DE4323384C2 - Vorrichtung zum Messen der zur Anpassung optischer Gläser an ein Brillengestell notwendigen Parameter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der zur Anpassung optischer Gläser an ein Brillen­ gestell notwendigen Parameter.

Unter den verschiedenen Parametern, die angepaßt werden müssen, um die Brillengläser korrekt in das Brillengestell einzupassen und die optischen Zentren der Gläser mit den visuellen Achsen der entsprechenden Augen in Deckung zu bringen, ist es insbesondere notwendig, den Pupillen­ abstand und die Höhe der Pupillen im Verhältnis zu dem Brillengestell zu kennen.

Es ist ebenfalls wichtig, die Höhe der optischen Zentren der Gläser im Verhältnis zu dem unteren oder oberen Rand des Brillengestells, in welches sie eingesetzt werden sollen, zu messen.

Es ist seit langem aus der Praxis bekannt, diese Messungen mit empirischen manuellen Mitteln durchzuführen, denen es an Präzision fehlt und für die es zwingend erforderlich ist, den Kopf der Person gegenüber der Vorrichtung zu fixieren.

Zu den insofern bekannten Vorrichtungen gehört eine Vorrichtung, die einen Fotoapparat und seitliche Zentrier­ mittel enthält, um den Kopf der Person zu fixieren. Mit Hilfe einer solchen Vorrichtung fotografiert man die Person, die das Brillengestell, welches sie vorher ausge­ wählt hat, trägt. Wenn der Verkleinerungsfaktor des Foto­ apparates bekannt ist, kann man dann die Position der Pupillen im Verhältnis zur Fassung und den Pupillenabstand errechnen.

Die Patentschrift FR-A 15 06 352 beschreibt eine Vorrichtung mit einem Gehäuse, welches in einer seiner Seiten zwei Öffnungen hat, die mit der Lage der Augen einer Person übereinstimmen, und mit einem optischen System, welches Linsen und Spiegel sowie eine Lichtquelle aufweist, um in der Position regulierbare Fadenkreuze auf den Öffnungen erscheinen zu lassen, und mit einer Visierokularblende in der gegenüberliegenden Wand des Ge­ häuses. Meßmittel ermöglichen es, die Position der Fadenkreuze in dieser Vorrichtung zu messen. Die Mittel zur Einstellung der Fadenkreuze entsprechend den orthogo­ nalen Koordinaten sind kompliziert und der Meßvorgang ist lang und wenig bequem. Zudem ist die Meßgenauigkeit lediglich gerade noch annehmbar.

Die Patentschrift US-A 46 26 088 beschreibt eine Vor­ richtung mit einer Kathodenschirmröhre mit hoher Auf­ lösung, wobei die Fadenkreuze durch leuchtende Linien oder Punkte ersetzt sind, welche auf die Reflexe der Hornhaut der Augen des Patienten oder der Person gerichtet werden, indem man das Bild des Gesichtes und das des Schirms mittels eines Kopplers zur Deckung bringt. Die Lichtpunkte werden verschoben, indem die Signale, die an der waage­ rechten und senkrechten Ablenkvorrichtung der Kathoden­ röhre angelegt sind, gesteuert werden.

Auch bei einer Vorrichtung gemäß der Patentschrift US-A 46 26 088 muß der Kopf der Person an der Wand des Gehäuses fixiert werden, wobei diese mit Nasenplatten und einem Formteil versehen ist, welche für die Messung nach Maßgabe des von der Person ausgewählten Brillengestells ausgebildet sind. Es besteht also eine Fehlerquelle hin­ sichtlich der Anpassung der Gläser an das Brillengestell, da die Messungen ohne Brillengestell vorgenommen wurden.

