DE8536363U1 - Vorrichtung zum fotogrammetrischen Erfassen des menschlichen Kopfes - Google Patents

Description

&Tgr;· D.. IX ^n Patentanwalt? und

IEDTKE - BUHLING " IVINNE - ORUPE Vertreter beim EPA

f» &lgr; ·**·&lgr;"&idigr; »&idigr; .*". ."'.""" Dipl.-Ing. H.Tiedtke

ftLLMANN - IaRAMS 7* 'WRUIF _#.·..".·". Dipl.-Chem. G. Bühling

'"'■"■ Dipl.-Ing. R.Kinne

Dipl.-Ing. R Grupe

- 7 - Dipl.-Ing. B. Pellmann

Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 20 24 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: O 89 - 537377 cable: Germaniapatent München

23. Dezember 1985 DE 5373

Wilhelm Anger 7500 St. Moritz-Suvretta / Schweiz

Vorrichtung zum fotogrammetrisehen Erfassen des menschlichen Kopfes

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum fotogrammetrisehen Erfassen des menschlichen Kopfes gemäß dem Oberbegriff von 'flnspruch 1.

Eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von a&ogr;-t/&xgr;&igr;&eegr;s&rgr;ruch 1 ist bekannt (SPIE Vol. 166 Applications of Human Biostereometrices (NATO) (1978), Seiten 235 bis 243). Mittels dieser bekannten Vorrichtung kann die Vorderseite des Kopfes eines Menschen, d.h. im wesentlichen sein Gesicht, seine Schläfenbereiche und die Ohren, fotografisch aufgenommen werden,

bfesdnel Bank (Münchenl Klo. 3939 844 &thgr;&eacgr;&agr;!*&iacgr;&pgr;{ fliink (MjtfirJ.gg) KIo 266JnRo ,· Poslscheckaml (München) KlO 67O-43-BO4

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während ein geeignetes Musterbild auf das Gesicht projiziert wird. Dabei werden gleichzeitig zwei Aufnahmen aus verschiedenen Richtungen gemacht, deren Auswertung es ermöglicht, die Geometrie des aufgenommenen Bereichs des Kopfes dreidimensional zu erfassen. Die bekannte Vorrichtung dient dazu, durchschnittliche Verläufe von Nas,enpr"of i len und durchschnittliche Abstände wie beispielsweise durchschnittliche Augenabstände, durchschnittliche Abstände der Nasenwurzel von der Ohrwurzel in Seitenansicht, durchschnittliche Ohrwurze labstände und dergleichen zu messen, um aufgrund dieser Daten die Abmessungen von BriLlenfassungen festzulegen.

Voraussetzung für eine genaue fotogrammetrisehe Messung der vorstehend beschriebenen Art ist, daß sich das Objekt, d.h. die Vorderseite des Kopfes, relativ zur Kameraeinrichtung und zum Projektor in einer bestimmten, bekannten Objektebene und somit Objektentfernung befindet. Im bekannten Fall wird dies dadurch erreicht, daß die Kameraeinrichtung und der Projektor auf die Objektebene ausgerichtet und die Objektentfernung eingestellt werden und daß die Person, deren Kopf vermessen werden soll, so ausgerichtet werden muß, daß ihr Gesicht sich möglichst genau in der Objektebene befindet. Dieser Vorgang erfordert Kooperationsbereitschaft von Seiten der Person und außerdem verhältnismäßig viel Zeit. Darüber hinaus ist festgestellt worden, daß durch das Ausrichten des Kopfes bisweilen eine angespannte und unnatürliche Haltung eingenommen wird, die sich wiederum im Ausdruck des Gesichtes wiederspiegelt und möglicherweise zu Verzerrungen des Gesichtes führt, die einer genauen
entgegenstehen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung derart auszubilden, daß sie fotogrämmetrische Messungen mit möglichst geringen Anstrengungen für die Person, deren Kopf ausgemessen werden soll, und die Bedienperson der Vorrichtung ermöglicht. Insbesondere sollen einerseits eine schnelle Durchführbarkeit der Messung und andererseits ein entspannter, |

natürlicher Ges i ch t sausdruck nrrpieht yerders; S

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die "" Merkmale im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Geräteträger vorgesehen, der sowohl die Kameraeinrichtung als auch den Projektor trägt und zusammen mit diesen eine im folgenden auch als optischer Kopf bezeichnete Einheit bildet. Dieser optische Kopf ist relativ zum vorrichtungsfesten Unterbau in senkrechter Richtung :

und außerdem zumindest in einer Richtung horizontal '

verfahrbar, wobei diese eine Richtung im wesentlichen

mit der optischen Achse der Kameraeinrichtung zusam- ]:

Si menfällt. Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht

es, bei der Fotogrammetrie in der Weise vorzugehen, li¹

daß die Person, deren Kopf ausgemessen werden soll, f;\

auf einer Sitzgelegenheit Platz nimmt und dann eine Sh

bequeme Sitzhaltung mit im wesentlichen aufrechtem i|

Oberkö-per und gerader Kopfhaltung einnimmt. Bei die- %

ser Positionierung der Person braucht nicht darauf ;

geachtet zu werden, daß ihr Gesicht in einer bestimm- f

ten Ebene liegt; vielmehr soll und kann die Person ;

eine bequeme und entspannte Haltung einnehmen, wobei j.

sich die Ebene und der Ort im Raum, in bzw. an dem ''

sich der vordere Bereich des Kopfes der Person befin- j

det, nach den individuellen Eigenschaften der Person |

S richte'n. Nachdem die Person die vorstehend beschriebene J

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Haltung eingenommen hat, wird dann der optische Kopf aufgrund der erfindungsgemäß gegebenen Bewegbarkeit in eine solche Höhe und in einen solchen Abstand vom Gesicht gefahren, daß der vordere Bereich des Kopfes bzw. das Gesicht sich in der an der Kameraeinrichtung und dem Projektor eingestellten Objektebene und dem Sehfeld der Käme r.aei riri chtung befindet. Wenn der optische Kopf d^ese PssitiQn erreicht hst, ksnn dis zumindest eine fotogrammetrische Aufnahme ausgeführt v/erden.

Von der Person, deren Kopf vermessen werden soll, wird dabei nicht mehr verlangt, als daß sie sich bequem aufrecht hinsetzt. Die Bedienperson braucht den opti^ sehen Kopf lediglich in genannter Weise zu verfahren und weder selbst das Gesicht manuell auszurichten, noch

³,5 die Person durch Anweisungen dazu zu bringen, ihren Kopf in eine bestimmte, vorgegebene Position zu bewegen.

