ES2904779T3 - Procedimiento y dispositivo para medir una lente óptica para situaciones de porte 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), en donde la lente óptica es un cristal para gafas, con - un dispositivo de visualización (20) diseñado para visualizar una estructura de prueba (21); - un dispositivo de captura de imágenes (30) diseñado para captar datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos visuales (31, 31', 31") mediante trayectorias de haces de imágenes (32) que atraviesan la lente (100); y - una unidad operativa (40), en donde la unidad operativa está diseñada para: - determinar una forma tridimensional de la lente (100) basándose en los datos de las imágenes; y - calcular un efecto óptico de la lente (100) basándose en su forma tridimensional; en donde la unidad operativa (40) está diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente (100) teniendo en cuenta uno o varios puntos de apoyo (51) conocidos de la lente, en donde una posición de los puntos de apoyo se utiliza para asociar un algoritmo, el cual determina la forma del cristal para gafas, a un valor esperado para su posición en el volumen de medición.

Description

DESCRIPCIÓN

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

La presente divulgación se refiere al campo de la óptica 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 para gafas. La presente divulgación se refiere, además, a un dispositivo para medir una distribución en el espacio del índice de refracción de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición, en particular de un cristal para gafas. La presente divulgación se refiere, además, a un procedimiento para calibrar un dispositivo correspondiente, a un procedimiento implementado por computadora para medir el efecto óptico de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición.

El valor medido habitualmente interesante en el caso de cristales para gafas es el valor de refracción en el vértice (SBW, por sus siglas en alemán). El valor de refracción en el vértice es una magnitud efectiva de la lente bajo una determinada situación de observación. Por consiguiente, el SBW es diferente en función de la distancia al observador o de la inclinación de la lente. Un aparato de medición que determine un SBW mediante interpretación directa de los rayos de luz que penetran a través de una lente, determinará siempre un SBW de esta configuración del aparato de medición. Para una calificación inequívoca de una pieza componente, magnitudes efectivas de este tipo son solo útiles bajo determinadas condiciones. Como remedio se definió, por lo tanto, el ISO SBW. El ISO SBW es el SBW el cual se mide perpendicularmente a la normal de la superficie en el caso de la incidencia paralela de la luz. Para ello, en el pasado se desarrollaron aparatos de medición especiales, los cuales determinan el ISO SBW en distintas posiciones de una lente.

La ventaja del ISO SBW es que éste es una magnitud inequívoca de la pieza componente y no una magnitud efectiva como el SBW. Lo desventajoso es que el ISO SBW puede desviarse del efecto de unas gafas en la situación de porte (también denominado valor de refracción en el vértice de uso o valor de uso).

Un medidor del valor de refracción en el vértice con una instalación de gafas para la verificación posterior de gafas con cristales ya acabadas se conoce del documento DE 1238 690 B1. Con ello, se puede determinar el valor de refracción en el vértice de un cristal para gafas, el cual ya está montado en una montura.

A partir del documento EP 2 101 143 A1 se conoce un procedimiento y un dispositivo para determinar la forma de objetos refractarios transparentes. En el caso del procedimiento para determinar la forma de objetos refractarios transparentes, el objeto a medir se introduce en transmisión en un sistema de reproducción. Mediante el sistema de reproducción modificado, así resultante, se representa una cuadrícula con una estructura conocida sobre un dispositivo receptor y la imagen resultante se evalúa. Se emplean cuadrículas laminares con estructuras conocidas, cuyos puntos de la cuadrícula están asociados a coordenadas locales evaluables en sistemas de coordenadas de la cuadrícula. Una o varias de estas cuadrículas laminares se emplean en al menos dos posiciones diferentes con relación al objeto a medir.

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

Knauer et al., “Measuring the refractive power with deflectometry in transmision”, DGaO Proceedings, 2008, describe un procedimiento deflectométrico para la determinación de la capacidad refractaria.

El documento WO 2017/134275 A1 describe procedimientos y sistemas para la determinación de un eje óptico y/o propiedades físicas de una lente y el uso de la misma en el caso de imágenes virtuales y en el caso de dispositivos de visualización portados en la cabeza.

A partir del 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 para gafas izquierdo y/o un cristal para gafas derecho. El dispositivo muestra una pantalla para la visualización de una estructura de prueba. El dispositivo presenta un dispositivo de captura de imágenes para determinar la estructura de prueba con una trayectoria de los haces de imágenes los cuales atraviesan el cristal izquierdo de las gafas y/o el cristal derecho de las gafas. El dispositivo tiene una unidad operativa con un programa de computadora, el cual determina a partir de la representación de la estructura de prueba determinada por el dispositivo de captura de imágenes y una posición en el espacio conocida de la pantalla con relación al dispositivo de captura de imágenes, así como una posición en el espacio conocida de las gafas con relación al dispositivo de captura de imágenes, una distribución de la capacidad refractaria para al menos un tramo del cristal izquierdo de las gafas y/o del cristal derecho de las gafas.

El documento DE 102013219838 A1 da a conocer un procedimiento y un sistema para determinar la estructura en el espacio de un objeto.

El documento DE 102014005281 A1 da a conocer un procedimiento y un dispositivo para determinar la posición de al menos un cristal para gafas en el espacio.

El documento DE 102011 089704 A1 da a conocer un almacenamiento de información en un cristal para gafas, una pieza bruta de cristal para gafas o un producto semiacabado de un cristal para gafas.

En el caso de los aparatos conocidos del estado de la técnica se trata de aparatos de medición del efecto en los que primeramente se determina el efecto de un elemento óptico en una posición de medición.

Ante estos antecedentes, una misión de la presente invención es proporcionar un dispositivo de medición, el cual posibilite una determinación más flexible del efecto óptico de una lente óptica.

Los objetos reivindicados están definidos en las reivindicaciones independientes. Formas de realización ventajosas se describen en las reivindicaciones dependientes. Ejemplos y aspectos adicionales indicados en la memoria descriptiva sirven únicamente para comprender la invención reivindicada, la cual está definida en las reivindicaciones independientes. Los aspectos que conciernen al procedimiento para la calibración no son parte de la invención.

Conforme a un primer aspecto de la presente divulgación se propone, por lo tanto, proporcionar un dispositivo para la medición del efecto óptico de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición, en particular de un cristal para gafas, con un dispositivo de visualización diseñado para visualizar una estructura de prueba, un dispositivo de captura de imágenes diseñado para captar datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos visuales mediante trayectorias de haces de imágenes que atraviesan la lente; y una unidad operativa, en donde la unidad operativa está diseñada para determinar una forma tridimensional de la lente basándose en los datos de las imágenes; y calcular un efecto óptico de la lente basándose en su forma tridimensional. La lente es un cristal para gafas. La unidad operativa puede estar diseñada para calcular el efecto óptico del cristal para gafas para una posición de porte predeterminada de un usuario, la cual se puede diferenciar de una posición de medición en la que se captan los datos de imágenes.

Frente a aparatos convencionales de medición del valor de refracción en el vértice, ventajas esenciales de la invención pueden consistir, en particular, en una univocación y/o extensión de aplicación mejorada. Un motivo de ello es que el efecto óptico de una lente depende siempre de la dirección de irradiación. Un aparato de medición, el cual mida exclusivamente el efecto óptico, solo puede determinar a éste de forma segura para el caso de la disposición de medición. Para una pluralidad de casos de aplicación pueden realizarse ya con ello dictámenes muy precisos.

No obstante, una situación de medición y una situación de porte o posición de porte real de un cristal para gafas pueden descomponerse o bien desviarse entre sí en tal medida que ya no sea posible un dictamen fiable. Con el fin de determinar el efecto óptico en la posición de porte, sería por lo tanto necesaria una medición adicional del efecto bajo condiciones de porte.

