelle 26, insbesondere eine Leuchtdiode (LED), die im roten oder infraroten Bereich arbeitet. Der Lichtquelle 26 ist eine Linse 28 zugeordnet. Die Lichtquelle 26 ist auf einen Strahlenteiler 30 gerichtet, auf dessen gegenüberliegender Seite sich eine Lichtfalle 32 befindet.
Schließlich umfasst das Aufnahmesystem 20 noch eine Allgemeinbeleuchtung 34 mit üblichem weißem Licht.
Mit 40a, 40b sind in 1 Randstrahlen des Lichtes 42 angedeutet, das von der Lichtquelle 26 ausgesandt wird. Das Licht 42 bzw. die Randstrahlen 40a, 40b werden am Strahlenteiler 30 reflektiert und auf das Auge 14 der Person 12 gerichtet. Das Licht 42 tritt durch eine Augenlinse 44 in das Auge 14 ein und fällt auf die Netzhaut 46, wo ein Bild 48 erzeugt wird. Bei einer normalsichtigen Person 12 handelt es sich um ein scharfes Bild 48, während bei fehlsichtigen Personen 12 ein entsprechend unscharfes Bild entsteht, wie noch erläutert werden wird.
Mit 49 ist das von der Netzhaut 46 remittierte Licht bezeichnet. Dieses trifft wiederum auf den Strahlenteiler 30 und gelangt zum Teil in die Kamera 22.
Der Strahlenteiler 30 ist vorzugsweise als teildurchlässiger Spiegel ausgebildet. Er besteht aus einer durchsichtigen planparallelen Platte, z. B. aus Glas, bei der eine Seite (die in 1 untere Seite) unbehandelt oder teilverspiegelt und die andere Seite entspiegelt ist.
Der Spiegel kann bspw. einen Reflexionsgrad von 50% aufweisen. Bei dieser Wahl des Reflexionsgrades würde das meiste remittierte Licht 49 in die Kamera 22 gelenkt. Das von der Lichtquelle 26 ausgesandte Licht 42 wird nämlich mit demselben Reflexionsgrad am Spiegel reflektiert, zum Auge 14 hin gerichtet und dort von der Netzhaut 46 remittiert. Das remittierte Licht 49 gelangt als der durch den Strahlenteiler 30 hindurchgehende Anteil in die Kamera 22.
Aus energetischer Sicht wäre also ein Reflexionsgrad von 50% optimal. Aus praktischen Gesichtspunkten weicht man davon aber deutlich ab und verwendet bspw. einen Reflexionsgrad in der Größenordnung zwischen 8% und 40%.
Ferner wird bevorzugt eine Verspiegelung gewählt, die bei den Wellenlängen, bei denen das Licht 42 keine oder nur eine geringe Intensität aufweist, zweckmäßigerweise einen noch geringeren Reflexionsgrad hat. Geringere Reflexionsgrade als die erwähnten 50% sind darüber hinaus besonders hilfreich, weil man auch noch die Brillenglasfassung 18 vor dem Gesicht der Person 12 detektieren muss. Wenn die Person 12 dunkelhäutig ist, erweist sich der Nutzen dieser Maßnahme als besonders groß.
Wie bereits erwähnt wurde, ist die Lichtquelle 26 vorzugsweise eine Leuchtdiode, die im roten oder im infraroten Bereich arbeitet. Statt einer einzelnen Leuchtdiode kann alternativ auch ein Bündel derartiger Dioden verwendet werden, wobei dann als Linse 28 eine entsprechende Wabenanordnung gewählt werden müsste, wie dies an sich bekannt ist.
Die in 1 nur angedeutete Lichtfalle 32 hat die Aufgabe, das Licht 42, das den Strahlenteiler 30 unreflektiert durchläuft, zu absorbieren. Als Lichtfalle 32 kann man bspw. eine schwarze Pappe, ein berußtes Blech oder eine mit schwarzem Samt beklebte Fläche verwenden. Eine solche Lichtfalle kann bspw. auch als sogenannte „schwarze Tüte” ausgebildet werden.
3 zeigt ein von der Kamera 22 aufgenommenes Bild 60. Man erkennt eine Augenpartie 61 der Person 12. Die rechte und die linke Pupille der Person 12 sind mit 62r, 62l bezeichnet, die jeweils zugehörige Iris mit 64r, 64l. Der Mittelpunkt jeder Iris 64r, 64l ist in 3 als Kreuz zweier strichpunktierter Linien eingezeichnet.
