ES2878192T3 - Procedimiento y dispositivo para medir una lente óptica para situaciones de uso individuales de un usuario - Google Patents

Abstract

Dispositivo (10) para medir el efecto óptico de una lente (100) óptica dispuesta en un volumen de medición (200), con - un dispositivo de visualización (20) configurado para visualizar una estructura de prueba (21); - un dispositivo de captura de imágenes (30), configurado para captar datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos de vista (31, 31', 31") a través de trayectorias del haz de imágenes (32), que atraviesan la lente (100); y - una unidad de cálculo (40), estando configurada la unidad de cálculo para: - determinar una forma tridimensional de la lente (100) basándose en los datos de imágenes; caracterizado por que la unidad de cálculo (40) está configurada además para - calcular un efecto óptico de la lente (100) basándose en su forma tridimensional; siendo la lente (100) un cristal de gafas; y estando configurada la unidad de cálculo (40) para calcular el efecto óptico del cristal de gafas para una posición de uso predeterminada de un usuario, que se distingue de una posición de medición, en la que se captan los datos de imágenes.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y dispositivo para medir una lente óptica para situaciones de uso individuales de un usuario

La presente divulgación se refiere al campo de la optometría y en particular a un dispositivo para medir el efecto óptico de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición, en particular de un cristal de gafas. La presente divulgación se refiere además a un dispositivo para medir una distribución espacial del índice de refracción de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición, en particular de un cristal de gafas. La presente divulgación se refiere además a un procedimiento para calibrar un dispositivo correspondiente, a un procedimiento implementado por ordenador para medir el efecto óptico de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición. El objeto de la invención se define en las reivindicaciones 1 y 14 independientes.

El valor de medición que suele ser interesante en los cristales de gafas es la potencia frontal (SBW, Soheitelbreohwert). La potencia frontal es una variable eficaz de la lente en una situación de observación determinada. Por consiguiente, la SBW es diferente en función de la distancia con respecto al observador o en función de la inclinación de la lente. Un aparato de medición, que determine una SBW mediante interpretación directa de los haces de luz que atraviesan una lente, siempre determinará una SBW de esta configuración de aparato de medición. Para una cualificación inequívoca de un componente, estas variables eficaces sólo tienen una utilidad limitada. Por tanto, como una solución se definió la SBW ISO. La SBW ISO es la SBW, que se mide perpendicular a la normal de superficie con una incidencia de luz paralela. Para ello, en el pasado, se desarrollaron aparatos de medición especiales que en posiciones individuales de una lente determinan la SBW ISO.

La ventaja de la SBW ISO es que es una variable de componente inequívoca y no una variable eficaz como en el caso de la SBW. Un inconveniente es que la SBW ISO puede diferir con respecto al efecto de unas gafas en la situación de uso (también denominada potencia frontal de uso o valor de uso).

Por el documento DE 1 238 690 B1 se conoce un medidor de potencia frontal con un sistema de gafas para la comprobación de gafas terminadas. De este modo puede determinarse la potencia frontal de un cristal de gafas ya colocado en una montura.

Por el documento EP 2 101 143 A1 se conocen un procedimiento y un dispositivo para detectar la forma de objetos refractivos transparentes. En el procedimiento para detectar la forma de objetos refractivos transparentes se introduce el objeto a medir en transmisión en un sistema de imagen. Por medio del sistema de imagen modificado así obtenido se crea una rejilla con una estructura conocida en un dispositivo receptor y se evalúa la imagen resultante. Se utilizan rejillas planas con estructuras conocidas, cuyos puntos de rejilla están asignados a coordenadas espaciales evaluables en sistemas de coordenadas de rejilla. Una o varias de estas rejillas planas se emplean al menos en dos posiciones diferentes con respecto al objeto a medir.

El documento US 2016/0109362 A1 da a conocer un procedimiento y un dispositivo para determinar un índice de refracción local.

Knauer etal,, “Measuring the refractive power with deflectometry in transmission”, DGaO Proceedings, 2008, describe un procedimiento de deflectometría para determinar la potencia de refracción.

El documento WO 2017/134275 A1 describe procedimientos y sistemas para determinar un eje óptico y/o las propiedades físicas de una lente y su uso para imágenes virtuales y para dispositivos de visualización montados en la cabeza.

Por el documento WO 2016/207412 A1 se conocen un dispositivo y un procedimiento para medir datos individuales de unas gafas dispuestas en una posición de medición con un cristal de gafas izquierdo y/o derecho. El dispositivo presenta una pantalla para visualizar una estructura de prueba. El dispositivo presenta un dispositivo de captura de imágenes para captar la estructura de prueba con una trayectoria del haz de imágenes, que atraviesa el cristal de gafas izquierdo y/o el cristal de gafas derecho de las gafas. El dispositivo tiene una unidad de cálculo con un programa informático, que a partir de la imagen de la estructura de prueba, captada con el dispositivo de captura de imágenes y una posición espacial conocida de la pantalla con respecto al dispositivo de captura de imágenes así como una posición espacial conocida de las gafas con respecto al dispositivo de captura de imágenes, determina una distribución de la potencia de refracción para al menos un segmento del cristal de gafas izquierdo y/o del cristal de gafas derecho.

El documento DE 10 2013 219 838 A1 da a conocer un procedimiento y un sistema para determinar la estructura espacial de un objeto, en particular de un cristal de gafas. El objeto se dispone en un dispositivo de sujeción. La topografía de la superficie eficaz del objeto se determina de manera óptica en reflexión. Entonces se calcula el efecto óptico del objeto con un procedimiento de trazado de rayos.

El documento DE 102014 005281 A1 da a conocer un procedimiento y un dispositivo para determinar la posición de al menos un cristal de gafas en el espacio.

El documento DE 10 2011 089 704 A1 da a conocer el almacenamiento de información en un cristal de gafas, una pieza en bruto de cristal de gafas o un producto semiacabado de cristal de gafas.

En el caso de los aparatos conocidos por el estado de la técnica se trata de aparatos de medición de efectos, en los que inicialmente se determina el efecto de un elemento óptico en una posición de medición.

Con estos antecedentes, un objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo de medición que permita una determinación más flexible del efecto óptico de una lente óptica.

Los objetos reivindicados se definen en las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes se describen formas de realización ventajosas.

Por tanto, según un primer aspecto de la presente divulgación se propone proporcionar un dispositivo para medir el efecto óptico de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición, en particular de un cristal de gafas, con un dispositivo de visualización configurado para visualizar una estructura de prueba; un dispositivo de captura de imágenes, configurado para captar datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos de vista a través de trayectorias del haz de imágenes, que atraviesan la lente; y una unidad de cálculo, estando configurada la unidad de cálculo para determinar una forma tridimensional de la lente basándose en los datos de imágenes; y calcular un efecto óptico de la lente basándose en su forma tridimensional, siendo la lente un cristal de gafas. Según la invención la unidad de cálculo está configurada para calcular el efecto óptico del cristal de gafas para una posición de uso predeterminada de un usuario, que se distingue de una posición de medición, en la que se captan los datos de imágenes.

Con respecto a los aparatos convencionales de medición de la potencia frontal, las ventajas esenciales de la invención pueden consistir en particular en una mejor claridad y/o un mayor ámbito de aplicación. Un motivo es que el efecto óptico de una lente siempre depende de la dirección de transmisión. Un aparato de medición, que solo mida el efecto óptico, solo puede medirlo de manera segura para el caso de la disposición de medición. Para un gran número de aplicaciones, ya puede darse información muy precisa.

No obstante, una situación de medición y una situación de uso o una posición de uso real de un cristal de gafas pueden divergir o desviarse entre sí hasta el punto de que ya no sea posible dar información fiable. Por lo tanto, para determinar el efecto óptico en la posición de uso, sería necesaria otra medición del efecto en condiciones de uso.