La solución de acuerdo con la invención sigue otro enfoque: se propone un modo de proceder en dos etapas, en el que primeramente se determine la forma tridimensional de la lente y solo a continuación se calcule el efecto óptico de la lente. Una forma tridimensional o bien topografía de la lente conocida hace posible que el efecto óptico pueda ser calculado posteriormente para una situación de visión de conjunto o de porte arbitraria. Las ventajas pueden abarcar, en particular, resultados más precisos y dictámenes mejor individualizados para una gran diversidad de deseos específicos para el usuario.

La unidad de visualización visualiza una estructura de prueba. La estructura de prueba es captada por el dispositivo de captura de imágenes desde varios puntos visuales. Dado que se conoce la estructura de prueba, puede tener lugar una asociación 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 visuales. Si se coloca entonces una lente óptica en un volumen de medición entre el dispositivo de visualización y el dispositivo de captura de imágenes, entonces se influye sobre los haces de imágenes entre los pixeles respectivos de los datos de imágenes y los correspondientes elementos de la imagen de la estructura de prueba.

En este caso, sin embargo, no solo se puede determinar un único plano de refracción virtual, tal como se indica en el documento WO 2016/207412 A1. Al capturar datos de imágenes desde varios puntos visuales conforme a la solución propuesta, en donde las trayectorias de los haces de imágenes atraviesan la lente, pueden realizarse dictámenes, en particular separados, sobre una forma de una superficie delantera a través de la cual se introducen en la lente óptica haces de imágenes que parten de la estructura de prueba, y dictámenes sobre una forma de una superficie trasera, a través de la cual salen de la lente óptica haces de imágenes que parten de la estructura de prueba. Para ello puede establecerse, por lo tanto, un sistema de ecuaciones con una pluralidad de ecuaciones, en base a las cuales puede tener lugar una reconstrucción de las superficies situadas en los haces de imágenes. La forma tridimensional de la lente se deduce de nuevo de la forma de la superficie delantera y de la forma de la superficie trasera.

El cálculo del efecto óptico basado en la forma tridimensional puede tener lugar seguidamente con procedimientos conocidos.

Se entiende que no necesariamente debe determinarse la forma tridimensional de la lente completa. Por ejemplo, el cálculo puede tener lugar para solo una zona parcial, por ejemplo, para solo la superficie delantera y trasera, sin superficies laterales o solo una zona parcial en el campo de visión de un usuario.

En el caso de la determinación de la forma tridimensional de la lente, mediante la unidad operativa pueden considerarse ventajosamente informaciones adicionales, tales como, por ejemplo, una posición en el espacio conocida del dispositivo de visualización con relación a los puntos visuales respectivos, a partir de los cuales tiene lugar la captura.

Conforme a un segundo aspecto de la presente divulgación, se propone un dispositivo para medir una distribución en el espacio del índice de refracción de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición, en particular de un cristal para gafas, con un dispositivo de visualización diseñado para visualizar una estructura de prueba; un dispositivo de captura de imágenes diseñado para captar datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos visuales mediante trayectorias de haces de imágenes los cuales atraviesan la lente; un punto de corte diseñado para recibir datos de la geometría de la lente, los cuales describen una forma tridimensional de la lente; y una unidad operativa, en donde la unidad operativa está diseñada para calcular una distribución en el espacio del índice de refracción de la lente en base a los datos de imágenes y de los datos de la geometría de la lente.

Una ventaja de esta solución consiste en que se puede determinar una distribución tridimensional de la capacidad refractaria dentro de la lente. Por ejemplo, para la descripción de una lente progresiva, en la que el efecto óptico se proporciona para distancia lejana y corta mediante una variación tridimensional del índice de refracción.

De acuerdo con la reivindicación 1, se propone un dispositivo para medir el efecto óptico de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición, en donde la lente óptica es un cristal para gafas, con un dispositivo de visualización diseñado para visualizar una estructura de prueba; un dispositivo de captura de imágenes, diseñado para captar datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos visuales mediante trayectorias de haces de imágenes los cuales atraviesan la lente; y una unidad operativa, en donde la unidad operativa está diseñada para: determinar una forma tridimensional de la lente en base a los datos de imágenes; y calcular un efecto óptico de la lente en base a su forma tridimensional. La unidad operativa está diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente teniendo en cuenta, además, uno o varios puntos de apoyo conocidos de la lente. Una posición de los puntos de apoyo se utiliza para asociar un algoritmo, el cual determina la forma del cristal para gafas, a un valor esperado para su posición en el volumen de medición.

De acuerdo con la reivindicación 2, se propone un dispositivo para medir el efecto óptico de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición, con un dispositivo de visualización diseñado para visualizar una estructura de prueba; un dispositivo de captura de imágenes, diseñado para captar datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos visuales mediante trayectorias de haces de imágenes los cuales atraviesan la lente; y una unidad operativa, en donde la unidad operativa está diseñada para: determinar una forma tridimensional de la lente en base a los datos de imágenes; y calcular un efecto óptico de la lente en base a su forma tridimensional. La unidad operativa está diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente teniendo en cuenta una condición límite, en donde la condición límite se determina mediante la lectura de información a través de la lente a medir. La condición límite se determina mediante la lectura de un código en la lente.

De acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación, se propone un procedimiento, en particular un procedimiento implementado por computadora, para medir el efecto óptico de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición, en donde la lente óptica es un cristal para gafas, dado a conocer con las etapas: proporcionar una estructura de prueba para la visualización en un dispositivo de visualización; captar datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos visuales mediante trayectorias de haces de imágenes los cuales atraviesan la lente; determinar una forma tridimensional de la lente en base a los datos de imágenes; y calcular un efecto óptico de la lente en base a su forma tridimensional.

De acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación se propone un producto de programa de computadora que comprende órdenes que, en el caso de la realización del programa por parte de una computadora, provocan que éste realice el procedimiento precedentemente mencionado. Se entiende que las etapas de procedimiento están representadas en este caso para la realización por parte de una computadora. Por ejemplo, por captura de datos de imágenes se entiende la recepción de datos de imágenes. La expresión puede entenderse, por lo tanto, como una transmisión de datos de medición generados por un sensor de imágenes físico. La provisión de la estructura de prueba puede tener lugar de manera correspondiente mediante la provisión de datos de la estructura de prueba. Los datos pueden ser visualizados de nuevo por un dispositivo de visualización.

La provisión de la estructura de prueba puede ser también una etapa antepuesta, la cual no se realiza por el producto del programa de computadora.

Caso de que no se especifique de otro modo, los términos y las expresiones utilizados aquí se entienden en el sentido de la Norma DIN EN ISO 13666:2012 de Deutscher Instituit für Normung e.V.

La expresión superficie delantera o superficie del lado del objeto designa, conforme al párrafo 5.8 de la Norma DIN EN ISO 13666:2012, la superficie de un cristal para gafas que se encuentra alejado del ojo conforme a lo previsto en las gafas. La expresión superficie trasera o superficie del lado del ojo designa, conforme al párrafo 5.19 de la Norma DIN EN ISO 13666:2012, la superficie de un cristal para gafas que se encuentra orientada hacia el ojo conforme a lo previsto en las gafas. Alternativamente a ello, la expresión superficie delantera en el marco de la presente divulgación puede designar aquella superficie de la lente la cual está orientada hacia el dispositivo de visualización. De manera correspondiente, una superficie trasera en el marco de la presente divulgación puede designar aquella superficie que está alejada del dispositivo de visualización.