Diese Nachteile vermeidet eine Vorrichtung, die aus der Patentschrift FR-A 26 20 927 bekannt ist, mit der Hilfe die Messung der verschiedenen Parameter direkt an einer Person, die das Brillengestell trägt, und ohne Fixierung des Kopfes vorgenommen wird. Dazu sind Mittel einge­ richtet, die es ermöglichen, Meßwerte mit einer hohen Präzision auf elektronischem Weg zu erhalten, wobei jedes Fehlerrisiko praktisch ausgeschlossen ist. Das in dieser Patentschrift vorgeschlagene Gerät umfaßt in Kombination einen CCD-Lichtempfänger, der eine Matrix lichtempfind­ licher Elemente mit Ladungsübertragung, erste elektroni­ sche Mittel, um die vom Meßfühler gelieferten Signale zu verarbeiten, zweite elektronische Mittel, um die verar­ beiteten Signale zu speichern, eine Vorrichtung, um ein aus den gespeicherten Signalen gebildetes Bild optisch anzuzeigen, einen Mikroprozessor und eine Bedienungs­ tastatur, um die Berechnungen auf dem Bild durchzuführen, aufweist. Das Gerät verfügt weiterhin über separate Mittel zur Entfernungsmessung, die mit dem CCD-Lichtempfänger verbunden sind, um den Meßabstand zwischen dem Kopf der Person und dem CCD-Lichtempfänger zu bestimmen. Dieser Meßabstand muß bekannt sein, um die Berechnungen zur Be­ stimmung der Parameter durchzuführen.

Die nicht zum Stand der Technik nach § 3 und § 4 Patent­ gesetz zählende französische Patentanmeldung 92 03 240, veröffentlicht als FR 26 88 679 A1, schlägt eine Vorrich­ tung von besonders einfachem Aufbau vor, bei der keine me­ chanischen Mittel zum Zentrieren und zum Fixieren des Kopfes der Person erforderlich sind. Sie weist im wesent­ lichen eine Kamera zur Bildaufnahme des Kopfes der Person auf. Die Kamera ist mit elektronischen Bildverarbeitungs­ mitteln verbunden zur Bestimmung der Parameter durch Aufnahme des Kopfes bei einem bestimmten Meßabstand. Dabei werden zusätzliche Mittel zur Entfernungsmessung nicht benötigt.

Zur Entfernungsmessung und entsprechenden Ausrichtung der Vorrichtung nach Maßgabe des Meßabstandes offenbart die französische Patentanmeldung 92 03 240 einen optischen Koinzidenzentfernungsmesser, der mit der Kamera verbunden ist. Dabei ist die Kamera gegenüber dem Kopf ausrichtbar und mit einem optischen System, das am Kameragehäuse befestigt ist, verbunden. Das optische System ist in das optische Strahlenbündel der Kamera zwischengeschaltet, wobei mehrere Bilder des Kopfes der Person entstehen, die sich zu einem einzigen Bild zusammenfügen, wenn der Meßabstand eingestellt ist.

Zu diesem Zweck teilt der Koinzidenzentfernungsmesser das Bild in zwei aneinandergrenzende Teilbilder.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, deren Regulier­ system zur Einstellung des Meßabstandes von verbesserter Genauigkeit und besonders einfach bedienbar ist.

Der Kern der Erfindung liegt darin, daß das Gehäuse der Kamera mit einem optischen Koinzidenzentfernungsmesser zum Einstellen des Meßabstandes verbunden ist, der ein dem Objektiv der Kamera nachgeordnetes optisches System zur Aufteilung der Abbildung in vier nebeneinanderliegende Bilder oder Teilbilder aufweist, derart, daß der richtige Meßabstand erreicht ist, wenn sich die Bilder bzw. Teilbilder zu einem einzigen Bild decken.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung

• - wird das Bild durch eine senkrechte mittige Trennungslinie und durch zwei seitliche Trennungslinien, die symmetrisch zu beiden Seiten der senkrechten mittigen Trennungslinie liegen, in vier Teile geteilt;
• - haben die beiden seitlichen Trennungslinien einen Abstand von ungefähr 100 mm zueinander;
• - weist das optische System vier Sätze Spiegel und/oder Prismen auf, die das Strahlenbündel der Aufnahme vom Objektiv der Kamera in vier auf die Person gerichtete Strahlenteilbündel teilen;
• - sind die Weglängen der vier Strahlenteilbündel gleich;
• - haben die Mittelachsen der beiden Strahlenteil­ bündel, die den beiden an die senkrechte mittige Trennungslinie aneinandergrenzenden Teilbildern zu­ gehörig sind, einen Abstand von ungefähr 62 mm zueinander, d. h. einen Abstand genau gleich dem durchschnittlichen Pupillenabstand der Menschen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, das Bild des Gesichtes der Person nicht nur in der Mittelachse des Brillengestells zu teilen, sondern auch auf beiden Seiten der Nase in einem Abstand nahe einem Pupillenhalbabstand.