Mit vertikalen Linien 66r, 66l sowie horizontalen Linien 68r, 68l sind schließlich noch Bezugslinien der Brillenfassung 18r bzw. 18l eingetragen.
Man erkennt aus 3 deutlich, dass sowohl die exakte Position des Mittelpunktes jeder Iris 64r, 64l sowie die exakte Position der Brillenfassungen 18r und 18l aus dem Bild 60 mittels üblicher bildverarbeitender Methoden auch automatisch erkannt werden kann. Jedenfalls ist es manuell möglich, diese Punkte bzw. Linien in einfacher Weise auch manuell mittels eines Cursors zu kennzeichnen und im Bild 60 zu markieren.
In Folge der gewählten Wellenlänge des Lichtes 42 leuchtet die Netzhaut 46 hinter den Pupillen 62r und 62l hell auf, so dass sich die Pupillen 62r, 62l deutlich von der jeweils umgebenden Iris 64r bzw. 64l abheben. Dies gilt auch und gerade dann, wenn die Iris 64r, 64l von Hause aus relativ dunkel ist.
4 zeigt die Verhältnisse bei einer Person 12, die auf eine kurze Entfernung, z. B. bis zur Stelle 70, akkommodiert ist, insbesondere deswegen, weil die Person 12 kurzsichtig ist. An der Stelle 70 befindet sich ein reelles Bild der Netzhaut 46 im Auge 14.
Um auch in diesem Fall eine erfolgreiche Messung durchführen zu können, wird das Ausführungsbeispiel gemäß 2 verwendet, bei dem zusätzliche Lichtquellen 50a, 50b um die Achse 23 herum angeordnet sind, insbesondere in Form eines Kranzes. Die in 2 eingezeichneten Randstrahlen 52a, 52b kennzeichnen das von den zusätzlichen Lichtquellen 50a, 50b ausgesandte Licht. Dieses Licht läuft auf die Pupillenmitten der Person zu. Wegen der Fehlsichtigkeit entstehen auf der Netzhaut 46 des Auges 14 unscharfe Bilder der zusätzlichen Lichtquellen 50a, 50b. Die Intensitätsverteilungen um die geometrischen Projektionspunkte entlang der Randstrahlen 52a, 52b sind auf den Teilbildern 72a bis 72c rechts in 4 schematisch dargestellt. In 4 sind die Winkel zwischen den Randstrahlen 52a, 52b und der Achse 23 selbstverständlich stark übertrieben dargestellt und viel größer als in der Realität.
Wie man den Teilbildern 72a bis 72c entnehmen kann, überlagern sich die Ränder der äußeren Intensitätsverteilungen 72b, 72c mit der zentralen Intensitätsverteilung 72a, so dass sich insgesamt eine überlagerte Intensitätsverteilung ergibt, wie sie in 5 mit 74 nochmals separat dargestellt ist.
Insgesamt leuchtet damit auf der Netzhaut 46 ein ausgedehntes, unscharfes Bild 48, und zwar deutlich heller als nur das unscharfe Teilbild der zentralen Intensitätsverteilung 72a. Die Augenlinse 44 entwirft das reelle Luftbild der Netzhaut 46, auf der das unscharfe Bild 48 aufleuchtet.
6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild zur Ansteuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform
Ein Rechner 80 ist mit einer Ansteuerung 82 für die Lichtquellen 26 und 50 verbunden. Der Rechner 80 ist ferner mit einer Bildakquisitionseinrichtung 29 verbunden, an die die Kamera 22 angeschlossen ist.
Bei einer Messung geschehen in zeitlicher Abfolge Vorgänge, wie sie bspw. in 7 dargestellt sind. 7 zeigt die Verhältnisse mit einer üblichen Kamera im sogenannten „Interlaced”-Verfahren. Dabei werden nacheinander zwei Halbbilder erzeugt, die zu einem Vollbild zusammengefügt werden können. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind aber selbstverständlich auch Kameras einsetzbar, die nur im Vollbildmodus betreibbar sind.
In 7 sind in den Zeilen a) und b) für die beiden Halbbilder als Impulse 90 und 92 die Zeilen dargestellt, in denen die Kamera für die Halbbilder empfindlich ist (Integrationszeit). Die Zeilen c) und d) stellen demgegenüber Beleuchtungsimpulse 94 und Ansteuerungsimpulse 96 dar.