En una ejecución, puede estar previsto que el dispositivo de captura de imágenes presente una primera cámara y una segunda cámara, en donde la primera cámara está diseñada para captar primeros datos de imágenes desde un primer punto visual, y la segunda cámara está diseñada para captar segundos datos de imágenes desde un segundo punto visual, y en donde la unidad operativa está diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente basándose en los primeros y segundos datos de imágenes. Alternativamente al uso de dos cámaras, la captura de los primeros y segundos datos de imágenes puede tener lugar también mediante una cámara desde diferentes posiciones. Con el fin de mover la cámara entre la primera y la segunda posición, puede estar previsto un dispositivo de procedimiento o bien un dispositivo de posicionamiento.

En un perfeccionamiento opcional, la primera cámara y la segunda cámara pueden estar dispuestas formando un ángulo entre sí, de modo que la estructura de prueba puede ser captada por la primera cámara desde un primer ángulo y por la segunda cámara desde un segundo ángulo.

La lente es un cristal para gafas, y el cálculo del efecto óptico del cristal para gafas tiene lugar para una posición de porte predeterminada de un usuario. Una ventaja puede consistir particularmente en que un cálculo del efecto óptico puede tener lugar también posteriormente para cada una de las posiciones de porte predeterminadas o bien deseadas arbitrarias del usuario. En este caso, la posición de porte puede diferenciarse también claramente de una posición de medición en la que se captan los datos de imágenes. La unidad operativa puede estar diseñada para diseñar el efecto óptico del cristal para gafas para una posición de porte predeterminada de un usuario, la cual se diferencia de una posición de medición en la que son captados los datos de imágenes. En particular, puede tener lugar una adaptación específica para el usuario y un cálculo flexible de valores de uso. Frente a ello, aparatos de medición del valor de refracción en el vértice convencionales no realizan ningún dictamen individualizado para el usuario.

En una ejecución, puede estar previsto que la unidad operativa esté diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente de forma iterativa mediante un procedimiento de integración.

En otra ejecución, puede estar previsto que la unidad operativa esté diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente basándose en un rastreo de los rayos de luz que penetran en el dispositivo de captura de imágenes. En particular, los rayos de luz que penetran en el dispositivo de captura de imágenes pueden remontarse a lugares de origen conocidos de la estructura de prueba visualizada en el dispositivo de visualización. En particular, se conoce la posición relativa del dispositivo de visualización y las posiciones o bien puntos visuales a partir de los cuales se captan los datos de imágenes. Las posiciones relativas pueden determinarse opcionalmente en base al calibrado de la cámara, precedentemente descrito, por medio de variación de la distancia o bien de la altura. Para la determinación de la forma tridimensional de la lente puede pasar a emplearse procedimientos tales como, por ejemplo, retropropagación o trazado de rayos inverso. Dicho de manera simplificada, puede tener lugar una reconstrucción de la superficie de la lente a medir en base a la comparación de una posición nominal y una posición real de uno o varios elementos de la estructura de prueba en la imagen captada.

En una ejecución, la determinación de la forma tridimensional de la lente puede comprender una división de una superficie delantera y/o trasera 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 la superficie de los elementos de superficie. Esta determinación puede realizarse, en particular, en base a un rastreo de los rayos de luz que penetran en el dispositivo de captura de imágenes. Con otras palabras, para (cada uno) de los elementos de superficie individuales puede determinarse a una orientación de la superficie. Por ejemplo, puede tener lugar un cálculo de normales de la superficie para distintos tramos o bien elementos de superficie.

En un perfeccionamiento, la unidad operativa puede estar configurada para determinar, basándose en la orientación de los elementos de superficie, una forma tridimensional de una superficie delantera y/o una superficie trasera de la lente. Una superficie de la lente, p. ej., la superficie delantera o la superficie trasera, puede componerse de distintos elementos de superficie. Preferiblemente, la superficie se compone de manera que no resulten saltos (significativos) entre elementos contiguos.

En una ejecución, la unidad operativa puede estar diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente, teniendo en cuenta la condición límite de que una superficie delantera o superficie trasera de la lente sea una superficie parametrizable, en particular un plano, esfera, toro o un segmento de la misma. Una ventaja consiste en un cálculo más rápido y/o una precisión mayor, dado que el espacio de los parámetros se reduce mediante la especificación de condiciones límites.

En una ejecución, puede estar previsto que la unidad operativa esté diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente, además, teniendo en cuenta un punto de apoyo conocido o varios puntos de apoyo conocidos de la lente. Alternativa o adicionalmente, puede estar previsto que la unidad operativa esté diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente teniendo en cuenta una condición límite, en donde la condición límite se determina mediante la lectura de información a través de la lente a medir, en particular mediante la lectura de una marca o de un código en la lente. Las ventajas pueden consistir de nuevo en un cálculo más rápido y/o más preciso, dado que se reducen adicionalmente los grados de libertad. Se entiende que también pueden tenerse en cuenta varios puntos de apoyo conocidos o un soporte del cristal de la lente o de las gafas. Como código en una lente puede leerse, por ejemplo, un grabado, un marcador respecto a una curvatura, un material o un índice de refracción y puede tenerse en cuenta en el cálculo.

En una ejecución puede estar previsto que la unidad operativa esté diseñada, además, para la determinación de un índice de refracción, en particular para la determinación de una distribución en el espacio del índice de refracción de la lente a medir. Una lente o bien un cristal para gafas con un índice de refracción puede considerarse como un caso especial. Preferiblemente, el índice de refracción es constante, al menos en un tramo parcial. Además, puede determinarse una distribución en el espacio del índice de refracción de una denominada lente GRIN (siglas inglesas de índice graduado). Los inventores han reconocido que la solución propuesta puede servir no solo para la captura de la forma, sino también para la determinación del índice de refracción, es decir, la medición interna de un cuerpo transparente. Por ejemplo, una superficie límite interna puede determinarse entre zonas con un índice de refracción diferente. Casos de aplicación posibles son, por ejemplo, lentes de varias partes, lentes con materiales con diferente índice de refracción, dispositivos acromáticos, sistemas ópticos u objetivos.

En una ejecución, el dispositivo puede presentar, además, un dispositivo de regulación en altura, el cual está diseñado para variar una distancia entre el dispositivo de captura de imágenes y el dispositivo de visualización. Además, la unidad operativa puede estar diseñada para determinar, basándose en datos de imágenes captados a partir de diferentes distancias entre el dispositivo de captura de imágenes y el dispositivo de visualización, una dirección de los rayos de luz captados por el dispositivo de captura de imágenes. Por consiguiente, de una manera sencilla puede tener lugar una asociación entre pixeles y dirección de los rayos.

Las ventajas precedentemente descritas con detalle para el primer aspecto de la invención son válidas de manera correspondiente para los aspectos adicionales de la invención.

Se entiende que las características precedentemente mencionadas y a explicar todavía en lo que sigue pueden utilizarse no solo en la combinación en cada caso indicada, sino también en otras combinaciones o en una posición individual, sin abandonar el marco de la presente invención.

Formas de realización de la invención están representadas en los dibujos y se explican con mayor detalle en la siguiente descripción.

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

la Fig. 2 muestra una representación a modo de ejemplo de una estructura de prueba recogida por una lente;

la Fig. 3 muestra una representación a modo de ejemplo de una estructura de prueba recogida por un cristal para gafas invertido;

la Fig. 4, muestra una representación de trayectorias de haces a través de un objeto transparente;

la Fig. 5 muestra una representación de trayectorias de haces a través de una lente;

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

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

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

la Fig. 10 muestra un diagrama de flujo detallado de una configuración de un procedimiento de este tipo; la Fig. 11 muestra un diagrama de flujo de una forma de realización de un procedimiento para calibrar; la Fig. 12 muestra una representación esquemática de un ojo;

la Fig. 13 muestra una representación de una vista en planta sobre el ojo con una imagen del iris;

la Fig. 14 muestra una representación esquemática de un dispositivo para la medición de la córnea;

la Fig. 15, muestra la asociación o bien correlación de características de imágenes en imágenes del iris recogidas a partir de diferentes puntos visuales;

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

la Fig. 17 muestra un diagrama de flujo de una forma de realización de un procedimiento para la medición de la córnea.

