EP1395868A1 - Method and system for providing information on the eye - Google Patents

Method and system for providing information on the eye

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Publication number
EP1395868A1
EP1395868A1 EP02771631A EP02771631A EP1395868A1 EP 1395868 A1 EP1395868 A1 EP 1395868A1 EP 02771631 A EP02771631 A EP 02771631A EP 02771631 A EP02771631 A EP 02771631A EP 1395868 A1 EP1395868 A1 EP 1395868A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
eye
information system
information
projection
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02771631A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Heinrich A. Eberl
David P. Dickerson
Roland H. C. Eberl
Robert BÜCHER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DICKERSON, DAVID
Original Assignee
Physoptics Opto-Electronic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from PCT/EP2001/005886 external-priority patent/WO2002097511A1/en
Priority claimed from DE2001127826 external-priority patent/DE10127826A1/en
Priority claimed from PCT/EP2001/011634 external-priority patent/WO2002031581A1/en
Priority claimed from PCT/EP2001/011633 external-priority patent/WO2002033472A2/en
Application filed by Physoptics Opto-Electronic GmbH filed Critical Physoptics Opto-Electronic GmbH
Publication of EP1395868A1 publication Critical patent/EP1395868A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/013Eye tracking input arrangements
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/12Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for looking at the eye fundus, e.g. ophthalmoscopes

Definitions

  • the present invention relates to an information system and a method for the eye-related provision of information and / or for the provision of eye-related information.
  • the information system comprises a signal detection device suitable for detecting eye-related signals and an output device for making available information in correlation with the detected eye-related signals.
  • a signal detection device is any device that is suitable for detecting and / or detecting signals. (In the rest of the application, both the detection and the detection are referred to as "detection" for the sake of simplicity.)
  • a detection of eye-related signals is any signal detection whose detected signals are also related to the eye in the broadest sense.
  • signals can be recorded that provide direct or indirect information about the condition and / or a change in condition of the eyeball, its components, the ocular muscles, the eyelids, etc. deliver.
  • the signal detection device could detect the photonic radiation which is directed to an eye, is emitted by an eye and / or is reflected back by an eye.
  • the detection area taken into account during the detection could be part of the eyeball, e.g. the retina, the macula or the iris, as well as an area in the immediate vicinity of the eyeball, e.g. a spectacle lens positioned in front of the eye, one of the eyelids or one next to it camera placed in the eye.
  • signals regarding the condition of the eyelids, the orientation and / or location of the eyeball and / or activities of the ocular muscles can be detected mechanically, acoustically and / or electrically.
  • the eye-related signal acquisition is preferably carried out without contact, i.e. without touching the eye and / or its wearer, for example by detecting acoustic and / or electromagnetic signals, for example ultraviolet, infrared and / or visible light.
  • acoustic and / or electromagnetic signals for example ultraviolet, infrared and / or visible light.
  • Detection of light with a wavelength of approx. 1.1 ⁇ m is particularly useful according to the disclosure of PCT / EP00 / 09843.
  • it can be useful to specifically limit the signal detection for example the detected spatial, temporal and / or to limit spectral “detection windows” by means of filters, diaphragms, alignment of the signal detection device or the like in a determinable manner.
  • a signal detection device according to the disclosure of PCT / EP00 / 09843 or an optical scanning device according to the disclosure of PCT / EP01 / 11633 could serve as the signal detection device in the sense of the invention.
  • an optical scanning device is defined as any device capable of detecting or detecting optical signals for the purpose of information acquisition. Such scanning devices usually comprise at least one signal converter in order to ensure signal separation, signal strength or the like which is sufficient for any processing or signal acquisition.
  • the optical scanning device could have an optical signal converter, for example an optoelectronic device such as a CCD photo receiver, a photomultiplier device or a photodiode or a purely optical device, which converts the scanned light into purely optical signals for a further optical and / or opto-electronic processing.
  • an optical signal converter for example an optoelectronic device such as a CCD photo receiver, a photomultiplier device or a photodiode or a purely optical device, which converts the scanned light into purely optical signals for a further optical and / or opto-electronic processing.
  • an output device is any device which is suitable for outputting signals in at least one way.
  • the signal is preferably output to one or more people, or to one or more other devices or without a specific addressee, for example as an acoustic loudspeaker output.
  • the invention places no restrictions on the type of signal output, ie it could be done, for example, in an electromagnetic, acoustic, mechanical, thermal and / or chemical manner.
  • the signal could thus be output in such a way that the signals are tactile for a human, are visually, audible, smellable and / or taste-perceptible. How such a signal output according to the invention could take place is described in detail, but not conclusively, in the above applications of the applicant.
  • the provision of information according to the invention in correlation with detected eye-related signals can take place both via an output device for making available information obtained with respect to an eye (abbreviated as "obtained with respect to the eye” elsewhere) and via an output device for providing information related to the eye Signals output by the output device may be afflicted with information obtained with respect to an eye. This corresponds to the provision of information obtained with respect to the eye.
  • the output device can output information-containing signals in a manner that is related to an eye, which may cause one
  • the output device could output signals acoustically when a user of the information system has closed his eyes and output optically, e.g. nn the user has his eyes open.
  • one information system output device could output signals when the user is looking at a particular item, while another information system output device outputs signals when the user is looking at another particular item.
  • the invention comprises two options for providing information. Firstly, a site where the information provided reflects a reference to the eye (i.e. a "content approach”, in German: “content approach”). Secondly, a point of disposal, in which the way of making available reflects a relation to the eye (i.e. a "carrier approach”, in German: “carrier approach”). According to the invention, these approaches can also be combined as desired.
  • An optical projection device could serve as the output device in the sense of the invention.
  • an optical pickup device is defined as any device capable of emitting optical signals or emitting light in a controllable manner. (For the sake of simplicity, both the emitting of optical signals and the controlled emission of light are referred to as "projection" in the rest of the application.)
  • the former includes, for example, lasers, laser diodes, LEDs, OLEDs, etc.
  • the latter could, for example, be a combination of a light source, a modulator often referred to in technical terms as "light valve” and a light guide arrangement that guides the light generated by the light source to the modulator.
  • the optical projection device itself or in cooperation with another device is capable of projecting light which can be determined with regard to its intensity, direction of propagation, polarization, spectral composition, in particular its wavelength, and / or another of its characteristic values If light changes over time, this is referred to in technical jargon as "modulation".
  • Detected or projected light is therefore often referred to in the application as a detected or projected “light beam” or also “scanning beam” or “projection beam”. This is particularly the case in discussions about the beam path, the beam diameter, the spectral composition and similar properties of a sensed or projected light, which are often associated with the concept of a light beam.
  • the information system can have one or more signal routing devices, signal converters and / or signal shaping devices.
  • signal routing devices for the purpose of routing or shaping a signal to be recorded, output, recorded or output
  • the information system can have one or more signal routing devices, signal converters and / or signal shaping devices.
  • Examples of such devices whose demarcation from one another is not always clear, are diaphragms, filters, controllable and non-controllable mirrors, splitter mirrors, A / D converters, acousto-optical modulators, cables, light guides, holographic elements, lenses, etc.
  • a plurality of signal detection devices, signal converters, output devices, signal routing devices and / or signal design devices can be combined with one another as separate units or integral units.
  • the present invention can be advantageously used in connection with the laid-open publications or applications PCT / EP00 / 09843, PCT / EP00 / 09840, PCT / EP00 / 09841, PCT / EP00 / 09842 , DE 101 27 826, PCT / EP01 / 05886, PCT / EP01 / 11634, PCT / EP01 / 11633, DE 196 31 414 AI and DE 197 28 890 AI use the systems, devices and methods described. The whole The content of these published documents or applications is therefore expressly incorporated into this application by reference.
  • glasses In view of the preferred embodiment of the systems or devices disclosed therein, for the sake of simplicity, they are referred to below as “glasses”.
  • the present invention can also be implemented in this embodiment. Holographic elements can be implemented instead of the glasses or as a coating of the glasses ,
  • a holographic element in the sense of the invention preferably comprises one or more holographic recordings (which corresponds to a "hologram") of an actual or virtually directly or indirectly computer-controlled exposure of the photographic material on which the holographic recording is based and is thus capable of refraction , Diffraction and / or reflection properties of this object to a certain extent under the specific circumstances of the holographic reproduction, in particular information about the three-dimensional topology of the object can be recorded and reproduced.
  • holographic recordings which corresponds to a "hologram”
  • holographic element itself does not have to have the topology recorded therein in its external form.
  • a flat holographic element could emulate the refractive, diffractive, and / or reflective properties of a curved object.
  • a curved holographic element could also emulate the refraction, diffraction and / or reflection properties of a differently curved or flat object.
  • a holographic element can also emulate the refraction, diffraction and / or reflection properties of different objects at different wavelengths. More information on this topic can be found in section 2 ("holographic element") of PCT / EP01 / 11633.
  • the fine-grained photographic material detects the very fine interference pattern of the light waves falling on the photographic material in a holographic recording.
  • the holographic reproduction which corresponds to a refraction of light in the sense of the invention, generally depends strongly on the wavelength, the angle of incidence and the phase of the incident light.
  • Light propagation change allows a brief, understandable wording.
  • the term “refraction” or “breaking” is therefore used in the description as a synonym with the actual generic term “propagation change”.
  • the present invention can be advantageously used in connection with the aforementioned PCT / EP00 / 09843, PCT / EP00 / 09840, PCT / EP00 / 09841, PCT / EP00 / 09842, DE 101 27 826, PCT / EP01 / 05886, PCT / EP01 / 11634, PCT / EP01 / 11633, DE 196 31 414 AI and DE 197 28 890 AI use the systems, devices and methods described.
  • the invention can be implemented as an information system that detects or records optical information from one eye using an optical scanning and / or projection device as disclosed there, preferably using the flying spot method, for example using a spiral, circular or elliptical movement pattern. projected into one eye.
  • the invention can also include an eye tracking function as disclosed therein, which enables detection and / or consideration of the eye movements.
  • the information system according to the invention can be designed, inter alia, as a portable, free-standing and / or multi-part system.
  • Information system according to the invention can be designed, inter alia, as a portable, free-standing and / or multi-part system.
  • a device that is suitable for carrying out the proposed method is always expressly disclosed, for example a suitably programmed computer, sensors that are able to deliver the necessary signals, signal processing devices that are able to process these signals in a suitable manner , Etc.
  • the information system according to the invention preferably has an image data processing compression device.
  • image data to be projected are processed in an information device located far from the projection device.
  • the image data are then transmitted from the information device to the projection device by radio, cable, light guide or by means of another communication medium.
  • image data which could also be very extensive in everyday applications of the information system, it makes sense to compress it before the transfer. This compression can be both lossless and lossy.
  • the image data processing compression device preferably reduces input image data in accordance with a predetermined movement pattern and / or a predetermined “pixel arrangement”.
  • a particularly efficient compression of the image data can be achieved by taking the underlying projection or scanning movement pattern and / or the selected “pixel arrangement” into account.
  • pixel arrangement is in quotation marks, since the invention provides projection patterns that are not necessarily under the usual concept a pixel would fall.
  • neighborhood relationships between the pixels often play a decisive role.
  • the image data are not necessarily present in a format that promotes optimal compression, and many image data compression methods are for raster-shaped, rather than spiral, elliptical, circular, or other novel pixel arrangements optimized.
  • the image data processing compression device preferably has an image data memory and is thus able to compress the image data of an image with reference to the image data of one or more images preceding in a sequence of images.
  • Many embodiments of the invention provide eye related image scanning and / or projection up from 50 Hz. Particularly in view of the close temporal sequence of the images, it can offer considerable advantages to carry out image data compression, which, for example, takes into account any redundancy between images of an image sequence.
  • the information system according to the invention preferably has a loss-free data compression device.
  • the image data has first been compressed in accordance with its image pattern, it makes sense to subsequently transfer this data without loss. If the transmission takes place in the order of the scanning or projection of the image data, depending on the consideration of the pixel sequence of the image data transmission, there may be further compression scope in the image data compression method, which could be exploited by lossless data compression.
  • lossless data compression can be used before each remote data transmission.
  • the information system comprises a glasses-shaped projection unit and a projection unit separate from the information unit, which supplies image data to be projected in compressed form to the projection unit, which it is decompressed.
  • This user-friendly embodiment of the invention is extremely powerful, yet light and ergonomic.
  • the information system according to the invention preferably comprises a projection system which generates a light beam which can be projected into the eye with little divergence, little convergence or coherently in such a way that the light beam at the air-eyeball transition has a diameter which is insignificant compared to the pupil diameter.
  • a projection system which generates a light beam which can be projected into the eye with little divergence, little convergence or coherently in such a way that the light beam at the air-eyeball transition has a diameter which is insignificant compared to the pupil diameter.
  • the inventors of the present invention have determined that such a light beam is particularly suitable for direct projection of image information onto the retina according to the flying spot method.
  • the deflection of a thin light beam generally places fewer demands on the deflection optics compared to the deflection of a wide beam.
  • a very high image resolution can be achieved in this way.
  • the information system according to the invention preferably comprises an optical signal detection system which is suitable for detecting light beams which are emitted by one eye with little divergence, little convergence or coherently in such a way that the light beam at the air-eyeball junction is one in comparison to the pupil diameter has insignificant diameter.
  • the light beam preferably has a diameter of less than 100 ⁇ m, 50 ⁇ m, 10 ⁇ m or 5 ⁇ m at the air-eyeball transition.
  • the project ion system is preferably part of an optical system that uses the light beam to project pixels of a perceptible image onto the retina.
  • such an information system is suitable for direct projection of image information onto the retina.
  • the light beam is preferably used to determine the position of the eye. As mentioned above, such an information system is also suitable for determining the viewing direction.
  • the information system according to the invention preferably comprises an eyeglass-shaped optical device which scans an eye and / or
  • the glasses-shaped optical device having a darkening device which allows variable shielding of the eyes vis-à-vis the outside world.
  • the information system according to the invention can be used sensibly even in strong ambient light, in particular without dazzling the user.
  • the darkening device preferably has a darkening layer which automatically becomes more opaque with increasing photon radiation.
  • a particularly advantageous, since less prone to failure, solution is to provide the glasses with a self-darkening, for example photochemical layer, as is the case with some sunglasses.
  • the darkening device is preferably controllable, while the information system has a darkening control device which is able to emit control signals to the darkening device in order to specifically vary the degree of shielding of the eyes.
  • a controlled, for example electrochromatic, variation of the darkening offers the advantage over the previously described solution that the degree of shielding can be specifically changed.
  • the information system comprises a field of view detection device which detects optical signals from the field of view assigned to an eye, and a projection device which projects image information obtained on the basis of the detected optical signals into the eye, wherein if the parallax between the detection direction of the field of view detection device and the viewing direction of the eye exceeds a predetermined limit value, the projection is carried out in such a way that the
  • the information system functions as a vision improvement system.
  • parallaxes can occur here, in particular in applications in which the information system is used to magnify nearby objects, which have a disruptive effect on the user.
  • the angle between the viewing direction and the detection direction necessary to capture the targeted area of the visual field. If this angle exceeds a predetermined limit value, the circumstances of the projection can be changed so that the eye primarily perceives the projected image information. For example, the brightness of the projected image could be increased and / or the eyes shielded at least partially from the outside world. Thus, the eye receives information mainly from one source, namely the projection, with the result that there is no longer any parallax-related optical contradiction.
  • the eye is preferably at least partially shielded from the outside world by the outside world.
  • the beam intensity of the projection beam is raised at least for a part of the projection in Parallaxenfall.
  • the beam intensity of the projection beam is preferably increased when the projected light beam irradiates the macula and its immediate surroundings.
  • the beam intensity is preferably raised so gently that the limits of the intensity increase are barely or not at all perceptible to the user.
  • the information system according to the invention preferably comprises an optical light guide system by means of which the projection and / or detection direction of a projected or detected light beam can be changed, the optical light guide system having a coarse and a fine deflection device.
  • the beam deflection on which the movement pattern of a projection is based should take place at a high frequency, for example 10 to 100 kHz, while tracking the eye at a frequency around 50 Hz is entirely sufficient.
  • the optical light guide system preferably has a fine deflection device mounted on a coarse deflection device.
  • a fine deflection device mounted on a coarse deflection device.
  • the coarse deflection device could of course be mounted on the fine deflection device. In most cases, however, this does not lead to any advantageous results.
  • the fine deflection device preferably comprises an angle-selective optical detector or a light source, the light emission direction of which can be controlled.
