DE202012000167U1

DE202012000167U1 - Mobile video centering system for the determination of centering data for spectacle lenses

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

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.Mobile video centering system for determining centering data for spectacle lenses, consisting of at least one image capturing device, an image processing unit with a computer and an operating unit, the image capturing device, the image processing unit and the operating unit being integrated in a mobile housing, characterized in that that the mobile video centering system consists of a tablet PC (1) which has a display, a position sensor and an image capture device (2) on one of the two vertical edge areas of the side facing away from the display, that this side of the tablet PC (1) is provided with an optical attachment (3) which extends from the lens of this image capture device (2) at least to the center of the tablet PC (1) and has an outlet opening (4) which is located in the plane of the vertical center of this side of the tablet PC (1); and that a periscope is arranged in the optical attachment (3) and between the deflecting mirrors (6, 8) there is a lens system (7) that increases the focal length of the objective of the image capturing device (2).

Description

Stand der TechnikState of the art

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.The invention is based on a mobile video centering system for determining centering data for spectacle lenses, such. B. corneal vertex distance, pupil distance, grinding height, pre-tilt and lens angle 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.In order to determine centering data for spectacle lenses, it is known to make a frontal digital image of the face of the spectacle wearer with an attached spectacle frame by means of a camera and to evaluate the positions and distances relevant for the determination of the centering data on the basis of this image. In order to avoid errors caused by the vertical parallax, the camera was always at the face height of the spectacle wearer in conventional video centering systems and this had to assume a so-called zero-sighting direction, ie. H. look in the direction of the infinite distance horizon. In practical application, however, it has been shown that the measuring devices developed for this purpose are bulky and therefore less convenient for the optician to handle. Also, the measuring process itself has proven to be tedious and exhausting. In order to enable a fast and flexible measuring process, mobile image recording devices were developed with which the o. G. Corrected parallax error and thereby the known from the stationary measuring devices high accuracy is ensured even in mobile video centering systems.

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 ).Such a known mobile measuring device consists of an image pickup device, for. B. a digital or video camera and a display. Both are housed in a manually manageable housing. The image capture device has means for communicating with a computer. The housing further comprises means for measuring a pitch angle formed by the optical axis of the lens of the image pickup device as it is projected onto the horizontal plane. An inclinometer, for example, which measures and indicates the longitudinal inclination angle at the time of image acquisition serves as such means. 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.The disadvantage of this mobile measuring device is that it merely represents an image capture device, according to which it is still necessary to connect it to a computer or to connect to a computer. This restricts her flexibility.

Die Erfindung und ihre VorteileThe invention and its advantages

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.The mobile Videozentriersystem invention with the features of claim 1 protection has the advantage that it is a compact, easy for the optician to handle device in which a computer is integrated. In practice, a conventional tablet PC, which already has an integrated position sensor and an image capture device on its left or right edge, is provided on its front side facing the subject with an optical attachment centering the image entry, ie by means of a periscope in the center of the image Tablet PC relocated, and in the beam path of the periscope takes a telescope to make the image of the subject at a greater distance can. Centered image entry into the mobile video centering system is required to ensure a straight line aimed at by the optician via the image capture device to the subject, a so-called fixation line.

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.For the purpose of obtaining reliable data from the images of the subject's face, video centering requires that the convergence be compensated for by a correction calculation. This is no longer possible if the subject is too short. However, with a longer shooting distance, the video centering PC cameras, usually equipped with a wide-angle lens for short shooting distance, may lose significant detail. This is prevented by the built-in telescope in the beam path of the periscope by the face of the subject full-frame on the screen and thus on the memory chip.

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.An additional advantage of the mobile Videozentriersystems invention also exists in its small size. The tablet PC, which in itself is easy and convenient to handle because of its flat design, is only slightly widened in the area of the optical attachment. However, this broadening is due to the parallel guidance of the beam path of the optical attachment to the surface of the tablet PC's much lower than conventional attachment lenses, which would be set up to achieve the described telescope effect on the built-PC camera would cause.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der optische Aufsatz parallel zum oberen Rand des Tablet-PC's angeordnet.According to an advantageous embodiment of the invention, the optical attachment is arranged parallel to the upper edge of the tablet PC.

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.According to another advantageous embodiment of the invention, the optical attachment is guided to the edge of the tablet PC opposite the image capture device. Thereby the video centering system gets a pleasing symmetrical appearance. In addition, thereby the beam path of the lens system of the telescope can be extended.

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.According to an additional advantageous embodiment of the invention, the optical attachment is detachably connected to the tablet PC. This makes it possible to use different essays. In addition, the tablet PC without optical attachment in its original state can be more conveniently handled for purposes other than video centering.