La solución según la invención sigue otro enfoque: se propone un procedimiento de dos etapas, en el que en primer lugar se determina la forma tridimensional de la lente y solo a continuación se calcula el efecto óptico de la lente. Una forma tridimensional o topografía conocida de la lente permite que el efecto óptico pueda calcularse a continuación para cualquier situación de visión o uso. Las ventajas pueden comprender en particular resultados más precisos y una información más individualizada para un amplio abanico de deseos específicos del usuario.

La unidad de visualización visualiza una estructura de prueba. La estructura de prueba se capta por el dispositivo de captura de imágenes desde varios puntos de vista. Como se conoce la estructura de prueba puede producirse una asignación entre los datos de imágenes de la estructura de prueba captados por el dispositivo de captura de imágenes para cada uno de los varios puntos de vista. Si ahora se coloca una lente óptica en un volumen de medición entre el dispositivo de visualización y el dispositivo de captura de imágenes, entonces se influye en las trayectorias del haz entre los píxeles respectivos de los datos de imágenes y los elementos de imágenes correspondientes de la estructura de prueba.

Sin embargo, en este sentido no solo puede determinarse un solo plano de refracción virtual, como se indica en el documento WO 2016/207412 A1. Como según la solución propuesta se captan datos de imágenes desde varios puntos de vista, atravesando las trayectorias del haz de imágenes la lente, en particular puede darse información por separado de una forma de una superficie anterior, a través de la cual las trayectorias del haz procedentes de la estructura de prueba entran en la lente óptica, e información de una forma de una superficie posterior, a través de la cual las trayectorias del haz procedentes de la estructura de prueba salen de la lente óptica. Así, para ello puede crearse un sistema de ecuaciones con una pluralidad de ecuaciones, basándose en el cual puede producirse una reconstrucción de las superficies situadas en la trayectoria del haz. La forma tridimensional de la lente se obtiene a su vez a partir de la forma de la superficie anterior y de la forma de la superficie posterior.

A continuación, el cálculo del efecto óptico basándose en la forma tridimensional puede producirse con los procedimientos conocidos.

Se entiende que no necesariamente tiene que determinarse la forma tridimensional de toda la lente. Por ejemplo el cálculo puede producirse solo para una zona parcial, por ejemplo solo la superficie anterior y posterior, sin las superficies laterales o solo una zona parcial en el campo de visión de un usuario.

En la determinación de la forma tridimensional de la lente a través de la unidad de cálculo ventajosamente puede considerarse información adicional, como por ejemplo una posición espacial conocida del dispositivo de visualización con respecto a los puntos de vista respectivos, a partir de los cuales se produce la captura.

Según un aspecto de la invención, la unidad de cálculo puede estar configurada para determinar la forma tridimensional de la lente considerando además uno o varios puntos de apoyo conocidos de la lente.

Según otro aspecto, la unidad de cálculo puede estar configurada para determinar la forma tridimensional de la lente considerando una condición límite, determinándose la condición límite leyendo información sobre la lente a medir, determinándose la condición límite leyendo un código en la lente.

Según otro aspecto a modo de ejemplo de la presente divulgación, que puede servir para entender la invención, se proporciona un procedimiento para calibrar un dispositivo para medir datos individuales de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición, presentando el procedimiento las etapas siguientes: proporcionar o visualizar una estructura de prueba en el dispositivo de visualización; ajustar una primera distancia entre el dispositivo de captura de imágenes y el dispositivo de visualización y captar datos de imágenes de la estructura de prueba con el dispositivo de captura de imágenes desde la primera distancia; ajustar una segunda distancia entre el dispositivo de captura de imágenes y el dispositivo de visualización y captar datos de imágenes de la estructura de prueba con el dispositivo de captura de imágenes desde la segunda distancia; determinar una dirección de haces de luz incidentes, que se captan por el dispositivo de captura de imágenes, y puntos de imágenes correspondientes en los datos de imágenes, basándose en los datos de imágenes captados en la primera distancia y los datos de imágenes captados en la segunda distancia.

Una ventaja de esta solución consiste en que de manera sencilla puede producirse una determinación de la dirección de haces de luz incidentes. En este sentido, el dispositivo de visualización utilizado para la medición también puede servir para la calibración. La posición relativa del dispositivo de visualización incluidos sus puntos de imágenes con respecto al dispositivo de captura de imágenes, pueden considerarse preferiblemente en la calibración.

Mediante la regulación en altura cambia el ángulo de los haces de luz incidentes con respecto al dispositivo de captura de imágenes, por ejemplo, a las cámaras del dispositivo de captura de imágenes. Mediante la relación entre un cambio de altura conocido y un cambio asociado de una imagen de la estructura de prueba en los datos de imágenes puede determinarse una dirección de la luz incidente. Esto permite una denominada “retropropagación” de los haces de luz incidentes.

Según otro aspecto de la presente divulgación se da a conocer un procedimiento, en particular un procedimiento implementado por ordenador, para medir el efecto óptico de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición, en particular de un cristal de gafas, con las etapas de: proporcionar una estructura de prueba para su visualización en un dispositivo de visualización; captar datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos de vista a través de trayectorias del haz de imágenes, que atraviesan la lente; determinar una forma tridimensional de la lente basándose en datos de imágenes; y calcular un efecto óptico de la lente basándose en su forma tridimensional. El procedimiento de la presente invención se define en la reivindicación 14.

Según otro aspecto de la presente divulgación se propone un producto de programa informático, que comprende órdenes, que al ejecutar el programa por un ordenador hacen que éste realice uno de los procedimientos mencionados anteriormente. Se entiende que, en este sentido, las etapas de procedimiento están configuradas para su ejecución por un ordenador. Por ejemplo, por captar datos de imágenes puede entenderse recibir datos de imágenes. Así, el término puede entenderse como una transmisión de datos de medición generados por un sensor de imágenes físico. De manera correspondiente, la previsión de la estructura de prueba puede producirse proporcionando datos de estructuras de prueba. Los datos pueden visualizarse a su vez por un dispositivo de visualización.

La previsión de la estructura de prueba también puede ser una etapa anterior, que no se ejecuta por el producto de programa informático.

A menos que se especifique lo contrario, los términos utilizados en este documento se entenderán en el sentido de la norma DIN EN ISO 13666:2012 del Deutsches Institut für Normung e.V. (Instituto alemán de normalización).

El término superficie anterior o superficie en el lado del objeto designa según el párrafo 5.8 de la norma DIN EN ISO 13666:2012 la superficie de un cristal de gafas, que según lo previsto se sitúa en las gafas orientada en sentido opuesto al ojo. El término superficie posterior o superficie en el lado del ojo designa según el párrafo 5.19 de la norma DIN EN ISO 13666:2012 la superficie de un cristal de gafas, que según lo previsto se sitúa en las gafas orientada hacia el ojo. Alternativamente, en el marco de la presente divulgación, el término superficie anterior puede designar a aquella superficie de la lente, orientada hacia el dispositivo de visualización. De manera correspondiente, en el marco de la presente divulgación, una superficie posterior puede designar a aquella superficie, orientada en sentido opuesto al dispositivo de visualización.

En una configuración puede estar previsto que el dispositivo de captura de imágenes presente una primera cámara y una segunda cámara, estando configurada la primera cámara para captar primeros datos de imágenes desde un primer punto de vista y estando configurada la segunda cámara para captar segundos datos de imágenes desde un segundo punto de vista; y estando configurada la unidad de cálculo para determinar la forma tridimensional de la lente basándose en los datos de imágenes primeros y segundos. Alternativamente al uso de dos cámaras, la captura de los datos de imágenes primeros y segundos también puede producirse por medio de una cámara desde posiciones diferentes. Para mover la cámara entre la primera y la segunda posición puede estar previsto un dispositivo de desplazamiento o un dispositivo de posicionamiento.

