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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hilfsvorrichtung zur Aufrechterhaltung einer Referenzstellung während der Erfassung von Linsenmontageparametern.
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Stand der Technik
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Derzeit sind bekanntlich sogenannte Gleitsichtgläser erhältlich, bei denen es sich um multifokale ophthalmische Linsen (Gläser) handelt, mit denen mehrere Sehfehler korrigiert werden können. Beispielsweise sind Gleitsichtgläser bekannt, die es ermöglichen, sowohl aus der Nähe als auch aus der Ferne korrekt zu sehen, wobei der Blick durch unterschiedliche Bereiche des Glases geht. Zu diesem Zweck umfassen Gleitsichtgläser jeweils unterschiedliche Bereiche mit unterschiedlichen optischen Korrekturmerkmalen.
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Beispielsweise zeigt 1 ein Gleitsichtglas 1, das einen oberen Bereich 2, einen unteren Bereich 4 und einen zwischen dem unteren Bereich 4 und dem oberen Bereich 2 befindlichen mittleren Bereich 6 umfasst. Ferner umfasst das Gleitsichtglas 1 zwei seitliche Bereiche 8, die an gegenüberliegenden Seiten der Anordnung aus dem unteren Bereich 4 und dem oberen Bereich 6 angeordnet sind und über denen sich entsprechende Unterbereiche des oberen Bereichs 2 befinden. In der Praxis sind der obere Bereich 2 und der untere Bereich 4 zur Optimierung der Fernsicht und der Nahsicht ausgelegt, während der mittlere Bereich 6 als Übergangsbereich zwischen der Fernsicht und der Nahsicht dient und zur Optimierung der Sicht bei Zwischenentfernungen ausgelegt ist. Bei den seitlichen Bereichen 8 handelt es sich dagegen um Randzonen, in denen die Sicht gestört sein kann.
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Aus praktischen Gründen werden Paare von Gleitsichtgläsern mechanisch mit einem sogenannten Gestell verbunden, um eine Korrekturbrille zu bilden, die auch als „externe Prothese“ oder „medizinisches Sehkorrekturgerät“ bekannt ist.
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Genauer ausgedrückt, führt jedes Glas eine oder mehrere Korrekturen durch, die für ein bestimmtes Auge spezifisch sind. Diese Korrekturen können beispielsweise eine sphärische Korrektur, eine astigmatische Korrektur und eine prismatische Korrektur umfassen. Diese Korrekturen werden vom Augenarzt verschrieben. Ferner führt jede Korrektur zu entsprechenden Eigenschaften der vorerwähnten Linsenbereiche.
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Daher muss der Optiker zur Herstellung einer Brille die sogenannten Linsenmontageparameter erfassen. Insbesondere umfassen die Montageparameter eine Mehrzahl von numerischen Werten (typischerweise in Millimeter und mit einer Genauigkeit von einem halben Millimeter oder weniger angegeben), die die Position der durch das Glas gehenden Sehachse des Benutzers beschreiben, wenn das Glas im gewählten Brillengestell montiert ist und das Gestell vom Benutzer getragen wird.
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Insbesondere ist es zur Feststellung der Position der Sehachse des Benutzers notwendig, die Pupillen-Halbabstände und die sogenannten Höhen zu bestimmen, und zwar unter der Annahme, dass die Person bei üblicher Kopfhaltung in die Ferne blickt, d.h. den Kopf in Bezug zur üblichen Haltung weder hebt noch senkt. Dieser Vorgang wird auch als Zentrieren bezeichnet.
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Ein Beispiel für eine richtige Zentrierung, die bei üblicher Kopfhaltung vorgenommen wird, ist in den 2 und 3 erläutert.
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Unter der Annahme eines orthogonalen Bezugssystems xyz, bei dem die x- und z-Achsen parallel zum Boden verlaufen, entspricht die Höhe an jedem Glas dem Abstand (gemessen parallel zur y-Achse) zwischen der Sehachse VH, die parallel zur z-Achse verläuft und durch den Mittelpunkt der Pupille des Auges geht, und einer Ebene R1, die parallel zur xz-Ebene verläuft und das Glas an dem Punkt, an dem es den kleinsten Koordinatenwert entlang der y-Achse aufweist, berührt. Ferner entspricht der Pupillen-Halbabstand SD für jedes Glas dem Abstand, der zwischen dem Mittelpunkt der Pupille des Auges und einer Ebene R2, die senkrecht zur Ebene R1 verläuft und durch die Mitte der Brücke des Brillengestells geht, liegt.