Die Kameraeinrichtung ist vorzugsweise in der Lage, gleichzeitig aus zwei verschiedenen Richtungen zwei Aufnahmen zu machen, was beispielsweise mit zwei Kameras möglich ist, deren Sehfelder sich zumindest überlappen. Jede dieser beiden Kameras hst eine eigene optische Achse; als optische Achse der Kameraeinrichtung kann in diesem Fall beispielsweise eine in der Mitte zwischen den optischen Achsen der beiden Kameras verlaufende Achse angesehen werden. Die für die erfindungsgemäße Vorrichtung wesentliche Bewegbarkeit in der einen Horizontalrichtung ist gegeben, wenn der optische Kopf der Vorrichtung zum zu messenden menschlichen Kopf und von diesem weg bewegbar ist, während sich der menschliche Kopf im Sehfeld der Kameraeinrichtung befindet. Die Bewegbarkeit in der einen HorizontaIrichtung ist auch dann gegeben, wenn der Bewegung in der HorizontaIrichtung eine Querkomponente überlagert ist, d.h. 'gleichzeitig beispielsweise eine Abwärts- oder

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Aufwärtsbewegung stattfindet. Entsprechendes gilt für die Bewegung des optischen Kopfes in senkrechter Richtung; dies6 ist auch dann gegeben, wenn der Bewegung in senkrechter Richtung gleichzeitig eine Querkomponente überlagert ist, d.h. beispielsweise gleichzeitig eine Bewegung nach vorn (zum menschlichen Kopf) oder nach hinten.erfolgt.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann vorge-

sehen sein, daß der Geräteträger in einer zweiten

Horizontalrichtung bewegbar ist, die im wesentlichen

senkrecht zu ersten Horizonta Irichtung verläuft. Dies erleichtert es, durch Bewegen des optischen Kopfes das Gesicht auch dann in das vorgegebene Sehfeld und die vorgegebene Objektebene der Kameraeinrichtung zu bringen, wenn die Person deutlich seitlich geneigt auf der Sitzgelegenheit sitzt.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung

sind elektromotorische Antriebseinrichtungen für die

Bewegungen des Geräteträgers bzw. optischen Kopfes

in den ihm möglichen Bewegungsrichtungen vorgesehen.

Zusätzlich zur vorstehend erläuterten Bewegbarkeit des Geräteträgers bzw. optischen Kopfes kann vorgesehen sein, daß das vom Projektor projizierte Musterbild
bei ruhendem optischen Kopf feineinstellbar ist, was durch Schwenken des Projektors und Drehen eines Diapositivs im Projektor erreicht sein kann, das die Vorlage für das Musterbild trägt. Durch diese Ausbildung ist es auf einfache Weise möglich, das Musterbild in eine bestimmte räumliche Zuordnung zu bestimmten Merkmalen des Gesichts zu bringen, was die Auswertung der beiden Aufnahmen erleichtert.
35

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* In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, daß am Geräteträger eine Haube mit zwei Seitenwänden, einer Bodenwand, einer oberen Wand und einer Frontwand befestigt ist/ wobei die Frontwand mit einer öffnung für den Kopf versehen ist und vom Geräteträger annähernd denjenigen Abstand hat, den während

* der Messung der Kopf vom Geräteträger hat, und wobei nie Haube den Raum zwischen der Kameraeinrichtung und

t dem Projektor einerseits sowie der Frontwand anderer-

5, ^ seits abdunkelt. Durch eine solche Haube ist der Beein- \ flussung der Messungen durch Störlicht vorgebeugt.

&bull; Darüber hinaus sind in der Haube vorzugsweise eine _f Entfernungsmeßeinrichtung, eine Augenhöhlenbeleuchtungseinrichtung und ein Kalibrierobjekt angeordnet.

J₁ 15 Die Entfernungsmeßeinrichtung, die vorzugsweise durch , zwei Lichtschranken gebildet ist, mißt den Zustand,

daß der zu messende Kopf den Sollabstand von der Kameraeinrichtung hat, d.h. sich in der vorgegebenen, bestimmten Objektebene befindet, auf die die Kameraein-20 richtung und der Projektor eingestellt sind. Die Augen-

Ii höhlenbeleuchtungseinri chtung hat sich als zweckmäs-

f sig erwiesen, um einer zu starken Abschattung de"

Augenhöhlen und einer dadurch bedingten Kontrastarmut

der Aufnahmen im Bereich der Augenhöhlen vorzubeugen.

von besonderem Vorteil ist schließlich das Kalibrierobjekt, das vorzugsweise zwischen einer Ruhestellung und einer KalibrierstelLung bewegbar ist und durch die Anordnung in der Haube mittelbar fest mit dem Geräteträger bzw. dem optischen Kopf verbunden ist. Dies gewährleistet einerseits, daß das Kalibrierobjekt i_m Bedarfsfall jederzeit zu Kalibrierzwecken zur Verfügung steht und andererseits in seiner Kalibrierstellung eine in hohem Maße reproduzierbare Position bezüglich der Kameraeinrichtung einnimmt.

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Die vorstehend beschriebene Vorrichtung eignet sich insbesondere dazu, den menschlichen Kopf im Bereich der Nase, der Augenhöhlen, der Brauen, der Jochbeine, der Schläfen und der Ohren auszumessen, um auf diese '[

Weise individuelle, genaue Daten für die Anfertigung \

einer Brille zu gewinnen. Wenn die erfindungsgemäße |

Vorrichtung zu d.iese-m Zweck eingesetzt wird, ist von '·

Vorteil, wenn zugleich mit der Ausmessung des Gesichtes im vorstehend genannten Bereich die Bereiche zwi- j

i sehen den beiden Ohren und dem Schädel des Kopfes hin- ]

reichend durch Messung erfaßt werden. In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung können daher zwei Ohrtaster, die jeweils an den Bereich zwischen einem der Ohren und dem Schädel des Kopfes anlegbar sind und mit Marken versehen sind, die bei angelegtem Ohrtaster zugleich mit der Vorderseite des Kopfes sichtbar sind, und eine Parallelführungseinrichtung für jeden der Ohrtaster vorgesehen sein, die eine Para I le Iverschiebung des jeweiligen Ohrtasters in senkrechter Richtung in der ersten Hörizonta I richtung ermöglicht. Dabei sind in weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung die beiden ParaI le Lführungseinrichtungen der Ohrtaster ebenfalls in der Haube angeordnet und an dieser befestigt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten

Ausfuhr». .-.-f,e &igr; spi e I s der Vorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht

* wesentlicher Teile der Vorrich

tung gemäß Fig. 1;

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Fig. 3 in Fig. 2 ähnliche Ansicht eine

zweite Ausführungsform der Vorri chtung;

F5g. 4 eine Draufsicht auf einen Schlit

ten der Ausführungsform gemäß ' Fig. 3;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Schlit-

tens gemäß Fig. 4 von links

in Fig. 4;

Fig. 6 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt gemäß A-B in Fig. 8

durch einen optischen Kopf und

eine fest mit diesem verbundene Kammereinheit der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2;

Fig. 7 eine Schnittdarstellung gemäß

C-D in Fig. 6;

Fig. 8 eine verkleinerte Draufsicht

zu Fig. 6, wobei obere Wände der Kammereinheit und des opti

schen Kopfes gemäß Fig. 6 aggenommen sind;

Fig* 9 eine Vorderansicht eines mensch-

liehen Kopfes während einer

Messung bei Betrachtung entlang der optischen Achse eines Projektors der Vorrichtung;

Hg. 1Ö eine Draufsicht auf wesentli

che Teile einer dritten Aus-

-15-f üh rungsf ortn der Vorrichtung;

Fig. 11 eine Seitenansicht der Ausfüh

rungsform gemäß Fig. 10; und
5

Fig. 12 eine Seitenansicht der dritten

·*■" Ausführungsform der Vorrichtung von rechts in Fig. 11.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. entsprechende Teile und Elemente.

Die in den Fig. 1, 2, 6, 7 und 8 dargestellte erste Ausführungsform der Vorrichtung umfaßt einen kastenförmigen Unterbau 2, der auf einem Tisch 4 steht. Vor dem Unterbau 2 und dem Tisch 4 ist eine Sitzgelegenheit 6 in Form eines hochlehnigen Stuhles angeordnet, auf dem die Person Platz nehmen kann, deren Kopf 8
fotogrammetrisch erfaßt werden soll. Die Sitzgelegenheit 6 trägt am oberen Ende ihrer Rückenlehne eine einstellbare Kopfstütze 10.