En un perfeccionamiento opcional la primera cámara y la segunda cámara pueden estar dispuestas en un ángulo entre sí, de modo que pueda captarse la estructura de prueba por la primera cámara desde un primer ángulo y por la segunda cámara desde un segundo ángulo.

La lente es un cristal de gafas y el cálculo del efecto óptico del cristal de gafas se produce para una posición de uso predeterminada de un usuario. En particular, una ventaja puede consistir en que el cálculo del efecto óptico también puede producirse posteriormente para cualquier posición de uso predeterminada o deseada del usuario. En este sentido la posición de uso también puede distinguirse claramente de una posición de medición, en la que se captan los datos de imágenes. Según la invención la unidad de cálculo está configurada para el cálculo del efecto óptico del cristal de gafas para una posición de uso predeterminada de un usuario, que se distingue de una posición de medición, en la que se captan los datos de imágenes. En particular puede producirse una adaptación específica para el usuario y un cálculo flexible de valores de uso. Por el contrario, los aparatos convencionales de medición de la potencia frontal no dan información individualizada para el usuario.

En una configuración puede estar previsto que la unidad de cálculo esté configurada para determinar la forma tridimensional de la lente de manera iterativa por medio de un procedimiento de integración.

En otra configuración puede estar previsto que la unidad de cálculo esté configurada para determinar la forma tridimensional de la lente basándose en un seguimiento de los haces de luz entrantes en el dispositivo de captura de imágenes. En particular puede hacerse un seguimiento de los haces de luz entrantes en el dispositivo de captura de imágenes hasta lugares de origen conocidos de la estructura de prueba visualizada en el dispositivo de visualización. En particular se conocen la posición relativa del dispositivo de visualización y las posiciones o los puntos de vista, desde los que se captan los datos de imágenes. Las posiciones relativas pueden determinarse opcionalmente basándose en la calibración de cámara descrita anteriormente por medio de un cambio de distancia o altura. Para determinar la forma tridimensional de la lente pueden emplearse procedimientos como por ejemplo la retropropagación o el trazado inverso de rayos. En pocas palabras puede producirse una reconstrucción de superficie de la lente a medir basándose en una comparación de una posición teórica y una posición real de uno o varios elementos de la estructura de prueba en la imagen captada.

En una configuración la determinación de la forma tridimensional de la lente puede comprender una división de una superficie anterior y/o posterior de la lente en elementos de superficie y una determinación de una orientación de los elementos de superficie, en particular una determinación de normales de superficie de los elementos de superficie. Esta determinación puede realizarse en particular basándose en un seguimiento de los haces de luz entrantes en el dispositivo de captura de imágenes. Dicho de otro modo, para (cada) elemento(s) de superficie individual(es) puede determinarse una orientación de la superficie. Por ejemplo, puede producirse un cálculo de normales de superficie para segmentos o elementos de superficie individuales.

En un perfeccionamiento la unidad de cálculo puede estar configurada para, basándose en la orientación de los elementos de superficie, determinar una forma tridimensional de una superficie anterior y/o una superficie posterior de la lente. Una superficie de la lente, por ejemplo, la superficie anterior o posterior puede componerse a partir de elementos de superficie individuales. Preferiblemente la superficie se compone de tal modo que no se producen saltos (significativos) entre elementos adyacentes.

En una configuración la unidad de cálculo puede estar configurada para determinar la forma tridimensional de la lente considerando la condición límite de que una superficie anterior o superficie posterior de la lente es una superficie parametrizable, en particular una esfera, un toro o un segmento del mismo. Una ventaja consiste en un cálculo más rápido y/o una mayor precisión porque se reduce el espacio de parámetros especificando las condiciones límite.

En una configuración puede estar previsto que la unidad de cálculo esté configurada para determinar la forma tridimensional de la lente considerando además un punto de apoyo conocido o varios puntos de apoyo conocidos de la lente. Alternativa o adicionalmente puede estar previsto que la unidad de cálculo esté configurada para determinar la forma tridimensional de la lente considerando una condición límite, determinándose la condición límite leyendo información sobre la lente a medir, en particular leyendo un código en la lente. Las ventajas pueden consistir de nuevo en un cálculo más rápido y/o más preciso porque los grados de libertad se reducen adicionalmente. Se entiende que también pueden considerarse varios puntos de apoyo conocidos o un soporte de gafas o cristal de lente. Como código en una lente puede leerse por ejemplo un grabado, un marcador con respecto a una curvatura, de un material o un índice de refracción y considerarse en el cálculo.

En una configuración a modo de ejemplo, que puede servir para entender la invención, puede estar previsto que la unidad de cálculo esté configurada además para determinar un índice de refracción, en particular para determinar una distribución espacial del índice de refracción, de la lente a medir. Una lente o un cristal de gafas con un índice de refracción puede considerarse como un caso especial. Preferiblemente el índice de refracción es constante al menos en un segmento parcial. Además, puede determinarse una distribución espacial del índice de refracción de una denominada lente GRIN (de índice en gradiente). Los inventores han reconocido que la solución propuesta no solo puede servir para captar la forma sino también para determinar el índice de refracción, es decir, para la medición interna de un cuerpo transparente. Por ejemplo, puede determinarse una superficie límite interna entre zonas con un índice de refracción diferente. Casos de aplicación posibles son por ejemplo lentes de varias partes, lentes con materiales con un índice de refracción diferente, lentes acromáticas, sistemas ópticos u objetivos.

En una configuración el dispositivo puede presentar además un dispositivo de regulación en altura, que está configurado para variar una distancia entre el dispositivo de captura de imágenes y el dispositivo de visualización. Además, la unidad de cálculo puede estar configurada para, basándose en datos de imágenes captados desde diferentes distancias entre el dispositivo de captura de imágenes y el dispositivo de visualización, determinar una dirección del haz de los haces de luz captados por el dispositivo de captura de imágenes. Así, de manera sencilla, puede producirse una asignación entre píxel y dirección del haz.

Las ventajas descritas anteriormente en detalle para el primer aspecto de la invención son aplicables de manera correspondiente para los demás aspectos de la invención.

Se entiende que las características mencionadas anteriormente y que todavía se explicarán a continuación no solo pueden utilizarse en la combinación indicada en cada caso sino también en otras combinaciones o individualmente, sin abandonar el marco de la presente invención.

En el dibujo se representan formas de realización de la invención y se explican en más detalle en la siguiente descripción.

La figura 1 muestra una representación esquemática de un dispositivo para medir el efecto óptico de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición;

la figura 2 muestra una representación a modo de ejemplo de una estructura de prueba registrada a través de una lente;

la figura 3 muestra una representación a modo de ejemplo de una estructura de prueba registrada a través de un cristal de gafas inclinado;

la figura 4 muestra una representación de trayectorias del haz a través de un objeto transparente;

la figura 5 muestra una representación de trayectorias del haz a través de una lente;

la figura 6 muestra una lente compuesta por elementos de superficie parametrizables;

la figura 7 muestra una representación esquemática de un dispositivo para medir el efecto óptico de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición;

la figura 8 muestra otra forma de realización de un dispositivo para medir el efecto óptico de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición;

la figura 9 muestra un diagrama de flujo de una configuración de un procedimiento para medir el efecto óptico de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición;

la figura 10 muestra un diagrama de flujo detallado de una configuración de un procedimiento de este tipo;

la figura 11 muestra un diagrama de flujo de una forma de realización de un procedimiento a modo de ejemplo para un calibrado;

la figura 12 muestra una representación esquemática de un ojo;

la figura 13 muestra una imagen de una vista en planta del ojo con una imagen del iris;

la figura 14 muestra una representación esquemática de un dispositivo para medir la córnea;

la figura 15 muestra la asignación o correlación de características de imágenes en imágenes del iris registradas desde diferentes puntos de vista;

la figura 16 muestra correlaciones adicionales de características de imágenes; y

la figura 17 muestra un diagrama de flujo de una forma de realización de un procedimiento a modo de ejemplo para medir la córnea.