  • detectors and light sources are suitable for use as a projection or signal detection device with an integrated fine deflection function, i.e. as a fine deflection device in the sense of the advantageous features described above.
  • the information system according to the invention preferably comprises an optical one
  • Signal detection device for detecting light from an eye and a signal processing device based on that detected from the eye
  • Light determines the position of a "shadow" of the retinal pit of the eye depicted on the cornea of the eye.
  • the information system preferably comprises a projection device which illuminates the retina of the eye with light.
  • the "shadow” of the retinal pit on the inside of the cornea can also be seen with naturally incident light, it can be advantageous for faster and clearer detection of the "shadow", in particular to actively project modulated light into the eye. For example, if light is projected onto a circular area of the retina around the supposed position of the macula, this light, if the macula should actually fall in this area, will form a recognizable circular pattern on the inside of the cornea. If the light is modulated according to a predetermined pattern during projection, the light can be more easily distinguished from the external light, so that a more sensitive pattern recognition is possible.
  • the invention preferably comprises an eyeglass-shaped information system, in particular an information system for delivering and / or detecting optical signals to or from an eye, with at least one ultrasound source for delivering modulated ultrasound signals, a plurality of ultrasound detectors for detecting the emitted ultrasound signals, and a signal processing system Device based on the detected
  • Ultrasound signals determine the position and / or orientation of the information system vis-à-vis a user's skull.
  • the invention provides the features mentioned above.
  • the use of ultrasound signals offers easy access to the variety of features of the cartilage and bone areas around the eyes.
  • At least one of the ultrasound detectors is preferably an array-like detector.
  • the information system according to the invention preferably comprises an optical one
  • Movement pattern of the flying spot is readjusted during the scanning or projection process.
  • information system comprises an optical projection device for projecting information in an eye according to the flying spot principle, wherein the projection apparatus is characterized according to a pixel irregular pattern.
  • a flying spot projection device is free to draw both the shape and the position of the projected pixels as desired.
  • the invention therefore proposes the use of an irregular pattern in the drawing of the pixels, the respective shape and / or the respective position of the pixels among one another, i.e. their spatial distribution is subject to an irregularity.
  • the irregularity can be realized in different ways.
  • the diameter of punctiform pixels could be changed according to an irregularity.
  • the pixels could be more irregular as short lines Length can be drawn. The latter could easily be achieved by means of a so-called oversampling of the pixel frequency, in which each pixel actually consists of a series of sub-pixels. Accordingly, the pixels could be positioned according to an irregular pattern.
  • the irregularity could also lie in the fact that the projection pattern, which could also be regular, is changed according to an irregular pattern after each projection process.
  • the irregular pattern is preferably selected from a predetermined plurality of irregular patterns.
  • the irregular pattern is selected from a predetermined number of irregular patterns.
  • the respective pattern could be chosen, for example, "in sequence” or randomly from the large number.
  • the information system according to the invention preferably comprises a pixel determination device which determines the irregular pattern on the basis of the image data to be projected.
  • information system comprises a pixel determining device which determines the respective pixels based on the contents to be projected image data and the irregular pattern.
  • the pixel determination device preferably transmits corresponding pixel and / or pattern data to the projection device.
  • the pixel determination device could transmit the pixel and / or pattern data to the projection device in any manner.
  • the pixel determination device could only transmit an identification number assigned to a selected pattern to the projection device.
  • the pixel determination device could also transmit detailed data, for example exact sequential timing data for the respective pixels of the pattern together with respective pixel content data, to the projection device.
  • the data could of course also be compressed before transmission.
  • the information system according to the invention is preferably equipped with signal detection devices in such a way that signals from a pair of eyes can be detected, and includes one
  • Signal processing device which determines the position of a characteristic, typically symmetrically arranged feature of both eyes from the detected signals, and calculates an eye-related horizon from the position of these two features.
  • This horizon can be determined from the position of two presumably facial symmetrical eye features.
  • Such pairs of features are, for example, the pupils, the blind spots, and the retinal pits. These features of the two eyes are usually approximately symmetrical to the symmetry axis of the face.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the operation of an information system according to a first embodiment of the invention
  • 2A is a schematic representation of an unfavorable pixel pattern
  • FIG. 2B shows a schematic illustration of an advantageous pixel pattern according to a second exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of an advantageous pixel pattern according to a third exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 4A shows a schematic illustration of a parallax-free observation of an object
  • Figure 4B is a schematic representation of a parallax-related view of an object.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the structure of an information system according to a first exemplary embodiment of the invention, in particular a schematic representation of the structure of a path for information acquisition and regeneration in an eye-tracking, projecting information system.
  • a detection unit 121, an information unit 122 and a projection unit 123 are shown.
  • the detection unit 121 and the projection unit 123 are preferably designed together as glasses-shaped optical units, which comprise a supply unit, for example, which can be worn on the belt for components that cannot be accommodated in the glasses.
  • a signal detection device 101 detects eye-related signals 151. Since these signals 151 form the basis of eye tracking (in English: eye tracking), such signals become in the case described Detects signals that have been emitted by an eyeball 150, ie signals 151 that have been emitted or reflected by the eyeball 150 itself.
  • the signal detection device 101 converts the detected eye-related signals 151 into signals 111 with the desired signal format and outputs these signals 111 to an eye tracker device 102.
  • the eye tracker device 102 which could be, for example, an eye tracker device according to one of the applicants' applications mentioned at the outset, generates an output signal 112 which, for example, provides information about the viewing direction of the eyeball 150, about a target object or about that currently provides an image of the outside world perceived by the macula of the eyeball 150.
  • the output signal 112 is routed, for example by radio, to an information device 103 and / or a conversion device 104.
  • a “reshaping device” here is a device that processes image data for the purpose of a projection according to the invention, while the term “information device” is to be understood as any device that is capable of supplying image data.
  • the image data can be output as a function of an input signal supplied to the information device, which is why the information device could also have a much more extensive functionality than just the ability to supply image data. This functionality could include, for example, pattern recognition, image processing, database research, or any other information gathering process.
  • the information device 103 and the conversion device 104 of the information system shown serve only the purpose of a section of a static image, for example stored in Cartesian coordinates in the information device, depending on the viewing direction of the eyeball 150 to project onto the eyeball 150 and that the eye tracker device 102 is able to provide the viewing direction as absolute coordinates in the coordinate system of the present static image to be projected.
  • the information device 103 transmits a section of the static image to the conversion device 104 in the form of image data 113.
  • the information device 103 preferably transmits the image data of an image section that is larger than that Image section to be projected so that image data does not have to be transmitted with every projection process. Likewise, the information device could only transmit the image data that entered the image section due to a change in the viewing direction. Because it is to be expected that the change in the viewing direction between projection processes will be slight.
  • the conversion device 104 preferably comprises a memory for storing the incoming image data 113.
  • the reshaping device 104 selects the image data to be actually displayed from the received image data 113 and subjects it to one or more reshaping operations.
  • the conversion device 104 could first perform a purely mathematical conversion of the selected image data into the coordinate system of the projection process and the result data save or output in a format suitable for the projection of the pixel pattern.
  • the conversion device 104 could carry out image data processing compression of the selected image data, i. H. free the image data from redundancies and other data excess, for example on the basis of perception-related phenomena and the pixel neighborhood relationships resulting from the image display of the image data.
  • This could include lossless as well as lossy data operations.
  • the use of lossless data operations presupposes that the image data is appropriately decompressed before the projection.
  • lossless data compression methods is particularly useful when there are great similarities between images in close succession or to be expected and the conversion device has one Memory that stores compression-relevant data during a sequence of images. Accordingly, the decompression device should also have sufficient memory.
  • the advantage of an image data processing compression of the selected image data during the coordinate transformation is that some data reduction options can be recognized more easily in a specific coordinate system.
  • the data reduction options of two coordinate systems and the pixel pattern to be used could be taken into account.
  • the conversion device 104 ascertains a suitable pixel pattern in the sense of a pixel determination device, taking into account any compression advantages, for example by mathematical analysis or trying out some compression strategies. For example, contiguous pixels of barely distinguishable color along the projection path could be merged into one pixel. Likewise, highly detailed areas of the image could be displayed with a high pixel density, while "quieter" areas of the image could be displayed with a lower pixel density.
  • the reshaping device 104 could also employ temporal "dithering", in which a detailed image follows an information-reduced image, so that a color addition of the two images felt by the user emulates the desired image.
  • temporal "dithering" in which a detailed image follows an information-reduced image, so that a color addition of the two images felt by the user emulates the desired image.
  • this approach may pose a problem in the case of a limited data transmission bandwidth advantageous alternative to a pure repetition of an image (which is only perceptible in borderline cases at a projection frequency of 50 Hz and can therefore be used very advantageously) or even an image sequence.
  • the image data which may have been converted by the conversion device 104, plus pixel pattern data, are finally output as output signals 114. This is preferably done in a format suitable for the projection of the pixel pattern.
  • Compression device 105 can be eliminated as needed.
  • the signal data 115 resulting from the steps described above are transmitted, for example, by radio to the projection unit 123, where they may be decompressed by a decompression device 106 in accordance with the lossless compression methods carried out on the image or signal data.
  • the signal data 116, possibly decompressed, received by the projection unit 123 are temporarily stored in a memory 107 if necessary and are preferably fed to the projection device 108 as a serial data sequence 117 for "flying spot projection".
  • the projection device 108 projects optical signals 118 onto the eyeball 150.
  • FIG. 2A shows a schematic illustration of an unfavorable pixel pattern 240
  • FIG. 2B shows a schematic illustration of an advantageous pixel pattern 240 according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • Both pixel patterns 240 are based on a multiplicity of concentric circles 241, which could correspond to the movement pattern of a circular projection process according to the flying spot principle.
  • the respective circles 241 are divided into areas 242, which could correspond to the pixels of a circular projection process according to the flying spot principle.
  • the respective regions 242 of a respective circle are of the same size. While this can be simplistic and thus advantageous, it is not imperative for the success of the invention. With increasing size, the circles 241 are divided into increasingly more areas 242 as soon as the size of a respective area of a circle exceeds a predetermined limit value. This is also advantageous, but not mandatory, as explained elsewhere in the description.
  • the circles 241 are divided along common boundaries 243 in the areas 242.
  • these can Area boundaries 243 or pixel boundaries are particularly easy to be perceived by the eye due to their, in particular, linear regularity and thus have a disruptive effect on the perception of the projected information.
  • the pixel pattern 240 shown in FIG. 2B is suitable due to its irregularity to largely avoid such a perception disturbance. This irregularity is achieved compared to the embodiment of FIG. 2A in that each circle has been rotated once at a random or irregular angle around the concentric point with respect to the adjacent circle lying inside it.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of an advantageous pixel pattern 340 according to a third exemplary embodiment of the invention.
  • the pixel pattern 340 is based on a plurality of concentric circles 341, which could correspond to the movement pattern of a circular projection process according to the flying spot principle.
  • the respective circles 341 are divided into regions 342 which are arranged irregularly and which could correspond to the pixels of a circular projection process according to the flying spot principle.
  • the respective regions 342 of a respective circle are generally of the same size. While this can be simplistic and therefore advantageous, it is not essential for the success of the invention. As the size increases, the circles 341 are divided into increasingly more areas 342 as soon as the size of a respective area of a circle exceeds a predetermined limit value. This is also advantageous, but not mandatory, as will be explained elsewhere in the description.
  • FIG. 3 shows an area 346 in which the size of the areas 342 is larger in relation to the average area 342, and an area 347 in which the size of the areas 342 is smaller in relation to the average area 342.
  • FIG. 4A shows a schematic representation of a parallax-free observation of an object
  • FIG. 4B shows a schematic representation of a parallax-related observation of an object.
  • FIG. 4A shows an object 460 which is distant from a viewing eye 450 and which is likewise optically detected by an optical signal detection device 470.
  • the object 460 lies along a line 452, which stands at an angle ⁇ from a “straight-ahead” reference direction 451.
  • the object 460 lies along a line 472, which is around one Angle ⁇ differs from a "straight looking" reference direction 471.
  • the angles ⁇ and ⁇ are almost identical despite the distance between the eye 450 and that of an optical signal detection device 470.
  • FIG. 4B shows an object 460 ′ which is close to a viewing eye 450 and which is likewise optically detected by an optical signal detection device 470.
  • the object lies along a line 472 ', which differs by an angle ⁇ ' from a "straight-ahead” reference direction 471.
  • angles ⁇ ' and ⁇ ' are quite different due to the proximity of the object 460' and the distance between the eye 450 and that of an optical signal detection device 470.
  • Information system with a signal detection device suitable for detecting eye-related signals and an output device for making available information in correlation with the detected eye-related signals.
  • the image data processing compression device has an image data memory and is capable of the image data of an image with reference to the
  • Information system comprises a spectacle-shaped projection unit and an information unit separate from the projection unit, the one to be projected
  • Information system with a projection system that generates a light beam that is so with little divergence, little convergence or coherent in an eye can be projected so that the light beam at the air-eyeball transition has a diameter which is insignificant compared to the pupil diameter.
  • Pupil diameter has insignificant diameter
  • Eyeball transition has a diameter of less than 100 microns.
  • Information system according to item 7 the projection system being part of an optical system which uses the light beam to project pixels of a perceptible image onto the retina.
  • Information system with an eyeglass-shaped optical device which performs a scanning of an eye and / or a projection into an eye according to the flying spot principle, the eyeglass-shaped optical device having a darkening device which visually shields the eyes variably. vis the outside world allowed.
  • the darkening device having a darkening layer which automatically becomes more opaque with increasing photon radiation.
  • the darkening device is controllable and with a darkening control device which is able to emit control signals to the darkening device in order to vary the degree of shielding of the eyes in a targeted manner.
  • Information system with a visual field detection device, which detects optical signals from the visual field assigned to an eye; and a projection device which projects image information obtained on the basis of the detected optical signals into the eye, wherein if the parallax between the detection direction of the
  • the projection is carried out such that the eye mainly perceives the projected image information.
  • Beam of light illuminates the macula and its immediate surroundings.
  • the fine deflection device comprising a light source whose direction of light emission can be controlled.
  • Information system with an optical signal detection device for detecting light from an eye; and a signal processing device which, on the basis of the light detected from the eye, determines the position of a "shadow" of the retinal pit of the eye depicted on the cornea of the eye.
  • Information system according to item 26 with a projection device which illuminates the retina of the eye with modulated light.
  • Spectacle-shaped information system in particular an information system for delivering and / or detecting optical signals to or from an eye, with at least one ultrasound source for delivering modulated ultrasound signals; several ultrasonic detectors for the detection of the emitted
  • Ultrasonic signals and a signal processing device based on the detected
  • Ultrasound signals determine the position and / or orientation of the information system vis-a-vis the skull of a user.
  • Spectacle-shaped information system according to item 28, at least one of the ultrasound detectors being an array-like detector. Readjustment of the movement pattern
  • Information system with an optical scanning and / or projection device for scanning an eye or projection into an eye according to the flying spot principle, the movement pattern of the flying spot being readjusted during the scanning or projection process.
  • Information system according to item 31 or 33, with a pixel determination device which determines the irregular pattern on the basis of the image data to be projected.
  • Information system with a pixel determination device which determines the respective pixel contents on the basis of the image data to be projected and the irregular pattern.
  • Information system which is equipped with signal detection devices in such a way that detection of signals originating from a pair of eyes is possible with a signal processing device which determines the position of a characteristic, typically symmetrically arranged feature of both Eyes determined from the detected signals, and an eye-related horizon is calculated from the position of these two features.

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Abstract

The invention relates to an information system and a method for eye-related provision of information and/or provision of information to be extracted in relation to the eye. The inventive information system comprises a signal detecting device used for detecting signals which are related to the eye and an output device for the provision of information in correlation with the detected eye-related signals. An information system comprising a projection system is disclosed which produces a light beam, which can be projected into the eye with reduced divergence, reduced convergence or in a related manner, whereby the light beam in the transition between the air and the cornea has an unsubstantial diameter when compared to the diameter of the pupil.

Description

VERFAHREN UND SYSTEM ZUM ZURVERFUEGUNGSTELLEN VON INFORMATIONEN ÜBER DAS AUGEMETHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING INFORMATION ABOUT THE EYE
Gebiet der ErfindungField of the Invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Informationssystem sowie ein Verfahren zum augenbezogenen Zurverfugungstellen von Informationen und/oder zum Zurverfugungstellen von augenbezüglich gewonnenen Informationen.The present invention relates to an information system and a method for the eye-related provision of information and / or for the provision of eye-related information.