Dadurch werden die Ränder des Brillengestells an zwei Stellen gleichsam geschnitten, die oben und unten im Bild liegen. Dadurch ist es zusätzlich möglich, die senkrechte Ausrichtung der Fassung bezüglich der Meßstrahlen zu kontrollieren.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung offensicht­ lich, auf die mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, in welcher ein Meßstand mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt ist;

Fig. 2 eine schematische Aufsicht des in Ab­ bildung 1 dargestellten Meßstandes;

Fig. 3 eine schematische Ansicht größeren Maßstabs des oberen Teils der Abbildung 1, aus welcher die Arbeitsweise der Vorrichtung erkennbar ist;

Fig. 4 eine schematische Aufsicht größeren Maßstabs der Hauptbestandteile der Vorrichtung; und

Fig. 5 ein Schema, das ein Bild der Bezugs­ ebene zeigt, und in dem auch die Bahnen der vier Visierstrahlenbündel in zurückgeklappter Projek­ tion dargestellt sind.

Die Anordnung eines in Fig. 1 dargestellten Meßstandes 10 ermöglicht dem Optiker 12 die Messung der für die Anpassung der optischen Gläser an ein von einer Person 14 ausgewähltes Brillengestell 13 notwendigen Parameter.

Der Meßstand 10 umfaßt ein Meßgerät 16, das ermöglicht, die Messung der für die Anpassung der optischen Gläser in eine Brillenfassung 13 notwendigen Parameter für die Aufnahme der Person aus der Ferne durchzuführen, wobei diese Person aufrecht steht, wie in Fig. 1 dargestellt, oder sitzt (nicht dargestellt).

Das Meßgerät 16 wird zwischen dem Optiker 12 und der Person 14 aufgestellt.

Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist, enthält das Meßgerät 16 im wesentlichen ein Gehäuse 20, das durch einen Gelenkarm 22 mit einem festen Teil 24 verbunden ist, welches bezüglich des Sockels 26 des Meßstandes fixiert ist.

Der Sockel 26 nimmt auch eine Bedienungstastatur 28 und einen Bildschirm 30 auf, die seitlich so angeordnet sind, daß sie für den Optiker 12 direkt sichtbar sind.

Das Gehäuse 20 des Gerätes 16 enthält eine Kamera 32 mit einem Einzelobjektiv 34 und verschiedene optische Elemente, die im nachfolgenden genauer beschrieben werden.

Das Strahlenbündel F (Fig. 3, 4) der Aufnahme des Einzel­ objektivs 34 der Kamera 32 besitzt eine Aufnahmeachse X, die bei Benutzung in Richtung des Kopfes der Person 14 gerichtet wird und die sich in eine Richtung erstreckt, die im wesentlichen senkrecht zur Bezugsebene P ist, die der Hauptebene des Brillengestells 13 entspricht.

Auf seiner vorderen Seite, die dem Kopf der Person 14 zugekehrt ist, enthält das Gehäuse 20 ein optisches System 44, das es ermöglicht, das Aufnahmestrahlenbündel F des Einzelobjektivs 34 in mehrere Aufnahmestrahlenbündel zu teilen.

Erfindungsgemäß ist das optische System 44 so ausgelegt, daß es das Strahlenbündel in vier Strahlenteilbündel FA1, FA2, FB1 und FB2 teilt, die sich symmetrisch im Verhältnis zu einer mittleren Ebene erstrecken, die senkrecht zur Ebene der Fig. 4 ist und die Achse X enthält.