El dispositivo 10 mostrado en la Fig. 1 sirve para la determinación del efecto óptico de una lente óptica 100, en particular de un cristal para gafas. El dispositivo 10 presenta un dispositivo de visualización 20, el cual está diseñado para visualizar una estructura de prueba 21. Por ejemplo, puede tratarse de una pantalla o de un monitor y puede visualizar diferentes estructuras de prueba.

El dispositivo 10 presenta, además, un dispositivo de captación de imágenes 30, el cual está diseñado para captar datos de imágenes de la estructura de prueba 21 desde varios puntos visuales 31, 31’, 31” mediante trayectorias de haces de imágenes 32 los cuales atraviesan la lente 100. Las trayectorias de los haces de imágenes desde los distintos puntos visuales pueden ser recogidos sucesivamente, por una parte, por una cámara, la cual está dispuesta sucesivamente en las distintas posiciones. Sin embargo, preferiblemente están previstas varias cámaras, con el fin de captar paralelamente los datos de imágenes. Se entiende que también pueden estar previstas formas mixtas. Por ejemplo, un dispositivo de captación de imágenes 30 puede presentar una primera cámara 33 y una segunda cámara 34, en donde la primera cámara 33 está diseñada para captar primeros datos de imágenes desde un primer punto visual 33 y la segunda cámara 34 está diseñada para captar segundos datos de imágenes desde un segundo punto visual 33”. El volumen de medición 200 se encuentra entre la estructura de prueba 21 visualizable en el dispositivo de visualización 20 y el dispositivo de captación de imágenes 30.

El dispositivo 10 presenta, además, una unidad operativa 40. En el caso de la unidad operativa 40 puede tratarse, por ejemplo, de una computadora, un microcontrolador, una FP-GA o similares. La unidad operativa 40 está diseñada 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. Con otras palabras, se propone, por lo tanto, un modo de proceder en dos etapas, en el que primeramente 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.

Este enfoque de acuerdo con la presente divulgación se ha de explicar con mayor detalle en lo que sigue haciendo referencia a las Figs. 2 a 6.

La Fig. 2 muestra una vista en planta de una estructura de prueba 21 de un dispositivo de visualización 20 recogida por una lente 100. En este caso, puede tratarse, por ejemplo, de la estructura de prueba 21 recogida con la cámara 33 a través de la lente 100 conforme a la Fig. 1. La estructura de prueba 21 es reproducida de forma distorsionada por la lente 100. A partir de una desviación de este tipo de los rayos pueden sacarse ya conclusiones sobre el efecto óptico de la lente 100. No obstante, únicamente se puede realizar un dictamen sobre el efecto de la lente 100 en su conjunto.

La Fig. 3 muestra otra imagen a modo de ejemplo, la cual está recogida con una cámara. En este caso, las gafas 101 con la lente óptica 100 están dispuestas de forma fuertemente invertida en la zona de medición, de modo que la desviación de los rayos provocada por la lente óptica 100 reproduce solo con una precisión limitada el efecto óptico real en una posición de porte.

La Fig. 4 muestra una representación a modo de ejemplo de trayectorias de los rayos a través de un objeto transparente, tal como, por ejemplo, una lente óptica 100. El lugar de origen de las trayectorias de los rayos es un punto 22 definido en el dispositivo de visualización 21. Las trayectorias de los rayos que parten del punto 22 definido penetran en la lente 101 sobre la superficie 102 y salen de la lente en la superficie 103. Por consiguiente, atraviesan la lente óptica 100. Tanto en la superficie de entrada 102 como en la superficie de salida 103, los rayos de luz se refractan. En función de la posición en el espacio o bien orientación de la lente óptica 100 con relación al dispositivo de visualización 20 y al dispositivo de captación de imágenes 30, puede resultar un efecto óptico diferente.

Los inventores han reconocido que una vaguedad o bien ambigüedad de este tipo del efecto óptico puede resolverse al recoger la estructura de prueba desde varios puntos visuales y, por consiguiente, se capta una pluralidad de trayectorias de los haces de imágenes (véase también la Fig. 1), a partir de las cuales se pueden determinar de nuevo las propiedades ópticas de una lente situada entremedias. Con otras palabras, para las trayectorias de los haces de imágenes puede establecerse un sistema de ecuaciones con una pluralidad de ecuaciones, las cuales crean en cada caso una asociación entre los haces de imágenes que penetran bajo varios puntos visuales en el dispositivo de captación de imágenes, los cuales atraviesan la lente 100 y sus lugares de origen conocidos en el dispositivo de visualización 20. A partir de ello, se pueden determinar de nuevo la forma tridimensional de la lente 100 y también, opcionalmente, su índice de refracción o bien una distribución del poder refractario dentro de la lente.

En la Fig. 5 se representa un ejemplo simplificado de trayectorias de los rayos a través de una lente 100. El punto visual 22 en el dispositivo de visualización 20 es detectado por la cámara 34. La trayectoria de los rayos 110 penetra en la lente en el punto 104 sobre la superficie delantera 102 de la lente 100 y sale de la lente en el punto 106 en la superficie trasera 103. En el caso de la medición con solamente una cámara se presenta, por consiguiente, dicho de manera simplificada, una ecuación que presenta dos incógnitas, el punto de entrada 104 y el punto de salida 105, incluida la orientación en el espacio de la superficie en estos puntos. Al recoger el dispositivo de captación de imágenes 30 la estructura de prueba desde puntos visuales adicionales, tal como se indica por la cámara 33 adicional, pueden captarse trayectorias de los rayos 111 y 112 adicionales. En el caso de la trayectoria de los rayos 111, un punto de salida 104 coincide con la trayectoria de los rayos 110 de la cámara 34. En el caso de la trayectoria de los rayos 112, un punto de entrada 105 coincide con la trayectoria de los rayos 110 de la cámara 34. Por consiguiente, se pueden establecer una pluralidad de ecuaciones a partir de las cuales se pueden determinar las propiedades de la lente 100 dispuesta entre el dispositivo de visualización 20 y el dispositivo de captación de imágenes 30.

Para ello, la unidad operativa puede estar diseñada para modelar la lente 100, preferiblemente como superficie compuesta a base de elementos de superficie parametrizables tal como se muestra a modo de ejemplo en la Fig. 6. A partir de la desviación de los rayos en los puntos 104 y 105 puede determinarse una orientación de los elementos de superficie 106, 107 de la superficie delantera y trasera 102, 103. Opcionalmente, también puede efectuarse una división adicional dentro de la lente 100. Por ejemplo, pueden determinarse superficies límites adicionales dentro de la lente 100. Opcionalmente, la unidad operativa puede estar configurada, además, para determinar un índice de refracción de la lente 100 o también una distribución en el espacio del índice refracción de la lente.

Opcionalmente, el dispositivo puede estar configurado como dispositivo para medir una distribución en el espacio del índice de refracción de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición. Para ello, puede estar previsto preferiblemente un punto de corte diseñado para recibir datos de la geometría de la lente, los cuales describen una forma tridimensional de la lente. En este caso, la forma de la lente no se debe calcular y puede servir como parámetro de entrada para el cálculo de la distribución en el espacio del índice de refracción de la lente basándose en los datos de imágenes y en los datos de la geometría de la lente.