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Der Einfachheit halber wird auf ein einzelnes Glas Bezug genommen. Mit ho wird die entsprechende Höhe bezeichnet, die unter den in 3 dargestellten Bedingungen korrekt gemessen wird, d.h. unter Zentrierung bei üblicher Kopfhaltung. Es ist bekannt, dass sich dann, wenn die Zentrierung bei nach vorne oder nach hinten geneigtem Kopf, verglichen mit der üblichen Haltung, stattfindet, ein Ergebnis erhalten wird, wie es in den 4 und 5 dargestellt ist. Insbesondere ist die Höhe h nicht korrekt, wenn sich ein Wert ergibt, der kleiner oder größer als die Höhe ho ist.
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Unter diesen Bedingungen werden gegenwärtig die Montageparameter der Gläser manuell vom Optiker ermittelt, der nach Überprüfung des korrekten Sitzes des Gestells (Position der Nasenpads, Krümmung der Bügel/Gestänge und dergleichen), Markierungen an Vorführgläsern, d.h., in Verbindung mit dem Gestell verwendeten Kunststoffgläsern, anbringt. Insbesondere markiert der Optiker an jedem Vorführglas die Position der Projektion, parallel zur Sehachse VH, des Mittelpunkts der Pupille. Anschließend misst der Optiker mit einem Lineal den entsprechenden halben Pupillenabstand SD und die entsprechende Höhe.
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Alternativ stehen optische Systeme zur Verfügung, mit denen Bilder der angelegten Brille aufgenommen werden können und anschließend die Montageparameter ausgehend von den aufgenommenen Bildern ermittelt werden können. Diese Systeme geben das wieder, was die Optiker bisher manuell ausgeführt haben.
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In der Praxis ist es bekannt, dass der Benutzer während der Vorgänge zur Erfassung der Montageparameter zwangsläufig seinen Kopf mehr oder weniger stark bewegt und dabei die übliche Haltung verlässt. Dies führt zu Fehlern bei der Höhenmessung und im Allgemeinen in geringerem Maße zu Fehlern bei der Bestimmung der halben Pupillenabstände SD. Diese Fehler beeinträchtigen ihrerseits das Sehergebnis des Benutzers. Insbesondere muss der Benutzer bei Fehlern bei der Höhenmessung dann, wenn die Höhe zu gering ausfällt, seinen Blick übermäßig nach unten richten, um eine korrekte Nahsicht zu erzielen, mit der Folge, dass ein Ermüdungsgefühl eintritt. Umgekehrt tritt bei einer zu großen Höhe beim Benutzer eine Störung der Fernsicht auf, und zwar aufgrund der Tatsache, dass sein Blick nicht nur durch den oberen Bereich 2, sondern auch durch den mittleren Bereich 6 des Glases geht.
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Es besteht daher ein besonderes Bedürfnis für ein Instrument, das zur Aufrechterhaltung der korrekten Positionierung des Kopfes während der Ermittlung der Linsenmontageparameter beiträgt.
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Gegenstand der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine elektronische Vorrichtung bereitzustellen, die zumindest teilweise das vorerwähnte Bedürfnis befriedigt.
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Erfindungsgemäß wird eine elektronische Vorrichtung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen bereitgestellt.
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Figurenliste
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, die aber lediglich Beispiele darstellen und keine Beschränkung beinhalten.
- 1 zeigt in schematischer Weise eine Vorderansicht eines Brillenglases.
- 2 zeigt eine Vorderansicht eines Benutzers, der eine Brille trägt.
- Die 3-5 zeigen in schematischer Weise Seitenansichten eines Benutzers, der eine Brille trägt, in drei verschiedenen Haltungen.
- 6 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung der vorliegenden elektronischen Vorrichtung.
- 7 zeigt in schematischer Weise eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses der vorliegenden elektronischen Vorrichtung.
- 8 zeigt in schematischer Weise eine Seitenansicht eines Benutzers, der eine Brille trägt, an der die vorliegende elektronische Vorrichtung angebracht ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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6 zeigt eine elektronische Vorrichtung 10, die eine Verarbeitungseinrichtung 12, zum Beispiel vom Typ eine Mikrocontrollers, umfasst. Ferner umfasst die elektronische Vorrichtung 10 einen Sensor 14, eine erste und ein zweites Display 16, 18, eine Eingabevorrichtung 20 und ein Kommunikationsmodul 22, die elektrisch mit der Verarbeitungseinrichtung 12 verbunden sind. Die elektronische Vorrichtung 10 umfasst ferner eine (nicht dargestellte) Batterie.
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Wie in den 7 und 8 dargestellt ist, umfasst die elektronische Vorrichtung 10 auch ein Gehäuse („Verpackung“) 25, in dem die Verarbeitungseinrichtung 12, der Sensor 14, das Kommunikationsmodul 22 und die Batterie angeordnet sind. Das erste und das zweite Display 16, 18 sind auf einer äußeren Oberfläche Sext des Gehäuses 25, die einsehbar ist, angeordnet. Ferner ist die Eingabevorrichtung 20, die beispielsweise in Form eines Knopfes ausgebildet ist (nicht im Detail dargestellt), an der äußeren Oberfläche Sext des Gehäuses 25 angeordnet.