Oberhalb des vorrichtungsfesten Unterbaus 2 sind ein optischer Kopf 12 sowie eine Kammereinheit 14 angeordnet. Der optische Kopf 12 und die Kammereinheit 14 sind fest miteinander verbunden und gemeinsam relativ zum Unterbau 2 in senkrechter Richtung und in einer HorizontaIrichtung bewegbar, wie dies durch den Doppelpfeil X für die senkrechte Richtung und durch

3C den Doppelpfeil Y für die Hör i zonta I ri chtung in den Fig. 1 und 2 angedeutet ist. Im folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bis 8 der optische Köpf 12 und die Kammereinheit 14 ausführlicher erläutert.

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Der optische Kopf 12 umfaßt mehrere optische Geräte sowie einen Geräteträger 16, der die optischen Geräte trägt. Bei den optischen Geräten handelt es sich um eine untere, aLs Videokamera ausgebildete Kamera 18, eine obere, als Videokamera ausgebildete Kamera 20, einen Projektor 22, ein Beobachtungsobjekt 24 und eine diesem zugeordnete l/insenanordnung 26. Der Geräteträger 16 umfaßt beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein .selbsttragendes, steifes Gehäuse mit einer ' &eegr; Fig.

6 rechten Vorderwmd 28, einer oberen Wand 30 sowie weiteren, in den Figuren nicht bezeichneten Wänden und mit Halterungen für die optischen Geräte. Bei diesen Halterungen handelt es sich um eine erste Halterung 32, die auf nicht dargestellte Weise mit dem übrigen Geräteträger 16 verbunden ist und an der die untere Kamera 18 lösbar und austauschbar befestigt ist. Ferner gehört zu den Halterungen eine zweite Halterung 34, an der die obere Kamera 20 lösbar und austauschbar befestigt ist&ldquor; Die zweite Halterung 34 ist am übrigen Geräteträger 16 derart angebracht, daß diese Halterung und somit die von ihr getragene obere Kamera 20 sowohl in der Zeichenebene von Fig. 6 um eine Lagerstelle 36 schwenkbar ist, als auch um eine in der Zeichenebene von Fig. 6 senkrecht zur optischen Achse der oberen Kamera 20 verlaufende Achse drehbar ist. Diese

Schwenkbarkeit und Drehbarkeit dient dazu, die optische Achse der oberen Kamera 20 derart auszurichten, daß sich das Sehfeld der oberen Kamera 20 mit dem Sehfeld der unteren Kamera 18 im gewünschten und erforderlichen Ausmaß überdeckt. Bei richtiger Einstellung der oberen Kamera 20 wird die zweite Halterung 34 in ihrer Lage fixiert.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel bilden

'

die beiden Kameras 18 und 20 die IJomerae i nr i chtung

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> · · tt i t s f &iacgr;

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der Vorrichtung. Obwohl als Kameras auf Film aufneh- , mende Kameras in Frage kommen, sind Videokameras vorzuziehenund zwar insbesondere digitale Kameras/ die eine ReaI-Time-Verarbeitung und -Bearbeitung ermöglichen* In Frage kommen hier Videokameras in CCD-Schaltungstechnik/ GiD-SchaItungstechnik und CMOS-Schaltungstechnik. Digitale Videokameras haben sich insbesondere im Hinblick auf die Genauigkeit der fotogrammetrischen Auswertung der Kamerasignale als überlegen erwi esen.

Obwohl bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel zwei Kameras die Kameraeinrichtung bilden, kann die Kameraeinrichtung auch aus lediglich einer Kamera oder

drei Kameras bestehen. Im Falle von drei Kameras, die 15

drei Aufnahmen machen, ist auch dann noch ein bestimmter Objektpunkt erkennbar und identifizierbar, wenn dieser lediglich in zwei der Aufnahmen erkennbar ist, in der dritten jedoch nicht. Wenn die Kameraeinrichtung

lediglich eine Kamera umfaßt, so kann diese Kamera 20

mit einer Vorrichtung versehen sein, die in der Bildebene der Kamera gleichzeitig zwei Bilder des Objektes erzeugt, und zwar zwei Bilder, die sich durch unterschiedliche Beobachtungsrichtungen unterscheiden.

Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise durch eine 25

Spiegelanordnung gebildet sein. Schließlich ist es

auch möglich, mit lediglich einer Kamera zu arbeiten und lediglich eine Aufnahme zu machen, wobei dann die rechnerische fötogrammetrisehe Auswertung aufwendiger wird, jedoch nicht unmöglich ist.

Zu den Halterungen des Geräteträgers 16 gehört ferner eine dritte Halterung 38, an der der Projektor 22

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Lösbar und austauschbar befestigt ist* Der Projektor 22 weist ein Objektiv 40 auf und trägt ein Diapositiv 42/ das seinerseits die Vorlage für ein mittels des Projektors 22 zu pro j i zi erendes Musterbild 44 trägt, das schematisch in Fig* 9 dargestellt ist und beispielsweise das Bild eines Rechteckgitters ist. An der Halterung 38 für den Projektor. 22 i'st ein Stellantrieb 46 angebracht, mittels dessen auf nicht näher dargestellte Weise das Diapositiu 42 im Projektor 22 um dessen optische Achse gedreht werden kann, so daß auf diese Weise auch das Musterbild 44 um eine zur Zeichenebene von Fig. 9 senkrechte Achse gedreht werden kann.

Die Halterung 38 für den Projektor 22 ist um eine in der Zeichenebene von Fig. 6 liegende und durch die Hauptebene des Objektivs 40 verlaufende Achse 48 schwenkbar. Diese Schwenkung wird mittels eines zweiten Stellantriebs 50 bewirkt, der an der Halterung 38 auf lediglich schematisch dargestellte Weise angreift. Durch Schwenken des Projektors 22 mittels des Stellantriebs 50 kann das vom Projektor 22 projizierte Musterbild 44 seitwärts verlagert werden, d.h. nach rechts bzw. links in Fig. 9.

In einer gewissen Entfernung vom optischen Kopf 12 befindet sich eine Meßebene 52, die in Fig. 6 strichpunktiert angedeutet ist. In dieser Meßebene 52 soll sich das zu untersuchende Meßobjekt, nämlich der vordere Bereich des Kopfes 8 befinden, damit das Meßobjekt im Schärfetiefenbereich der beiden Kameras 18 und 20 sowie des Projektors 22 angeordnet ist. Auf diese Meßebene 52 sind dementsprechend sowohl das Objektiv 40 des Projektors 22 als auch die Objektive 54 und 56 der Kamera 18 bzw. 20 fokussiert. Ferner soll das Meßobjekt in der Meßebene 52 eine bestimmte Lage einnehmen, damit es sich etwa mittig in den Seh-

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feldern der beiden Kameras 18 und 20 befindet. Diese Lag<ö des Meßobjektes in der Meßebene 52 wird als Meßstellung bezeichnet. Die optischen Achsen der beiden Objektive 56 und 54 sind nun derart ausgerichtet, daß das in der MeßsteUung befindliche Meßobjekt mittels der beiden Kameras 18 und 20 aus voneinander abweichenden Richtungen scharf aufnehmbar ist. Der Fokussierzustand der beiden Kameras 18 und 2&Pgr; soy.ie des Projektors 22 und die Ausrichtung der beiden Kameras 18 und 20 werden im Betrieb nicht geändert, so daß durch die eingestellten Fokussierzustände und Ausrichtungen die Lage der Meßebene 52 und die erforderliche Meßstellung des Kopfes 8 relativ zum optischen Kopf 12 festliegen. Eine der Besonderheiten der hier beschriebenen Vor-

!5 richtung ist nun, daß nicht der Kopf 8 aktiv in die Meßstellung bewegt wird, sondern der optische Kopf 12 - zusammen mit den mit ihm fest verbundenen Elementen - in senkrechter Richtung und horizontal verschoben wird, bis der Kopf 8 die MeßsteUung einnimmt.