Stand der TechnikState of the art
In den noch unveröffentlichten Anmeldungen der Anmelderin PCT/EP00/09843, PCT/EPOO/09840, PCT/EP00/09841 und PCT/EPOO/09842, die am 07. Oktober 2000 eingereicht wurden, DE 101 27 826, die am 08. Juni 2001 eingereicht wurde, sowie PCT/EP01/11633, die am 08. Oktober 2002 eingereicht wurde, sind mannigfaltige Informations-, Projektions- und Aufnahmesysteme sowie entsprechende Verfahren beschrieben, die unter anderem dem Ziel verfolgen, Information in einer den Anforderungen eines sehenden Menschen angepaßten Art und Weise zur Verfügung zu stellen.In the as yet unpublished applications by PCT / EP00 / 09843, PCT / EPOO / 09840, PCT / EP00 / 09841 and PCT / EPOO / 09842, which were filed on October 7, 2000, DE 101 27 826, which filed on June 8 2001, as well as PCT / EP01 / 11633, which was filed on October 8, 2002, describes a variety of information, projection and recording systems as well as corresponding processes which, among other things, pursue the goal of providing information in a way adapted to the requirements of a sighted person Way to provide.
In der noch unveröffentlichter Anmeldung der Anmelderin PCT/EP01/05886, die am 22. Mai 2001 eingereicht wurde, sind mannigfaltige Verfahren und Vorrichtungen zur Anpassung eines optischen Systems an die Blickrichtung des menschlichen Auges und zugehörige Systeme zur Bestimmung der Veränderung der Relativlage zwischen dem optischen System und dem optischen System des Auges beschrieben, die beispielsweise in Zusammenhang mit den oben genannten Informations-, Projektionsund Aufnahmesysteme und entsprechenden Verfahren nützlich sein können.In the as yet unpublished application by applicant PCT / EP01 / 05886, which was filed on May 22, 2001, manifold methods and devices for adapting an optical system to the direction of the human eye and associated systems for determining the change in the relative position between the optical System and the optical system of the eye described, which can be useful, for example, in connection with the above information, projection and recording systems and corresponding methods.
In der noch unveröffentlichter Anmeldung der Anmelderin PCT/EP01/11634, die am 08. Oktober 2001 eingereicht wurde, sind mannigfaltige Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung der Lage und/oder der Orientierung eines Auges beschrieben, die sowohl für die Gewinnung von augenbezogenen Informationen als auch für ein augenbezogenes Zurverfugungstellen von Informationen nützlich sein können.In the as yet unpublished application of the applicant PCT / EP01 / 11634, which was filed on October 8, 2001, manifold methods and devices for determining the position and / or the orientation of an eye are described, which are used both for obtaining eye-related information and may be useful for eye-related provision of information.
Ebenfalls zum einschlägigen Stand der Technik gehört die Vorrichtung zur Aufnahme des Netzhautreflexbildes und Überlagerung von Zusatzbildern gemäß der Offen leg ungsschrift DE 196 31 414 AI sowie das Verfahren zur Verbesserung desAlso relevant to the prior art is the device for recording the retinal reflex image and superimposing additional images according to the published specification DE 196 31 414 AI and the method for improving the
BESTATIGUNGSKOPIE optischen Wahrnehmungsvermögens durch Modifikation des Netzhautbildes gemäß der Offenlegungsschrift DE 197 28 890 AI.BESTATIGUNGSKOPIE optical perception through modification of the retinal image according to the published patent application DE 197 28 890 AI.
Es ist insbesondere in Hinblick auf Spezialanwendung eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, sowohl den oben aufgezeigten Stand der Technik zu verbessern, als auch Merkmale dieses Standes der Technik in neuer vorteilhafter erfinderischer Weise zu kombinieren.In particular with regard to special application, it is an object of the present invention both to improve the prior art shown above and to combine features of this prior art in a new advantageous inventive manner.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Informationssystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.According to the invention, this object is achieved by the information system according to claim 1. Preferred embodiments of the invention are described in the subclaims.
In seiner allgemeinsten Form umfaßt das erfindungsgemäße Informationssystem eine zur Erfassung augenbezogener Signale geeignete Signalerfassungsvorrichtung sowie eine Ausgabevorrichtung zum Zurverfugungstellen von Information in Korrelation mit den erfaßten augenbezogenen Signalen.In its most general form, the information system according to the invention comprises a signal detection device suitable for detecting eye-related signals and an output device for making available information in correlation with the detected eye-related signals.
Im Sinne der Erfindung ist eine Signalerfassungsvorrichtung jede Vorrichtung, die geeignet ist, Signale zu detektieren und/oder zu erfassen. (Im übrigen Teil der Anmeldung wird sowohl das Detektieren als auch das Erfassen der Einfachheit halber als „Erfassung" bezeichnet.)For the purposes of the invention, a signal detection device is any device that is suitable for detecting and / or detecting signals. (In the rest of the application, both the detection and the detection are referred to as "detection" for the sake of simplicity.)
Im Sinne der Erfindung ist eine Erfassung augenbezogener Signale jede Signalerfassung, deren erfaßte Signale auch im weitesten Sinne einen Bezug zum Auge aufweisen. Es können zum Beispiel Signale erfaßt werden, die direkte oder indirekte Auskunft über den Zustand und/oder eine Zustandänderung des Augapfels, seiner Bestandteile, der okularen Muskulatur, der Augenlider, o.a. liefern.For the purposes of the invention, a detection of eye-related signals is any signal detection whose detected signals are also related to the eye in the broadest sense. For example, signals can be recorded that provide direct or indirect information about the condition and / or a change in condition of the eyeball, its components, the ocular muscles, the eyelids, etc. deliver.
Zum Beispiel könnte die erfindungsgemäße Signalerfassungsvorrichtung die photonische Bestrahlung erfassen, die auf ein Auge gerichtet ist, von einem Auge abgestrahlt und/oder von einem Auge zurückreflektiert wird. Der bei der Erfassung berücksichtigte Erfassungsbereich könnte sich sowohl auf einen Teil des Augapfels, z.B. die Retina, die Makula oder die Iris, als auch auf einen Bereich in unmittelbarer Nähe des Augapfels, z.B. ein vor dem Auge positioniertes Brillenglas, eines der Augenlider oder eine neben dem Auge angeordnete Kamera, beschränken. Ebenfalls könnten Signale bezüglich der Zustand der Augenlider, die Orientierung und/oder Lage des Augapfels und/oder Aktivitäten der okularen Muskulatur mechanisch, akustisch und/oder elektrisch erfaßt werden.For example, the signal detection device according to the invention could detect the photonic radiation which is directed to an eye, is emitted by an eye and / or is reflected back by an eye. The detection area taken into account during the detection could be part of the eyeball, e.g. the retina, the macula or the iris, as well as an area in the immediate vicinity of the eyeball, e.g. a spectacle lens positioned in front of the eye, one of the eyelids or one next to it camera placed in the eye. Also could be signals regarding the condition of the eyelids, the orientation and / or location of the eyeball and / or activities of the ocular muscles can be detected mechanically, acoustically and / or electrically.
Die augenbezogene Signalerfassung erfolgt vorzugsweise berührungsfrei, d.h. ohne das Auge und/oder seinen Träger zu berühren, zum Beispiel durch die Erfassung von akustischen und/oder elektromagnetischen Signalen, beispielsweise ultraviolettem, infrarotem und/oder sichtbarem Licht. (Eine Erfassung von Licht mit einer Wellenlänge von ca. 1,1 μm ist gemäß der Offenbarung der PCT/EP00/09843 besonders sinnvoll.) Gemäß der Erfindung kann es sinnvoll sein, die Signalerfassung gezielt einzuschränken, beispielsweise die erfaßten räumlichen, zeitlichen und/oder spektralen „Erfassungsfenster" durch Filter, Blenden, Ausrichtung der Signalerfassungsvorrichtung, o.a. in einer bestimmbaren Weise zu begrenzen.The eye-related signal acquisition is preferably carried out without contact, i.e. without touching the eye and / or its wearer, for example by detecting acoustic and / or electromagnetic signals, for example ultraviolet, infrared and / or visible light. (Detection of light with a wavelength of approx. 1.1 μm is particularly useful according to the disclosure of PCT / EP00 / 09843.) According to the invention, it can be useful to specifically limit the signal detection, for example the detected spatial, temporal and / or to limit spectral “detection windows” by means of filters, diaphragms, alignment of the signal detection device or the like in a determinable manner.
Als Signalerfassungsvorrichtung im Sinne der Erfindung könnte eine Signalerfassungsvorrichtung gemäß der Offenbarung der PCT/EP00/09843 oder eine optische Abtastvorrichtung gemäß der Offenbarung der PCT/EP01/11633 dienen. Dort ist eine optische Abtastvorrichtung als jede Vorrichtung definiert, die in der Lage ist, optische Signale zum Zwecke der Informationsgewinnung zu detektieren oder zu erfassen. Üblicherweise umfassen solche Abtastvorrichtung mindestens einen Signalwandler, um eine für eine eventuelle Bearbeitung oder Signalgewinnung ausreichende Signaltrennung, Signalstärke oder dergleichen zu gewährleisten. Dementsprechend könnte die erfindungsgemaße optische Abtastvorrichtung einen optischen Signalwandler aufweisen, beispielsweise eine opto-elektronische Vorrichtung wie ein CCD-Photoempfänger, eine Photomultiplier-Vorrichtung oder eine Photodiode oder eine rein optische Vorrichtung, die das abgetastete Licht in rein optische Signale für eine weitere optischen und/oder opto-elektronischen Bearbeitung umwandelt. Bei solchen rein optischen Vorrichtungen ist in letzter Zeit weltweit erheblicher technischer Fortschritt erzielt worden, so daß mit ihrem kommerziellen Einsatz auch im Rahmen der Erfindung in nächster Zukunft zu rechnen sei.A signal detection device according to the disclosure of PCT / EP00 / 09843 or an optical scanning device according to the disclosure of PCT / EP01 / 11633 could serve as the signal detection device in the sense of the invention. There, an optical scanning device is defined as any device capable of detecting or detecting optical signals for the purpose of information acquisition. Such scanning devices usually comprise at least one signal converter in order to ensure signal separation, signal strength or the like which is sufficient for any processing or signal acquisition. Accordingly, the optical scanning device according to the invention could have an optical signal converter, for example an optoelectronic device such as a CCD photo receiver, a photomultiplier device or a photodiode or a purely optical device, which converts the scanned light into purely optical signals for a further optical and / or opto-electronic processing. With such purely optical devices, considerable technical progress has recently been achieved worldwide, so that their commercial use can also be expected in the near future within the scope of the invention.
Im Sinne der Erfindung ist eine Ausgabevorrichtung jede Vorrichtung, die geeignet ist, Signale auf mindestens eine Art auszugeben. Die Signalausgabe erfolgt vorzugsweise an eine oder mehrere Personen, oder an eine oder mehrere andere Vorrichtungen oder ohne einen bestimmten Adressanten, beispielsweise als akustische Lautsprecherausgabe. Die Erfindung stellt ab initio keine Einschränkungen auf die Art der Signalausgabe, d.h. sie könnte beispielsweise auf elektromagnetischer, akustischer, mechanischer, thermischer und/oder chemischer Weise erfolgen. Somit könnte die Signalausgabe derart erfolgen, daß die Signale für einen Menschen taktil, visuell, hörbar, riechbar und/oder geschmacklich wahrnehmbar sind. Wie eine derartige Signalausgabe erfindungsgemäß erfolgen könnte, ist detailliert, jedoch nicht abschließend, in den vorstehenden Anmeldungen der Anmelderin beschrieben.For the purposes of the invention, an output device is any device which is suitable for outputting signals in at least one way. The signal is preferably output to one or more people, or to one or more other devices or without a specific addressee, for example as an acoustic loudspeaker output. Ab initio, the invention places no restrictions on the type of signal output, ie it could be done, for example, in an electromagnetic, acoustic, mechanical, thermal and / or chemical manner. The signal could thus be output in such a way that the signals are tactile for a human, are visually, audible, smellable and / or taste-perceptible. How such a signal output according to the invention could take place is described in detail, but not conclusively, in the above applications of the applicant.
Das erfindungsgemäße Zurverfugungstellen von Informationen in Korrelation mit erfaßten augenbezogenen Signalen kann sowohl über eine Ausgabevorrichtung zum Zurverfugungstellen von bezüglich eines Auges gewonnenen (an anderer Stelle abgekürzt als „augenbezüglich gewonnen" bezeichnet) Informationen als auch über eine Ausgabevorrichtung zum augenbezogenen Zurverfugungstellen von Informationen erfolgen. Somit können von der Ausgabevorrichtung ausgegebene Signale mit Informationen behaftet sein, die bezüglich eines Auges gewonnen worden sind. Dies entspricht einem Zurverfugungstellen von augenbezüglich gewonnen Informationen. Ebenfalls kann die Ausgabevorrichtung informationsbehaftete Signale auf eine Art und Weise ausgeben, die einen Bezug zu einem Auge hat, was einem augenbezogenen Zurverfugungstellen entspricht. Zum Beispiel könnte die Ausgabevorrichtung Signale akustisch ausgeben, wenn ein Benutzer des Informationssystems die Augen geschlossen hat, und optisch ausgeben, wenn der Benutzer die Augen offen hat. Ebenfalls könnte eine Ausgabevorrichtung des Informationssystems Signale ausgeben, wenn der Benutzer einen bestimmten Gegenstand anschaut, während eine andere Ausgabevorrichtung des Informationssystems Signale ausgibt, wenn der Benutzer einen anderen bestimmten Gegenstand anschaut.The provision of information according to the invention in correlation with detected eye-related signals can take place both via an output device for making available information obtained with respect to an eye (abbreviated as "obtained with respect to the eye" elsewhere) and via an output device for providing information related to the eye Signals output by the output device may be afflicted with information obtained with respect to an eye. This corresponds to the provision of information obtained with respect to the eye. Likewise, the output device can output information-containing signals in a manner that is related to an eye, which may cause one For example, the output device could output signals acoustically when a user of the information system has closed his eyes and output optically, e.g. nn the user has his eyes open. Also, one information system output device could output signals when the user is looking at a particular item, while another information system output device outputs signals when the user is looking at another particular item.
Anders ausgedruckt, umfaßt die Erfindung zwei Möglichkeit eines Zurverfügungstellens von Informationen. Erstens ein Zurverfugungstellen, bei dem die zur Verfügung gestellten Informationen einen Bezug zum Auge widerspiegeln (d.h. einen „content approach", zu deutsch : „Inhaltsansatz"). Zweitens ein Zurverfugungstellen, bei dem die Art und Weise des Zurverfügungstellens einen Bezug zum Auge widerspiegeln (d.h. einen „carrier approach", zu deutsch : „Trägeransatz"). Erfindungsgemäß lassen sich diese Ansätze auch beliebig kombinieren.In other words, the invention comprises two options for providing information. Firstly, a site where the information provided reflects a reference to the eye (i.e. a "content approach", in German: "content approach"). Secondly, a point of disposal, in which the way of making available reflects a relation to the eye (i.e. a "carrier approach", in German: "carrier approach"). According to the invention, these approaches can also be combined as desired.
Als Ausgabevorrichtung im Sinne der Erfindung könnte eine optische Projektionsvorrichtung gemäß der Offenbarung der PCT/EP01/11633 dienen. Dort ist eine optische Abtastvorrichtung als jede Vorrichtung definiert, die in der Lage ist, optische Signale zu emittieren oder Licht in einer kontrollierbaren Art und Weise abzugeben. (Sowohl das Emittieren von optischen Signalen als auch die kontrollierte Abgabe von Licht wird der Einfachheit halber im übrigen Teil der Anmeldung als „Projektion" bezeichnet.) Zum Ersteren gehören beispielsweise Laser, Laserdioden, LED's, OLED's, etc. Letztere könnte zum Beispiel eine Kombination aus einer Lichtquelle, einem in der Fachsprache häufig als „light valve" (zu deutsch: Lichtventil) bezeichneten Modulator und einer Lichtleitanordnung, die das von der Lichtquelle erzeugte Licht zum Modulator leitet. Vorzugsweise ist die optische Projektionsvorrichtung selbst oder in Zusammenarbeit mit einer weiteren Vorrichtung in der Lage, Licht zu projizieren, das bezüglich seiner Intensität, Ausbreitungsrichtung, Polarisation, spektralen Zusammensetzung, insbesondere seiner Wellenlänge, und/oder eines anderen seiner Kenngrößen bestimmbar ist. Werden die Kenngrößen des Lichtes zeitlich verändert, wird dies in der Fachsprache als „Modulation" bezeichnet.An optical projection device according to the disclosure of PCT / EP01 / 11633 could serve as the output device in the sense of the invention. There, an optical pickup device is defined as any device capable of emitting optical signals or emitting light in a controllable manner. (For the sake of simplicity, both the emitting of optical signals and the controlled emission of light are referred to as "projection" in the rest of the application.) The former includes, for example, lasers, laser diodes, LEDs, OLEDs, etc. The latter could, for example, be a combination of a light source, a modulator often referred to in technical terms as "light valve" and a light guide arrangement that guides the light generated by the light source to the modulator. Preferably the optical projection device itself or in cooperation with another device is capable of projecting light which can be determined with regard to its intensity, direction of propagation, polarization, spectral composition, in particular its wavelength, and / or another of its characteristic values If light changes over time, this is referred to in technical jargon as "modulation".