El dispositivo 10 mostrado en la figura 1 sirve para determinar el efecto óptico de una lente 100 óptica, en particular de un cristal de gafas. El dispositivo 10 presenta un dispositivo de visualización 20, que está configurado para visualizar una estructura de prueba 21. Por ejemplo, puede tratarse de una pantalla o un visor para poder visualizar diferentes estructuras de prueba.

El dispositivo 10 presenta además un dispositivo de captura de imágenes 30, que está configurado para captar datos de imágenes de la estructura de prueba 21 desde varios puntos de vista 31, 31 ’, 31 ” a través de trayectorias del haz de imágenes 32, que atraviesan la lente 100. Las trayectorias del haz de imágenes desde los diferentes puntos de vista pueden registrarse por un lado sucesivamente con una cámara, que sucesivamente se dispone en las diferentes posiciones. Sin embargo, preferiblemente están previstas varias cámaras para captar los datos de imágenes en paralelo. Se entiende que también pueden estar previstas formas mixtas. Por ejemplo, un dispositivo de captura de imágenes 30 puede presentar una primera cámara 33 y una segunda cámara 34, estando configurada la primera cámara 33 para captar primeros datos de imágenes desde un primer punto de vista 33 y estando configurada la segunda cámara 34 para captar segundos datos de imágenes desde un segundo punto de vista 33”. El volumen de medición 200 se sitúa entre la estructura de prueba 21 que puede visualizarse en el dispositivo de visualización 20 y el dispositivo de captura de imágenes 30.

El dispositivo 10 presenta además una unidad de cálculo 40. En el caso de la unidad de cálculo 40 puede tratarse por ejemplo de un ordenador, microcontrolador, FPGA o similar. La unidad de cálculo 40 está configurada para determinar una forma tridimensional de la lente 100 basándose en los datos de imágenes y para calcular un efecto óptico de la lente 100 basándose en la forma tridimensional. Por tanto, dicho de otro modo se propone un procedimiento en dos etapas en el que, inicialmente se determina la forma tridimensional de la lente y solo a continuación se calcula el efecto óptico de la lente a partir de su forma tridimensional.

A continuación, con referencia a las figuras 2 a 6 se explicará en más detalle este enfoque según la presente divulgación.

La figura 2 muestra una vista en planta de una estructura de prueba 21 registrada a través de una lente 100, de un dispositivo de visualización 20. En este sentido puede tratarse por ejemplo de la estructura de prueba 21 registrada con la cámara 33 a través de la lente 100 según la figura 1. La estructura de prueba 21 se reproduce a través de la lente 100 de manera distorsionada. A partir de una desviación de los haces de este tipo ya pueden sacarse conclusiones sobre el efecto óptico de la lente 100. No obstante, solo puede darse una información sobre el efecto de la lente 100 en su totalidad.

La figura 3 muestra otra imagen a modo de ejemplo, registrada con una cámara. Sin embargo, en este sentido las gafas 101 con la lente 100 óptica están dispuestas en la zona de medición con una gran inclinación, de modo que la desviación del haz, producida por la lente 100 óptica reproduce el efecto óptico real en una posición de uso solo con una precisión limitada.

La figura 4 muestra una representación a modo de ejemplo de trayectorias del haz a través de un objeto transparente, como por ejemplo una lente 100. El lugar de origen de las trayectorias del haz es un punto 22 definido en el dispositivo de visualización 21. Las trayectorias del haz procedentes del punto 22 definido sobre la superficie 102 inciden en la lente 101 y en la superficie 103 salen de la lente. Así, atraviesan la lente 100. Tanto en la superficie de entrada 102, como en la superficie de salida 103, se refractan los haces de luz. En función de la posición u orientación espacial de la lente 100 con respecto al dispositivo de visualización 20 y al dispositivo de captura de imágenes 30, puede obtenerse un efecto óptico diferente.

Los inventores han encontrado que puede resolverse una indeterminación o ambigüedad del efecto óptico de este tipo registrándose la estructura de prueba desde varios puntos de vista y captándose así una pluralidad de trayectorias del haz de imágenes (véase también la figura 1), a partir de las cuales a su vez pueden determinarse las propiedades ópticas de una lente situada en medio. Dicho de otro modo, para las trayectorias del haz de imágenes puede crearse un sistema de ecuaciones con una pluralidad de ecuaciones, que en cada caso establecen una asignación entre haces de imágenes que entran bajo varios puntos de vista en el dispositivo de captura de imágenes, que atraviesan la lente 100, y sus lugares de origen conocidos en el dispositivo de visualización 20. A partir de aquí, a su vez, puede determinarse la forma tridimensional de la lente 100 y también opcionalmente su índice de refracción o una distribución de la fuerza de frenado dentro de la lente.

En la figura 5 se reproduce un ejemplo simplificado de trayectorias del haz a través de una lente 100. El punto de imagen 22 en el dispositivo de visualización 20 se capta por la cámara 34. La trayectoria del haz 110 en el punto 104 sobre la superficie anterior 102 de la lente 100 incide en la lente y en el punto 106 sobre la superficie posterior 103 sale de la lente. Así, en pocas palabras, al medir con solo una cámara hay una ecuación que presenta dos incógnitas, el punto de entrada 104 y el punto de salida 105 incluida la orientación espacial de la superficie en estos puntos. Como el dispositivo de captura de imágenes 30 registra la estructura de prueba desde puntos de vista adicionales, como se indica mediante la cámara 33 adicional, pueden captarse trayectorias del haz 111 y 112 adicionales. En el caso de la trayectoria del haz 111 un punto de salida 104 coincide con la trayectoria del haz 110 de la cámara 34. En el caso de la trayectoria del haz 112 un punto de entrada 105 coincide con la trayectoria del haz 110 de la cámara 34. Así pueden crearse una pluralidad de ecuaciones, a partir de las cuales pueden determinarse las propiedades de la lente 100 dispuesta entre el dispositivo de visualización 20 y el dispositivo de captura de imágenes 30.

Para ello la unidad de cálculo puede estar configurada para modelar la lente 100 preferiblemente como superficie compuesta a partir de elementos de superficie parametrizables, como se muestra a modo de ejemplo en la figura 6. A partir de la desviación de los haces en los puntos 104 y 105 puede determinarse una orientación de los elementos de superficie 106, 107 de la superficie anterior y posterior 102, 103. Opcionalmente también puede llevarse a cabo una división adicional dentro de la lente 100. Por ejemplo, pueden determinarse superficies límite adicionales dentro de la lente 100. Opcionalmente la unidad de cálculo puede estar configurada además para determinar un índice de refracción de la lente 100 o también una distribución espacial del índice de refracción de la lente.

Opcionalmente el dispositivo puede estar configurado como dispositivo para medir una distribución espacial del índice de refracción de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición. Para ello, preferiblemente puede estar prevista una interfaz configurada para recibir datos de geometría de lente, que describen una forma tridimensional de la lente. En este caso no tiene que calcularse la forma de la lente y puede servir de parámetro de entrada para el cálculo de la distribución espacial del índice de refracción de la lente basándose en los datos de imágenes y los datos de geometría de lente.