Die HorizontaI verschiebung findet dabei in der Zeichenebene von Fig. 6 statt, in der auch die optischen Achsen der beiden Kameras 18 und 20 liegen.

Wie die Fig. 6 und 7 erkennen lassen, weist die ebene Vorderwand 28 des Geräteträgers 16 drei öffnungen 58, 60 und 62 auf, die in der Mitte der Vorderwand 28 senkrecht übereinander angeordnet sind. Hinter der öffnung 58 ist das Objektiv 56 der oberen Kamera 20 angeordnet, hinter der öffnung 60 ist das Objektiv 40 des Projektors 22 angeordnet, und hinter der öffnung 62 ist das Objektiv 54 der unteren Kamera 18 angeordnet. Die öffnungen 58, 60 und 62 sind derart dimensioniert, daß sie das Sehfeld der beiden Kameras und des Projektors jeweils nicht beeinträchtigen. 35

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In der Mitte zwischen den beiden öffnungen 60 und 62

weist die Frontwand 28 eine weitere öffnung auf, in I
f der die Linsenänordnung 26 befestigt ist. Die Linsen-

anordnung 26 und das Beobachtungsobjekt 24 sind derart im optischen Kopf 12 angeordnet und ausgebildet, daß dann, wenn der Kopf 8 seine Meßstellung einnimmt, die Person das B.eoba"chtungsöbj ekt 24 mittels der Linsenanordnung 26 im Unendlichen oder in einer zumindest so großen Entfernung sieht, daß eine Nahpunktfixierung der Augen der Person vermieden ist.

Fest verbunden mit dem optischen Kopf 12 ist die Kammereinheit 14. Zu dieser gehört eine Haube, die durch eine obere Wand 14, die sich an die obere Wand 30 des Geräteträgers 16 anschließt, eine in Fig. 6 rechts angeordnete Frontwand, zwei Seitenwände 68 und 70 sowie durch eine Bodenwand 72 gebildet ist. In der Frontwand ist eine große öffnung 74 ausgebildet, die eine solche Größe hat, daß bei in Heßstellung befindlichem Kopf 10 alle Bereiche desselben, die mittels der Kameras 18 und 20 aufgenommen werden sollen, für diese sichtbar sind. Die auf vorstehend beschriebene Weise ausgebildete Haube umschließt eine Kammer 77 und dunkelt den Raum zwischen der Vorderwand 28 des Geräteträgers 16 sowie der Frontwand 66 bzw. dem Meßobjekt ab, damit die Messungen nicht durch Störlicht beeinflußt werden. Die Frontwand 66 befindet sich dicht bei der Meßebene 52 und trägt einen die öffnung 74 umschließenden Randwulst 76 aus weichem Kunststoffmaterial, der jeglicher Verletzung des Kopfes 8 vorbeugen soll, wenn es unbeabsichtigt zu einer Berührung zwischen dem Kopf und der Kammereinheit 14 kommen sollte.

Innerfialb eier Kammer 77 sind an der Vorderwand 28 des

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Geräteträgers 16 beiderseits der Linsenanordnung 26 Lampen 88 angeordnet, die dazu dienen, den in Meßstellung befindlichen Kopf von vorne zu beleuchten, so daß sie gemeinsam eine Beleuchtungseinrichtung bilden. Außer dieserBe leuchtungseinrichtung weist die Vorrichtung eine Augenhöhlenbeleuchtungseinrichtung auf. Diese umfaßt beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Lichtquellen 82, die unterhalb eines Zwischenbodens 80 der Kammereinheit 14 angeordnet sind. Jede der beiden Lichtquellen 82 sendet einen nach rechts in Fig. 6 gerichteten Lichtstrahl aus, der auf einen Spiegel 84 trifft, der den Lichtstrahl nach schräg oben umlenkt und durch eine öffnung 86 im Zwischenboden 80 auf die Augenhöhlen des in Meßstellung befindlichen Kopfes richtet. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel sind für jede der beiden Augenhöhlen jeweils eine Lichtquelle 82, ein Spiegel 84 und eine öffnung 86 vorgesehen. Durch Beleuchten der Augenhöhlen mittels der vorstehend beschriebenen Augenhöh lenbeleuchtungseinrichtung kann bei bestimmten Messungen bzw. Aufnahmen einer störenden Abschattung der Augenhöhlen vorgebeugt werden.

Die Vorrichtung ist ferner mit einer Entfernungsmeßeinrichtung versehen, die dazu dient, festzustellen, ob das Meßobjekt den erforderlichen Abstand vom optischen Köpf 12 hat, d.h. ob das Meßobjekt seine Meß-Stellung erreicht hat. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt diese Entfernungsmeßeinrichtung zwei Lichtschranken mit je einem optoelektronischen Empfänger und einem zugeordneten Sender, wobei die beiden Lichtschranken im wesentlichen &igr; ■···" &idiagr; zonta I quer zu den optischen Achsen der Kameras 16 und 20 verlaufen. Von den vorstehend genannten optoelektronischen Empfän^ gern Und Sendern ist lediglich ein Empfänger 88 in

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■*· Fig. 6 erkennbar, der im Randwulst 76 angeordnet ist und somit von der Haube der Kammereinheit 14 getragen wird. Rechts vom Empfänger 88 ist ein weiterer Empfänger im Randwulst 76 angeordnet, wobei jedoch dieser weitere Empfänger in Fig. 6 vom Kopf 8 , d.h. von der Nasenwurzel des Kopfes, verdeckt ist. Diesen beiden Empfängern I fegen senkrecht zur Zeichenebene von Fig. 6 zwei zugeordnete Sender gegenüber, die ebenfalls im Randwulst 76 angeordnet sind und somit von der Haube der Kammereinheit 14 getragen werden. Jedes Paar aus einem optoelektronischen Empfänger und einem Sender bildet eine Lichtschranke, wobei die Orte der Lichtschranken derart festgelegt sind, daß dann, wenn eine der beiden Lichtschranken vom Heßobjekt unterbrochen ist, die andere jedoch nicht, das Meßobjekt seine Meßstellung einnimmt. Nicht dargestellt in den Figuren sind die elektrischen Anschlüsse sowie die Auswert scha Itung der beschriebenen Entfernungsmeßeinri chtung.

Innerhalb der Kammer 77 ist ein Kalibrierobjekt 90 angeordnet, das eine bestimmte, bekannte Form hat und dazu benutzt wird, die für die Kalibrierung der gesamten Vorrichtung erforderlichen Angaben zu gewinnen. Da das fotogrammetrisehe Meßverfahren jedoch nicht Gegenstand der Erfindung ist, wird das eigentliche Kalibrieren hier nicht weiter erläutert.

Das Kalibrierobjekt 90 ist an einem U-förmigen Bügel 92 befestigt, der zwei Schenkel 94 aufweist, die mit ihren freien Enden schwenkbar an den Seitenwänden 68 und 70 der Haube gelagert sind. Das Kalibrierobjekt 90 ist zwischen einer in Fig. 6 dargestellten Ruhestellung, in der es die freie Sicht der beiden Kameras 18 Una¹ 20 sowie des Projektors 22 auf das Meßobjekt

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nicht behindert, und einer KalibriersteLLung bewegbar,

in der das Heßobjekt 90 in der Meßebene 52 angeordnet

ist. Für genaue Positionierung des KaLibrierobjektes

90 sorgen Anschläge 96 an der Frontwand 66 der Haube.