Zu diesem Zweck umfaßt das optische System 44 in der auf den Figuren dargestellten Ausführungsform ein Prisma 46 mit vier reflektierenden Facetten.

Die Vorderseite des Prismas 46, die dem Objektiv zugekehrt ist, besteht aus vier aneinandergrenzenden Facetten 48A und 50A sowie 48B und 50B, wobei die Facetten 48A, 50A bezüglich der Ebene, welche die Achse X enthält, symmetrisch zu den Facetten 48B, 50B angeordnet sind.

Der Facette 48A ist ein reflektierender Spiegel 521A zuge­ ordnet, der den Teil des durch die Facette 48A reflektierten Strahlenbündels F in einem Strahlenteil­ bündel FA1 in Richtung auf den Kopf des Patienten zurückwirft.

In der gleichen Weise ist der Facette 50A ein reflek­ tierender Spiegel 522A zugeordnet, der den Teil des durch die Facette A reflektierten Strahlenbündels F in einem angrenzenden Strahlenteilbündel FA2 in Richtung auf den Kopf des Patienten zurückwirft.

Symmetrisch hierzu in Bezug zur Ebene, die die Achse X enthält, sind die Facetten 48B und 50B den Spiegeln 521B und 522B zugeordnet, die zwei aneinandergrenzende Strahlenteilbündel FB1 und FB2 in Richtung auf den Kopf des Patienten zurückwerfen.

Aufgrund der Teilung des Visierstrahlenbündels des Einzel­ objektivs 34 in vier genau parallele Strahlenteilbündel in Richtung des Kopfes des Patienten wird das Bild I, das in der Bezugsebene P, welche in einem festgelegten Meßabstand vom Brennpunkt der Kamera gebildet ist, in vier senkrechte aneinandergrenzende Teilbilder PA1, PA2, PB1 und PB2 geteilt, wie man in Fig. 5 sehen kann.

Dieses Bild wird symmetrisch in zwei Teile durch eine senkrechte mittige Trennlinie LC zwischen den beiden aneinandergrenzenden Strahlenteilbündeln FA1 und FB1 geteilt. In der Projektion auf dem unteren Teil der Figur erkennt man, daß diese Strahlenteilbündel unter der horizontalen Linie LH, die durch die Mittelpunkte CPA und CPB der Pupillen geht, liegen.

Jedes Halbbild, rechts und links der senkrechten Trenn­ mittellinie LC ist selbst in zwei Teile durch eine seitliche senkrechte Trennlinie LLA bzw. LLB geteilt.

Nach einem Aspekt der Erfindung sind die Linien LLA und LLB in gleichem Abstand von der Linie LC. Die zugehörigen Abstände sind als DA und DB gekennzeichnet.

DA und DB sind gleich und entsprechen genau 50 mm.

Die Mittelachsen XA1 und XB1 der beiden aneinandergrenzenden Strahlenbündel FA1 und FB1 sind in Nähe der Bezugsebene P parallel zueinander und symmetrisch angeordnet bezüglich der Ebene, die die Achse X enthält. Sie haben den Abstand E zueinander, der gleich dem durchschnittlichen Abstand der Pupillen eines Menschen ist, d. h. genau gleich 62 mm.

Wenn der Meßabstand reguliert ist, z. B. durch Verschieben der Kamera relativ zum Kopf des Patienten, gibt es keine Überlagerung der vier Teile PA1, PA2, PB1 und PB2 des Bildes und dieses erscheint in der Form eines einzigen Bildes auf dem Kontrollschirm.

Das Facettenprisma 46 und die reflektierenden Spiegel sind so angeordnet, daß die Lichtwege der vier Strahlenbündel untereinander genau gleich sind, damit das Bild I nicht verformt ist, wenn der Meßabstand eingestellt ist.

Die Meßvorrichtung kann ebenfalls nach den Lehren der französischen Patentanmeldung 92 03 240 eine Lichtquelle enthalten, die aus zwei Lichtquellen (nicht dargestellt) besteht, die am Kamerakörper 32 oder am Gehäuse 20 befestigt sind, in der Art, daß jede ein Lichtstrahlenbündel in Richtung auf den Kopf der Person ausschickt.