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Wie in 7 gezeigt, umfasst das Gehäuse 25 ein mechanisches Element 27, das die Befestigung der elektronischen Vorrichtung 10 an einer Brille ermöglicht. Beispielsweise kann das mechanische Element 27 nur aus einem Clip bestehen, der es ermöglicht, das Gehäuse 25 am Bügel einer Brille zu befestigen.
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Im Detail wird der Sensor 14 beispielsweise durch ein Gyroskop, zum Beispiel vom MEMS- und dreiachsigen Typ, gebildet, das dazu geeignet ist, elektrische Signale zu erzeugen, die die Winkelpositionen um seine drei senkrechten Achsen anzeigen. Die vom Sensor 14 erzeugten Signale werden an die Verarbeitungseinrichtung 12 gesendet, die auf der Grundlage dieser Signale weitere Größen bestimmt.
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Insbesondere bestimmt die Verarbeitungseinrichtung 12 auf der Grundlage der vom Sensor 14 gesendeten Signale den Momentanwert eines Winkels θ (dargestellt in 8), bei dem es sich um den Winkel handelt, der in der Seitenansicht zwischen der Sehachse VH und der Längsachse HH eines der beiden Bügel vorliegt. Dieser Winkel θ zeigt die Position des Kopfes und insbesondere die vertikale Neigung des Kopfes an (d.h. die Neigung in der sagittalen Ebene). Ferner bestimmt die Verarbeitungseinrichtung 12 einen Mittelwert θ* des Winkels θ, indem sie den Mittelwert der Momentanwerte des Winkels θ in einem Zeitintervall, der beispielsweise 15 bis 40 Sekunden beträgt, bildet. Dieses Zeitintervall wird nachstehend als Erfassungsintervall bezeichnet.
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Bei der Bestimmung der Montageparameter für ein bestimmtes Brillengestell verbindet der Optiker die elektronische Vorrichtung 10 mit dem Gestell, das in bekannter Weise vorübergehend mit neutralen Gläsern ausgestattet ist, um den Benutzer nicht zur Annahme einer ungewöhnlichen Haltung zu veranlassen.
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Anschließend fordert der Optiker den Benutzer, der das Gestell (mit der damit verbundenen elektronischen Vorrichtung 10) aufgesetzt hat, auf, die übliche Haltung einzunehmen und einen Punkt in größerer Entfernung (zum Beispiel mehr als 5 Meter), der vor ihm liegt und sich in der Höhe seiner Augen befindet, zu fixieren. Sobald der Benutzer die übliche Haltung eingenommen hat, steuert der Optiker die Verarbeitungseinrichtung 12 über die Eingabevorrichtung 20 an, um den Mittelwert θ* zu bestimmen. Dabei behält der Benutzer seine übliche Haltung nach Betätigung der Eingabevorrichtung 20 für einen Zeitraum bei, der mindestens dem vorerwähnten Erfassungsintervall entspricht. Die Ermittlung des zeitlichen Mittelwerts erlaubt es, negative Effekte aufgrund von unvermeidlichen Kopfbewegungen unter Verlassen der üblichen Haltung zu vermeiden, die trotz der verringerten Dauer des Erfassungsintervalls auftreten können.
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In der Praxis gibt der Mittelwert θ* eine Referenzposition des Kopfes an, die so weit wie möglich während der Dauer der folgenden Vorgänge zur Erfassung der Montageparameter beibehalten werden soll. Dieser Mittelwert θ* kann, wie allgemein alle von der Verarbeitungseinrichtung 12 bestimmten Größen, über das Kommunikationsmodul 22 (zum Beispiel vom Typ Bluetooth oder WiFi) einer externen Vorrichtung (nicht dargestellt) zugeführt werden. Ferner kann das Ende der Vorgänge zur Bestimmung des Mittelwerts θ* von der Verarbeitungseinrichtung 12 angezeigt werden, zum Beispiel über ein zweites Display 18.
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Anschließend kann der Optiker in an sich bekannter Weise (zum Beispiel manuell) die Vorgänge zur Erfassung der Prüfparameter der Gläser mit Hilfe der elektronischen Vorrichtung 10 durchführen. Dabei setzt die Verarbeitungseinrichtung 12 nach Bestimmung des Mittelwerts θ* die Erfassung der Momentanwerte des Winkels θ fort und informiert den Optiker über das erste Display 16, ob der Momentanwert des von Zeit zu Zeit erfassten Winkels θ (beispielsweise mit einer Periodizität von 1/10 Sekunde):
- - in einem Intervall [(θ*-Δ) - (θ*+Δ)] liegt, wobei Δ einen Toleranzwert bedeutet (zum Beispiel 2°); oder
- - größer als θ*+Δ ist; oder
- - kleiner als θ*-Δ ist.