Sowohl in seiner Ruhestellung als auch in seiner KaIi- I brierstellung steht das KaIiLrierobjekt 90 unter Feder-

i spannung, die von einer Feder 98 auf den Bügel 92 auf-

! gebracht wi rd.

\ Das Kalibrierobjekt 90 weist mehrere ebene Flächen auf,

die voneinander unterschiedliche Ausrichtungen im Raum haben und mit Kalibriermarken versehen sind. Eine der

! ebenen Fläche des Kalibrierobjektes 90 ist in dessen

j KaiibriersteI lung der Kameraeinrichtung zugewandt und

&igr; 15

) während des KaIibirierens vorzugsweise genau senkrecht (d.h. 7um Erdmittelpunkt) ausgerichtet, so daß I
i durch das Kalibrierobjekt in seiner Kaiibirerstel lung

3 eine von der Vorrichtung unabhängige, absolute Ausrich-

) tung des Kalibrierobjektes im Raum vorgegeben wird,

j 20

Obwohl beim beschriebenen Ausführungsbeispiel das : Kalibrierobjekt vorzugsweise ständig mittelbar oder

I unmittelbar am optischen Kopf 12 angebracht ist, kann

I es auch von diesem lösbar sein, beispielsweise ledig-

' or

; lieh zum Zweck der Kalibrierung am optischen Kopf 12

I bzw. der Kammere* Theit 14 eingehängt werden und an-

' sonsten vom Geräteträger 16 getrennt sein.

In Fig. 6 ist ein Ohrtaster 100 erkennbar, und zwar

30

der Ohrtaster für das linke Ohr der Person. Dieser

Ohrtaster weist einen im wesentlichen horizontal verlaufenden Abschnitt 148 sowie an dessen in Fig. 6 rech-I tem Ende einen sichelförmig gekrümmten Abschnitt 102

i auf, der aus einem weichen, bandförmigen Material be-

I ^oo steht und ungefähr dem Verlauf des Bereichs zwischen

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dem Ohr und dem Schädel eines Menschen nachgeformt ist. Dieser weiche Abschnitt 102 ist an seinem oberen ende mit dem waagerechten Abschnitt 148 des Ohrtasters 100 fest verbunden und wird an seinem unteren Ende von einem steiferen, ebenfalls sichelförmigen Abschnitt 104 gehalten, der nicht in Kontakt mit dem Ohr oder dem Schädel stehen Soll. Der vorstehend beschriebene Ohrtaster 100 ist gelenkig mit einer Para I le I führungseinrichtung 106 verbunden, die beim dargestellten Ausführungsbei spiel aus zwei miteinander gekoppelten Para I Ie Logrammführungen 112 und 150 besteht, wobei ein Ende der Parallelführungseinrichtung 106 mittels eines Blocks 108 an der Seitenwand 70 befestigt ist. Die obere ParaL Ie logrammführung 150 umfaßt zwei parallel zueinander verlaufende Streben 152, die mit ihren oberen Enden am Block 108 schwenkbar angelenkt sind. Die beiden unteren F.nden der Streben 152 sind gelenkig mit einer Platte 154 verbunden, wobei die vier Anlenkpunkte der beiden Streben 152 an den Ecken eines Parallelogramms angeordnet sind. Auch die untere Parallelogrammführung 112 umfaßt zwei Streben 156, die parallel zueinander verlaufen und die einerseits mit ihren einen Enden schwenkbar an der Platte 154 angelenkt sind und andererseits mit ihren anderen Enden gelenkig mit dem Ohrtaster 100 verbunden sind, wobei auch die vier Anlenkpunkte der Streben 156 an den Ecken eines Parallelogramms liegen. In Anbetracht dessen, daß der Ohrtaster im wesentlichen horizontal aus der Kammereinheit 14 heraus- Lnci in diese hineinbewegbar sein soll, ist die obere Parallel-jgrammführung ^50 vorzugsweise derart angeordnet, daß die Streben 152 im wesentlicher! senkrecht verlaufen, während sie ein Rechteck bilden, wogegen die Streben 156 der unteren Parallelogrammführung 112 vorzugsweise dann ein ftfechteck Bilden, wenn sie im wesentlichen horizontal ver= laufen* Ein Ohrtaster 100 und eine ParaI le I führungs-

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* einrichtung 106, wie sie vorstehend für das Linke Ohr beschrieben sind/ sind auch für das rechte Ohr vorgesehen/ wie Fig* 7 erkennen Läßt, wobei die beiden Ohrtaster und die beiden Para I Le Lführungseinrichtungen ° symmetrisch zueinander ausgebildet sind. Jede Parallelführungseinrichtung 106 ist mit einer Feder 110 versehen/ die den jeweiligen Ohrtaster 100 nach Links in Fig. 6 zu ziehen versucht. Die ParalLeLführunqseinrichtung 106 ermöglicht es, daß der jeweilige Ohrtaster 100 parallel zu sich selbst nach oben und unten sowie vorne und hinten, d.h. nach Links und rechts in Fig. 6, verschoben wird und auf diese Weise in Kontakt mit der Rille zwischen der Ohrmuschel und dem Schädel steht, jeder Ohrtaster ist mit drei Lediglich in Fig. 9 dargestellten Marken versehen, die für die beiden Kameras 18 und 20 sichtbar sind und bei an die Ohren des die Meßstellung einnehmenden Kopfes angelegten Ohrtastern 100 ungefähr in der Meßebene 52 angeordnet sind* Die Marken 114 werden zusammen mit dem auf das Gesicht projizierten Musterbild von den beiden Kameras 18 und 20, die zusammen die Kameraeinrichtung der Vorrichtung bilden, aufgenommen und ermöglichen es. Lage und Ausrichtung des Ohrtasters 100 im Raum und somit des Übergangsbereichs zwischen Ohr und Schädel anhand der Aufnahmen zu bestimmen. Die Gelenke der unteren Parallelogrammführung 112 der Para I le Iführungseinrichtung 106 sind vorzugsweise als Kugelgelenke ausgebildet/ damit der Ohrtaster in gewissen Grenzen auch eine Drehung um die Längsachse seines geraden, horizontal verlaufenden Abschnitts ausführen kann.

Sei dem vorstehend beschriebenen AuSführungsbeispiel

sind die Parallelführungseinrichtungen 106 der beiden

Ohrtaster 100 an der Kammereinheit 14 und somit mit-

telbar* am Geräteträger 16 des optischen Kopfes 12 an-

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-26-

gebracht. Die beiden ParaLIeLführungseinrichtungen können jedoch auch an der Sitzgelegenheit 6 bzw. vorzugsweise an deren Kopfstütze 10 angebracht sein, wobei dann die Ohrtaster 100 von hinten an die Ohren angelegt und angedrückt werden, statt daß die Ohrtaster von ihren Pärä 1I eLführungseinrichtungen 106 nach vorne gezogen werden, wie dies beim dargestellten AusführunasbeiseieL der FaLL ist*

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt,

sind der optische Kopf 12 und die Kamme rei nhe i t 14 gemeinsam relativ zum vorrichtungsfesten Unterbau 2 in senkrechter Richtung und in der durch die optischen

Achsen der Kameras 18 und 20 definierten Horizontally

richtung bewegbar. Zu diesem Zweck befindet sich im Unterbau 2 ein nicht dargestellter Schlitten, der in der genannten HörizontaIrichtung verfahrbar ist und dem eine ebenfalls nicht dargestellte elektromotorische