Con referencia a la figura 5 y la figura 6, la unidad de cálculo puede estar configurada para determinar la forma tridimensional de la lente basándose en un seguimiento de los haces de luz entrantes en el dispositivo de captura de imágenes. Las direcciones, con las que los haces de luz 110, 111, 112 entran en las cámaras 33, 34 del dispositivo de captura de imágenes, son conocidas. Para ello puede calibrarse el dispositivo de captura de imágenes, como todavía se describirá más abajo. Así, partiendo de la respectiva cámara 33, 34 puede hacerse un seguimiento de los haces entrantes. La lente 100 se encuentra en la trayectoria del haz entre el dispositivo de captura de imágenes o las respectivas cámaras (con una posición conocida) y la estructura de prueba (con una posición conocida). Partiendo de un modelo de la lente 100, este modelo puede parametrizarse a través de la unidad de cálculo de manera sucesiva de modo que la estructura de prueba (conocida) se reproduzca a través del modelo de la lente 100 de forma que se obtengan los datos de imágenes captados por el dispositivo de captura de imágenes. Para la parametrización, en particular pueden adaptarse las orientaciones de los elementos de superficie que forman la superficie de lente, representados en este caso por las normales de superficie 129, 130, y puede variarse una distancia 131 de los elementos de superficie, así como opcionalmente variarse un índice de refracción n o una distribución del índice de refracción dentro de la lente.

La figura 7 y la figura 8 muestran formas de realización adicionales de un dispositivo 10 para medir el efecto óptico de una lente 100 óptica dispuesta en un volumen de medición. Los módulos correspondientes se designan con los mismos números de referencia y no se explican de nuevo en detalle para evitar repeticiones.

La figura 8 muestra una forma de realización, en la que el dispositivo de captura de imágenes 30 presenta dos cámaras 30, 31’. Las cámaras ven un patrón o una estructura de prueba 21 desde diferentes ángulos. La unidad de cálculo está configurada para reconstruir el objeto de medición 4 a partir de los datos de imágenes correspondientes. Para ello puede determinarse un campo de gradiente a partir de los elementos de superficie o a partir de las normales 129, 129’, como se explica en las figuras 5 y 6.

La luz procedente de unas fuentes definidas en puntos de origen definidos de la estructura de prueba 21 atraviesa la lente 100 y se registra por el dispositivo de captura de imágenes 30 con un sistema de cámaras calibrado desde diferentes ángulos. A partir de las imágenes formadas se reconstruyen las superficies de refracción del cuerpo.

El principio funciona tanto con una como con dos o más cámaras. En una forma de realización ventajosa se emplean dos cámaras, porque de este modo puede conseguirse una buena relación de coste/beneficio. Para aumentar adicionalmente la precisión, pueden emplearse cámaras adicionales.

El dispositivo de captura de imágenes 30 o las cámaras 31,31’ están calibrados de tal modo que se conoce una función con la que, para cada coordenada de sensor, puede derivarse en 3D un haz de luz principal inequívoco (haz de cámara) a partir de origen y dirección. Esta calibración puede producirse según el estado de la técnica. Alternativamente, en lugar de la calibración de cámara descrita anteriormente en el modelo de la cámara puede incluirse un diseño óptico conocido de la cámara y/o de un objetivo utilizado.

El dispositivo de visualización 20 puede presentar por ejemplo fuentes de autoiluminación, como diodos emisores de luz dispuestos en una matriz, una pantalla TFT o LED, una pantalla 3D, fuentes láser, una pantalla polarizada, o incluso una unidad de iluminación colimada, opcionalmente estructurada. El dispositivo de visualización también puede estar iluminado. Por ejemplo, un dispositivo de visualización iluminado puede tener gráficos de prueba (por ejemplo, patrones de puntos o patrones de cuadros), un patrón 3D particularmente regular, una imagen plana desconocida rica en características (pudiendo estimarse las posiciones durante la optimización), o una escena 3D desconocida rica en características (las posiciones se estiman durante la optimización).

La unidad de cálculo 40 puede utilizar información adicional para la determinación de la forma tridimensional. La reconstrucción de la forma tridimensional también puede basarse en particular en los puntos de vista conocidos o las posiciones conocidas de las cámaras, desde los que se captan los datos de imágenes, y en una posición conocida de la estructura de prueba. En el caso de los datos de imágenes en el presente ejemplo puede tratarse de lugares de las imágenes de haces de luz que entran en las cámaras, en los detectores de cámara. A partir de los datos de imágenes y los puntos de vista conocidos pueden calcularse los haces de luz que entran en el dispositivo de captura de imágenes. Como base puede servir una calibración del dispositivo de captura de imágenes.

Opcionalmente la unidad de cálculo 40 puede estar configurada además para determinar la forma tridimensional de la lente considerando una o varias condiciones límite. Por ejemplo, puede predeterminarse un punto de apoyo o tope 51. En este punto se conoce la posición de la lente 100 y puede considerase en la determinación de la forma tridimensional de la lente. Además, puede predeterminarse información como una forma de una superficie anterior y/o posterior de la lente, un índice de refracción o material, etc. Opcionalmente el dispositivo puede estar configurado para leer información existente en la lente, por ejemplo, en forma de grabado o de marcador 140, y considerarla en la determinación de la forma tridimensional y/o en el cálculo del efecto óptico.

Un caso de aplicación particularmente ventajoso de la presente invención es la medición de cristales de gafas, en particular la medición de cristales de gafas progresivos, también conocidos como lentes progresivas. Sin embargo, con el dispositivo propuesto también pueden medirse cristales de gafas más sencillos como cristales esféricos, asféricos, tóricos o prismáticos.

Opcionalmente la unidad de cálculo puede estar configurada para calcular una potencia frontal ISO o una potencia frontal en una configuración de aparato de medición predeterminada, para proporcionar datos comparables. Al proporcionar datos específicos del usuario como por ejemplo la distancia de una pupila con respecto al cristal de gafas (distancia al vértice, HSA) y su posición (por ejemplo ángulo de inclinación de la montura o inclinación previa) pueden calcularse las potencias frontales de uso.

Opcionalmente pueden medirse varios objetos de medición al mismo tiempo en el espacio de medición. Para el caso de que se midan unas gafas con un cristal de gafas izquierdo y derecho, la unidad de cálculo puede estar configurada además para determinar una posición y situación de los cristales de gafas entre sí. A partir de aquí puede calcularse información adicional como por ejemplo la distancia de los canales ópticos. Como varios objetos de medición también puede preverse un cuerpo transparente con zonas con diferentes efectos. Pueden ser por ejemplo unas gafas con dos lentes o una lente con varias zonas, una lente bifocal, trifocal o multifocal.

La figura 9 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento 900 para medir el efecto óptico de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición, en particular de un cristal de gafas, con las etapas. En una primera etapa 901 se proporciona una estructura de prueba para su visualización en un dispositivo de visualización. En una segunda etapa 902 se captan los datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos de vista a través de trayectorias del haz de imágenes, que atraviesan la lente. En una tercera etapa 903 se determina una forma tridimensional de la lente basándose en datos de imágenes (y las posiciones conocidas de los puntos de vista y del dispositivo de visualización entre sí). En una cuarta etapa 904 se calcula un efecto óptico de la lente basándose en su forma tridimensional. El cálculo puede producirse para cualquier situación de uso. Además, la unidad de cálculo puede estar configurada para calcular un primer efecto óptico según una potencia frontal ISO y calcular un segundo efecto óptico según una situación de uso de un usuario.

Opcionalmente, antes del procedimiento de medición puede realizarse una etapa 905 para un calibrado del dispositivo.