Die beiden Lichtstrahlenbündel haben parallele Achsen YA und YB mit einem Achsabstand L.

Die beiden Lichtquellen sind in der Art konzipiert, daß auf jeder Hornhaut der Person 14 die Bildung eines Lichtpunktes erreicht wird, dessen Durchmesser "d" genau gleich 18 mm ist.

Der Optiker 12 verwendet das Meßgerät in der folgenden Weise.

Dank des optischen Systems mit Prisma und Spiegeln kann der Optiker in höchst genauer Weise den Abstand D zwischen der Bezugsebene P und dem Brennpunkt des Objektivs 34 der Kamera 32 regulieren und mittels des Schirms 30, auf dem vier Bilder des Bildes der Person 14 erscheinen, solange der Abstand D nicht eingestellt ist, kontrollieren.

Wenn sich die Bilder auf dem Schirm 30 decken, ist der Meßabstand D korrekt eingestellt.

Wenn diese Regulierung durchgeführt ist und nachdem der Optiker 12 die Augen der Person 14 anvisiert hat, um z. B. die Bildung der Hornhautreflektionen der Strahlenbündel aus den Lichtquellen auf den Augen der Person zu erreichen, betätigt der Optiker 12 die Bedienungstastatur 28 für die Aufzeichnung und Verarbeitung der von der Kamera 32 aufgenommenen Bilder.

Für die Gesamtheit der Informationen betreffend die Verar­ beitung der von der Kamera eingefangenen Aufnahmen und Bilder wird auf den Inhalt der französischen Offenlegungsschrift FR 26 20 927 A1 verwiesen.

Claims (6)

1. Vorrichtung (16) zum Messen der zur Anpassung optischer Gläser an ein Brillengestell (13) notwendigen Parameter, insbesondere des Pupillenabstandes und der Höhe der Pupillen einer Person (14) in bezug auf das Brillengestell (13), mit
einer Kamera (32) mit Objektiv (34), die zur Aufnahme des Kopfes der das Brillengestell (13) tragenden Person (14) bestimmt und gegenüber dem Kopf ausrichtbar ist,
mit einer elektronischen Bildverarbeitung zum Bestimmen der Parameter aus der Aufnahme des Kopfes bei einem bestimmten Meßabstand zwischen Kopf und Kamera (32) und
mit einem in die Kamera (32) integrierten optischen Koinzidenzentfernungsmesser, der ein dem Objektiv (34) der Kammer (32) nachgeordnetes optisches System (44) zur Aufteilung der Abbildung in vier nebeneinanderliegende Bilder oder Teilbilder (PA1, PB1, PA2, PB2) aufweist, derart, daß der richtige Meßabstand (D) erreicht ist, wenn sich die Bilder oder Teilbilder (PA1, PB1, PA2, PB2) zu einem einzigen Bild zusammenfügen.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bild durch eine senkrechte mittige Trennungslinie (LC) und durch zwei seitliche Trennungslinien (LLA, LLB), die symmetrisch zu beiden Seiten der senkrechten mittigen Trennungslinie (LC) liegen, in vier Teile geteilt wird.

3. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Trennungslinien (LLA, LLB) einen Abstand von 100 mm zueinander haben.

4. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (44) vier Sätze Spiegel und/oder Prismen (46, 521A, 522A, 521B, 522B) aufweist, die das Strahlenbündel der Aufnahme (F) vom Objektiv (34) der Kammer (32) in vier Strahlenteilbündel (FA1, FA2, FB1, FB2), die auf die Person gerichtet sind, teilen.

5. Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Weglängen der vier Strahlenteilbündel genau gleich sind.

6. Meßgerät nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachsen (XA1, XB1) der beiden Strahlenteilbündel (FA1, FB1), die den beiden an die senkrechte mittige Trennungslinie angrenzenden Teilbildern (PA1, PB1) zugehörig sind, einen Abstand von ungefähr 62 mm zueinander haben.