Antriebseinrichtung zugeordnet ist. In der Oberseite ZU

des Unterbaus 2 ist ein Schlitz 116 ausgebildet, in

dessen Richtung und unterhalb desselben der nicht dargestellte Schlitten verfahren wird. Der freie Bereich des Schlitzes 116 ist durch eine Jalousie 118 abgedeckt. Der nicht dargestellte Schlitten trägt eine 25

Führungseinrichtung zum Führen des Geräteträgers 16

am Schlitten bei seiner senkrechten Bewegung. Von die^ ser Führungseinrichtung sind lediglich in Fig. 8 zwei senkrechte Führungsstangen 120 erkennbar, die am nicht

dargestellten Schlitten befestigt sind und durch Füh-30

rungsbuchsen 122 verlaufen, die am Geräteträger 16

befestigt sind, und zwar im Bereich von zwei diagonal gegenüberliegenden Kanten des quaderförmigen Geräteträgers. Parallel zu den beiden übrigen Kanten verlaufen' zwei AntriebsspindeIn 124, die drehbar im nicht 35

dargestellten Schlitten gelagert und axial an diesem

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abgestützt sind* Die beiden Ant ri ebsspi nde Ln 124 stehen in hingriff mit jeweils einer Mutter 126, die am Geräteträger 16 befestigt ist. Den beiden AntMebsspindeln ist eine nicht dargestellte elektromotorische Antriebseinrichtung zugeordnet/ mit deren Hilfe die Antriebsspindeln gedreht werden können, um auf diese Weise den optischen Kopf 1? zusammen mit der Kammereinheit 14 aufwärts oder abwärts zu verfahren- Die Führungsstangen 120 und die Ant ri ebsspi nde In 124 sind unterhalb des optischen Kopfes 12 von einer teleskopischen Abdeckung 128 umschlossen.

Vorstehend nicht erläutert und nicht dargestellt sind die elektrischen Anschlüsse und Steuervorrichtungen der Kameras 18 und 20, des Projektors 22, der Lichtschranken, der verschiedenen elektromotorischen Antriebsvorrichtungen sowie der Stellantriebe 46 und 50, da diese elektrischen Anschlüsse und Steuervorrichtungen zum Verständnis der Erfindung nicht notwendig s i nd.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet in folgender Weise. Eine Person, deren Gesicht vermessen werden soll, nimmt auf der Sitzgelegenheit 6 Platz 2ö

und wird aufgefordert, eine bequeme, aufrechte Sitzposition einzunehmen und dabei den Kopf im wesentlichen gerade zu halten und geradeaus nach vorne, d.h. in die öffnung 74 zu blicken. Nachdem die Person be-

stätigt hat, daß sie diese Position eingenommen hat, 30

wird die Kopfstütze 10 von hinten an den Kopf 8 angelegt, um es der Person zu erleichtern, den Kopf 8 in der eingenommenen Stellung zu halten. Danach werden dann mittels einer nicht dargestellten Steuervorrichtung die elektromotorischen Stellantriebe für die 35

HonzontaIbewegung und Vertikalbewegung des optischen

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&igr; Kopfes 12 derart betätigt/ daß der optische Kopf 12 horizontal und/oder vertikal verfahren wird, bis der Kopf 8 seine Meßstellung einnimmt. Zu einem Zeitpunkt, zu dem der Abstand des Kopfes 8 vom optischen Köpf t 12 noch größer als in der Meßstellung ist, ist bereits au* einer nicht dargestellten Bi Idschirmänördnung, auf der die von den beiden Kameras 18 und 20 aufgenommenen Bilder wiedergegeben werden, ein pf ei Itförmiges Marfcenbiid 130 zu erkennen, dessen Vorlage sich auf dem Diapositiv 42

jQ vorzugsweise derart befindet, daß es auf der optischen Achse des Objektivs 40 des Projektors 22 liegt. Der optische Kopf 12 wird dann in eine solche Höhe gefahren, daß das Markenbild 130 in Höhe der Nasenwurzel auf den Nasenrücken projiziert ist, wie dies in Fig.

je 9 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt oder bereits vorher werden die beiden Ohrtaster 100 aus der Kammer 77, in der sie bis dahin abgelegt waren, soweit herausgezogen, daß die weichen Abschnitte 102 von hinten in die Rille zwischen den Ohrmuscheln und dem Schädel mit geringem Druck gelegt werden können. Danach wird dann der optische Kopf 12 weiter auf das Meßobjekt

bzw. Gesicht zugefahren, bis dieses seine Meßstellung einnimmt. Wenn die Meßstellung erreicht ist, spricht die Entfernungsmeßeinrichtung in Form der beiden Lichtschranken an, woraufhin entweder manuell oder automatisch die Vorwärtsbewegung des optischen Kopfes 12 zusammen mit der Kammereinheit 14 beendet wird. Falls dies notwendig sein sollte, erfolgt danach noch eine Korrektur der Vertikalposition des optischen Kopfes 12, bis das Markenbild 130 die vorstehend erläuterte, gewünschte Höhe hat. Mittels des Stellantriebes 50 wird danach der Projektor 22 um die Achse 48 geschwenkt, bis das Markenbild 130 mittig auf dem Nasenrücken liegt, sofern dies nicht schon vorher der Fall war. Schließlich wird das Diapositiv 42 gedreht, bis

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eine Bezugslinie 132 des Musterbildes 44 eine gewünschte Sollage hat, beispielsweise den äußeren Irisrand beider Augen berührt, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. Wenn dann schließlich der in Fig. 9 gezeigte Zustand erreicht ist, können mittels der aus den Kameras 18 und 20 bestehenden Kameraeinrichtung gleichzeitig die zwei Aufnahmen gemacht werden, die dann einer fotogrammetrisehen Auswertung unterworfen werden. Ohne aufproj iziertes Musterbild 44 und aufprojiziertes Harkenbild sowie bei abgenommenen Ohrtastern 100 und eingeschalteten Lamnen 78 kann außerdem beispielsweise mittels der Kamera 18 eine weitere Aufnahme des Gesichtes gemacht werden, die ein Vergleichsbild liefern soll.

Nachdem die gewünschten Aufnahmen gemacht worden sind, werden dann der optische Kopf 12 und die Kammereinheit 14 vom Kopf 8 weggefahren und ggf. in eine Ruhestellung bezüglich des Unterbaus 2 gebracht.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel

erfolgt die Querpositionierung durch Schwenken des Projektors um die Achse 48. Es versteht sich, daß diese Querpositionierung allein oder zusätzlich auch dadurch bewirkt werden könnte, daß der optische Kopf 12 zusammen mit der Kaaimere i nhe i t 14 in einer zweiten Horizon i. a I ri chtung relativ zum vorrichtungsfesten Unterbau 2 verfahren wird, die senkrecht zur ersten Horizontalrichtung verläuft. Bei vorstehend beschriebenem Ausführungsbeispie I erfolgt die vertikale Positionierung ausschließlich durch Verfahren des optischen Kopfes 12 in senkrechter Richtung. Al.'-nativ könnte zusätzlich vorgesehen sein, daß du ' ^l entsprechende Bewegung des Projektors 22 bzw- des Diapositivs 42 das

Musterbild 44 und das Markenbild 130 in Fig* 9 in

* &bgr;

-30-

senkrechter Richtung verlagert werden. Schließlich |

ist es auch möglich, den gesamten Projektor 22 um die optische Achse seines Objektivs 40 zu drehen, statt

das Diapositiv 42 im Projektor 22 zu drehen.
5

Die in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellte zweite Ausführungsform der Vorrichtung unterscheidet sich hinsichtlich der Ausbildung des optischen Kopfes 12 uno der Kammereinheit 14 nicht von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, weswegen die diesbezüglichen Erläuterungen nicht erneut gegeben werden. Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 3 bis 5 sind am plattenförmigen Unterbau 2 zwei senkrechte Säulen 132 und 134 befestigt, die an ihren oberen Enden durch ein Joch 136 miteinander verbunden sind. An den Säulen 132 und 134 ist senkrecht verfahrbar ein Schlitten 138 geführt, der bei seiner senkrechten Bewegung mittels einer nicht dargestellten elektromotorischen Antriebsvorrichtung angetrieben wird. Der Schlitten 138 trägt den optischen Kopf 12 derart, daß der Geräte-

träger 16 des optischen Kopfes 12 am Schlitten 138 ^&

in der ersten HörizontaIrichtung verfahrbar ist, wobei diese Bewegung mittels einer nicht dargestellten elek- }.

tromotorischen Antriebseinrichtung bewirkt wird.