Un procedimiento correspondiente para un calibrado del dispositivo puede presentar a su vez las etapas siguientes: En una primera etapa de calibrado se proporciona una estructura de prueba en el dispositivo de visualización. En una segunda etapa de calibrado se ajusta una primera distancia entre el dispositivo de captura de imágenes y el dispositivo de visualización y desde la primera distancia se captan datos de imágenes de la estructura de prueba con el dispositivo de captura de imágenes.

Como se muestra en la figura 8, puede estar previsto un dispositivo de regulación en altura, 150, que está configurado para variar una distancia entre el dispositivo de captura de imágenes y el dispositivo de visualización. En este contexto la unidad de cálculo puede estar configurada además para, basándose en datos de imágenes captados desde diferentes distancias entre el dispositivo de captura de imágenes y el dispositivo de visualización, determinar una dirección del haz, de los haces de luz captados por el dispositivo de captura de imágenes.

En otra etapa del procedimiento para un calibrado del dispositivo puede ajustarse una segunda distancia entre el dispositivo de captura de imágenes y el dispositivo de visualización y se captan datos de imágenes de la estructura de prueba con el dispositivo de captura de imágenes desde la segunda distancia. A partir de aquí, en otra etapa, puede determinarse una dirección de los haces de luz incidentes, que se captan por el dispositivo de captura de imágenes, y puntos de imágenes correspondientes en los datos de imágenes.

La figura 10 muestra un diagrama de flujo detallado de una forma de realización de un procedimiento 1000 para medir el efecto óptico de una lente dispuesta en un volumen de medición.

En una primera etapa S1011 se visualiza una estructura de prueba en el dispositivo de visualización. Por ejemplo, en este sentido, puede tratarse de un patrón de puntos o rayas. En otra etapa S1012 se captan datos de imágenes de la estructura de prueba por el dispositivo de captura de imágenes. En la etapa S1013 pueden determinarse posiciones de características de la estructura de prueba, por ejemplo, las posiciones de puntos de patrones en los datos de imágenes (según las posiciones en una superficie de detector del dispositivo de captura de imágenes). En este sentido, en la etapa S1001 puede producirse una calibración de cámara, como se explicó por ejemplo anteriormente o se describe en detalle en la figura 11. Entonces, en la etapa S1014 pueden determinarse los haces de luz incidentes en el dispositivo de captura de imágenes o sus direcciones. A partir de las imágenes de cámara del patrón visualizado, visto a través de la lente a medir, pueden determinarse los haces de luz, que inciden en la cámara, como vector 3D.

En una etapa S1021 puede visualizarse un patrón total o parcial de una estructura de prueba en el dispositivo de visualización. En otra etapa S1022 se captan datos de imágenes de la estructura de prueba por el dispositivo de captura de imágenes. En la etapa S1023 puede llevarse a cabo una asignación de puntos de patrones a puntos de imágenes en los datos de imágenes. En particular puede proporcionarse una secuencia de diferentes patrones de prueba, para resolver una posible ambigüedad en la asignación de puntos de patrones a puntos de imágenes en los datos de imágenes. Dicho de otro modo, puede producirse una asignación de los puntos luminosos en los datos de imágenes captados con el dispositivo de captura de imágenes a una posición de los puntos luminosos en el dispositivo de visualización y así también a los haces de luz calculados, que han incidido en el dispositivo de captura de imágenes. Alternativa o adicionalmente la unidad de cálculo puede estar configurada para determinar relaciones de vecindad a partir de un patrón general de una estructura de prueba.

En una etapa S1031, en el dispositivo de visualización puede proporcionarse una iluminación plana. Por ejemplo, todos los píxeles del dispositivo de visualización pueden mostrar “blanco”. Por consiguiente, puede destacar un contorno de la lente y en la etapa S1032 puede determinarse un contorno de la lente. En una etapa S1033 pueden determinarse una posición y las dimensiones de la lente basándose en el contorno captado. Dicho de otro modo, de manera sencilla puede determinarse una posición de la lente en el volumen de medición.

En la etapa S1041 puede producirse un cálculo de una lente parametrizable “de mejor ajuste”. Preferiblemente, mediante retropropagación de los haces de luz de cámara puede determinarse una lente parametrizable “de mejor ajuste”, que podría encontrarse en el volumen de medición del aparato. Como lente parametrizable se entiende una lente que puede describirse con pocos parámetros como radio, espesor, índice de refracción. A éstas pertenecen por ejemplo las lentes esféricas y tóricas. Las lentes tóricas son un compromiso general que puede aplicarse en este caso. En una realización más especial puede ser suficiente definir “zonas tóricas” individuales en la lente y solo aquí describir el cristal de gafas. Una primera de estas zonas puede ser por ejemplo una “zona de lejos” de una lente progresiva. Una segunda de estas zonas puede ser por ejemplo una “zona de cerca” de una lente progresiva. Además del lugar de la lente o las superficies individuales, otros parámetros serían los radios, el espesor y el índice de refracción.

En la etapa S1042 puede producirse una determinación de una superficie de gradiente “de mejor ajuste” de la superficie anterior y/o posterior de la lente mediante trazado de rayos inverso de los haces de cámara. Así, una superficie de la lente parametrizable “de mejor ajuste” determinada en la etapa S1041 puede describirse como superficie de gradiente y pueden variarse los gradientes en los lugares de los pasos de haz de modo que mediante retropropagación de los haces de cámara puedan determinarse perfectamente las posiciones de los puntos luminosos en el dispositivo de visualización. Así, en pocas palabras se adapta la forma tridimensional de la lente de tal modo que los haces de luz recibidos por el dispositivo de captura de imágenes y las fuentes del haz correspondientes encajen en el dispositivo de visualización.

En la etapa S1043 puede obtenerse una superficie anterior y/o posterior de la lente mediante integración a partir de la superficie de gradiente. Dicho de otro modo, a partir de una superficie de gradiente por segmentos o determinada para elementos de superficie se determina una nueva superficie (continua). En este sentido puede tratarse de la superficie anterior o la superficie posterior de la lente.

Según la etapa S1044 las etapas S1042 y S1043 pueden repetirse de manera iterativa. Por ejemplo, pueden repetirse las etapas hasta que se cumpla con un criterio de calidad. Opcionalmente, cuando no se consigue una calidad suficiente, también puede incluirse la etapa S1041 en el bucle de iteración, para considerar geometrías de lente alternativas. Como resultado de la iteración puede estar disponible una forma tridimensional de la lente.

En otra forma de realización a modo de ejemplo, que puede servir para entender la invención, una forma de la lente puede estar predeterminada y en su lugar, de manera análoga, puede determinarse una distribución espacial del índice de refracción dentro de la lente de manera iterativa.

A partir de la forma tridimensional determinada (dado el caso incluido el índice de refracción), a continuación, pueden determinarse una o varias variables. En la etapa S1052 puede calcularse un valor de uso, en particular un valor de uso específico del usuario. Para ello, en la etapa S1051, pueden proporcionarse datos específicos del usuario, como por ejemplo una distancia de córnea al vértice. En la etapa S1053 puede determinarse una potencia frontal ISO. En la etapa S1054 puede determinarse una potencia frontal en una configuración de aparato.

En caso de que varias lentes o cristales de gafas se hayan dispuesto al mismo tiempo en el volumen de medición, entonces, opcionalmente pueden determinarse parámetros adicionales como por ejemplo la distancia de los canales de progresión.

Se entiende que las etapas mencionadas anteriormente pueden realizarse mediante la unidad de cálculo y que ésta puede estar configurada de manera correspondiente para la realización de las etapas.