Die Ausbreitung von Licht wird typischerweise als strahlenartig bezeichnet. Erfaßtes bzw. projiziertes Licht wird deshalb in der Anmeldung häufig als ein erfaßter bzw. projizierter „Lichtstrahl" oder auch „Abtaststrahl" bzw. „Projektionsstrahl" bezeichnet. Dies ist insbesondere bei Diskussionen um den Strahlengang, den Strahlendurchmesser, der spektralen Zusammensetzung und ähnlichen Eigenschaften eines erfaßten bzw. projizierten Lichtes der Fall, die häufig mit dem Konzept eines Lichtstrahles assoziiert sind.The propagation of light is typically referred to as radiation-like. Detected or projected light is therefore often referred to in the application as a detected or projected “light beam” or also “scanning beam” or “projection beam”. This is particularly the case in discussions about the beam path, the beam diameter, the spectral composition and similar properties of a sensed or projected light, which are often associated with the concept of a light beam.
Zwecks eines Leitens oder eines Gestaltens eines zu erfassenden, auszugebenden, erfaßten bzw. ausgegebenen Signals kann das erfindungsgemäße Informationssystem über eine oder mehrere Signalleitvorrichtungen, Signalwandler und/oder Signalgestaltungsvorrichtung verfügen. Beispiele für solche Vorrichtungen, deren Abgrenzung von einander nicht immer eindeutig ist, sind Blenden, Filter, steuerbare und nicht-steuerbare Spiegel, Teilerspiegel, A/D-Wandler, akusto-optische Modulatoren, Kabel, Lichtleiter, holographische Elemente, Linsen, etc.For the purpose of routing or shaping a signal to be recorded, output, recorded or output, the information system according to the invention can have one or more signal routing devices, signal converters and / or signal shaping devices. Examples of such devices, whose demarcation from one another is not always clear, are diaphragms, filters, controllable and non-controllable mirrors, splitter mirrors, A / D converters, acousto-optical modulators, cables, light guides, holographic elements, lenses, etc.
Je nach den Rahmenbedingungen der Ausgestaltung können mehrere Signalerfassungsvorrichtungen Signalwandler, Ausgabevorrichtungen, Signalleitvorrichtungen und/oder Signalgestaltungsvorrichtungen als separate Einheiten oder integrale Einheit miteinander kombiniert werden.Depending on the general conditions of the configuration, a plurality of signal detection devices, signal converters, output devices, signal routing devices and / or signal design devices can be combined with one another as separate units or integral units.
Wie in dieser Beschreibung verdeutlicht wird, läßt sich die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise im Zusammenhang mit den in den eingangs genannten Offenlegungsschriften bzw. Anmeldungen PCT/EP00/09843, PCT/EP00/09840, PCT/EP00/09841, PCT/EP00/09842, DE 101 27 826, PCT/EP01/05886, PCT/EP01/11634, PCT/EP01/11633, DE 196 31 414 AI und DE 197 28 890 AI beschriebenen Systemen, Vorrichtungen und Verfahren verwenden. Der gesamte Inhalt dieser Offenlegungsschriften bzw. Anmeldungen wird deshalb ausdrücklich durch Bezugnahme in diese Anmeldung einbezogen. In Anbetracht der bevorzugte Ausführungsform der darin offenbarten Systeme bzw. Vorrichtungen, werden sie nachfolgend der Einfachheit halber als „Brille" bezeichnet. Auch die vorliegende Erfindung läßt sich in dieser Ausführungsform realisieren. Dabei können holographische Elemente anstelle der Brillengläser oder als Beschichtung der Brillengläser realisiert werden.As is made clear in this description, the present invention can be advantageously used in connection with the laid-open publications or applications PCT / EP00 / 09843, PCT / EP00 / 09840, PCT / EP00 / 09841, PCT / EP00 / 09842 , DE 101 27 826, PCT / EP01 / 05886, PCT / EP01 / 11634, PCT / EP01 / 11633, DE 196 31 414 AI and DE 197 28 890 AI use the systems, devices and methods described. The whole The content of these published documents or applications is therefore expressly incorporated into this application by reference. In view of the preferred embodiment of the systems or devices disclosed therein, for the sake of simplicity, they are referred to below as “glasses”. The present invention can also be implemented in this embodiment. Holographic elements can be implemented instead of the glasses or as a coating of the glasses ,
Ein holographisches Element im Sinne der Erfindung umfaßt vorzugsweise eine oder mehrere holographischen Aufnahmen (was einem „Hologramm" entspricht) eines tatsächlichen oder durch direkt oder indirekt computergesteuerte Belichtung des der holographischen Aufnahme zugrundeliegenden Photomaterials virtuell emulierten Gegenstandes und ist somit in der Lage ist, die Brechungs-, Beugungs- und/oder Reflektionseigenschaften dieses Gegenstands in gewissen Maßen unter den bestimmten Umständen der holographischen Wiedergabe nachzuahmen. Insbesondere läßt sich hierdurch Information über die dreidimensionale Topologie des Gegenstands festhalten und wiedergeben.A holographic element in the sense of the invention preferably comprises one or more holographic recordings (which corresponds to a "hologram") of an actual or virtually directly or indirectly computer-controlled exposure of the photographic material on which the holographic recording is based and is thus capable of refraction , Diffraction and / or reflection properties of this object to a certain extent under the specific circumstances of the holographic reproduction, in particular information about the three-dimensional topology of the object can be recorded and reproduced.
Dabei von Vorteil ist, daß das holographische Element die darin festgehaltene Topologie selbst nicht in seiner äußerlichen Form aufweisen muß. Beispielsweise könnte ein flaches holographisches Element die Brechungs-, Beugungs- und/oder Reflektionseigenschaften eines gekrümmten Gegenstands emulieren. Ebenfalls könnte ein gekrümmtes holographisches Element die Brechungs-, Beugungs- und/oder Reflektionseigenschaften eines andersartig gekrümmten oder flachen Gegenstands emulieren. Ein holographisches Element kann auch bei unterschiedlichen Wellenlängen die Brechungs-, Beugungs- und/oder Reflektionseigenschaften jeweilig verschiedener Gegenstände emulieren. Näheres zu diesem Thema findet sich im Abschnitt 2 („holographisches Element") der PCT/EP01/11633.The advantage here is that the holographic element itself does not have to have the topology recorded therein in its external form. For example, a flat holographic element could emulate the refractive, diffractive, and / or reflective properties of a curved object. A curved holographic element could also emulate the refraction, diffraction and / or reflection properties of a differently curved or flat object. A holographic element can also emulate the refraction, diffraction and / or reflection properties of different objects at different wavelengths. More information on this topic can be found in section 2 ("holographic element") of PCT / EP01 / 11633.
Während bei einer üblichen photographischen Aufnahme die Intensität (bei Farbphotographie in Abhängigkeit von der Farbe bzw. Wellenlänge) des auf das Photomaterial fallenden Lichts erfaßt wird, erfaßt das feinkörnige Photomaterial bei einer holographischen Aufnahme das sehr feine Interferenzmuster der auf das Photomaterial fallenden Lichtwellen. Aus diesem Grund hängt die holographische Wiedergabe, die einer Lichtbrechung im Sinne der Erfindung entspricht, im allgemeinen stark von der Wellenlänge, der Einfallswinkel und der Phase des einfallenden Lichtes ab. Über die Technik der holographischen Aufnahme und Wiedergabe sowie über die damit erzielbaren Möglichkeiten und die jeweiligen Einschränkungen dieser Techniken kann beispielsweise in den Offenlegungsschriften DE 197 03 592 AI und DE 197 99 162 AI sowie in den Büchern und Veröffentlichungen „Optical Holography: Principles, Techniques, and Applications (Cambridge Studies in Modern Optics)" von P. Hariharan (ISBN : 0521439655), „Introduction To Fourier Optics" von Joseph Goodman (ISBN : 0070242542), „Optical Information Processing and Holography" von W. Thomas Cathey, John Wiley & Sons, N.Y., 1974, „Computer Generated Holograms: Techniques and applications" von Wai-Hon Lee in E. Wolf, Progress in Optics XVI, 1978 und „Topics in Applied Physics, Vol. 20 : Holographie Recording Materials", H.M. Smith, Herausg., Springer-Verlag, Berlin, 1977 und den darin erwähnten Veröffentlichungen nachgelesen werden. Der gesamte Inhalt dieser Bücher und Veröffentlichungen wird deshalb ausdrücklich durch Bezugnahme in diese Anmeldung einbezogen.While the intensity (in color photography depending on the color or wavelength) of the light falling on the photographic material is recorded in a conventional photographic recording, the fine-grained photographic material detects the very fine interference pattern of the light waves falling on the photographic material in a holographic recording. For this reason, the holographic reproduction, which corresponds to a refraction of light in the sense of the invention, generally depends strongly on the wavelength, the angle of incidence and the phase of the incident light. About the technology of holographic recording and reproduction as well as about the possibilities that can be achieved and the respective limitations of these techniques can be found, for example, in the published documents DE 197 03 592 AI and DE 197 99 162 AI as well as in the books and publications “Optical Holography: Principles, Techniques, and Applications (Cambridge Studies in Modern Optics) "by P. Hariharan (ISBN: 0521439655)," Introduction To Fourier Optics "by Joseph Goodman (ISBN: 0070242542)," Optical Information Processing and Holography "by W. Thomas Cathey, John Wiley & Sons, NY, 1974, "Computer Generated Holograms: Techniques and applications" by Wai-Hon Lee in E. Wolf, Progress in Optics XVI, 1978 and "Topics in Applied Physics, Vol. 20: Holography Recording Materials", HM Smith , Ed., Springer-Verlag, Berlin, 1977 and the publications mentioned therein. The entire content of these books and publications is therefore published incorporated by reference into this application.
Die Ausbreitung von Licht kann über Brechung, Beugung und/oder Reflektion beeinflußt werden, wobei der passende Begriff stark kontextabhängig ist. Im vorhergehenden Abschnitt wurde ersichtlich, daß weder eine namentliche Auslistung der möglichen Ausbreitungsänderungsarten noch der BegriffThe propagation of light can be influenced via refraction, diffraction and / or reflection, the appropriate term being strongly context-dependent. In the previous section it became apparent that neither a list of the possible types of propagation change by name nor the term
„Lichtausbreitungsänderung" eine knappe verständliche Formulierung zuläßt. In der Beschreibung wird deshalb der Begriff „Brechung" bzw. „brechen" als synonym mit dem tatsächlichen Oberbegriff „Ausbreitungsänderung" verwendet."Light propagation change" allows a brief, understandable wording. The term "refraction" or "breaking" is therefore used in the description as a synonym with the actual generic term "propagation change".
Wie zuvor beschrieben, läßt sich die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise im Zusammenhang mit den in den eingangs genannten Offenlegungsschriften bzw. Anmeldungen PCT/EP00/09843, PCT/EP00/09840, PCT/EP00/09841, PCT/EP00/09842, DE 101 27 826, PCT/EP01/05886, PCT/EP01/11634, PCT/EP01/11633, DE 196 31 414 AI und DE 197 28 890 AI beschriebenen Systemen, Vorrichtungen und Verfahren verwenden. Insbesondere läßt sich die Erfindung als Informationssystem realisieren, das optische Informationen mittels einer wie dort offenbarten optischen Abtast- und/oder Projektionsvorrichtung vorzugsweise unter Verwendung des Flying-Spot- Verfahrens beispielsweise mit einem spiral-, kreis- oder ellipsenförmigen Bewegungsmuster aus einem Auge erfaßt bzw. in ein Auge projiziert. Ebenfalls kann die Erfindung eine wie dort offenbarte Eye-Tracking-Funktion (zu deutsch: Augenverfolgungsfunktion) umfassen, die eine Erfassung und/oder Berücksichtigung der Augenbewegungen ermöglicht.As described above, the present invention can be advantageously used in connection with the aforementioned PCT / EP00 / 09843, PCT / EP00 / 09840, PCT / EP00 / 09841, PCT / EP00 / 09842, DE 101 27 826, PCT / EP01 / 05886, PCT / EP01 / 11634, PCT / EP01 / 11633, DE 196 31 414 AI and DE 197 28 890 AI use the systems, devices and methods described. In particular, the invention can be implemented as an information system that detects or records optical information from one eye using an optical scanning and / or projection device as disclosed there, preferably using the flying spot method, for example using a spiral, circular or elliptical movement pattern. projected into one eye. The invention can also include an eye tracking function as disclosed therein, which enables detection and / or consideration of the eye movements.
Das erfindungsgemäße Informationssystem läßt sich unter anderem als tragbares, freistehendes und/oder mehrteiliges System gestalten. Zum Beispiel läßt sich das erfindungsgemäße Informationssystem als sogenanntes "Palm"-Gerät (zu deutsch: in der Handfläche tragbares Gerät), als in einem Helm integriertes Gerät, als freistehende Untersuchungs-, Behandlungs-, Display- oder Bedienungsvorrichtung oder als mehrteiliges System verwirklichen, bei dem beispielsweise moduliertes Infrarotlicht von einem fernen Teil des Systems vom Auge reflektiert und anschließend über ein holographisches Element erfaßt wird, um die Blickrichtung gegenüber dem fernen Teil des Systems ermitteln zu können.The information system according to the invention can be designed, inter alia, as a portable, free-standing and / or multi-part system. For example, you can Information system according to the invention as a so-called "Palm" device (in German: portable device in the palm), as a device integrated in a helmet, as a free-standing examination, treatment, display or operating device or as a multi-part system in which, for example, modulated infrared light reflected from a distant part of the system by the eye and then detected via a holographic element in order to be able to determine the direction of view relative to the distant part of the system.
Es werden viele Merkmale der Erfindung im Laufe dieser Beschreibung sowohl im Allgemeinen als auch im engen Zusammenhang eines jeweiligen, konkret dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Selbstverständlich läßt sich jedes einzelnen Merkmal der Erfindung mit jedem anderen Merkmal kombinieren, soweit die resultierende Kombination nicht zu einem für den Fachmann als sofort unsinnig erkennbaren Ergebnis führt. Hierzu gehört die Austauschbarkeit eines im Singular erwähnten Merkmals mit einer jeweiligen Pluralität dieses Merkmals, sofern dieMany features of the invention are explained in the course of this description, both in general and in the close context of a respective, specifically illustrated exemplary embodiment. Of course, each individual feature of the invention can be combined with any other feature, provided that the resulting combination does not lead to a result which the person skilled in the art can immediately recognize as senseless. This includes the interchangeability of a feature mentioned in the singular with a respective plurality of this feature, provided that
Möglichkeit einer solchen Singularität bzw. Pluralität nicht explizit ausgeschlossen wurde. Auch diejenigen Modifikationen und Alternativen der beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, die der Fachmann zur Erfindungsgedanke und zumThe possibility of such a singularity or plurality has not been explicitly excluded. Also those modifications and alternatives of the described features and combinations of features that the person skilled in the art to the inventive idea and
Erfindungsumfang hinzurechnet, gehören ebenfalls zur Erfindung. Diese Aussagen betreffen nicht die Bestimmung des gewerblichen Schutzbereichs dieserIncluding the scope of the invention also belong to the invention. These statements do not concern the determination of the commercial protection area of these
Patentanmeldung/Patent sofern einen Schutzbereich nach anwendbarem Recht durch die Ansprüche verliehen wird.Patent application / patent if a scope of protection is conferred by the claims under applicable law.