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.In accordance with an advantageous embodiment of the invention, the optical attachment is connected to a cover which can be placed on the tablet PC and which is translucent at least in the region of the image capture device. As a result, the assembly and disassembly of the optical attachment is possible in a simple manner.

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.According to another advantageous embodiment of the invention, an eyepiece is arranged between the image capture device of the tablet PC and the first deflection mirror, which distributes the incoming light beams to a model of the human eye imaged image capture device with a large opening angle.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the invention are the following description, the drawings and claims removed.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and described in more detail below. In the drawing show:

1 eine räumliche Darstellung des mobilen Videozentriersystems und 1 a spatial representation of the mobile video centering system and

2 den Grundaufbau des optischen Aufsatzes. 2 the basic structure of the optical attachment.

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.Like from the 1 and 2 To recognize the mobile video centering system according to the invention consists of a tablet PC 1 with a display, a camera on the side facing away from the display in a right upper corner seen by the viewer of the figures 2 , As well as a built-in, not shown, position sensor, which gives the operator on the display information about the position of the Videozentriersystems in space. At the top of the tablet PC is a vertical from its right edge, while the lens of the camera 2 covering, extending to its vertical left edge optical attachment 3 arranged. In the present example, the optical attachment 3 detachable with the tablet PC 1 connected. In the middle of the optical tower 3 there is an opening 4 , behind an entrance optics 5 and a first deflection mirror 6 are arranged. In the course of moving towards the camera 2 extending beam path are serving as a telescope lens system 7 , a second deflecting mirror 8th as well as an eyepiece 9 arranged, with the eyepiece 9 and the second deflecting mirror in the optical axis of the camera 2 are located. In the present example, a lens system with a fourfold magnification was selected.

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.The following describes the handling of the mobile video centering system. The operating person, usually an optometrist, holds the tablet PC 1 at the level of the eyes of a subject for whose glasses the centering data are to be determined. The optician is the vertical center of the Tablet PC 1 and the middle of the subject's face a straight line, the so-called fixation line. With the help of the tablet PC 1 Built-in position sensor that performs the function of an electronic spirit level, the operator can adjust the axis of the entrance optics 5 align exactly with the subject's line of sight to take a frontal image of his face. The lens system 7 of the telescope and the eyepiece 9 are designed so that even at a greater distance of the optician from the subject, ie at about 1 m away, the face of the subject full-frame images on the search screen of the tablet PC. After triggering the camera 2 the image is stored and can be evaluated to determine the centering data. The fact that the tablet PC is moved to receive the face of the subject at its eye level, no inclination angle needs to be determined and taken into account for determining the centering data, since the recording condition of the zero direction is observed by the optician.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the following claims and the drawings illustrated features may be essential to the invention both individually and in any combination.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Tablet-PCTablet PC
22: Hochauflösende KameraHigh resolution camera
33: Optischer AufsatzOptical attachment
44: Öffnungopening
55: Eintrittsoptikadmission optics
66: Erster UmlenkspiegelFirst deflecting mirror
77: Linsensystem (Fernrohr)Lens system (telescope)
88th: Zweiter UmlenkspiegelSecond deflecting mirror
99: Okulareyepiece

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2008/129168 A1 [0003]

Claims

Mobile video centering system for determining centering data for spectacle lenses, comprising at least one image capture device, an image processing unit with computer and an operating unit, the image capture device, the image processing unit and the operating unit being integrated in a mobile housing, characterized in that the mobile video centering system consists of a tablet PC ( 1 ), comprising a display, a position sensor and at one of the two vertical edge regions of the side facing away from the display, an image capture device ( 2 ), that this side of the tablet PC ( 1 ) with a lens of this image capture device ( 2 ) at least to the middle of the tablet PC ( 1 ) optical attachment ( 3 ), which has an outlet opening ( 4 ) located in the plane of the vertical center of this side of the tablet PC ( 1 ), and that in the optical attachment ( 3 ) a periscope and between its deflecting mirrors ( 6 . 8th ) the focal length of the lens of the image capture device ( 2 ) magnifying lens system ( 7 ) is arranged.

Mobile video centering system according to claim 1, characterized in that the optical attachment ( 3 ) parallel to the upper edge of the tablet PC ( 1 ) is arranged.

Mobile video centering system according to claim 1 or 2, characterized in that the optical attachment ( 3 ) to that of the image capture device ( 2 ) opposite edge of the tablet PC ( 1 ) is guided.

Mobile video centering system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the optical attachment ( 3 ) detachable with the tablet PC ( 1 ) connected is.

Mobile video centering system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the optical attachment ( 3 ) with one on the tablet PC ( 1 ) attachable cover is connected.

Mobile video centering system according to one of claims 1 to 5, characterized in that between the image capture device ( 2 ) of the tablet PC ( 1 ) and the second deflection mirror ( 8th ) an eyepiece ( 9 ) is arranged.