La figura 11 muestra un diagrama de flujo de una forma de realización a modo de ejemplo de un procedimiento 1100 para un calibrado de un dispositivo para medir datos individuales de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición, que puede servir para entender la invención. La calibración puede servir en particular para proporcionar un conjunto de funciones que, a un punto de imagen, preferiblemente a cada punto de imagen, de los datos de imágenes captados por el dispositivo de captura de imágenes asigna una dirección del haz como por ejemplo un vector 3D, que describe una dirección del haz o un haz de luz, que penetra en el dispositivo de captura de imágenes. Un conjunto de funciones de este tipo puede ser el siguiente:

donde (x⁰ , y⁰ , 0) describe un punto del haz de luz de un plano de referencia del dispositivo de captura de imágenes, preferiblemente un punto del haz de luz de un plano de referencia en el sistema de lente de una cámara del dispositivo de captura de imágenes y (dx, dy, 1) el vector de dirección del haz incidente. Por consiguiente, el conjunto de funciones está compuesto por las cuatro funciones xü(x,y), yü(x,y), dx(x,y) y dy(x,y) describiendo x e y las coordenadas de píxeles en datos de imágenes del dispositivo de captura de imágenes, en este caso, una cámara.

Un conjunto de funciones de este tipo puede determinarse visualizando una estructura de prueba, por ejemplo, un patrón de puntos, en el dispositivo de visualización y observándola con las cámaras del dispositivo de captura de imágenes a diferentes distancias. Para ello el dispositivo, como se representa a modo de ejemplo en la figura 8, puede presentar un dispositivo de regulación en altura 150, que está configurado para variar una distancia entre el dispositivo de captura de imágenes y el dispositivo de visualización.

En el procedimiento mostrado en la figura 11 las etapas S1101 a S1104 pueden corresponder en cada caso a las etapas S1011 a S1014 descritas anteriormente en la figura 10. Las etapas S1111 a S1113 mostradas en la figura 11 pueden corresponder en cada caso a las etapas S1021 a S1023 descritas anteriormente. Sin embargo, adicionalmente se prevé un bucle, variándose en la etapa S1121 una distancia entre el dispositivo de captura de imágenes y el dispositivo de visualización. Como se muestra en la figura 8, mediante una variación de la distancia cambia una dirección de los haces de luz incidentes. La unidad de cálculo puede estar configurada para determinar una dirección de los haces de luz incidentes basándose en los datos de imágenes captados en la primera distancia y los datos de imágenes captados en la segunda distancia. Se entiende que la determinación puede basarse además en una posición relativa entre el dispositivo de visualización y el dispositivo de captura de imágenes, así como la variación de la distancia.

Como se muestra en la figura 11, en una etapa S1131 puede llevarse a cabo una interpolación de haces de luz 3D de una pluralidad de, preferiblemente para cada punto de imagen o píxel del dispositivo de captura de imágenes. A continuación, en la etapa S1132, puede llevarse a cabo una determinación de las variables X⁰ , y⁰ , dx y dy para los puntos de imágenes. En una etapa S1133 siguiente puede realizarse un ajuste polinomial en las variables X⁰ , y⁰ , dx y dy. Así, como resultado puede determinarse un conjunto de funciones, que asigna a cada punto de imagen de los datos de imágenes captados por el dispositivo de captura de imágenes una dirección de un haz de luz incidente.

Opcionalmente, de manera análoga a la calibración de cámara, puede determinarse una posición espacial de un punto de apoyo 51, como se representa a modo de ejemplo en la figura 8. Para ello, el dispositivo de visualización 20 puede estar configurado para visualizar como estructura de prueba un fondo liso o un fondo con luminosidad constante. El dispositivo de captura de imágenes capta la visualización sin lente insertada. Los puntos de apoyo llevan en este caso a una sombra (por ejemplo, un círculo en el caso de esferas de apoyo), que capta el dispositivo de captura de imágenes y contienen los datos de imágenes. La unidad de cálculo puede estar configurada para, basándose en estos datos de imágenes, determinar una posición de los puntos de apoyo 51. Estos pueden considerarse a su vez como condiciones límite en la determinación de una forma tridimensional de una lente. En la observación de un punto de apoyo desde al menos dos cámaras puede determinarse su punto central (la posición) a través de un corte de los haces de cámara.

Puede utilizarse la posición de los puntos de apoyo para asignar a un algoritmo, que determina la forma del cristal de gafas, un valor esperado para su posición en el volumen de medición. Una ventaja de esta configuración consiste en una precisión mejorada.

Se entiende que las explicaciones anteriores pueden ser válidas de manera correspondiente para los ejemplos de realización siguientes y al revés. Para evitar repeticiones, a continuación, se hará referencia a aspectos adicionales. Las características de los ejemplos de realización anteriores y posteriores pueden combinarse ventajosamente entre sí, estando definido el alcance de protección de la invención en las reivindicaciones.

Los inventores han encontrado que los conceptos descritos en el presente documento también pueden emplearse ventajosamente para la medición de la córnea. La figura 12 muestra una representación en corte esquemática de un ojo 1200. El ojo presenta una córnea 1201, un iris 1202, una pupila 1203 y el cristalino 1204. La figura 13 muestra una vista en planta del ojo con una imagen del iris 1202 y la pupila 1203. Sin embargo, en este sentido, una contribución significativa al error de refracción proviene no del cristalino 1204 sino de la córnea 1201. Una contribución significativa al error de refracción de un sujeto puede deberse a la curvatura de la córnea. Por tanto, es deseable poder determinar una forma de la córnea de manera objetiva.

La figura 14 muestra una representación esquemática de un dispositivo para la medición de la córnea de un sujeto según otro aspecto no reivindicado de la presente divulgación. El dispositivo puede presentar lo siguiente: un dispositivo de captura de imágenes (30) configurado para captar datos de imágenes de un iris (1202) del sujeto desde varios puntos de vista (conocidos) a través de trayectorias del haz de imágenes (32), que atraviesan la córnea (1201); y una unidad de cálculo (40). La unidad de cálculo está configurada para: proporcionar un modelo matemático de un segmento de ojo anterior del sujeto con un modelo matemático de la córnea y del iris; identificar y registrar características de imágenes del iris disponibles en varias imágenes de los datos de imágenes; determinar desviaciones entre posiciones reales de las características de imágenes del iris en las imágenes captadas desde varios puntos de vista y las posiciones esperadas de las características de imágenes del iris en las imágenes captadas desde varios puntos de vista considerando el modelo matemático de la córnea y la posición del iris; adaptar parámetros del modelo matemático de la córnea de tal modo que se minimicen las desviaciones; y determinar una variable de medición de la córnea a partir del modelo matemático adaptado de la córnea.

De nuevo, el dispositivo de captura de imágenes 30 puede estar configurado igual o similar a lo descrito para la figura 1. El dispositivo de captura de imágenes capta datos de imágenes del iris 1202, pasando las trayectorias del haz a través de la córnea 1201. Para la captura de los datos de imágenes desde diferentes puntos de vista conocidos puede posicionarse una cámara 33 sucesivamente en diferentes posiciones conocidas. Para ello puede estar previsto un dispositivo de posicionamiento (no mostrado). Alternativa o adicionalmente pueden estar previstas varias cámaras 33, 34, que capten los datos de imágenes en paralelo. Una ventaja de la captura paralela consiste en que el ojo del usuario no se mueve entre las diferentes mediciones.

Los inventores han encontrado que la córnea 1201 situada entre el iris 1202 y el dispositivo de captura de imágenes 30 también puede calcularse sin conocer el aspecto del iris 1202. El iris 1202 presenta una estructura desconocida o un patrón desconocido. No obstante, el iris 1202 suele estar muy estructurado. Los inventores han encontrado que pueden identificarse una pluralidad de características de imágenes del iris y a continuación evaluarse con respecto a su posición en varias imágenes de los datos de imágenes registradas desde diferentes posiciones. Para ello, a partir de las trayectorias del haz de imágenes 32, que se captan en las respectivas posiciones conocidas, puede crearse un sistema de ecuaciones, a partir del cual puede calcularse la forma de la córnea 1201.