Haciendo referencia a la Fig. 5 y la Fig. 6, la unidad operativa puede estar diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente basándose en un rastreo de los rayos de luz que penetran en el dispositivo de captación de imágenes. Se conocen las direcciones bajo las cuales penetran los rayos de luz 110, 111, 112 en las cámaras 33, 34 del dispositivo de captación de imágenes. Para ello, el dispositivo de captación de imágenes, como se describirá todavía más adelante, puede ser calibrado. Partiendo de la cámara 33, 34 respectiva pueden rastrearse por consiguiente los rayos incidentes. La lente 100 se encuentra en la trayectoria de los rayos entre el dispositivo de captación de imágenes o bien las respectivas cámaras (con la posición conocida) y la estructura de prueba (con la posición conocida). Partiendo de un modelo de la lente 100, este modelo puede también parametrizarse sucesivamente mediante la unidad operativa, de manera que la estructura de prueba (conocida) es reproducida por el modelo de la lente 100 de manera que resultan los datos de imágenes captados por el dispositivo de captación de imágenes. Para la parametrización pueden adaptarse, en particular, los ajustes de los elementos de superficie que forman la superficie de la lente, aquí representados por las normales de la superficie 129, 130 y variar una distancia 131 de los elementos de superficie, así como variar opcionalmente un índice de refracción n o bien una distribución del índice de refracción dentro de la lente.

La Fig. 7 y Fig. 8 muestran otras formas de realización de un dispositivo 10 para medir el efecto óptico de una lente 100 óptica dispuesta en un volumen de medición. Grupos constructivos correspondientes se designan con los mismos símbolos de referencia y no se explican de nuevo en detalle para evitar repeticiones.

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

La luz procedente de fuentes definidas en puntos de origen definidos de la estructura de prueba 21 atraviesa la lente 100 y es recogida por el dispositivo de captación de imágenes 30 con un sistema de cámaras calibrado desde diferentes ángulos de visión. A partir de las imágenes resultantes se reconstruyen las superficies refractantes del cuerpo.

El principio funciona tanto con una, dos o varias cámaras. En una forma de realización ventajosa, pasan a emplearse dos cámaras, dado que en este caso se puede alcanzar una buena relación de costos/beneficio. Con el fin de continuar aumentando la precisión, pueden pasar a emplearse todavía cámaras adicionales.

El dispositivo de captación de imágenes 30 o bien las cámaras 31, 31’ está calibrado de manera que se conoce una función con la que se puede deducir en 3D para cada una de las coordenadas del sensor un rayo de luz principal inequívoco (rayo de la cámara) a partir del origen y la dirección. Esta calibración puede tener lugar según el estado de la técnica. Alternativamente, en lugar de la calibración de la cámara arriba descrita puede incluirse un diseño óptico conocido de la cámara y/o de un objetivo utilizado en el patrón de la cámara.

El dispositivo de visualización 20 puede presentar, por ejemplo, fuentes autoluminosas tal como diodos luminosos dispuestos en una matriz, un monitor TFT o LED, un monitor 3D, fuentes láser, un monitor de polarización o también una unidad de iluminación colimada, estructurada a elección. El dispositivo de visualización puede estar también iluminado. Por ejemplo, un dispositivo de visualización iluminado puede presentar gráficos de prueba (p. ej., patrones de puntos o patrones de rombos), un diseño en 3D en particular regular, una imagen plana rica en características desconocida (en donde pueden estimarse posiciones durante la optimización) o también una escena en 3D rica en características desconocida (las posiciones se estiman durante la optimización).

La unidad operativa 40 puede aprovechar informaciones adicionales para la determinación de la forma tridimensional. Para la reconstrucción de la forma tridimensional se puede basar también, en particular, en los puntos visuales conocidos o bien en las posiciones de las cámaras a partir de las cuales se captan los datos de imágenes y en una posición conocida de la estructura de prueba. En el caso de los datos de imágenes puede tratarse en el presente ejemplo de lugares de las representaciones de los rayos de luz en los detectores de las cámaras que penetran en las cámaras. A partir de los datos de imágenes y de los puntos visuales conocidos pueden calcularse los rayos de luz que penetran en el dispositivo de captación de imágenes. Como base puede servir una calibración del dispositivo de captación de imágenes.

La unidad operativa 40 está diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente teniendo en cuenta una o varias condiciones límites. Por ejemplo, puede estar predeterminado un punto de apoyo o tope 51. En este punto se conoce la posición de la lente 100 y puede tenerse en cuenta en la determinación de la forma tridimensional de la lente. Además, pueden estar predeterminadas informaciones, tal como una forma de una superficie delantera y/o trasera de la lente, un índice de refracción o material, etc. Alternativa o adicionalmente, el dispositivo puede estar configurado para leer informaciones presentes en la lente, por ejemplo, en forma de un grabado o de un marcador 140 y las puede tener en cuenta 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 del cristal para gafas, en particular la medición de cristales para gafas progresivos - también conocidos como lentes progresivas. Cristales para gafas más sencillos, tales como cristales esféricos, asféricos, tóricos o prismáticos pueden medirse, sin embargo, asimismo con el dispositivo propuesto.

Opcionalmente, la unidad operativa puede estar diseñada para calcular un valor de refracción en el vértice ISO o un valor de refracción en el vértice en una configuración del aparato de medición dada, con el fin de proporcionar datos equiparables. Mediante la provisión de datos específicos para el portador, tales como, p. ej., distancia de una pupila al cristal para gafas (distancia del vértice corneal HSA) y su posición (p. ej., ángulo del disco de la montura o inclinación) pueden calcularse valores de refracción en el vértice 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 para gafas izquierdo y uno derecho, la unidad operativa puede estar configurada adicionalmente para determinar relativamente entre sí una posición y situación de los cristales para gafas. A partir de ello pueden calcularse informaciones adicionales, tales como, p. ej., la distancia de los canales visuales. Como varios objetos de medición puede preverse también un cuerpo transparente con zonas de diferentes efectos. Éste puede ser, p. ej., unas gafas con dos lentes o una lente con varias zonas - lente bi-, tri- o multi-focal.

La Fig. 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 para gafas, con las etapas. En una primera etapa 901 se proporciona una estructura de prueba para la visualización en un dispositivo de visualización. En una segunda etapa 902 se captan datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos visuales mediante trayectorias de haces de imágenes, los cuales atraviesan la lente. En una tercera etapa 903 se determina una forma tridimensional de la lente basándose en datos de imágenes (y en las posiciones conocidas de los puntos visuales y del dispositivo de visualización relativamente entre sí). En una cuarta etapa 904 se calcula un efecto óptico de la lente basándose en su forma tridimensional. El cálculo puede tener lugar para situaciones de uso arbitrarias. Por consiguiente, la unidad operativa puede estar diseñada para calcular un primer efecto óptico correspondiente a un valor de refracción en el vértice ISO y para calcular un segundo efecto óptico correspondiente a una situación de uso de un usuario.

Opcionalmente, al procedimiento de medición se le puede anteponer una etapa 905 para calibrar el dispositivo.

Un procedimiento correspondiente para la calibración del dispositivo puede presentar por su parte de nuevo las siguientes etapas: en una primera etapa de calibración se proporciona una estructura de prueba en el dispositivo de visualización. En una segunda etapa de calibración se ajusta una primera distancia entre el dispositivo de captación de imágenes y el dispositivo de visualización y a partir de la primera distancia se captan datos de imágenes de la estructura de prueba con el dispositivo de captación de imágenes.

Como se muestra en la Fig. 8, puede estar previsto un dispositivo de ajuste en altura 150, el cual está diseñado para variar una distancia entre el dispositivo de captación de imágenes y el dispositivo de visualización. En este contexto, la unidad operativa puede estar diseñada, además, para determinar, basándose en datos de imágenes captados desde diferentes distancias entre el dispositivo de captación de imágenes y el dispositivo de visualización, una dirección de la radiación de los rayos de luz captados por el dispositivo de captación de imágenes.