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Aufgrund der vom ersten Display 16 angezeigten Informationen kann sich der Optiker folgendermaßen verhalten: Wenn der Momentanwert des Winkels θ größer als θ*+Δ ist oder wenn dieser Wert kleiner als θ*-Δ ist, fordert er den Kunden auf, die Kopfhaltung zu verändern, bis der Momentanwert des Winkels θ in das Intervall [(θ*-Δ) - (θ*+Δ)] fällt. Wenn das erste Display 16 anzeigt, dass der Momentanwert des Winkels θ in das Intervall [(θ*-Δ) - (θ*+Δ)] fällt, kann der Optiker die Erfassung der Prüfparameter für die Gläser vornehmen. Wenn beispielsweise das erste Display 16 anzeigt, dass der Momentanwert des Winkels θ in das Intervall [(θ*-Δ) - (θ*+Δ)] fällt, kann der Optiker an den Gläsern, die sich im aufgesetzten Brillengestell befinden, die Positionen markieren, an denen die Sehachsen durch die Gläser verlaufen, und zwar im Fall einer manuellen Erfassung. Die Erfassung der Montageparameter kann jedoch auf eine beliebige bekannte Art und Weise vorgenommen werden.
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Anders ausgedrückt, die Verarbeitungseinrichtung 12 erfasst eventuelle Abweichungen des Kopfes von der Referenzposition und zeigt diese nach einer entsprechenden Feststellung am ersten Display 16 an.
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Die Vorteile, die mit der vorliegenden Vorrichtung erreicht werden können, ergeben sich klar aus der vorstehenden Beschreibung.
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Insbesondere weist die vorliegende elektronische Vorrichtung geringe Abmessungen und ein geringes Gewicht auf und unterstützt den Optiker darin, den Benutzer zu veranlassen, eine Referenzposition des Kopfes einzunehmen und diese während der gesamten Dauer der Vorgänge zur Erfassung der Montageparameter der Linsen aufrechtzuerhalten. In diesem Zusammenhang stellt man fest, dass es zwar relativ einfach ist, die genannte übliche Haltung in Abwesenheit von Personen oder Gegenständen in der Nähe einzunehmen, während es für den Kunden, der das Gestell mit den Gläsern trägt, deutlich schwieriger ist, diese Position aufrechtzuerhalten, wenn sich der Optiker ihm nähert, um Markierungen an den Gläsern, die zur Erfassung der Montageparameter notwendig sind, vorzunehmen, oder wenn elektronische Vorrichtungen bekannten Typs zur Bestimmung der Montageparameter befestigt werden müssen.
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Es ist ersichtlich, dass Modifikationen und Varianten für die vorstehend beschriebene und dargestellte Vorrichtung möglich sind, ohne dass vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, die in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist, abgewichen wird.
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Beispielsweise kann das mechanische Element 27 vom vorstehend beschriebenen Element abweichen. Im Allgemeinen kann die elektronische Vorrichtung ein oder mehr Befestigungselemente aufweisen, die es ermöglichen, die elektronische Vorrichtung mit einem Brillengestell in wieder lösbarer Weise zu verbinden. Insbesondere kann die elektronische Vorrichtung an einem Teil des Brillengestells, bei dem es sich nicht um einen Bügel handelt, angebracht werden. Ferner kann die Art der Verbindung von der vorstehenden Beschreibung abweichen. Beispielsweise kann das mechanische Element 27 durch einen Magneten ersetzt werden, um eine magnetische Verbindung zu ermöglichen. In jedem Fall bewegt sich die elektronische Vorrichtung nach dem Verbinden mit der Brille nur zusammen mit der Brille.
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Für den Sensor 14 ist ein vom beschriebenen Sensor abweichender Sensortyp möglich. Beispielsweise kann der Sensor 14 sowohl einen Beschleunigungsmesser als auch ein Gyroskop oder auch nur einen Beschleunigungsmesser umfassen, oder es kann sich um einen Sensor handeln, der ein Signal erzeugen kann, das Variationen der Winkelpositionen, d.h., von Rotationen, um mindestens eine jeweilige Achse anzeigt. Ferner kann es sich beim Sensor 14 um einen Winkelbeschleunigungssensor oder einen Winkelpositionssensor vom monoaxialen Typ handeln.
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Schließlich kann die vorliegende elektronische Vorrichtung auch in vorteilhafter Weise bei Gläsern eingesetzt werden, bei denen es sich nicht um Gleitsichtgläser handelt, zum Beispiel bei monofokalen Gläsern.