La figura 15 y la figura 16 muestran la asignación o correlación de características de imágenes desconocidas en imágenes registradas desde diferentes puntos de vista del iris. La imagen izquierda en la figura 15 muestra una primera imagen 1500a del iris 1202, a través de la córnea, desde una primera posición, por ejemplo, registrada con la cámara 33 en la figura 14. La imagen derecha en la figura 16 muestra una segunda imagen 1500b del iris 1202, a través de la córnea, desde una segunda posición, registrada por ejemplo con la cámara 34 en la figura 14. Como en el caso del iris se trata de una superficie habitualmente muy estructurada, puede determinarse una correlación 1502 entre puntos iniciales 1501a y 1501b iguales del iris 1201. Otro ejemplo para puntos correspondientes se indica mediante los números de referencia 1503a y 1503b unidos por 1502’. Una asignación 1500 de este tipo puede llevarse a cabo para una pluralidad de imágenes 1500a a 1500d y puntos de imágenes, como se muestra en la figura 16.

Basándose en este análisis de correlación o asignación pueden reconstruirse una pluralidad de trayectorias del haz, como se muestra en la figura 14. Como resulta evidente por las trayectorias del haz 32 mostradas, los haces de luz, partiendo de un mismo punto de imagen en el iris 1202 atraviesan la córnea 1201 en diferentes puntos y se captan en diferentes lugares por el dispositivo de captura de imágenes 30. Si ahora se identifica un mismo punto inicial en las imágenes puede darse información sobre la córnea 1201 situada entre el punto inicial en el iris 1202 y la entrada en las cámaras 33, 34, como se describió anteriormente con referencia a la figura 14.

La figura 17 muestra un diagrama de flujo de una forma de realización de un procedimiento para la medición de la córnea de un sujeto, que puede servir para entender la invención. En una etapa anterior opcional puede calibrarse el sistema de cámara. Sin embargo, la calibración ya puede haberla realizado el fabricante. En una primera etapa 1701 pueden captarse datos de imágenes de un iris del sujeto desde varios puntos de vista a través de trayectorias del haz de imágenes, que atraviesan la córnea. En una segunda etapa 1702 puede proporcionarse un modelo matemático de un segmento de ojo anterior del sujeto con un modelo matemático de la córnea (y de la posición del iris con respecto a la córnea). En una tercera etapa 1703 pueden identificarse y registrarse características de imágenes del iris disponible en varias (preferiblemente todas las) imágenes de los datos de imágenes (o asignarse en las imágenes). En una cuarta etapa 1704 pueden determinarse desviaciones entre posiciones reales de las características de imágenes del iris en las imágenes captadas desde varios puntos de vista y las posiciones esperadas de las características de imágenes del iris en las imágenes captadas desde varios puntos de vista considerando el modelo matemático de la córnea y la posición del iris. En una quinta etapa 1705 pueden adaptarse parámetros del modelo matemático de la córnea de tal modo que se minimicen las desviaciones. Las etapas 1703 y 1704 pueden repetirse preferiblemente de manera iterativa. Ahora, en una sexta etapa puede determinarse una variable de medición de la córnea a partir del modelo matemático adaptado de la córnea. Por ejemplo, puede evaluarse una potencia de refracción o un astigmatismo.

Resumiendo, las soluciones dadas a conocer en el presente documento pueden permitir en el campo de la optometría en particular una medición simplificada y sin contacto de elementos de lente dispuestos en un volumen de medición.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (10) para medir el efecto óptico de una lente (100) óptica dispuesta en un volumen de medición (200), con

- un dispositivo de visualización (20) configurado para visualizar una estructura de prueba (21);

- un dispositivo de captura de imágenes (30), configurado para captar datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos de vista (31, 31 ’, 31 ”) a través de trayectorias del haz de imágenes (32), que atraviesan la lente (100); y

- una unidad de cálculo (40), estando configurada la unidad de cálculo para:

- determinar una forma tridimensional de la lente (100) basándose en los datos de imágenes;

caracterizado por que la unidad de cálculo (40) está configurada además para

- calcular un efecto óptico de la lente (100) basándose en su forma tridimensional; siendo la lente (100) un cristal de gafas; y

estando configurada la unidad de cálculo (40) para calcular el efecto óptico del cristal de gafas para una posición de uso predeterminada de un usuario, que se distingue de una posición de medición, en la que se captan los datos de imágenes.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo de captura de imágenes (30) presenta una primera cámara (33) y una segunda cámara (34), estando configurada la primera cámara (33) para captar primeros datos de imágenes desde un primer punto de vista y estando configurada la segunda cámara (34) para captar segundos datos de imágenes desde un segundo punto de vista; y estando configurada la unidad de cálculo (40) para determinar la forma tridimensional de la lente (100) basándose en los datos de imágenes primeros y segundos.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de cálculo (40) está configurada para determinar la forma tridimensional de la lente (100) de manera iterativa por medio de un procedimiento de integración.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de cálculo (40) está configurada para determinar la forma tridimensional de la lente (100) basándose en un seguimiento de los haces de luz entrantes en el dispositivo de captura de imágenes (30).

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la determinación de la forma tridimensional de la lente (100) comprende una división de una superficie anterior y/o posterior (102, 103) de la lente en elementos de superficie (106, 108) y una determinación de una orientación de los elementos de superficie.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por que la unidad de cálculo (40) está configurada para, basándose en la orientación de los elementos de superficie, determinar una forma tridimensional de una superficie anterior (102) y una superficie posterior (103) de la lente (100).

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de cálculo (40) está configurada para determinar la forma tridimensional de la lente (100) considerando la condición límite de que una superficie anterior (102) o superficie posterior (103) de la lente presenta una superficie parametrizable.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado por que la superficie parametrizable presenta una esfera, un toro o un segmento del mismo.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de cálculo (40) está configurada para determinar la forma tridimensional de la lente (100) considerando además uno o varios puntos de apoyo (51) conocidos de la lente.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de cálculo (40) está configurada para determinar la forma tridimensional de la lente considerando una condición límite, determinándose la condición límite leyendo información sobre la lente (100) a medir.

11. Dispositivo según la reivindicación 10, determinándose la condición límite leyendo un código (140) en la lente.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de cálculo (40) está configurada además para determinar una distribución espacial del índice de refracción, de la lente (100) a medir.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por

- un dispositivo de regulación en altura (150), que está configurado para variar una distancia entre el dispositivo de captura de imágenes (30) y el dispositivo de visualización (20); y

- estando configurada la unidad de cálculo (40) además para, basándose en datos de imágenes captados desde diferentes distancias entre el dispositivo de captura de imágenes y el dispositivo de visualización, determinar una dirección del haz de los haces de luz captados por el dispositivo de captura de imágenes.

14. Procedimiento (900) para medir el efecto óptico de una lente (100) óptica dispuesta en un volumen de medición (200), con las etapas de:

- proporcionar una estructura de prueba (21) para su visualización en un dispositivo de visualización (20);

- captar datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos de vista (31, 31’, 31’) a través de trayectorias del haz de imágenes (32), que atraviesan la lente (100);

- determinar una forma tridimensional de la lente (100) basándose en datos de imágenes; y

caracterizado por

- calcular un efecto óptico de la lente (100) basándose en su forma tridimensional;

siendo la lente (100) un cristal de gafas y produciéndose el cálculo del efecto óptico del cristal de gafas para una posición de uso predeterminada de un usuario, que se distingue de una posición de medición, en la que se captan los datos de imágenes.