En otra etapa del procedimiento para calibrar el dispositivo puede ajustarse una segunda distancia entre el dispositivo de captación de imágenes y el dispositivo de visualización y pueden detectarse datos de imágenes de la estructura de prueba con el dispositivo de captación de imágenes a partir de la segunda distancia. A partir de ello, en una etapa adicional, puede determinarse una dirección de rayos de luz incidentes, los cuales son captados por el dispositivo de captación de imágenes y puntos visuales correspondientes en los datos de imágenes.

La Fig. 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 caso se puede tratar de un patrón de puntos o bandas global. En una etapa S1012 adicional se captan datos de imágenes de la estructura de prueba por el dispositivo de captación de imágenes. En la etapa S1013 pueden determinarse posiciones de características de la estructura de prueba, por ejemplo, las posiciones de puntos de patrón en los datos de imágenes (correspondiente a las posiciones sobre una superficie detectora del dispositivo de captación de imágenes). Con ello, en la etapa S1001 puede tener lugar una calibración de la cámara, tal como se ha explicado, por ejemplo, precedentemente o se describe en detalle en la Fig. 11. En la etapa S1014 pueden determinarse entonces los rayos de luz que inciden en el dispositivo de captación de imágenes o bien sus direcciones. A partir de las imágenes de la cámara del patrón visualizado, vistas a través de la lente a medir, pueden determinarse como vector 3D los rayos de luz, los cuales inciden en la cámara.

En una etapa S1021 puede visualizarse en el dispositivo de visualización un patrón completo o parcial de una estructura de prueba. En una etapa S1022 adicional se captan datos de imágenes de la estructura de prueba por el dispositivo de captación de imágenes. En la etapa S1023 puede efectuarse una asociación de puntos del patrón a puntos de imagen en los datos de imágenes. En particular, puede proporcionarse una secuencia de diferentes modelos de prueba, con el fin de resolver una posible ambigüedad en el caso de la asociación de puntos del patrón a puntos de imágenes en los datos de imágenes. Con otras palabras, puede tener lugar una asociación de manchas luminosas en los datos de imágenes captados por el dispositivo de captación de imágenes a una posición de los puntos luminosos en el dispositivo de visualización y, con ello, también en los rayos de luz calculados, los cuales han incidido en el dispositivo de captación de imágenes. La unidad operativa puede estar diseñada, alternativa o adicionalmente, 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 se puede proporcionar una iluminación plana. Por ejemplo, todos los pixeles del dispositivo de visualización pueden visualizar “blanco”. Como consecuencia, se puede representar un contorno de la lente y, en la etapa S1032, se puede determinar un contorno de la lente. En una etapa S1033 pueden determinarse una posición y medidas de lente basándose en el contorno captado. Con otras palabras, de manera sencilla puede determinarse una posición de la lente en el volumen de medición.

En la etapa S1041 puede tener lugar un cálculo de una lente parametrizable “mejor adaptada”. Preferiblemente, mediante retro-propagación de los rayos de luz de la cámara puede determinarse una lente parametrizable “mejor adaptada” la cual podría encontrarse en el volumen de medición del aparato. Por lente parametrizable se entiende una lente que se puede describir con unos pocos parámetros, tales como radio, grosor, índice de refracción. A ellas pertenecen, p. ej., lentes esféricas y tóricas. Las lentes tóricas son un compromiso general el cual puede ser aplicado aquí, En una realización especial, puede ser suficiente definir “zonas tóricas” individuales en la lente y solo aquí describir el cristal para gafas. Una primera de estas zonas puede ser, p. ej., una “zona de distancia lejana” de una lente progresiva. Una segunda de estas zonas puede ser p. ej., una “zona de distancia corta” de una lente progresiva. Parámetros adicionales pueden ser, junto al lugar de la lente o bien las distintas superficies, los radios, el grosor y el índice de refracción.

En la etapa S1042 puede tener lugar una determinación de una superficie de gradiente “mejor adaptada” de la superficie delantera y/o trasera de la lente mediante trazado de rayos inverso de los rayos de la cámara. Una superficie de la lente parametrizable “mejor adaptada” determinada en la etapa S1041 puede describirse, por consiguiente, como una superficie de gradiente y los gradientes pueden variarse en los lugares de los pasos de los rayos, de modo que mediante la retro-propagación de los rayos de la cámara se pueden escoger perfectamente las posiciones de los puntos luminosos en el dispositivo de visualización. Dicho de manera simplificada, la forma tridimensional de la lente se adapta, por lo tanto, de modo que encajan los rayos de luz recibidos por el dispositivo de captación de imágenes y las fuentes de radiación correspondientes en el dispositivo de visualización.

En la etapa S1043 puede obtenerse una superficie delantera y/o trasera de la lente mediante la integración a partir de la superficie de gradiente. Con otras palabras, a partir de una superficie de gradiente determinada por tramos o bien para elementos de superficie se determina una nueva superficie (general). En este caso, puede tratarse de la superficie delantera o de la superficie trasera de la lente.

Conforme a la etapa S1044, las etapas S1042 y S1043 pueden repetirse de forma iterativa. Por ejemplo, las etapas pueden repetirse hasta que se haya cumplido un criterio de calidad. Opcionalmente, cuando no se alcance una calidad suficiente, también puede incluirse la etapa S1041 en el bucle de iteración, con el fin de tener en cuenta geometrías alternativas de la lente. Como resultado de la iteración puede presentarse una forma tridimensional de la lente.

En otra forma de realización puede predeterminarse una forma de la lente y determinarse en su lugar de manera análogamente iterativa una distribución en el espacio del índice de refracción dentro de la lente.

A partir de la forma tridimensional determinada (eventualmente incluido el índice de refracción) pueden determinarse posteriormente una o varias magnitudes. En la etapa S1052 puede calcularse un valor de uso, en particular un valor de uso específico para el usuario. Para ello, en la etapa S1051 pueden proporcionarse datos específicos para el portador, tales como, p. ej., una distancia de la córnea al vértice. En la etapa S1053 puede determinarse un valor de refracción en el vértice ISO. En la etapa S1054 puede determinarse un valor de refracción en una configuración del aparato.

Si se dispusieron varias lentes o cristales para gafas al mismo tiempo en el volumen de medición, entonces pueden determinarse opcionalmente parámetros adicionales, tales como, p. ej., la distancia de los canales de progresión.

Se entiende que las etapas precedentemente mencionadas pueden llevarse a cabo por parte de la unidad operativa, y ésta puede estar diseñada de manera correspondiente para llevar a cabo las etapas.

La Fig. 11 muestra un diagrama de flujo de una forma de realización a modo de ejemplo de un procedimiento 1100 para calibrar un dispositivo para medir datos individuales de una lente óptica dispuesta en un volumen de medición. La calibración puede servir, en particular, para proporcionar un conjunto de funciones el cual asocia a uno preferiblemente a cada uno - de los puntos visuales de los datos de imágenes captados por el dispositivo de captación de imágenes una dirección de radiación, tal como, por ejemplo, un vector 3D, el cual describe una dirección de radiación o bien un rayo de luz, el cual penetra en el dispositivo de captación de imágenes. Un conjunto de funciones de este tipo puede representarse como sigue:

en donde (x0, y0, 0) describe un punto del rayo de luz de un plano de referencia del dispositivo de captación de imágenes, preferiblemente un punto del rayo de luz de un plano de referencia en el sistema de lentes de una cámara del dispositivo de captación de imágenes y (dx, dy, 1) describe el vector de dirección del rayo incidente. Por consiguiente, el conjunto de funciones se compone de las cuatro funciones x0(x, y), y0(x, y), dx(x, y) y dy(x, y), en donde x e y describen las coordenadas de los pixeles en datos de imágenes del dispositivo de captación de imágenes, en este caso una cámara.