In der vorliegenden Anmeldung werden, wo es zweckmäßig ist, Merkmale eines Verfahrens beschrieben. Dabei ist stets ausdrücklich eine Vorrichtung offenbart, die geeignet ist, das vorgeschlagene Verfahren auszuführen, beispielsweise ein geeignet programmierter Computer, Sensoren, die in der Lage sind, die notwendigen Signale zu liefern, Signalverarbeitungsvorrichtungen, die in der Lage sind, diese Signale geeignet zu verarbeiten, etc.Features of a method are described in the present application where appropriate. A device that is suitable for carrying out the proposed method is always expressly disclosed, for example a suitably programmed computer, sensors that are able to deliver the necessary signals, signal processing devices that are able to process these signals in a suitable manner , Etc.
Es sei auch explizit darauf hingewiesen, daß alle beschriebenen Vorrichtungsmerkmale sich analog in einem entsprechenden Verfahren zum Zurverfugungstellen von Informationen anwenden lassen.It should also be explicitly pointed out that all of the described device features can be applied analogously in a corresponding method for making information available.
Nachstehend sind einige weiteren bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen der Erfindung kurz erläutert. « Das erfindungsgemäße Informationssystem weist vorzugsweise eine bilddatenverarbeitende Kompressionsvorrichtung auf.Some further preferred features and combinations of features of the invention are briefly explained below. "The information system according to the invention preferably has an image data processing compression device.
Bei vielen Ausgestaltungen der Erfindung, insbesondere für mobile Anwendungen, kann es vorteilhaft sein, wenn zu projizierende Bilddaten in einer fern von der Projektionsvorrichtung situierten Informationsvorrichtung aufbereitet werden. Die Bilddaten werden dann per Funk, Kabel, Lichtleiter oder mittels eines anderen Kommunikationsmediums von der Informationsvorrichtung an die Projektionsvorrichtung übermittelt. Insbesondere bei einer Übertragung von Bilddaten, die auch bei alltäglichen Anwendungen des Informationssystem sehr umfangreich sein könnten, ist es sinnvoll, diese vor der Übertragung zu komprimieren. Diese Komprimierung kann sowohl verlustfrei als auch verlustbehaftet erfolgen.In many configurations of the invention, in particular for mobile applications, it can be advantageous if image data to be projected are processed in an information device located far from the projection device. The image data are then transmitted from the information device to the projection device by radio, cable, light guide or by means of another communication medium. In particular when transferring image data, which could also be very extensive in everyday applications of the information system, it makes sense to compress it before the transfer. This compression can be both lossless and lossy.
Bei einer Übertragung von Bilddaten in die entgegengesetzte Richtung, beispielsweise von einer optischen Abtastvorrichtung an eine externe bilddatenverarbeitende Vorrichtung, ist der Einsatz einer Datenkompression ebenfalls sinnvoll.When transmitting image data in the opposite direction, for example from an optical scanning device to an external image data processing device, the use of data compression is also useful.
■ Vorzugsweise reduziert die bilddatenverarbeitende Kompressionsvorrichtung Eingangsbilddaten gemäß einer vorgegebenen Bewegungsmuster und/oder einer vorgegebenen „Pixelanordnung".The image data processing compression device preferably reduces input image data in accordance with a predetermined movement pattern and / or a predetermined “pixel arrangement”.
Eine besonders effiziente Komprimierung der Bilddaten kann durch eine Berücksichtigung des zugrundeliegenden Projektions- bzw. Abtastbewegungsmusters und/oder der gewählten „Pixelanordnung" erzielt werden. (Hier steht das Wort Pixelanordnung in Anführungszeichen, da die Erfindung Projektionsmuster vorsieht, die nicht unbedingt unter dem üblichen Konzept eines Pixels fallen würden.) Insbesondere bei verlustbehafteten Kompressionsverfahren sowie bei Kompressionsverfahren, die Eigenarten der menschlichen Wahrnehmung zur Datenreduktion ausnutzen, spielen Nachbarschaftsverhältnisse zwischen den Pixeln häufig eine entscheidende Rolle. Bei den erfindungsgemäße bevorzugten spiral-, ellipsen- oder kreisförmigen Bewegungsmustern liegen die Bilddaten nicht unbedingt in einem Format vor, die eine optimale Komprimierung befördert. Ebenfalls sind viele Bilddatenkompressionsverfahren für rasterförmige, anstatt für spiral-, ellipsen- oder kreisförmige oder andere neuartigen Pixelanordnungen optimiert. Ein Anpassung des Algorithmus und/oder eine Umformung der Bilddaten unter Berücksichtigung der gewählten „Pixelanordnung" und/oder des vorgegebenen Bewegungsmuster birgt somit Vorteile. ■ Vorzugsweise weist die bilddatenverarbeitende Kompressionsvorrichtung einen Bilddatenspeicher auf und ist somit in der Lage, die Bilddaten eines Bildes mit Bezug auf die Bilddaten eines oder mehrerer in einer Folge von Bildern vorhergehenden Bildes zu komprimieren.A particularly efficient compression of the image data can be achieved by taking the underlying projection or scanning movement pattern and / or the selected “pixel arrangement” into account. (Here the word pixel arrangement is in quotation marks, since the invention provides projection patterns that are not necessarily under the usual concept a pixel would fall.) Especially in the case of lossy compression methods as well as compression methods that use the characteristics of human perception for data reduction, neighborhood relationships between the pixels often play a decisive role. In the preferred spiral, elliptical or circular movement patterns according to the invention, the image data are not necessarily present in a format that promotes optimal compression, and many image data compression methods are for raster-shaped, rather than spiral, elliptical, circular, or other novel pixel arrangements optimized. Adaptation of the algorithm and / or reshaping of the image data, taking into account the selected “pixel arrangement” and / or the predetermined movement pattern, thus has advantages. The image data processing compression device preferably has an image data memory and is thus able to compress the image data of an image with reference to the image data of one or more images preceding in a sequence of images.
Viele Ausführungsbeispiele der Erfindung sehen eine augenbezogene Bildabtastung und/oder -projektion aufwärts von 50 Hz vor. Insbesondere in Anbetracht der nahen zeitlichen Folge der Bilder kann es erhebliche Vorteile bieten, eine Bilddatenkompression vorzunehmen, die beispielsweise eine eventuelle Redundanz zwischen Bildern einer Bildfolge berücksichtigt.Many embodiments of the invention provide eye related image scanning and / or projection up from 50 Hz. Particularly in view of the close temporal sequence of the images, it can offer considerable advantages to carry out image data compression, which, for example, takes into account any redundancy between images of an image sequence.
- Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Informationssystem eine verlustfrei arbeitende Datenkompressionsvorrichtung auf.The information system according to the invention preferably has a loss-free data compression device.
Sind die Bilddaten zuerst gemäß ihrer bildlichen Muster komprimiert worden, so ist es sinnvoll, diese Daten anschließend verlustfrei zu übertragen. Erfolgt die Übertragung in der Reihenfolge der Abtastung bzw. Projektion der Bilddaten, so kann je nach Berücksichtigung der Pixelreihenfolge der Bilddatenübertragen beim Bilddatenkompressionsverfahren weiteres Komprimierungsspielraum vorhanden sein, der sich durch eine verlustfreie Datenkompression ausbeuten ließe.If the image data has first been compressed in accordance with its image pattern, it makes sense to subsequently transfer this data without loss. If the transmission takes place in the order of the scanning or projection of the image data, depending on the consideration of the pixel sequence of the image data transmission, there may be further compression scope in the image data compression method, which could be exploited by lossless data compression.
Insbesondere in Fällen, wo keine musterbasierte Bilddatenkompression stattfindet, bietet sich an Anwendung einer verlustfreien Datenkompression vor jeder Datenfernübertragung an.Particularly in cases where there is no pattern-based image data compression, lossless data compression can be used before each remote data transmission.
« Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Informationssystem eine brillenförmige Projektionseinheit und eine von der Projektionseinheit separate Informationseinheit, die zu projizierende Bilddaten in komprimierte Form an die Projektionseinheit liefert, die sie entkomprimiert. "Preferably, the information system according to the invention comprises a glasses-shaped projection unit and a projection unit separate from the information unit, which supplies image data to be projected in compressed form to the projection unit, which it is decompressed.
Diese benutzerfreundliche Ausführungsform der Erfindung ist extrem leistungsfähig, jedoch leicht und ergonomisch.This user-friendly embodiment of the invention is extremely powerful, yet light and ergonomic.
■ Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Informationssystem ein Projektionssystem, das einen Lichtstrahl erzeugt, der so mit geringer Divergenz, geringer Konvergenz oder kohärent in ein Auge projizierbar ist, daß der Lichtstrahl an dem Luft-Augapfel-Übergang einen im Vergleich zum Pupillendurchmesser unwesentlichen Durchmesser hat. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben entgegen der herrschenden Meinung des Standes der Technik festgestellt, daß ein derartiger Lichtstrahl sich insbesondere für eine direkte Projektion von Bildinformation auf die Retina gemäß dem Flying-Spot- Verfahren eignet.The information system according to the invention preferably comprises a projection system which generates a light beam which can be projected into the eye with little divergence, little convergence or coherently in such a way that the light beam at the air-eyeball transition has a diameter which is insignificant compared to the pupil diameter. Contrary to the prevailing opinion of the prior art, the inventors of the present invention have determined that such a light beam is particularly suitable for direct projection of image information onto the retina according to the flying spot method.
Zum einen stellt die Ablenkung eines dünnen Lichtstrahls im allgemein weniger Ansprüche auf die Ablenkoptik im Vergleich zur Ablenkung eines breiten Strahls. Zum anderen läßt sich auf diese Weise eine sehr hohe Bildauflösung erzielen.On the one hand, the deflection of a thin light beam generally places fewer demands on the deflection optics compared to the deflection of a wide beam. On the other hand, a very high image resolution can be achieved in this way.
■ Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Informationssystem ein optisches Signalerfassungssystem, das dazu geeignet ist, Lichtstrahle zu erfassen, die so mit geringer Divergenz, geringer Konvergenz oder kohärent von einem Auge abgestrahlt werden, daß der Lichtstrahl an dem Luft-Augapfel-Übergang einen im Vergleich zum Pupillendurchmesser unwesentlichen Durchmesser hat.■ The information system according to the invention preferably comprises an optical signal detection system which is suitable for detecting light beams which are emitted by one eye with little divergence, little convergence or coherently in such a way that the light beam at the air-eyeball junction is one in comparison to the pupil diameter has insignificant diameter.
Was für Lichtstrahlen in die eine Richtung funktioniert, trifft auch für Lichtstrahlen in die andere Richtung zu. Allerdings kann es schwierig sein, den Gestalt des erfaßten Strahls derart einzuschränken.What works for light rays in one direction also applies to light rays in the other direction. However, it can be difficult to limit the shape of the detected beam in this way.
■ Vorzugsweise hat der Lichtstrahl an dem Luft-Augapfel-Übergang einen Durchmesser von unter 100 μm, 50 μm, 10 μm oder 5 μm.The light beam preferably has a diameter of less than 100 μm, 50 μm, 10 μm or 5 μm at the air-eyeball transition.
Nachprüfende Versuche haben bestätigt, daß sich diese Strahldurchmesserwerte für eine direkte Projektion von Bildinformationen auf die Retina in der erwünschten Auflösung besonders eignen.Verifying tests have confirmed that these beam diameter values are particularly suitable for direct projection of image information onto the retina in the desired resolution.
« Vorzugsweise ist das Projekt ionssystem Teil eines optischen Systems, das den Lichtstrahl dazu verwendet, Bildpunkte eines wahrnehmbaren Bildes auf die Retina zu projizieren.«The project ion system is preferably part of an optical system that uses the light beam to project pixels of a perceptible image onto the retina.
Wie oben erwähnt, eignet sich ein solches Informationssystem für eine direkte Projektion von Bildinformationen auf die Retina.As mentioned above, such an information system is suitable for direct projection of image information onto the retina.
■ Vorzugsweise wird der Lichtstrahl dazu verwendet, die Position des Auges zu bestimmen. Wie oben erwähnt, eignet sich ein solches Informationssystem auch für eine Bestimmung der Blickrichtung.The light beam is preferably used to determine the position of the eye. As mentioned above, such an information system is also suitable for determining the viewing direction.
■ Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Informationssystem eine brillenförmige optische Vorrichtung, die eine Abtastung eines Auges und/oder eineThe information system according to the invention preferably comprises an eyeglass-shaped optical device which scans an eye and / or
Projektion in ein Auge gemäß dem Flying-Spot-Prinzip durchführt, wobei die brillenförmige optische Vorrichtung eine Abdunklungsvorrichtung aufweist, die eine variable Abschirmung der Augen vis-ä-vis der Außenwelt erlaubt.Performs projection into an eye according to the flying spot principle, the glasses-shaped optical device having a darkening device which allows variable shielding of the eyes vis-à-vis the outside world.
Auf diese Weise läßt sich das erfindungsgemäße Informationssystem auch bei starkem Umgebungslicht sinnvolle verwenden, insbesondere ohne den Benutzer zu blenden.In this way, the information system according to the invention can be used sensibly even in strong ambient light, in particular without dazzling the user.
■ Vorzugsweise weist die Abdunklungsvorrichtung eine Abdunklungsschicht auf, die mit zunehmender Photoneneinstrahlung automatisch lichtundurchlässiger wird.The darkening device preferably has a darkening layer which automatically becomes more opaque with increasing photon radiation.
Eine besonders vorteilhafte, da wenig störanfällig, Lösung liegt darin, die Brille mit einer selbst abdunkelnden, beispielsweise photochemischen Schicht zu versehen, wie dies zum Beispiel bei manchen Sonnenbrillen der Fall ist.A particularly advantageous, since less prone to failure, solution is to provide the glasses with a self-darkening, for example photochemical layer, as is the case with some sunglasses.
■ Vorzugsweise ist die Abdunklungsvorrichtung steuerbar, während das Informationssystem eine Abdunklungssteuervorrichtung aufweist, die in der Lage ist, Steuersignale an die Abdunklungsvorrichtung abzugeben, um den Abschirmungsgrad der Augen gezielt zu variieren.The darkening device is preferably controllable, while the information system has a darkening control device which is able to emit control signals to the darkening device in order to specifically vary the degree of shielding of the eyes.
Gegen die zuvor geschilderte Lösung bietet eine gesteuerte, beispielsweise elektrochromatische Variierung der Abdunklung den Vorteil, daß sich den Abschirmungsgrad gezielt ändern läßt.A controlled, for example electrochromatic, variation of the darkening offers the advantage over the previously described solution that the degree of shielding can be specifically changed.
« Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Informationssystem eine Gesichtsfelderfassungsvorrichtung, die optische Signale aus dem einem Auge zugeordneten Gesichtsfeld erfaßt, und eine Projektionsvorrichtung, die auf der Basis der erfaßten optischen Signale gewonnene Bildinformationen in das Auge projiziert, wobei, wenn die Parallaxe zwischen der Erfassungsrichtung der Gesichtsfelderfassungsvorrichtung und der Blickrichtung des Auges einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, die Projektion derart erfolgt wird, daß das"Preferably, the information system according to the invention comprises a field of view detection device which detects optical signals from the field of view assigned to an eye, and a projection device which projects image information obtained on the basis of the detected optical signals into the eye, wherein if the parallax between the detection direction of the field of view detection device and the viewing direction of the eye exceeds a predetermined limit value, the projection is carried out in such a way that the
Auge vorwiegend die projizierten Bildinformationen wahrnimmt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform fungiert das erfindungsgemäße Informationssystem als Sichtverbesserungssystem. Hier können allerdings insbesondere bei Anwendungen, bei denen das Informationssystem zur Vergrößerung nahegelegenen Gegenständen verwendet wird, Parallaxen auftreten, die auf den Benutzer störend einwirken.Eye primarily perceives the projected image information. According to a preferred embodiment, the information system according to the invention functions as a vision improvement system. However, parallaxes can occur here, in particular in applications in which the information system is used to magnify nearby objects, which have a disruptive effect on the user.
Zur Vermeidung solcher Fälle bietet es sich an, den Winkel zwischen der Blickrichtung und der zur Erfassung des anvisierten Bereichs des Gesichtsfeldes notwendigen Erfassungsrichtung zu überwachen. Sollte dieser Winkel einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten, so können die Umstände der Projektion so geändert werden, daß das Auge vorwiegend die projizierten Bildinformationen wahrnimmt. Zum Beispiel könnte die Helligkeit des projizierten Bildes erhöht werden und/oder eine mindest partielle Abschirmung des Auges von der Außenwelt vorgenommen werden. Somit empfinge das Auge Informationen hauptsächlich aus einer Quelle, nämlich der Projektion, mit der Folge, daß kein parallaxenbedingter optischer Widerspruch mehr bestünde.In order to avoid such cases, it is advisable to monitor the angle between the viewing direction and the detection direction necessary to capture the targeted area of the visual field. If this angle exceeds a predetermined limit value, the circumstances of the projection can be changed so that the eye primarily perceives the projected image information. For example, the brightness of the projected image could be increased and / or the eyes shielded at least partially from the outside world. Thus, the eye receives information mainly from one source, namely the projection, with the result that there is no longer any parallax-related optical contradiction.