Die in den Fig. 10, 11 und 12 dargestellte dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform im wesentlichen durch das Fehlen der Kammereinheit 14 der ersten Ausführungsform. Der optisehe Kopf 12 der dritten Ausführungsform hat die gleiche Ausbildung wie die optischen Köpfe der ersten und zweiten Ausführungsformen, weswegen er nicht erneut |

erläutert wird. Der optische Kopf 12 der dritten Ausführungsform kann entweder wie bei der ersten oder wie bei der zweiten Ausführungsform mit dem Unterbau

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verbunden und von diesem getragen sein. Der Unterbau und die den optischen Kopf 12 mit dem Unterbau verbindenden Einrichtungen sind für die dritte Ausführungsform nicht dargestellt. Die Para I le Iführungseinrichtungen der Ohrtaster sind bei der dritten Ausführungsform an der in den Fig. 10, 11 und 12 nicht dargestellten Sitzgelegenheit angebracht.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 10 bis 12 sind ^q auf der oberen Wand 30 des Geräteträgers 16 ein Arm 140 sowie ein zweiter Arm 142 befestigt. Wie die Fig. 10 und 12 zeigen, sind die beiden Arme 140 und 142 symmetrisch zur Längsmittelebene des optischen Kopfes 12 ausgebildet. Jeder der beiden Arme hat einen unmit- ^g telbar am Geräteträger befestigten, geraden Abschnitt 144, wobei an den. beiden geraden Abschnitten 144 der Bügel 92 n>it dem Kalibrierobjekt 90 schwenkbar gelagert ist. Nacti unten und etwas nach außen gekrümmt verläuft jeder Arm 140 vom Abschnitt 144 aus bis zu den Orten der Sender bzw. Empfänger der die Entfernungsmeßei&eegr;richtung bildenden Lichtschranken, wobei in Fig. 11 außer dem Empfänger 88 auch der neben diesem

angeordnete Empfänger 89 erkennbar ist, weil er in Fig. 11 nicht durch den Kopf 8 abgedeckt ist. Im Arm 142 befinden sich an den den Empfängern 88 und 89 entsprechenden Orten die .ugeordneten Sender.

Die beiden Arme 140 und 142 verlaufen unterhalb der Sender bzw. Empfänger der Lichtschranken bogenförmig in Richtung zum optischen Kopf 12 und weisen schließlich ein freies Ende auf. Nahe den freien Enden sind in den Armen 140 und 142 die Elemente der Augenhöh lenbeleuchtungseinrichtung angeordnet, von der in Fig. 10 lediglich die öffnungen 86 erkennbar sind.

~³²~

, Die Ausführungsform gemäß den Fig. 10 bis 12 hat den Vorteil., daß die Person, deren Kopf vermessen werden soll, nicht durch die verhältnismäßig große Kammereinheit 14 mit der dunklen öffnung 74 der ersten Aus-

p- führungsform irritiert wird, während der optische Kopf 12 und die Kammereinheit 14 vorbewegt werden. Die Ausführungsforu gemäß den Fig. 10 bis 12 eignet sich besonders dann, wenn durch die Beleuchtungsverhältnisse in dem Raum, in dem die Vorrichtung aufgestellt ist, dafür gesorgt ist, daß die Fotogrammetrie durci Störlicht nicht beeinträchtigt wird. Darüber hinaus kann für diese Ausführungsform eine gestrichelt dargestellte Abdeckung 146 vorgesehen sein, die ungefähr die Form der Haube der ersten Ausführungsform hat und ebenfalls ihr Inneres abdunkelt. Die Abdeckung 146 ist auf einfache Weise aufsetzbar und abnehmbar und kommt dann zur Anwendung, wenn die vorstehend genannte Forderung hinsichtlich der Störlichtbeeinflussung nicht erfüllt ist.

Die Arbeitsweise der zweiten und dritten Ausführungsform der Vorrichtung stimmt mit der Arbeitsweise der ersten Ausführungsform überein, weswegen sie nicht erneut erläutert wird.

Es versteht sich, daß zahlreiche Abwandlungen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele möglich sind, ohne den Rahmen der ErfinJung zu verlassen.

gO Die Vorrichtung zum fotogrammetrisehen Erfassen des menschlichen Kopfes, insbesondere des mittleren Gesicht sbe re i chs mit den Augenhöhlen, der Nase, den Jochbeinen und den Brauen, umfaßt einen Projektor zum Projizieren eines Musterbildes auf das Gesicht und

gg zwei Kameras, die gleichzeitig aus verschiedenen Rieh-

&bull; « · I · I &igr;

15

20

25

30

35

<··· ·» ltaliil

-33-

tungen zwei Aufnahmen des Gesichts bzw. Kopfes mit dem darauf projizierten Musterbild machen können. Die beiden Kameras und der Projektor werden von einem Geräteträger getragen, der relativ zu einem Vörrichtungsfesten Unterbau in senkrechter Richtung und in zumindest einer HörizontaIrichtung bewegbar ist, Diese zumindest eine Richttfng fällt im wesentlichen mit den optischen Achsen der Kameras zusammen. Die Vorrichtung erleichtert es, den Projektor und die Kameras einerseits sowie den Kopf andererseits in die für die Aufnahmen erforderliche Relativstellung zueinander zu bringen.

Claims (21)

1. TeDTKE - BuHLiNG - KfNWE - 43ftqPE;:··:;· Vertreter beim EPA If* rt_ /^ ·' · <t-'-.. · ¹V ' ·-.' &iacgr; Dipl.-Ing. H.Tiedtke #

   riELLMANN - VaRAMS- OTRUiF" Dipl.-Chem. G. Bühling

   Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

   Bavariaring 4, Postfach 20240 8000 München 2

   Tel.: 089-5396 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent Münchei

   23. Dezember 1985 DE 5373

   -Pe LmiL^SnSprüche

   1. Vorrichtung zum fotogrammetrisehen Erfassen des menschlichen Kopfes, mit einem Projektor zum Projizieren eines Musterbildes und einer Kameraeinrichtung, die zumindest eine

   Aufnahme des Kopfes mit dem darauf projizierten Musterbild aufnehmen kann, gekennzeichnet durch einen vorrichtungsfesten Unterbau (2) und einen Geräteträger (16~, der sowohl die Kameraeinrichtung (18, 20) als auch den Projektor (22) trägt und relativ zum vorrichtungsfesten Unterbau in senkrechter Richtung (X) und in einer Horizonta I richtung (Y) bewegbar ist, die im wesentlichen mit der optischen Achse der Kameraeinrichtung zusammenfällt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geräteträger (16) in einer zweiten Horizontal ri chtung bewegbar ist, die im wesentlichen senkrecht zur ersten HorizontaIrichtung (Y) verläuft.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Schlitten, der in der ersten Hon'zon-

   Oresdner Bank (Manchen) Klo. 3939 844 Deufelhe^ffiihk (&Igr;&Lgr;/hchenf KtO "266 &Igr;&Ogr;&bgr;&sgr; · · Postscheckamt (München; Kto. 670-43-804

   VI j 7

   -2-

   ¹ talriehtung verfahrbar airt Unterbau (2) geführt ist und den Geräteträger (16) trägt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet ° durch zumindest eine Antriebsspindel (124), die im wesentlichen senkrecht verlaufend axial am Schlitten 1 abgestützt ist und if! Eingriff mit einer am Geräteträ-

   1 ger (16) festen Mutter (126) steht, und eine Führungs-

   1 einrichtung (120, 122) zum Führen des Geräteträgers

   1 &igr; &eegr;

   I ^iU am Schlitten bei seiner senkrechten Bewegung.