Un conjunto de funciones de este tipo puede determinarse al visualizar una estructura de prueba, por ejemplo, un patrón de puntos, en el dispositivo de visualización y observando éste con las cámaras del dispositivo de captación de imágenes bajo diferentes distancias. Para este fin, el dispositivo tal como se representa a modo de ejemplo en la Fig. 8, puede presentar un dispositivo de ajuste en altura 150, el cual está diseñado para variar una distancia entre el dispositivo de captación de imágenes y el dispositivo de visualización.

En el caso del procedimiento mostrado en la Fig. 11, las etapas S1101 a S1104 pueden corresponder en cada caso a las etapas S1011 a S1014 en la Fig. 10 arriba descritas. Las etapas S1111 a S1113 mostradas en la Fig. 11 pueden corresponder en cada caso a las etapas S1021 a S1023 arriba descritas. Sin embargo, adicionalmente está previsto un bucle, en donde en la etapa S1121 se varía una distancia entre el dispositivo de captación de imágenes y el dispositivo de visualización. Como se muestra en la Fig. 8, mediante una variación de la distancia se modifica una dirección de los rayos de luz incidentes. La unidad operativa puede estar diseñada para determinar una dirección de los rayos de luz incidentes en base a 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 captación de imágenes, así como en la variación de la distancia.

Como se muestra en la Fig. 11, en una etapa S1131 puede realizarse una interpolación de rayos de luz en 3D de una pluralidad de, preferiblemente para cada uno de los puntos visuales o pixeles del dispositivo de captación de imágenes. Posteriormente, en la etapa S1132 puede efectuarse una determinación de las magnitudes xb, y0, dx y dy para los puntos visuales. En una siguiente etapa S1133 puede llevarse a cabo un ajuste de polinomio a las magnitudes x0, y0, dx y dy. Como resultado, con ello se puede determinar un conjunto de funciones, el cual asocia a cada uno de los puntos visuales de los datos de imágenes captados por el dispositivo de captación de imágenes una dirección de un rayo de luz incidente.

De manera opcional, análogamente a la calibración de la cámara puede determinarse una posición en el espacio de un punto de apoyo 51, tal como se representa a modo de ejemplo en la Fig. 8. Para ello, el dispositivo de visualización 20 puede estar diseñado como estructura de prueba de un fondo monocolor o bien un fondo con una claridad constante. El dispositivo de captación de imágenes capta la visualización sin una lente intercalada. Los puntos de apoyo conducen en este caso a una proyección de sombras (p. ej., un círculo en el caso de esferas de apoyo), la cual es captada por el dispositivo de captación de imágenes y está contenida en los datos de imágenes. La unidad operativa puede estar configurada, basándose en estos datos de imágenes, para determinar una posición de los puntos de apoyo 51. Estos pueden considerarse de nuevo como condiciones límites en la determinación de una forma tridimensional de una lente. En el caso de la observación de un punto de apoyo de al menos dos cámaras, su punto central (la posición) puede determinarse mediante un corte de los rayos de la cámara. La posición de los puntos de apoyo puede utilizarse con el fin de asociar un algoritmo, el cual determina la forma del cristal para gafas, a 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 para los siguientes ejemplos de realización pueden ser válidas de manera correspondiente y viceversa. Con el fin de evitar repeticiones, en lo que sigue se abordarán en particular aspectos adicionales. Características de los ejemplos de realización, anteriores y siguientes, pueden combinarse de manera ventajosa entre sí.

Los inventores han reconocido que los conceptos descritos aquí también pueden emplearse ventajosamente para la medición de la córnea. La Fig. 12 muestra una representación en corte esquemática de un ojo 1200. El ojo presenta una córnea 1201, un iris 1202, una pupila 1203 y la lente 1204. La Fig. 13 muestra una vista en planta sobre el ojo con una representación del iris 1202 y de la pupila 1203. Una aportación esencial para la vista defectuosa procede en este caso sin embargo no de la lente 1204, sino de la córnea 1201. Una aportación esencial para la vista defectuosa de una persona de experimentación puede culparse a una curvatura de la córnea. Por lo tanto, es deseable poder determinar objetivamente una forma de la córnea.

La Fig. 14 muestra una representación esquemática de un dispositivo para la medición de la córnea de una persona de experimentación conforme a un aspecto adicional de la presente divulgación. El dispositivo puede presentar lo siguiente: un dispositivo de captación de imágenes (30) diseñado para captar datos de imágenes de un iris (1202) de la persona de experimentación desde varios puntos visuales (conocidos) mediante trayectorias de haces de imágenes (32), los cuales atraviesan la córnea (1201); y una unidad operativa (40). La unidad operativa está diseñada para: proporcionar un modelo matemático de un segmento delantero del ojo de la persona de experimentación con un modelo matemático de la córnea y del iris; la identificación y el registro de características de imágenes del iris que están presentes en varias imágenes de los datos de imágenes; determinación de desviaciones entre las posiciones reales de las características de las imágenes del iris en las imágenes captadas desde varios puntos viduales y las posiciones esperadas de las características de las imágenes del iris en las imágenes captadas desde varios puntos visuales, teniendo en cuenta el modelo matemático de la córnea y la posición del iris; adaptación de parámetros del modelo matemático de la córnea de modo que se minimicen las desviaciones; y determinación de una magnitud de medición de la córnea a partir del modelo matemático adaptado de la córnea.

El dispositivo de captación de imágenes 30 puede estar configurado de nuevo de manera idéntica o similar a como se describe en la Fig. 1. El dispositivo de captación de imágenes capta datos de imágenes del iris 1202, en donde las trayectorias de los rayos pasan a través de la córnea 1201. Para la detección de los datos de imágenes desde diferentes puntos visuales conocidos puede colocarse 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, las cuales captan paralelamente los datos de imágenes. Una ventaja de la captación paralela consiste en que el ojo del usuario no tiene que moverse entre las diferentes mediciones.

Los inventores han reconocido que la córnea 1201 situada entre el iris 1202 y el dispositivo de captación de imágenes 30 puede calcularse también sin el conocimiento del aspecto del iris 1202. Ciertamente, el iris 1202 presenta una estructura desconocida o bien un modelo desconocido. No obstante, el iris 1202 está habitualmente fuertemente estructurado. Los inventores han reconocido que una pluralidad de características de las imágenes del iris pueden identificarse y posteriormente evaluarse en relación con su posición en varias imágenes de los datos de imágenes recogidas desde diferentes posiciones. Para ello, a partir de las trayectorias de los haces de imágenes 32, que son captadas en las posiciones respectivas conocidas, puede establecerse un sistema de ecuaciones a partir del cual se puede calcular la forma de la córnea 1201.

La Fig. 15 y la Fig. 16 muestran la asociación o bien correlación de características de las imágenes desconocidas en imágenes del iris recogidas desde diferentes puntos visuales. La imagen de la izquierda en la Fig. 15 muestra una primera representación 1500a del iris 1202 - a través de la córnea - a partir de una primera posición, por ejemplo, recogida con la cámara 33 en la Fig. 14. La imagen de la derecha en la Fig. 16 muestra una segunda representación 1500b del iris 1202 - a través de la córnea - desde una segunda posición, por ejemplo, recogida con la cámara 34 en la Fig. 14. Dado que en el caso del iris se trata de una superficie habitualmente fuertemente estructurada, puede determinarse una correlación 1502 entre puntos de partida 1501a y 1501b iguales del iris 1201. Otro ejemplo para puntos correspondientes viene dado por los símbolos de referencia 1503a y 1503b unidos mediante 1502’. Una asociación 1500 de este tipo puede efectuarse para una pluralidad de imágenes 1500a, 1500d y puntos visuales, tal como se muestra en la Fig. 16.