Vorzugsweise wird das Auge im Parallaxenfall von der Außerwelt zumindest teilweise von der Außenwelt abgeschirmt. In the case of parallax, the eye is preferably at least partially shielded from the outside world by the outside world.
Vorzugsweise wird die Strahlintensität des Projektionsstrahls zumindest für einen Teil der Projektion im Parallaxenfall angehoben. Preferably, the beam intensity of the projection beam is raised at least for a part of the projection in Parallaxenfall.
Die Vorteile dieser Erfindungsmerkmale wurden im vorhergehenden Abschnitt erläutert.The advantages of these features of the invention were discussed in the previous section.
Vorzugsweise wird die Strahlintensität des Projektionsstrahls im Parallaxenfall dann angehoben, wenn der projizierte Lichtstrahl die Makula und ihre unmittelbare Umgebung bestrahlt. In the case of parallax, the beam intensity of the projection beam is preferably increased when the projected light beam irradiates the macula and its immediate surroundings.
Um einen vorteilhaften optischen Bezug zur natürlichen Umgebung auch im Parallaxenfall zumindest teilweise aufrechtzuerhalten, kann es sinnvoll sein, die wahrnehmerische Dominierung der projizierten Informationen auf die Wahrnehmung über die Makula zu beschränken. Auf die Weise empfindet der Benutzer keine parallaxenbedingten optischen Widersprüche im Bereich seines schärfsten Sehens, behält jedoch im peripheren visuellen Bereich einen direkten optischen Kontakt zur Außenwelt. Vorzugsweise wird die Strahlintensität derart sanft angehoben, daß die Grenzen der Intensitätsanhebung für den Benutzer kaum oder gar nicht wahrnehmbar sind.In order to at least partially maintain an advantageous optical relationship to the natural environment even in the case of parallax, it can make sense to limit the perceptual dominance of the projected information to perception via the macula. In this way, the user does not experience any parallax-related optical contradictions in the area of his sharpest vision, but remains in direct visual contact with the outside world in the peripheral visual area. The beam intensity is preferably raised so gently that the limits of the intensity increase are barely or not at all perceptible to the user.
■ Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Informationssystem eine optische Lichtleitsystem, durch das die Projektions- und/oder Erfassungsrichtung eines projizierten bzw. erfaßten Lichtstrahls veränderbar ist, wobei das optische Lichtleitsystem eine Grob- und eine Feinablenkvorrichtung aufweist.■ The information system according to the invention preferably comprises an optical light guide system by means of which the projection and / or detection direction of a projected or detected light beam can be changed, the optical light guide system having a coarse and a fine deflection device.
Obwohl eine derartige Aufteilung des Lichtleitsystems mit weiterem Systemaufwand verbunden ist, ermöglicht sie sowohl eine Spezialisierung der jeweiligen Komponenten, d.h. der Grob- und Feinablenkvorrichtungen, als auch vorteilhafte Anordnungen dieser Komponenten, so daß die Vorteile einer solchen Aufteilung bei vielen Ausführungsbeispielen im Ergebnis überwiegen.Although such a division of the light guide system is associated with additional system outlay, it enables specialization of the respective components, i.e. the coarse and fine deflection devices, as well as advantageous arrangements of these components, so that the advantages of such a division outweigh the result in many exemplary embodiments.
Zum Beispiel hat es sich gezeigt, daß eine geringe Strahlablenkung von unter ±5° bis ±10° in manchen Anwendungen ausreicht, um ein „augenfüllendes" Bild auf die Retina zu projizieren. Allerdings ist eine derart beschränkte Strahlablenkung nur unter erheblichem optischem Aufwand dafür geeignet, ein Auge über seinen vollen Bewegungsbereich zu verfolgen.For example, it has been shown that a small beam deflection of less than ± 5 ° to ± 10 ° is sufficient in some applications to project an “eye-filling” image onto the retina. However, such a limited beam deflection is only suitable for this with considerable optical effort to keep an eye on its full range of motion.
Andererseits sollte insbesondere die das Bewegungsmuster einer Projektion zugrundeliegende Strahlablenkung mit hoher Frequenz, beispielsweise 10 bis 100 Khz, erfolgen, während eine Verfolgung des Auges mit einer Frequenz um die 50 Hz völlig ausreicht.On the other hand, the beam deflection on which the movement pattern of a projection is based should take place at a high frequency, for example 10 to 100 kHz, while tracking the eye at a frequency around 50 Hz is entirely sufficient.
Somit bietet es sich an, die dem erfindungsgemäßen Informationssystem zugrundeliegende Lichtleitaufgabe in eine schnelle schmalwinklige Feinablenkung und eine langsame weitwinklige Grobablenkung zu teilen.It is therefore appropriate to divide the light guiding task on which the information system according to the invention is based into a fast narrow-angle fine deflection and a slow wide-angle coarse deflection.
Ebenfalls kann von Vorteil sein, daß eine derartige Aufteilung des Lichtleitsystems eine Trennung der jeweiligen (Grob- bzw. Feinablenkung) Steuersignale mit sich bringt. Da diese beispielsweise im oben genannten Fall getrennt generiert werden, müßten sie ansonsten mittels eines entsprechenden Algorithmus und einer entsprechenden Vorrichtung kombiniert werden.It can also be advantageous that such a division of the light guide system results in a separation of the respective (coarse or fine deflection) control signals. Since these are generated separately, for example in the case mentioned above, they would otherwise have to be combined using an appropriate algorithm and a corresponding device.
Vorzugsweise weist das optische Lichtleitsystem eine auf einer Grobablenkvorrichtung montierten Feinablenkvorrichtung auf. Eine solche Ausführungsform der Erfindung läßt sich insbesondere dann sinnvoll einsetzen, wenn die Grobablenkung wesentlich träger als die Feinablenkung erfolgen darf, und eine Feinablenkvorrichtung zur Auswahl steht, deren Masse im Vergleich zur Grobablenkvorrichtung klein genug ist, um nicht zu einer unsachgemäßen Abbremsung der Grobablenkvorrichtung zu führen.The optical light guide system preferably has a fine deflection device mounted on a coarse deflection device. Such an embodiment of the invention can be usefully used in particular if the rough deflection may be much slower than the fine deflection, and a fine deflection device is available, the mass of which is small enough compared to the rough deflection device so as not to lead to improper braking of the rough deflection device ,
Umgekehrt könnte die Grobablenkvorrichtung selbstverständlich auf der Feinablenkvorrichtung montiert werden. Diese führt jedoch in den meisten Fällen zu keinen vorteilhaften Ergebnissen.Conversely, the coarse deflection device could of course be mounted on the fine deflection device. In most cases, however, this does not lead to any advantageous results.
■ Vorzugsweise umfaßt die Feinablenkvorrichtung einen winkelselektiven optischen Detektor oder eine Lichtquelle, deren Lichtausstrahlungsrichtung steuerbar ist.■ The fine deflection device preferably comprises an angle-selective optical detector or a light source, the light emission direction of which can be controlled.
Der Fortschritt der Technik bringt sowohl winkelselektive optische Detektoren als auch Lichtquellen, deren Lichtausstrahlungsrichtung steuerbar ist. Solche sind insbesondere in Miniaturausführung auf Halbleiterbasis herstellbar. Diese basieren zumeist auf arrayartige Anordnungen, die eine Steuerung bzw. Erkennung der Lichtwellenfront und somit der Lichtausbreitungsrichtung ermöglichen.The advancement of technology brings both angle-selective optical detectors and light sources whose direction of light emission can be controlled. Such miniatures can be produced in particular on a semiconductor basis. These are mostly based on array-like arrangements that enable control or detection of the light wavefront and thus the direction of light propagation.
Aufgrund ihres geringen Gewichts und der Möglichkeit, solche Bauelemente direkt in dem sich bewegenden Substrat einer Ablenkvorrichtung einzubauen, eignen sich solche Detektoren und Lichtquellen zur Verwendung als Projektions- bzw. Signalerfassungsvorrichtung mit integrierter Feinablenkfunktion, also als Feinablenkvorrichtung im Sinne der zuvor beschriebenen vorteilhaften Merkmale.Because of their low weight and the possibility of installing such components directly in the moving substrate of a deflection device, such detectors and light sources are suitable for use as a projection or signal detection device with an integrated fine deflection function, i.e. as a fine deflection device in the sense of the advantageous features described above.
• Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Informationssystem eine optische• The information system according to the invention preferably comprises an optical one
Signalerfassungsvorrichtung zur Erfassung von Licht aus einem Auge und eine signalverarbeitende Vorrichtung, die auf der Basis des aus dem Auge erfaßtenSignal detection device for detecting light from an eye and a signal processing device based on that detected from the eye
Lichts die Position eines auf der Kornea des Auges abgebildeten „Schattens" der Netzhautgrube des Auges ermittelt.Light determines the position of a "shadow" of the retinal pit of the eye depicted on the cornea of the eye.
Aufgrund ihrer grubenförmigen Gestalt absorbiert die Netzhautgrube verhältnismäßig mehr Licht als die sie umgebenden Bereiche der Netzhaut. Dementsprechend wirft die Netzhautgrube einen ständigen „Schatten" auf eine ihr optisch gegenüberliegende Stelle der Korneainnenseite. Mittels der oben beschriebenen Merkmale läßt sich die Position dieses „Schattens" gegenüber der Position der Signalerfassungsvorrichtung ermitteln, woraus sich Orientierung und Lage, insbesondere die Blickrichtung, des Auges ermitteln lassen. ■ Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Informationssystem eine Projektionsvorrichtung, die die Retina des Auges mit Licht beleuchtet.Due to its pit-like shape, the retinal pit absorbs more light than the surrounding areas of the retina. Accordingly, the retinal pit casts a permanent "shadow" on an optically opposite point on the inside of the cornea. Using the features described above, the position of this "shadow" relative to the position of the signal detection device can be determined, from which the orientation and position, in particular the direction of view, of the eye can be determined have it determined. The information system according to the invention preferably comprises a projection device which illuminates the retina of the eye with light.
Obwohl der „Schatten" der Netzhautgrube auf der Korneainnenseite sich auch bei natürlich einfallendem Licht erkennen läßt, kann es für eine schnellere und deutlichere Erkennung des „Schattens" vorteilhaft sein, insbesondere moduliertes Licht aktiv in das Auge hineinzuprojizieren. Wird zum Beispiel Licht auf einen kreisförmigen Bereich der Retina um die vermeintliche Position der Makula projiziert, so wird dieses Licht, falls die Makula tatsächlich in diesem Bereich fallen sollte, ein erkennbares ringförmiges Muster auf der Korneainnenseite abbilden. Wird das Licht gemäß einem vorgegebenen Muster bei der Projektion moduliert, so läßt sich das Licht leichter vom Fremdlicht unterscheiden, so daß eine empfindlichere Musterkennung möglich ist.Although the "shadow" of the retinal pit on the inside of the cornea can also be seen with naturally incident light, it can be advantageous for faster and clearer detection of the "shadow", in particular to actively project modulated light into the eye. For example, if light is projected onto a circular area of the retina around the supposed position of the macula, this light, if the macula should actually fall in this area, will form a recognizable circular pattern on the inside of the cornea. If the light is modulated according to a predetermined pattern during projection, the light can be more easily distinguished from the external light, so that a more sensitive pattern recognition is possible.
■ Die Erfindung umfaßt vorzugsweise ein brillenförmiges Informationssystem, insbesondere ein Informationssystem zur Abgabe und/oder Erfassung von optischen Signalen an ein bzw. aus einem Auge, mit mindestens einer Ultraschallquelle zur Abgabe von modulierten Ultraschallsignalen, mehreren Ultraschalldetektoren zur Detektion der abgegebenen Ultraschallsignalen, und einer signalverarbeitenden Vorrichtung, die auf der Basis der erfaßtenThe invention preferably comprises an eyeglass-shaped information system, in particular an information system for delivering and / or detecting optical signals to or from an eye, with at least one ultrasound source for delivering modulated ultrasound signals, a plurality of ultrasound detectors for detecting the emitted ultrasound signals, and a signal processing system Device based on the detected
Ultraschallsignalen die Lage und/oder Orientierung des Informationssystem vis-ä- vis dem Schädel eines Benutzers ermittelt.Ultrasound signals determine the position and / or orientation of the information system vis-à-vis a user's skull.
Bei manchen Anwendungen des erfindungsgemäßen Informationssystems wird genaue Auskunft über die positionellen Verhältnisse des Informationssystems zum Kopf eines Benutzers verlangt. Aufgrund ihrer Beweglichkeit stellen jedoch weder die Haut noch die Augen ein invariables Bezugssystem dar. Für solche Fälle sieht die Erfindung die oben genannten Merkmale vor. Dabei bietet die Verwendung von Ultraschallsignalen leichten Zugang zu der Merkmalsvielfalt der um die Augen liegenden Knorpel- und Knochenpartien.In some applications of the information system according to the invention, exact information about the positional relationships of the information system to the head of a user is required. Because of their mobility, however, neither the skin nor the eyes represent an invariable reference system. For such cases, the invention provides the features mentioned above. The use of ultrasound signals offers easy access to the variety of features of the cartilage and bone areas around the eyes.
■ Vorzugsweise ist mindesten eines der Ultraschalldetektoren ein arrayartiger Detektor.At least one of the ultrasound detectors is preferably an array-like detector.
Da arrayartige Detektoren Vorteile bei der Erkennung der Einfallsrichtung eines erfaßten Signals bieten, ist ihre Verwendung in diesem Kontext besonders sinnvoll. Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Informationssystem eine optischeSince array-like detectors offer advantages in the detection of the direction of incidence of a detected signal, their use is particularly useful in this context. The information system according to the invention preferably comprises an optical one
Abtast- und/oder Projektionsvorrichtung zur Abtastung eines Auges bzw.Scanning and / or projection device for scanning an eye or
Projektion in ein Auge gemäß dem Flying-Spot-Prinzip, wobei dasProjection into one eye according to the flying spot principle, whereby the
Bewegungsmuster des Flying-Spots während des Abtast- bzw. Projektionsvorgangs nachjustiert wird.Movement pattern of the flying spot is readjusted during the scanning or projection process.
In den oben genannten Anmeldungen wird mangels anderer Lehre implizit davon ausgegangen, daß keine Änderung des Bewegungsmusters während eines Flying-Spot- Projektionsvorgangs vorgenommen wird. Nähere Forschung dieser Frage hat jedoch gezeigt, daß eine Nachjustierung der Position und/oder die Form des Bewegungsmusters sowohl während einer Abtastung als auch während einer Projektion zu verbesserten Ergebnisse führen kann, die den eventuell erhöhten Aufwand rechtfertigen. Insbesondere lassen sich auf diese Weise durch die Abtastung ermittelte Vermutungen in vielen Fällen besser bestätigen (das Abtastbewegungsmuster wird zum Beispiel so geändert, daß der Flying-Spot einen mit eindeutigeren Merkmalen vermuteten Bereich durchstreicht) bzw. läßt sich der Projektionsvorgang an die aktuellsten Erkenntnisse des Informationssystems anpassen.In the above-mentioned applications, due to the lack of other teaching, it is implicitly assumed that no change in the movement pattern is made during a flying spot projection process. However, closer research into this question has shown that readjusting the position and / or the shape of the movement pattern both during a scan and during a projection can lead to improved results which justify the possibly increased effort. In particular, in this way, presumptions determined by the scanning can be confirmed better in many cases (the scanning movement pattern is changed, for example, in such a way that the flying spot crosses an area suspected of having clearer features), or the projection process can be based on the most up-to-date knowledge of the information system to adjust.
Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Informationssystem eine optische Projektionsvorrichtung zur Projektion von Informationen in ein Auge gemäß dem Flying-Spot-Prinzip, wobei die Projektionsvorrichtung Pixel gemäß einem unregelmäßigen Muster zeichnet. Preferably, information system according to the invention comprises an optical projection device for projecting information in an eye according to the flying spot principle, wherein the projection apparatus is characterized according to a pixel irregular pattern.
