DE202012000167U1

DE202012000167U1 - Mobiles Videozentriersystem zur Bestimmung von Zentrierdaten für Brillengläser

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Publication number: DE202012000167U1
Application number: DE201220000167
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2012-02-24
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: WO2013104353A1; DE112013000532A5

Abstract

Mobiles Videozentriersystem zur Bestimmung von Zentrierdaten für Brillengläser, bestehend aus mindestens einer Bilderfassungseinrichtung, einer Bildverarbeitungseinheit mit Computer und einer Bedieneinheit, wobei die Bilderfassungseinrichtung, die Bildverarbeitungseinheit und die Bedieneinheit in einem mobilen Gehäuse integriert sind, dadurch gekennzeichnet, – dass das mobile Videozentriersystem aus einem Tablet-PC (1) besteht, der ein Display, einen Lagesensor und an einem der beiden vertikalen Randbereiche der dem Display abgewandten Seite eine Bilderfassungseinrichtung (2) aufweist, – dass diese Seite des Tablet-PC's (1) mit einem vom Objektiv dieser Bilderfassungseinrichtung (2) zumindest bis zur Mitte des Tablet-PC's (1) reichenden optischen Aufsatz (3) versehen ist, der eine Austrittsöffnung (4) aufweist, die sich in der Ebene der vertikalen Mitte dieser Seite des Tablet-PC's (1) befindet, – und dass in dem optischen Aufsatz (3) ein Periskop und zwischen dessen Umlenkspiegeln (6, 8) ein die Brennweite des Objektivs der Bilderfassungseinrichtung (2) vergrößerndes Linsensystem (7) angeordnet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem mobilen Videozentriersystem zur Ermittlung von Zentrierdaten für Brillengläser, wie z. B. Hornhautscheitelabstand, Pupillendistanz, Einschleifhöhe, Vorneigungs- und Fassungsscheibenwinkel u. a.
Um Zentrierdaten für Brillengläser zu bestimmen, ist es bekannt, mittels einer Kamera ein frontales digitales Bild von dem Gesicht des Brillenträgers mit aufgesetztem Brillengestell anzufertigen und die für die Bestimmung der Zentrierdaten relevanten Positionen und Abstände anhand dieses Bildes auszuwerten. Zur Vermeidung von durch die vertikale Parallaxe verursachten Fehlern befand sich bei herkömmlichen Videozentriersystemen die Kamera immer in Gesichtshöhe des Brillenträgers und dieser musste eine sog. Nullblickrichtung einnehmen, d. h. in Richtung des sich in unendlicher Entfernung befindlichen Horizonts blicken. In der praktischen Anwendung hat sich jedoch gezeigt, dass die dazu entwickelten Messvorrichtungen sperrig und daher für den Optiker wenig komfortabel handhabbar sind. Auch der Messvorgang selber hat sich als langwierig und anstrengend erwiesen. Um einen schnellen und flexiblen Messvorgang zu ermöglichen, wurden mobile Bildaufnahmegeräte entwickelt, mit denen durch rechnerische Berücksichtigung der Position der Messeinrichtung der o. g. Parallaxefehler korrigiert und dadurch die von den stationären Messeinrichtungen her bekannt hohe Messgenauigkeit auch bei mobilen Videozentriersystemen gewährleistet wird.
Eine derartige bekannte mobile Messeinrichtung besteht aus einem Bildaufnahmegerät, z. B. einer Digital- oder Videokamera und einem Display. Beides ist in einem manuell handhabbaren Gehäuse untergebracht. Das Bildaufnahmegerät besitzt Mittel für eine Kommunikation mit einem Computer. In dem Gehäuse sind ferner Mittel zur Messung eines Längsneigungswinkels, der von der optischen Achse des Objektivs des Bildaufnahmegeräts mit ihrer Projektion auf die horizontale Ebene gebildet wird, angeordnet. Als solche Mittel dient beispielsweise ein Neigungsmesser, der den Längsneigungswinkel zum Zeitpunkt der Bildaufnahme misst und angibt ( WO 2008/129168 A1 ).
Der Nachteil dieser mobilen Messeinrichtung besteht darin, dass sie lediglich eine Bilderfassungseinrichtung darstellt, demzufolge immer noch mit einem Computer verbunden werden oder zu einem Computer Verbindung aufnehmen muss. Dadurch ist sie in ihrer Flexiblität eingeschränkt.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Das erfindungsgemäße mobile Videozentriersystem mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass es ein kompaktes, für den Optiker leicht zu handhabendes Gerät ist, in dem auch ein Computer integriert ist. Praktisch wird ein herkömmlicher Tablet-PC, der bereits über einen integrierten Lagesensor und an seinem linken oder rechten Rand eine Bilderfassungseinrichtung verfügt, an seiner dem Probanden zugewandten Vorderseite mit einem optischen Aufsatz versehen, der den Bildeintritt zentriert, also mittels eines Periskops in die Mitte des Tablet-PC's verlegt, und in dem Strahlengang des Periskops ein Fernrohr aufnimmt, um das Bild des Probanden in einer größeren Entfernung machen zu können. Der zentrierte Bildeintritt in das mobile Videozentriersystem ist erforderlich, um während der Aufnahme eine vom Optiker über die Bilderfassungseinrichtung zum Probanden zielende Gerade, eine sog. Fixierlinie, zu gewährleisten.
Zum Zweck der Gewinnung zuverlässiger Daten aus den Aufnahmen des Gesichts des Probanden ist es bei der Videozentrierung erforderlich, die Konvergenz durch eine Korrekturrechnung auszugleichen. Dies ist bei zu kurzer Aufnahmeentfernung zum Probanden nicht mehr möglich. Bei einer größeren Aufnahmeentfernung können jedoch durch die üblicherweise mit einem Weitwinkelobjektiv für eine kurze Aufnahmeentfernung ausgerüsteten PC-Kameras für die Videozentrierung wesentliche Details verloren gehen. Dies wird durch das in den Strahlengang des Periskops eingebaute Fernrohr verhindert, indem es das Gesicht des Probanden formatfüllend auf dem Bildschirm und damit auf dem Speicherchip abbildet.
Ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen mobilen Videozentriersystems besteht ferner in seiner geringen Baugröße. Der an sich schon wegen seiner flachen Bauweise einfach und bequem handhabbare Tablet-PC ist lediglich im Bereich des optischen Aufsatzes etwas verbreitert. Diese Verbreiterung ist jedoch wegen der parallelen Führung des Strahlengangs des optischen Aufsatzes zur Oberfläche des Tablet-PC's wesentlich geringer als sie übliche Vorsatzobjektive, die zur Erzielung des beschriebenen Fernrohreffekts auf die eingebaute PC-Kamera aufzusetzen wären, hervorrufen würden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der optische Aufsatz parallel zum oberen Rand des Tablet-PC's angeordnet.
Nach einer anderweitigen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der optische Aufsatz bis zu dem der Bilderfassungseinrichtung gegenüberliegenden Rand des Tablet-PC's geführt. Dadurch erhält das Videozentriersystem ein gefälliges symmetrisches Erscheinungsbild. Außerdem kann dadurch der Strahlengang des Linsensystems des Fernrohrs verlängert werden.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der optische Aufsatz lösbar mit dem Tablet-PC verbunden. Dadurch ist es möglich, unterschiedliche Aufsätze zu verwenden. Außerdem kann der Tablet-PC ohne optischen Aufsatz in seiner ursprünglichen Beschaffenheit bequemer für andere Zwecke als die der Videozentrierung gehandhabt werden.
Nach einer diesbezüglich vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der optische Aufsatz mit einem auf den Tablet-PC aufsetzbaren Cover verbunden, das zumindest im Bereich der Bilderfassungseinrichtung lichtdurchlässig ist. Dadurch ist die Montage und Demontage des optischen Aufsatzes auf einfache Weise möglich.
Nach einer anderweitigen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Bilderfassungseinrichtung des Tablet-PC's und dem ersten Umlenkspiegel ein Okular angeordnet, das die ankommenden Lichtstrahlen auf eine dem menschlichen Auge nachempfundene Bilderfassungseinrichtung mit einem großen Öffnungswinkel verteilt.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 eine räumliche Darstellung des mobilen Videozentriersystems und
2 den Grundaufbau des optischen Aufsatzes.
Wie aus den 1 und 2 zu erkennen, besteht das erfindungsgemäße mobile Videozentriersystem aus einem Tablet-PC 1 mit einem Display, einer auf der dem Display abgewandten Seite in einer vom Betrachter der Figuren aus gesehen rechten oberen Ecke befindlichen Kamera 2, sowie einem eingebauten, nicht näher dargestellten Lagesensor, der dem Bediener auf dem Display Informationen zur Lage des Videozentriersystems im Raum gibt. Am oberen Rand des Tablet-PC's ist ein sich von seinem vertikalen rechten Rand, dabei das Objektiv der Kamera 2 überdeckend, bis zu seinem vertikalen linken Rand erstreckender optischer Aufsatz 3 angeordnet. Im vorliegenden Beispiel ist der optische Aufsatz 3 lösbar mit dem Tablet-PC 1 verbunden. In der Mitte des optischen Aufsatzes 3 befindet sich eine Öffnung 4, hinter der eine Eintrittsoptik 5 sowie ein erster Umlenkspiegel 6 angeordnet sind. Im Verlauf des sich in Richtung der Kamera 2 erstreckenden Strahlenganges sind eine als Fernrohr dienendes Linsensystem 7, ein zweiter Umlenkspiegel 8 sowie ein Okular 9 angeordnet, wobei sich das Okular 9 und der zweite Umlenkspiegel in der optischen Achse der Kamera 2 befinden. Im vorliegenden Beispiel wurde ein Linsensystem mit einer vierfachen Vergrößerung ausgewählt.
Nachfolgend wird die Handhabung des mobilen Videozentriersystems beschrieben. Die bedienende Person, in der Regel ein Optiker, hält den Tablet-PC 1 in Höhe der Augen eines Probanden, für dessen Brille die Zentrierdaten bestimmt werden sollen. Dabei bilden der Optiker, die vertikale Mitte des Tabelt-PC's 1 und die Mitte des Gesichts des Probanden eine Gerade, die sog. Fixierlinie. Mit Hilfe des in den Tablet-PC 1 eingebauten Lagesensors, der die Funktion einer elektronischen Wasserwaage ausübt, kann der Bediener die Achse der Eintrittsoptik 5 genau auf die Blickachse des Probanden ausrichten, um eine Frontalaufnahme von dessen Gesicht zu machen. Das Linsensystem 7 des Fernrohrs und das Okular 9 sind so konzipiert, dass sich auch in einer größeren Entfernung des Optikers vom Probanden, d. h. in etwa 1 m Entfernung, das Gesicht des Probanden formatfüllend auf dem Suchbildschirm des Tablet-PC's abbildet. Nach der Auslösung der Kamera 2 ist das Bild gespeichert und kann zur Ermittlung der Zentrierdaten ausgewertet werden. Dadurch, dass der Tablet-PC zur Aufnahme des Gesichts des Probanden in dessen Augenhöhe bewegt wird, braucht zur Ermittlung der Zentrierdaten kein Neigungswinkel gemessen und berücksichtigt zu werden, da die Aufnahmebedingung der Nullblickrichtung durch den Optiker eingehalten wird.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Tablet-PC
2: Hochauflösende Kamera
3: Optischer Aufsatz
4: Öffnung
5: Eintrittsoptik
6: Erster Umlenkspiegel
7: Linsensystem (Fernrohr)
8: Zweiter Umlenkspiegel
9: Okular