Die Messung wird mit einem Ansteuerungsimpuls 96 gestartet, woraufhin ein erstes Halbbild 90 und ein zweites Halbbild 92 erzeugt werden. Man erkennt aus 7 deutlich, dass die beiden Halbbilder einen gewissen Überlappungsbereich x aufweisen, also einen Zeitbereich, in dem beide Halbbilder lichtempfindlich sind.
In einem ersten Zyklus I werden die beiden Halbbilder nur mit eingeschalteter Allgemeinbeleuchtung 34 aufgenommen.
Im nachfolgenden Zyklus II werden die Lichtquellen 26 und 50 kurzzeitig eingeschaltet, wie mit dem Beleuchtungsimpuls 94 angedeutet, und zwar bspw. gerade zu dem Zeitpunkt, zu dem beide Halbbilder lichtempfindlich sind.
Der Rechner 80 verfügt nun aus dem Zyklus I über zwei Halbbilder nur mit Allgemeinbeleuchtung 34 und aus dem Zyklus II über zwei Halbbilder mit eingeschalteten Lichtquellen 26 und 50. Im Zyklus II kann die Allgemeinbeleuchtung 34 auch ausgeschaltet werden.
Auf diese Weise erhält man zwei Vollbilder, von denen das Erste nur mit der Allgemeinbeleuchtung 34 und das Zweite mit den Lichtquellen 26 und 50 aufgenommen wurde.
Alternativ kann auch eine solche Sequenz innerhalb von zwei Halbbildern erzeugt werden, indem das erste Halbbild nur mit Allgemeinbeleuchtung und das zweite Halbbild alleine oder zusätzlich mit der Lichtquelle aufgenommen wird. Insoweit unterliegt die Erfindung keinerlei Beschränkungen.
Aus den auf diese Weise aufgenommenen Bildern (vgl. 3) können nun die gewünschten Positionen in der bereits erwähnten Weise manuell oder automatisch bestimmt werden.

Claims

Vorrichtung zum Anpassen einer Position mindestens eines Brillenglases einer Brille (16) relativ zur Position (x_r, y_r, x_l, y_l) einer Pupille (62r, 62l) eines dem Brillenglas zugeordneten Auges (14) einer Person (12), mit einer Beleuchtungseinrichtung (24) für eine Augenpartie (61) der eine noch unverglaste Brillenfassung (18) tragenden Person (12), mit mindestens einer Kamera (22) zum Erzeugen eines Bildes (60) der Augenpartie (61), und mit Mitteln zum Markieren der Position (x_r, y_r, x_l, y_l) der Pupille (62r, 62l) in dem Bild (60), dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (24) mindestens eine Lichtquelle (26, 50) enthält, die in einem Wellenlängenbereich arbeitet, dessen Licht (42, 52) von der Netzhaut (46) des Auges (14) mit hohem Reflexionsgrad reflektiert wird, und dass die Kamera (22) in ihrer Empfindlichkeit auf die Wellenlänge des von der Lichtquelle (26) ausgesandten Lichtes (42) optimiert ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung (24) eine Linse (28) enthält, wobei im Strahlengang zwischen der Kamera (22) und dem Auge (14) ein Strahlenteiler (30) zum Einkoppeln des Lichtes (42) der Lichtquelle (26) angeordnet ist, wobei das Licht (42) vom Strahlenteiler (30) in Richtung der optischen Achse (23) der Kamera (22) von dieser weg reflektiert wird, und wobei außer der Beleuchtungseinrichtung (24, 50) noch eine Allgemeinbeleuchtung (34) für die Augenpartie (61) vorgesehen ist, und wobei Mittel zum Steuern der Kamera (22) vorgesehen sind, derart, dass die Kamera (22) alternativ ein erstes Bild (60) nur mit der Allgemeinbeleuchtung (34) bei ausgeschalteter Lichtquelle (26) und ein zweites Bild (60) mit eingeschalteter Lichtquelle (26, 50) aufnimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (26) Licht (42) im roten bis infraroten Bereich aussendet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (26) eine Leuchtdiode ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (26) ein Gatter von Leuchtdioden ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (22) mehrere Farbkanäle aufweist und dass Bildsignale desjenigen Farbkanals, der spektral dem von der Lichtquelle (26) ausgesandten Licht (42) am nächsten kommt, separat zu Bildern verarbeitbar sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kameras (22) vorgesehen sind, von denen eine in ihrer Empfindlichkeit auf die Wellenlänge des von der Lichtquelle (26) ausgesandten Lichtes (42) optimiert ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (22) und die Lichtquelle (26) entlang derselben optischen Achse (23) zum Auge (14) ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (22) und die Lichtquelle um weniger als 2° zueinander geneigt ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlenteiler (30) für das von dem Auge (14) remittierte Licht (49) einen Reflexionsgrad von unter 50% aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflexionsgrad für Wellenlängen außerhalb des Wellenlängenbereiches des von der Beleuchtungseinrichtung (24) ausgesandten Lichtes (42) noch weiter vermindert ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der von der Lichtquelle (26) abgewandten Seite des Strahlenteilers (30) eine Lichtfalle (32) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 oder 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche, auf die Augenpartie (61) gerichtete Lichtquellen (50) außerhalb der optischen Achse (23) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Lichtquellen (50a, 50b) gleichmäßig um die optische Achse (23) herum angeordnet und zu dieser geneigt sind.