Während die Pixel bei vielen herkömmlichen Displaytechniken (beispielsweise bei LCD- Bildschirmen) an einem vorgegebenen Ort erscheinen müssen, steht es einer Flying- Spot-Projektionsvorrichtung offen, sowohl die Form als auch die Lage der projizierten Pixel beliebig zu zeichnen.While the pixels in many conventional display technologies (for example LCD screens) have to appear at a predetermined location, a flying spot projection device is free to draw both the shape and the position of the projected pixels as desired.
Insbesondere regelmäßige Pixelmuster können von unserer optischen Wahrnehmung als störend empfunden werden. Die Erfindung schlägt deshalb die Verwendung eines unregelmäßigen Musters bei der Zeichnung der Pixel vor, wobei die jeweilige Form und/oder die jeweilige Position der Pixel untereinander, d.h. deren räumliche Verteilung, einer Unregelmäßigkeit unterliegt.In particular, regular pixel patterns can be perceived as disturbing by our visual perception. The invention therefore proposes the use of an irregular pattern in the drawing of the pixels, the respective shape and / or the respective position of the pixels among one another, i.e. their spatial distribution is subject to an irregularity.
Die Unregelmäßigkeit kann auf verschiedenen Weisen realisiert werden. Zum Beispiel könnte der Durchmesser von punktförmigen Pixel gemäß einer Unregelmäßigkeit verändert werden. Die Pixel könnten als kurze Linien unregelmäßiger unterschiedlicher Länge gezeichnet werden. Letztes ließe sich mittels eines sogenannten Oversampling der Pixelfrequenz leicht verwirklichen, bei dem jeder Pixel in Wirklichkeit aus einer Aneinanderreihung mehrerer Subpixel besteht. Entsprechend könnten die Pixel gemäß einem unregelmäßigen Muster positioniert werden.The irregularity can be realized in different ways. For example, the diameter of punctiform pixels could be changed according to an irregularity. The pixels could be more irregular as short lines Length can be drawn. The latter could easily be achieved by means of a so-called oversampling of the pixel frequency, in which each pixel actually consists of a series of sub-pixels. Accordingly, the pixels could be positioned according to an irregular pattern.
Die Unregelmäßigkeit könnte auch darin liegen, daß das Projektionsmuster, das auch regelmäßig sein könnte, nach jedem Projektionsvorgang gemäß einem unregelmäßigen Muster geändert wird.The irregularity could also lie in the fact that the projection pattern, which could also be regular, is changed according to an irregular pattern after each projection process.
Die oben beschriebenen Techniken eignen sich zur Anwendung sowohl bei den hier bevorzugten spiral-, kreis- und ellipsenförmigen Bewegungsmustern als auch bei rasterförmigen Bewegungsmustern.The techniques described above are suitable for use in the spiral, circular and elliptical movement patterns preferred here as well as in grid-shaped movement patterns.
■ Vorzugsweise ist das unregelmäßige Muster vorgeschrieben.■ The irregular pattern is preferred.
Besonders einfach ist es, wenn ein vorgeschriebenes unregelmäßiges Muster bei jedem Projektionsvorgang verwendet wird.It is particularly easy if a prescribed irregular pattern is used with every projection process.
« Vorzugsweise wird das unregelmäßige Muster aus einer vorbestimmten Vielzahl von unregelmäßigen Mustern gewählt."The irregular pattern is preferably selected from a predetermined plurality of irregular patterns.
Sehr gute Ergebnisse könne bei vergleichsweise geringem Aufwand auch dadurch erzielt werden, daß das unregelmäßige Muster aus einer vorbestimmten Vielzahl von unregelmäßigen Mustern gewählt wird. Das jeweilige Muster könnte zum Beispiel „der Reihe nach" oder gemäß dem Zufallsprinzip aus der Vielzahl gewählt werden.Very good results can also be achieved with comparatively little effort if the irregular pattern is selected from a predetermined number of irregular patterns. The respective pattern could be chosen, for example, "in sequence" or randomly from the large number.
■ Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Informationssystem eine Pixelbestimmungsvorrichtung, die das unregelmäßige Muster anhand der zu projizierenden Bilddaten bestimmt.The information system according to the invention preferably comprises a pixel determination device which determines the irregular pattern on the basis of the image data to be projected.
Vorteilhaft realistische bildliche Darstellungen lassen sich auch bei niedriger Auflösung dadurch erzielen, daß das unregelmäßige Muster anhand der zu projizierenden Bilddaten bestimmt wird. Auch eine vorteilhafte Grundlage für eine Datenreduktion kann auf diese Weise geschaffen werden. Wie dies im Detail zur verwirklichen ist, und welche weitere Vorteil durch dieses Merkmal erzielt werden können, wird der Fachmann auf dem Gebiet der pixelweise Bildverarbeitung ohne weiteres erschließen können. Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Informationssystem eine Pixelbestimmungsvorrichtung, die die jeweiligen Pixelinhalte anhand der zu projizierende Bilddaten und des unregelmäßigen Musters bestimmt.Advantageously realistic pictorial representations can also be achieved at low resolution by determining the irregular pattern on the basis of the image data to be projected. An advantageous basis for data reduction can also be created in this way. The person skilled in the field of pixel-by-pixel image processing will be able to readily understand how this can be achieved in detail and what further advantages can be achieved by means of this feature. Preferably, information system according to the invention comprises a pixel determining device which determines the respective pixels based on the contents to be projected image data and the irregular pattern.
Die zuvor genannten Vorteile lassen sich auch durch dieses Merkmal erzielen. In Kombination mit einer Bestimmung des unregelmäßigen Musters anhand der zu projizierenden Bilddaten lassen sich die Vorteile sogar gegenseitig verstärken.The aforementioned advantages can also be achieved through this feature. In combination with a determination of the irregular pattern on the basis of the image data to be projected, the advantages can even be mutually reinforced.
■ Vorzugsweise übermittelt die Pixelbestimmungsvorrichtung entsprechende Pixel- und/oder Musterdaten an die Projektionsvorrichtung.The pixel determination device preferably transmits corresponding pixel and / or pattern data to the projection device.
Durch dieses Merkmal wird eine hohe Flexibilität des Informationssystems erreicht. Die Pixelbestimmungsvorrichtung könnte die Pixel- und/oder Musterdaten in einer beliebigen Art und Weise and die Projektionsvorrichtung übermitteln. Zum Beispiel könnte die Pixelbestimmungsvorrichtung lediglich eine einem gewählten Muster zugeordneten Kennzahl an die Projektionsvorrichtung übermitteln. Ebenfalls könnte die Pixelbestimmungsvorrichtung ausführliche Daten, zum Beispiel genaue sequentielle Timingdaten für die jeweiligen Pixel des Musters zusammen mit jeweiligen Pixelinhaltsdaten, an die Projektionsvorrichtung übermitteln. Im Einklang mit zuvor erläuterten Merkmalen der Erfindung ließen sich die Daten vor der Übertragung selbstverständlich auch komprimieren.This feature ensures that the information system is extremely flexible. The pixel determination device could transmit the pixel and / or pattern data to the projection device in any manner. For example, the pixel determination device could only transmit an identification number assigned to a selected pattern to the projection device. The pixel determination device could also transmit detailed data, for example exact sequential timing data for the respective pixels of the pattern together with respective pixel content data, to the projection device. In accordance with the features of the invention explained above, the data could of course also be compressed before transmission.
■ Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Informationssystem derart mit Signalerfassungsvorrichtungen ausgestattet, daß eine Erfassung von von einem Augenpaar ausgehenden Signalen möglich ist, und umfaßt eineThe information system according to the invention is preferably equipped with signal detection devices in such a way that signals from a pair of eyes can be detected, and includes one
Signalverarbeitungsvorrichtung, die die Position eines kennzeichnenden, typischerweise symmetrisch angeordneten Merkmals beider Augen aus den erfaßten Signalen ermittelt, und aus der Position dieser beiden Merkmale einen augenbezogenen Horizont berechnet.Signal processing device which determines the position of a characteristic, typically symmetrically arranged feature of both eyes from the detected signals, and calculates an eye-related horizon from the position of these two features.
Bei manchen Anwendungen des erfindungsgemäßen Informationssystem ist eine Kenntnis des von den Augen gebildeten Horizonts hilfreich. Dieser Horizont läßt sich aus der Position zweier vermutungsweise gesichtssymmetrischen Augenmerkmale ermitteln. Solche Merkmalspaare sind zum Beispiel die Pupillen, die blinden Flecke, und die Netzhautgruben. Diese Merkmale der beiden Augen befinden sich üblicherweise näherungsweise symmetrisch zur Symmetrieachse des Gesichts. Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:In some applications of the information system according to the invention, knowledge of the horizon formed by the eyes is helpful. This horizon can be determined from the position of two presumably facial symmetrical eye features. Such pairs of features are, for example, the pupils, the blind spots, and the retinal pits. These features of the two eyes are usually approximately symmetrical to the symmetry axis of the face. The present invention is described below with reference to the description of exemplary embodiments with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines Informationssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,1 is a schematic representation of the operation of an information system according to a first embodiment of the invention,
Fig. 2A eine schemalische Darstellung eines unvorteilhaften Pixelmusters,2A is a schematic representation of an unfavorable pixel pattern,
Fig. 2B eine schematische Darstellung eines vorteilhaften Pixelmusters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,2B shows a schematic illustration of an advantageous pixel pattern according to a second exemplary embodiment of the invention,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines vorteilhaften Pixelmusters gemäß einem dritten Ausführuπgsbeispiel der Erfindung,3 shows a schematic illustration of an advantageous pixel pattern according to a third exemplary embodiment of the invention,
Figur 4A eine schematische Darstellung einer parallaxenfreien Betrachtung eines Gegenstands,FIG. 4A shows a schematic illustration of a parallax-free observation of an object,
Figur 4B eine schematische Darstellung einer parallaxenbehafteten Betrachtung eines Gegenstands.Figure 4B is a schematic representation of a parallax-related view of an object.
Figur 1Figure 1
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Informationssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, insbesondere eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Pfades zur Informationsgewinπung und -aufbereltung in einem ein Auge verfolgenden, projizierenden Informationssystem.FIG. 1 shows a schematic representation of the structure of an information system according to a first exemplary embodiment of the invention, in particular a schematic representation of the structure of a path for information acquisition and regeneration in an eye-tracking, projecting information system.
In der Figur sind eine Erfassungseinheit 121, eine Informationseinheit 122 und eine Projektionseinheit 123 dargestellt. Die Erfassungseinheit 121 und die Projektionseinheit 123 sind vorzugsweise zusammen als brillenförmige optische Einheit ausgeführt, die eine beispielsweise am Gürtel tragbare Versorgungseinheit für in der Brille nicht unterzubringende Komponenten umfaßt.In the figure, a detection unit 121, an information unit 122 and a projection unit 123 are shown. The detection unit 121 and the projection unit 123 are preferably designed together as glasses-shaped optical units, which comprise a supply unit, for example, which can be worn on the belt for components that cannot be accommodated in the glasses.
Gemäß dem dargestellten Aufbau erfaßt eine Signalerfassungsvorrichtung 101 augenbezogene Signale 151. Da diese Signale 151 die Basis eines Eye-Trackings (zu deutsch: Augenverfolgung) darstellen soilen, werden im geschilderten Fall solche Signale erfaßt, die von einem Augapfel 150 ausgestrahlt worden sind, d. h. Signale 151, die von dem Augapfel 150 selbst abgestrahlt oder reflektiert worden sind.According to the structure shown, a signal detection device 101 detects eye-related signals 151. Since these signals 151 form the basis of eye tracking (in English: eye tracking), such signals become in the case described Detects signals that have been emitted by an eyeball 150, ie signals 151 that have been emitted or reflected by the eyeball 150 itself.
Die Signalerfassungsvorrichtung 101 wandelt die erfaßten augenbezogenen Signale 151 in Signale 111 mit dem gewünschten Signalformat um und gibt diese Signale 111 an eine Eye-Tracker-Vorrichtung 102 ab. Die Eye-Tracker-Vorrichtung 102, die zum Beispiel eine Eye-Tracker-Vorrichtung gemäß einer der eingangs erwähnten Anmeldungen der Anmelderin sei könnte, erstellt ein Ausgangssignal 112, das beispielsweise Auskunft über die Blickrichtung des Augapfels 150, über einen anvisierten Gegenstand oder über das momentan von der Makula des Augapfels 150 wahrgenommene Bild der Außenwelt liefert.The signal detection device 101 converts the detected eye-related signals 151 into signals 111 with the desired signal format and outputs these signals 111 to an eye tracker device 102. The eye tracker device 102, which could be, for example, an eye tracker device according to one of the applicants' applications mentioned at the outset, generates an output signal 112 which, for example, provides information about the viewing direction of the eyeball 150, about a target object or about that currently provides an image of the outside world perceived by the macula of the eyeball 150.
Je nach dem, ob dieses Ausgangsignal 112 weitere Aufbereitung zur Interpretation bedarf oder ob es beispielsweise absolute Bildkoordinaten darstellt, wird das Ausgangssignal 112 beispielsweise per Funk an eine Informationsvorrichtung 103 und/oder eine Umformungsvorrichtung 104 geführt. Eine „Umformungsvorrichtung" ist hier eine Vorrichtung, die Bilddaten zum Zwecke einer erfindungsgemäßen Projektion aufbereitet, während der Begriff „Informationsvorrichtung" als jede Vorrichtung zu verstehen ist, die in der Lage ist, Bilddaten zu liefern. Die Ausgabe von Bilddaten kann in Abhängigkeit von einem der Informationsvorrichtung zugeführten Eingangssignal erfolgen, weshalb die Informationsvorrichtung auch über eine wesentlich weitergehende Funktionalität verfügen könnte, als nur die Fähigkeit, Bilddaten zu liefern. Diese Funktionalität könnte zum Beispiel eine Mustererkennung, eine Bildverarbeitung, eine Datenbankrecherche oder einen anderen beliebigen informationsgewinnenden Vorgang umfassen. Der hiesige BegriffDepending on whether this output signal 112 requires further processing for interpretation or whether it represents absolute image coordinates, for example, the output signal 112 is routed, for example by radio, to an information device 103 and / or a conversion device 104. A “reshaping device” here is a device that processes image data for the purpose of a projection according to the invention, while the term “information device” is to be understood as any device that is capable of supplying image data. The image data can be output as a function of an input signal supplied to the information device, which is why the information device could also have a much more extensive functionality than just the ability to supply image data. This functionality could include, for example, pattern recognition, image processing, database research, or any other information gathering process. The local term
„Informationsvorrichtung" stimmt somit mit der in den eingangs erwähnten Anmeldungen der Anmelderin enthaltenen Definition einer „Informationsvorrichtung" überein."Information device" thus corresponds to the definition of an "information device" contained in the above-mentioned applications of the applicant.
Zwecks einer einfachen Erläuterung wird entgegen den obigen allgemeinen Ausführungen im folgenden angenommen, daß die Informationsvorrichtung 103 und die Umformungsvorrichtung 104 des dargestellten Informationssystems lediglich dem Zweck dienen, einen Ausschnitt eines beispielsweise in kartesischen Koordinaten in der Informationsvorrichtung gespeicherten statischen Bildes in Abhängigkeit von der Blickrichtung des Augapfels 150 auf den Augapfel 150 zu projizieren, und daß die Eye- Tracker-Vorrichtung 102 in der Lage ist, die Blickrichtung als absolute Koordinaten im Koordinatensystem des vorliegenden, zu projizierenden statischen Bildes zu liefern. In Abhängigkeit von den von der Eye-Tracker-Vorrichtung 102 erhaltenen Koordinaten 112 übermittelt die Informationsvorrichtung 103 einen Ausschnitt des statischen Bildes an die Umformungsvorrichtung 104 in Form von Bilddaten 113. Vorzugsweise übermittelt die Informationsvorrichtung 103 die Bilddaten eines Bildausschnitts, der größer ist, als der zu projizierende Bildausschnitt, damit Bilddaten nicht bei jedem Projektionsvorgang übermittelt werden müssen. Ebenfalls könnte die Informationsvorrichtung lediglich die Bilddaten übermitteln, die aufgrund einer Änderung der Blickrichtung in den Bildausschnitt hineingekommen sind. Denn es ist zu erwarten, daß die Änderung der Blickrichtung zwischen Projektionsvorgängen gering sein wird. In diesem Sinne umfaßt die Umformungsvorrichtung 104 vorzugsweise einen Speicher zur Speicherung der eingehenden Bilddaten 113.For the sake of a simple explanation, it is assumed below, contrary to the general statements above, that the information device 103 and the conversion device 104 of the information system shown serve only the purpose of a section of a static image, for example stored in Cartesian coordinates in the information device, depending on the viewing direction of the eyeball 150 to project onto the eyeball 150 and that the eye tracker device 102 is able to provide the viewing direction as absolute coordinates in the coordinate system of the present static image to be projected. Depending on the coordinates 112 obtained from the eye tracker device 102, the information device 103 transmits a section of the static image to the conversion device 104 in the form of image data 113. The information device 103 preferably transmits the image data of an image section that is larger than that Image section to be projected so that image data does not have to be transmitted with every projection process. Likewise, the information device could only transmit the image data that entered the image section due to a change in the viewing direction. Because it is to be expected that the change in the viewing direction between projection processes will be slight. In this sense, the conversion device 104 preferably comprises a memory for storing the incoming image data 113.