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2008/129168 A1 [0003]

Claims

Mobiles Videozentriersystem zur Bestimmung von Zentrierdaten für Brillengläser, bestehend aus mindestens einer Bilderfassungseinrichtung, einer Bildverarbeitungseinheit mit Computer und einer Bedieneinheit, wobei die Bilderfassungseinrichtung, die Bildverarbeitungseinheit und die Bedieneinheit in einem mobilen Gehäuse integriert sind, dadurch gekennzeichnet, – dass das mobile Videozentriersystem aus einem Tablet-PC (1) besteht, der ein Display, einen Lagesensor und an einem der beiden vertikalen Randbereiche der dem Display abgewandten Seite eine Bilderfassungseinrichtung (2) aufweist, – dass diese Seite des Tablet-PC's (1) mit einem vom Objektiv dieser Bilderfassungseinrichtung (2) zumindest bis zur Mitte des Tablet-PC's (1) reichenden optischen Aufsatz (3) versehen ist, der eine Austrittsöffnung (4) aufweist, die sich in der Ebene der vertikalen Mitte dieser Seite des Tablet-PC's (1) befindet, – und dass in dem optischen Aufsatz (3) ein Periskop und zwischen dessen Umlenkspiegeln (6, 8) ein die Brennweite des Objektivs der Bilderfassungseinrichtung (2) vergrößerndes Linsensystem (7) angeordnet ist.
Mobiles Videozentriersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Aufsatz (3) parallel zum oberen Rand des Tablet-PC's (1) angeordnet ist.
Mobiles Videozentriersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Aufsatz (3) bis zu dem der Bilderfassungseinrichtung (2) gegenüberliegenden Rand des Tablet-PC's (1) geführt ist.
Mobiles Videozentriersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Aufsatz (3) lösbar mit dem Tablet-PC (1) verbunden ist.
Mobiles Videozentriersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Aufsatz (3) mit einem auf den Tablet-PC (1) aufsetzbaren Cover verbunden ist.
Mobiles Videozentriersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Bilderfassungseinrichtung (2) des Tablet-PC's (1) und dem zweiten Umlenkspiegel (8) ein Okular (9) angeordnet ist.