Vorrichtung nach einem der mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlengang zwischen Kamera (22) und Beleuchtungseinrichtung (24) einerseits und dem Auge (14) andererseits eine Länge (D) von mehreren Metern aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlengang gefaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (22) das zweite Bild (60) bei ausgeschalteter Allgemeinbeleuchtung (34) aufnimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (22) das erste und das zweite Bild (60) zeitlich unmittelbar nacheinander aufnimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (22) eine Zeilenkamera ist und dass die Kamera (22) das erste und das zweite Bild (60) als Halbbilder eines Vollbildes aufnimmt.
Verfahren zum Anpassen einer Position mindestens eines Brillenglases einer Brille (16) relativ zur Position (x_r, y_r, x_l, y_l) einer Pupille (62r, 62l) eines dem Brillenglas zugeordneten Auges (14) einer Person (12), bei dem eine Augenpartie (61) der eine noch unverglaste Brillenfassung (18) tragenden Person (12) mittels einer ersten Lichtquelle (26) einer Beleuchtungseinrichtung (24) beleuchtet, ein Bild (60) der Augenpartie (61) mittels einer Kamera (22) erzeugt, und die Position (x_r, y_r, x_l, y_l) der Pupille (62r, 62l) in dem Bild (60) markiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Augenpartie (61) mit Licht (42, 52) aus einem Wellenlängenbereich beleuchtet wird, das von der Netzhaut (46) des Auges (14) mit hohem Reflexionsgrad reflektiert wird, und dass das Bild (60) der Augenpartie (61) mit einer auf die Wellenlänge des Lichts (42, 52) optimierten Empfindlichkeit erzeugt wird, wobei die Beleuchtungseinrichtung (24) eine Linse (28) enthält, wobei im Strahlengang zwischen der Kamera (22) und dem Auge (14) ein Strahlenteiler (30) zum Einkoppeln des Lichtes (42) der Lichtquelle (26) angeordnet ist, wobei das Licht (42) vom Strahlenteiler (30) in Richtung der optischen Achse (23) der Kamera (22) von dieser weg reflektiert wird, und wobei die Augenpartie (61) außer von der ersten Lichtquellen (26) noch mittels einer Allgemeinbeleuchtung (34) beleuchtet wird, und dass alternativ ein erstes Bild (60) nur mit der Allgemeinbeleuchtung (34) bei ausgeschalteter Lichtquelle (26, 50) und ein zweites Bild (60) mit eingeschalteter Lichtquelle (26) aufgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass Licht (42) im roten bis infraroten Bereich ausgesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Bild (60) entlang derselben optischen Achse (23) aufgenommen wird, entlang der die Augenpartie (61) beleuchtet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Augenpartie (61) zusätzlich aus mindestens einer Richtung außerhalb der optischen Achse (23) beleuchtet wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Augenpartie (61) zusätzlich aus mehreren Richtungen mittels zweiter Lichtquellen (50a, 50b) beleuchtet wird, wobei die Richtungen gleichmäßig um die optische Achse (23) herum angeordnet und zu dieser geneigt sind.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bild (60) bei ausgeschalteter Allgemeinbeleuchtung (34) aufgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Bild (60) zeitlich unmittelbar nacheinander aufgenommen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Bild (60) als Halbbilder eines Zeilen-Vollbildes aufgenommen werden.