Basándose en este análisis de correlación o bien asociación pueden reconstruirse una pluralidad de trayectorias de los rayos, como se muestra en la Fig. 14. Como se puede observar a partir de las trayectorias de los rayos 32 mostradas, los rayos de luz pasan, partiendo de un mismo punto visual en el iris 1202 en diferentes puntos a través de la córnea 1201 y se detectan en diferentes lugares del dispositivo de captación de imágenes 30. Si entonces se identifica un mismo punto de partida en las figuras, pueden realizarse dictámenes sobre la córnea 1201 situada entre el punto de partida en el iris 1202 y la entrada en las cámaras 33, 34, tal como se describió precedentemente con referencia a la Fig. 14.

La Fig. 17 muestra un diagrama de flujo de una forma de realización de un procedimiento para la medición de la córnea de una persona de experimentación. En una etapa opcional antepuesta se puede calibrar el sistema de cámaras. Sin embargo, la calibración puede realizarse ya por parte del fabricante. En una primera etapa 1701 pueden captarse datos de las imágenes de un iris de la persona de experimentación desde varios puntos visuales, trayectorias que atraviesan la córnea. En una segunda etapa 1702 puede proporcionarse un modelo matemático de un segmento delantero del ojo de la persona de experimentación con un modelo matemático de la córnea (y de la posición del iris con relación a la córnea). En una tercera etapa 1703 pueden identificarse y registrarse (o bien asociarse a las imágenes) características de las imágenes del iris, las cuales están presentes en varias (preferiblemente todas las) imágenes de los datos de imágenes. En una cuarta etapa 1704 pueden determinarse desviaciones entre posiciones reales de las características de las imágenes del iris en las imágenes captadas desde varios puntos visuales y las posiciones esperadas de las características de las imágenes del iris en las imágenes captadas desde varios puntos visuales teniendo en cuenta el modelo matemático de la córnea y la posición del iris. En una quinta etapa 1705, parámetros del modelo matemático de la córnea pueden adaptarse de manera que se minimicen las deviaciones. Las etapas 1703 y 1704 pueden repetirse preferiblemente de forma iterativa. En una sexta etapa puede determinarse entonces una magnitud de medición de la córnea a partir del modelo matemático adaptado de la córnea. Por ejemplo, puede evaluarse una capacidad refractaria o un astigmatismo.

En resumen, las soluciones dadas a conocer aquí en el sector de la óptica pueden posibilitar, en particular, una medición sin contacto simplificada de elementos de la lente dispuestos en un volumen de medición o también una medición sin contacto de la córnea, en particular en el caso de un perjuicio reducido de un usuario sensible a la luz.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

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

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

- un dispositivo de captura de imágenes (30) diseñado para captar datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos visuales (31,31 ’, 31 ”) mediante trayectorias de haces de imágenes (32) que atraviesan la lente (100); y

- una unidad operativa (40), en donde la unidad operativa está diseñada para:

- determinar una forma tridimensional de la lente (100) basándose en los datos de las imágenes; y -calcular un efecto óptico de la lente (100) basándose en su forma tridimensional;

en donde la unidad operativa (40) está diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente (100) teniendo en cuenta uno o varios puntos de apoyo (51) conocidos de la lente, en donde una posición de los puntos de apoyo se utiliza para asociar un algoritmo, el cual determina la forma del cristal para gafas, a un valor esperado para su posición en el volumen de medición.

2. Dispositivo (10) para medir el efecto óptico de una lente (100) óptica dispuesta en un volumen de medición (200), en donde la lente óptica es un cristal para gafas, con

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

- un dispositivo de captura de imágenes (30) diseñado para captar datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos visuales (31, 31’, 31”) mediante trayectorias de haces de imágenes (32) los cuales atraviesan la lente (100); y

- una unidad operativa (40), en donde la unidad operativa está diseñada para:

- determinar una forma tridimensional de la lente (100) basándose en los datos de las imágenes; y -calcular un efecto óptico de la lente (100) basándose en su forma tridimensional;

en donde la unidad operativa (40) está diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente teniendo en cuenta una condición límite, en donde la condición límite se determina mediante la lectura de información a través de la lente (100) a medir, en donde la condición límite se determina mediante la lectura de un código (140) en la lente.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el dispositivo de captura de imágenes (30) presenta una primera cámara (33) y una segunda cámara (34), en donde la primera cámara (33) está diseñada para captar primeros datos de imágenes desde un primer punto visual, y la segunda cámara (34) está diseñada para captar segundos datos de imágenes desde un segundo punto visual, y en donde la unidad operativa (40) está diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente (100) basándose en los primeros y segundos datos de imágenes.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la unidad operativa (40) está diseñada para calcular el efecto óptico del cristal para gafas para una posición de porte predeterminada de un usuario, la cual se diferencia de una posición de medición en la que se captan los datos de imágenes.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la unidad operativa (40) está diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente (100) de forma iterativa mediante un procedimiento de integración.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la unidad operativa (40) está diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente (100) basándose en un rastreo de los rayos de luz que penetran en el dispositivo de captura de imágenes (30).

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

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado por que la unidad operativa (40) está configurada para determinar, basándose en la orientación de los elementos de superficie, una forma tridimensional de una superficie delantera (102) y/o una superficie trasera (103) de la lente (100).

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la unidad operativa (40) está diseñada para determinar la forma tridimensional de la lente (100), teniendo en cuenta la condición límite de que una superficie delantera (102) o superficie trasera (103) de la lente presenta una superficie parametrizable.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado por que la superficie parametrizable presenta una esfera, un toro o un segmento de la misma.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la unidad operativa (40) está diseñada, además, para la determinación de una distribución en el espacio del índice de refracción de la lente (100) a medir.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por

- un dispositivo de ajuste en altura (150), el cual está diseñado para variar una distancia entre el dispositivo de captación de imágenes (30) y el dispositivo de visualización (20); y

- en donde la unidad operativa (40) está diseñada, además, para determinar, basándose en datos de imágenes captados desde diferentes distancias entre el dispositivo de captación de imágenes y el dispositivo de visualización, una dirección de la radiación de los rayos de luz captados por el dispositivo de captación de imágenes.

13. Procedimiento (900) para medir el efecto óptico de una lente (100) óptica dispuesta en un volumen de medición (200), en donde la lente óptica es un cristal para gafas, con las etapas:

- proporcionar una estructura de prueba (21) para la visualización en un dispositivo de visualización (20); - captar datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos visuales (31, 31 ’, 31 ”) mediante trayectorias de haces de imágenes (32), los cuales atraviesan la lente (100);

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

- calcular un efecto óptico de la lente (100) en base a su forma tridimensional,

en el que la forma tridimensional de la lente (100) se determina teniendo en cuenta uno o varios puntos de apoyo (51) conocidos de la lente, en el que una posición de los puntos de apoyo se utiliza para asociar un algoritmo, el cual determina la forma del cristal para gafas, a un valor esperado para su posición en el volumen de medición.

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

- proporcionar una estructura de prueba (21) para la visualización en un dispositivo de visualización (20); - captar datos de imágenes de la estructura de prueba desde varios puntos visuales (31, 31 ’, 31 ”) mediante trayectorias de haces de imágenes (32), los cuales atraviesan la lente (100);

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

- calcular un efecto óptico de la lente (100) en base a su forma tridimensional,

en el que la forma tridimensional de la lente se determina teniendo en cuenta una condición límite, en el que la condición límite se determina mediante la lectura de información a través de la lente (100) a medir, en el que la condición límite se determina mediante la lectura de un código (140) en la lente.