   Ik
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet

   \ durch eine am Unterbau (2) feste senkrechte Säule (132)

   &igr; und einen an der Säule senkrecht bewegbar geführten

   ¹⁵ Schlitten &Pgr;38), der den Geräteträger (16) derart

   } trägt, daß er am Schlitten in der ersten Horizontal

   richtung verfahrbar ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

   ; 20 gekennzeichnet durch elektromotorische Antriebseinrichtungen für die Bewegungen des Geräteträgers (16) in den ihm möglichen Bewegungsrichtungen.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

   I 25 gekennzeichnet durch eine Halterung (38) für den Pro-&bull;sj jektor (22) im Geräteträger (16), die eine Schwenkung

   I des Projektors in der Weise ermöglicht, daß dabei das

   i; projizierte Husterbild (44) horizontal verlagert wird,

   i und einen Stellantrieb (50) zum Schwenken der Halte-

   30 rung.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem in den Projektor eingesetzten Diapositiv, dadurch gekennzeichnet, daß das Diapositiv (42) im

   35 Projektor (22) um dessen optische Achse drehbar ist

   -&Xgr;&Igr; und daß ein Stellantrieb (46) zum Drehen des Diapositivs vorgesehen ist.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Kameraeinrichtung (18, 20) gleichzeitig aus verschiedenen Richtungoii zwei Aufnahm.en d^:es Kopfes mit dem darauf projizierten Musterbild aufnehmbar sind.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameraeinrichtung eine Kamera aufweist, die mit einer Vorrichtung versehen ist, die die den zwei Aufnahmen zugeordneten Bilder in zwei verschiedenen Bereichen der Bildebene der Kamera erzeugt.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die Kameraeinrichtung zwei Kameras (18, 20) umfaßt.
12. 12, Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Kamera (20) oberhalb und die andere Kamera (18) unterhalb des Projektors (22) angeordnet ist.
13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kamera (18, 20) als Videokamera ausgebildet ist.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kamera (18, 20) eine digitale Videokäme ra ist.
15. 15. Vorrichtung nach einem def Ansprüche 1 bis 14, gekerinzei ehrtet durch ein vom Geräteträger (16) getragenes *Beobächtungsöbjekt (24) und eine dem Beobach-

    -I₁-

    tungsobjekt zugeordnete Linsenanordnung (26), die das Beobachtungsobjekt in großer Entfernung erscheinen Läßt.
16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine Entfernungsmeßeinrichtung (S8, 89) zur Messurfg der Entfernung des Kopfes voi* der Kameraeinrichtung (18, 20) und dem Projektor·(22).
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsmeßeinrichtung zwei Lichtschranken mit je einem optoelektronischen Empfänger (88, 89) und einem zugeordneten Sender umfaßt, wobei die beiden Lichtschranken im wesentlichen horizontal quer zur optischen Achse der Kameraeinrichtung (18, 20) verlaufen.
18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch eine am Geräteträger (16) angeordnete Beleuchtungseinrichtung (78) zur Beleuchtung des Kopfes im wesentlichen von vorn.
19. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch eine Augenhöhlenbeleuchtungseinrichtung (82, 84, 86), die zwei nach schräg oben gerichtete Be Ieuchtungs I ichtstrahlen aussendet.
20. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch ein Kalibrierobjekt (90), das in eine KaIibrier steI lung und eine Ruhestellung bewegbar ist, wobei das Kalibrierobjekt in seiner Kalibrierstellung im wesentlichen die Position des Kopfes während der Messung einnimmt und in seiner Ruhestellung außerhalb des Sehfeldes der Kameraeinrichtung (18/ 2Ö) angeordnet ist.

    &bull; · &diams; ·

    &Igr;
21. 21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das KaLibrierobjekt (90) am Geräteträger (16) ge lagert ist.

    22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch zwei Ohrtaster (100), die jeweils an den Bereich zwischen einem der Ohren und der· Schädel des Kopfes anlegbar sind und mit Marken (114) versehen sind, die bei angelegtem Ohrtaster zugleich mit der Vorderseite des Kopfes sichtbar sind, und eine Parallelführungseinrichtung (106) für jeden der Ohrtaster, die eine Parallelverschiebung des jeweiligen Ohrtasters in senkrechter Richtung und in der ersten HörizontaIrichtung ermöglicht.

    15

    23. Vorrichtung nach Anspruch 22, mit einer Sitzgelegenheit fü' die Person, deren Kopf fotogrammetrisch erfaßt werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß die Para I le Iführungseinrichtungen an der Sitzgelegenheit

    (6) angebracht sind.

    24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch eine am Geräteträger (16) befestigte Haube mit zwei Seitenwänden (68, 70), einer Bodenwand (72), einer oberen Wand (64) und einer Frontwand (66), wobei die Frontwand mit einer öffnung (74) für den Kopf versehen ist und vom Geräteträger ungefähr denjenigen Abstand hat, den während der Messung der Kopf vom Geräteträger hat, und wobei die Haube den Raum zwischen der Kameraeinrichtung (18, 20) und dem Projektor (22) einerseits sowie der Frontwand (66) andererseits nach außen abdunkeLt.

    25. Vorrichtung nach Anspruch 24 in Verbindung mit einem'der Ansprüche 16 und 17 sowie in Verbindung mit

    4 *

    &bull; *

    -6-

    den Ansprüchen 19, 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsaeßeinrichtung (88, 89), die Augenhöhlenbeleuchtungseinrichtung (82, 84, 86), das Kalibrierobjekt (90) und die zwei Para I le Iführungseinrichtungen (106) der Ohrtaster (100) an bzw. in der Haube (64, 66, 68,. 70, 72) angeordnet sind.

    26. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch zumindest einen am Geräteträger (16) betörtigten Arm (140, 142), der sich bis zu den Orten der zwei Sender und zwei Empfänger (88, 89) erstreckt und die Sender und Empfänger trägt.

    27. Vorrichtung nach den Ansprüchen 26 und 19, da- ° durch gekennzeichnet, daß der zumindest eine Arm (140,

    142) ferner die Augenhöhlenbeleuchtungseinrichtung (86) trägt.

    28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, gekenn- ^^w zeichnet durch eine lösbar auf den zumindest einen Arm (140, 142) und den Geräteträger (16) aufsetzbare Abdeckung (146), die den Raum zwischen der Kameraeinrichtung (18, 20) und dem Projektor (22) einerseits sowie der Entfernungsrneß«!nrichtung (88, 89) andererseits abdunkelt.

    30

    35