Gemäß dem sich aus den von der Eye-Tracker-Vorrichtung 102 erhaltenen Koordinaten 112 ergebenden Bildausschnitt wählt die Umformungsvorrichtung 104 die tatsächlich darzustellenden Bilddaten aus den eingegangenen Bilddaten 113 aus und unterwirft sie einer oder mehreren Umformungen.In accordance with the image section resulting from the coordinates 112 obtained from the eye tracker device 102, the reshaping device 104 selects the image data to be actually displayed from the received image data 113 and subjects it to one or more reshaping operations.
Steht das beim bevorstehenden Projektionsvorgang zu verwendende Pixelmuster fest (Es könnte zum Beispiel ein festes Muster sein oder durch eine separate Pixelbestimmungsvorrichtung vorgegeben werden.), so könnte die Umformungsvorrichtung 104 zunächst eine rein mathematische Umformung der ausgewählten Bilddaten in das Koordinatensystem des Projektionsvorgangs durchführen und die Ergebnisdaten in einem für die Projektion des Pixelmusters geeigneten Format speichern oder ausgeben.If the pixel pattern to be used in the forthcoming projection process is fixed (for example, it could be a fixed pattern or specified by a separate pixel determination device), the conversion device 104 could first perform a purely mathematical conversion of the selected image data into the coordinate system of the projection process and the result data save or output in a format suitable for the projection of the pixel pattern.
Insbesondere während einer solchen Koordinatenumformung könnte die Umformungsvorrichtung 104 eine bilddatenverarbeitende Komprimierung der ausgewählten Bilddaten durchführen, d. h. die Bilddaten beispielsweise anhand von wahrnehmungsbedingten Phänomenen sowie den sich bei der bildlichen Darstellung der Bilddaten ergebenden Pixelnachbarschaftsverhältnissen von Redundanzen und sonstigem Datenüberfluß befreien. Dies könnte sowohl verlustfreie als auch verlustbehaftete Datenoperationen umfassen. Die Verwendung von verlustfreien Datenoperationen setzt voraus, daß eine entsprechende Entkomprimierung der Bilddaten vor der Projektion erfolgt.In particular, during such a coordinate conversion, the conversion device 104 could carry out image data processing compression of the selected image data, i. H. free the image data from redundancies and other data excess, for example on the basis of perception-related phenomena and the pixel neighborhood relationships resulting from the image display of the image data. This could include lossless as well as lossy data operations. The use of lossless data operations presupposes that the image data is appropriately decompressed before the projection.
Die Verwendung von verlustfreien Datenkomprimierungsverfahren bietet sich insbesondere dann an, wenn große Ähnlichkeiten zwischen nah aufeinanderfolgenden Bilder vorhanden oder zu erwarten ist und die Umformungsvorrichtung über einen Speicher verfügt, der eine Speicherung von komprimierungsrelevanten Daten während einer Folge von Bildern. Entsprechend müßte auch die Entkomprimierungsvorrichtung über einen ausreichenden Speicher verfügen.The use of lossless data compression methods is particularly useful when there are great similarities between images in close succession or to be expected and the conversion device has one Memory that stores compression-relevant data during a sequence of images. Accordingly, the decompression device should also have sufficient memory.
Der Vorteil einer bilddatenverarbeitenden Komprimierung der ausgewählten Bilddaten während der Koordinatenumformung liegt darin, daß sich manche Datenreduktionsmöglichkeit leichter in einem bestimmten Koordinatensystem erkennen lassen. Während der Koordinatenumformung könnten die Datenreduktionsmöglichkeiten zweier Koordinatensystem sowie des zu verwendenden Pixelmusters berücksichtigt werden.The advantage of an image data processing compression of the selected image data during the coordinate transformation is that some data reduction options can be recognized more easily in a specific coordinate system. During the coordinate transformation, the data reduction options of two coordinate systems and the pixel pattern to be used could be taken into account.
Steht das beim bevorstehenden Projektionsvorgang zu verwendende Pixelmuster nicht fest, so bietet es sich bei verfügbarer Rechenleistung an, daß die Umformungsvorrichtung 104 im Sinne einer Pixelbestimmungsvorrichtung ein geeignetes Pixelmuster unter Berücksichtung eventueller Komprimierungsvorteile, beispielsweise durch mathematische Analyse oder das Ausprobieren einiger Komprimierungsstrategien, ermittelt. Zum Beispiel könnte entlang dem Projektionspfad zusammenhängende Pixel kaum unterscheidbarer Farbe zum einem Pixel zusammengefügt werden. Ebenfalls könnten detailreiche Bereiche des Bildes mit hoher Pixeldichte dargestellt werden, während „ruhigere" Bereiche des Bildes mit einer geringeren Pixeldichte dargestellt werden.If the pixel pattern to be used in the forthcoming projection process is not fixed, then it is advisable, given the computing power available, that the conversion device 104 ascertains a suitable pixel pattern in the sense of a pixel determination device, taking into account any compression advantages, for example by mathematical analysis or trying out some compression strategies. For example, contiguous pixels of barely distinguishable color along the projection path could be merged into one pixel. Likewise, highly detailed areas of the image could be displayed with a high pixel density, while "quieter" areas of the image could be displayed with a lower pixel density.
Ebenfalls könnte die Umformungsvorrichtung 104 ein zeitliches „Dithering" einsetzen, bei dem ein detailreiches Bild einem informationsreduzierten Bild folgt, so daß eine vom Benutzer empfundene Farbaddition der beiden Bilder das erwünschte Bild emuliert. Dieser Ansatz stellt je nach Kompressionsgrad im Falle einer begrenzten Datenübertragungsbandbreite eine möglicherweise vorteilhafte Alternative zu einer reinen Wiederholung eines Bildes (was bei einer Projektionsfrequenz von 50 Hz nur in Grenzfällen wahrnehmbar ist und deshalb sehr vorteilhaft eingesetzt werden kann) oder gar einer Bildfolge.The reshaping device 104 could also employ temporal "dithering", in which a detailed image follows an information-reduced image, so that a color addition of the two images felt by the user emulates the desired image. Depending on the degree of compression, this approach may pose a problem in the case of a limited data transmission bandwidth advantageous alternative to a pure repetition of an image (which is only perceptible in borderline cases at a projection frequency of 50 Hz and can therefore be used very advantageously) or even an image sequence.
Die von der Umformungsvorrichtung 104 umgeformten Bilddaten gegebenenfalls zuzüglich Pixelmusterdaten werden abschließend als Ausgangssignale 114 ausgeben. Dies geschieht vorzugsweise in einem für die Projektion des Pixelmusters geeigneten Format.The image data, which may have been converted by the conversion device 104, plus pixel pattern data, are finally output as output signals 114. This is preferably done in a format suitable for the projection of the pixel pattern.
Werden die Daten von der Umformungsvorrichtung 104 zuerst komprimiert und dann in ein anderes Format zwecks Ausgabe umgeformt, so könnte Komprimierungsspielraum im Ausgangssignal entstehen, der sich durch einen anschließenden verlustfreien Komprimierungsschritt in einerIf the data is first compressed by the conversion device 104 and then converted into a different format for the purpose of output, it could Compression margin arise in the output signal, which is reflected in a subsequent lossless compression step in one
Komprimierungsvorrichtung 105 nach Bedarf eliminieren ließe.Compression device 105 can be eliminated as needed.
Die aus den oben beschriebenen Schritten resultierenden Signaldaten 115 werden beispielweise per Funk an die Projektionseinheit 123 übertragen, wo sie gegebenenfalls von einer Entkomprimierungsvorrichtung 106 in Übereinstimmung mit den auf die Bild- bzw. Signaldaten ausgeführten verlustfreien Komprimierungsverfahren entkomprimiert werden. Die von der Projektionseinheit 123 empfangenen, gegebenenfalls entkomprimierten Signaldaten 116 werden bei Bedarf in einem Speicher 107 zwischengespeichert und werden vorzugsweise zwecks „Flying- Spot-Projektion" als serieller Datenfolge 117 an die Projektionsvorrichtung 108 gespeist. Gemäß den eingehenden Daten 117 bezüglich Pixelinhalt und Pixelmuster bzw. gemäß den eingehenden Daten 117 bezüglich Pixelinhalt und einem vorgegebenen Pixelmuster projiziert die Projektionsvorrichtung 108 optische Signale 118 auf den Augapfel 150.The signal data 115 resulting from the steps described above are transmitted, for example, by radio to the projection unit 123, where they may be decompressed by a decompression device 106 in accordance with the lossless compression methods carried out on the image or signal data. The signal data 116, possibly decompressed, received by the projection unit 123 are temporarily stored in a memory 107 if necessary and are preferably fed to the projection device 108 as a serial data sequence 117 for "flying spot projection". According to the incoming data 117 regarding pixel content and pixel pattern or In accordance with the incoming data 117 with regard to pixel content and a predetermined pixel pattern, the projection device 108 projects optical signals 118 onto the eyeball 150.
Figur 2Figure 2
Figur 2A zeigt eine schematische Darstellung eines unvorteilhaften Pixelmusters 240, während Figur 2B eine schematische Darstellung eines vorteilhaften Pixelmusters 240 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.FIG. 2A shows a schematic illustration of an unfavorable pixel pattern 240, while FIG. 2B shows a schematic illustration of an advantageous pixel pattern 240 according to a second exemplary embodiment of the invention.
Beide Pixelmuster 240 basieren auf einer Vielzahl von konzentrischen Kreisen 241, die dem Bewegungsmuster eines kreisförmigen Projektionsvorgangs gemäß dem Flying- Spot-Prinzip entsprechen könnten. Die jeweiligen Kreise 241 sind in Bereiche 242 aufgeteilt, die den Pixeln eines kreisförmigen Projektionsvorgangs gemäß dem Flying- Spot-Prinzip entsprechen könnten. Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die jeweilige Bereiche 242 eines jeweiligen Kreisen gleich groß. Während dies vereinfachend und somit vorteilhaft sein kann, ist es für den Erfolg der Erfindung nicht zwingend. Die Kreise 241 werden mit zunehmender Größe in zunehmend mehr Bereiche 242 aufgeteilt, sobald die Größe eines jeweiligen Bereichs eines Kreises einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Dies ist ebenfalls vorteilhaft, jedoch nicht zwingend, wie an anderer Stelle der Beschreibung erläutert wird.Both pixel patterns 240 are based on a multiplicity of concentric circles 241, which could correspond to the movement pattern of a circular projection process according to the flying spot principle. The respective circles 241 are divided into areas 242, which could correspond to the pixels of a circular projection process according to the flying spot principle. According to the exemplary embodiments shown, the respective regions 242 of a respective circle are of the same size. While this can be simplistic and thus advantageous, it is not imperative for the success of the invention. With increasing size, the circles 241 are divided into increasingly more areas 242 as soon as the size of a respective area of a circle exceeds a predetermined limit value. This is also advantageous, but not mandatory, as explained elsewhere in the description.
Gemäß der in der Figur 2A gezeigten Ausführung sind die Kreise 241 entlang gemeinsamen Grenzen 243 in den Bereichen 242 aufgeteilt. Bei einer Projektion, bei der die Bereichsgrenzen 243 mit Pixelgrenzen übereinstimmen, können diese Bereichsgrenzen 243 bzw. Pixelgrenzen aufgrund ihrer insbesondere lineare Regelmäßigkeit besonders leicht vom Auge wahrgenommen werden und somit störend auf die Wahrnehmung der projizierten Informationen wirken.According to the embodiment shown in FIG. 2A, the circles 241 are divided along common boundaries 243 in the areas 242. In the case of a projection in which the area boundaries 243 match pixel boundaries, these can Area boundaries 243 or pixel boundaries are particularly easy to be perceived by the eye due to their, in particular, linear regularity and thus have a disruptive effect on the perception of the projected information.
Das in Figur 2B dargestellte Pixelmuster 240, bei der die äußersten drei Kreise 241 zwecks der übersichtilicheren Darstellung ohne Bereiche 242 dargestellt sind, ist aufgrund seiner Unregelmäßigkeit dazu geeignet, eine solche Wahrnehmungsstörung weitgehend zu vermeiden. Diese Unregelmäßigkeit wird gegenüber der Ausführung der Figur 2A dadurch erreicht, daß jeder Kreis in einem zufälligen oder unregelmäßigen Winkel um den konzentrischen Punkt gegenüber dem ihm innenliegenden benachbarten Kreis einmal gedreht wurde.The pixel pattern 240 shown in FIG. 2B, in which the outermost three circles 241 are shown without regions 242 for the sake of clarity, is suitable due to its irregularity to largely avoid such a perception disturbance. This irregularity is achieved compared to the embodiment of FIG. 2A in that each circle has been rotated once at a random or irregular angle around the concentric point with respect to the adjacent circle lying inside it.
Figur 3Figure 3
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines vorteilhaften Pixelmusters 340 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.FIG. 3 shows a schematic illustration of an advantageous pixel pattern 340 according to a third exemplary embodiment of the invention.
Das Pixelmuster 340 basiert auf einer Vielzahl von konzentrischen Kreisen 341, die dem Bewegungsmuster eines kreisförmigen Projektionsvorgangs gemäß dem Flying- Spot-Prinzip entsprechen könnten. Die jeweiligen Kreise 341 sind in Bereiche 342 aufgeteilt, die unregelmäßig angeordnet sind, und die den Pixeln eines kreisförmigen Projektionsvorgangs gemäß dem Flying-Spot-Prinzip entsprechen könnten. Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die jeweilige Bereiche 342 eines jeweiligen Kreisen im allgemein gleich groß. Während dies vereinfachend und somit vorteilhaft sein kann, ist es für den Erfolg der Erfindung nicht zwingend. Die Kreise 341 werden mit zunehmender Größe in zunehmend mehr Bereiche 342 aufgeteilt, sobald die Größe eines jeweiligen Bereichs eines Kreises einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Dies ist ebenfalls vorteilhaft, jedoch nicht zwingend, wie an anderer Stelle der Beschreibung erläutert wird.The pixel pattern 340 is based on a plurality of concentric circles 341, which could correspond to the movement pattern of a circular projection process according to the flying spot principle. The respective circles 341 are divided into regions 342 which are arranged irregularly and which could correspond to the pixels of a circular projection process according to the flying spot principle. According to the exemplary embodiments shown, the respective regions 342 of a respective circle are generally of the same size. While this can be simplistic and therefore advantageous, it is not essential for the success of the invention. As the size increases, the circles 341 are divided into increasingly more areas 342 as soon as the size of a respective area of a circle exceeds a predetermined limit value. This is also advantageous, but not mandatory, as will be explained elsewhere in the description.
Insbesondere zeigt Figur 3 ein Gebiet 346, in dem die Größe der Bereiche 342 im Verhältnis zum durchschnittlichen Bereich 342 größer ist, sowie ein Gebiet 347, in dem die Größe der Bereiche 342 im Verhältnis zum durchschnittlichen Bereich 342 kleiner ist. Mit einem solchen Pixelmuster 340 läßt sich ein Bild mit einem detailreichen Ausschnitt und einem detailarmen Ausschnitt in vorteilhafter Weise effizient jedoch präzis darstellen, wenn die Positionen der Gebiete 346 und 347 so gewählt sind, daß der detailreiche Ausschnitt des Bildes mit Pixeln des Gebiets 347 und der detailarme Ausschnitt des Bildes mit Pixel des Gebiets 346 raumlich übereinstimmen.In particular, FIG. 3 shows an area 346 in which the size of the areas 342 is larger in relation to the average area 342, and an area 347 in which the size of the areas 342 is smaller in relation to the average area 342. With such a pixel pattern 340, an image with a detail-rich detail and a detail-poor detail can advantageously be efficiently but precisely represented if the positions of the areas 346 and 347 are selected such that the detail-rich detail of the image with pixels of the area 347 and the detail-poor section of the image coincide spatially with pixels of the area 346.
Figur 4Figure 4
Figur 4A zeigt eine schematische Darstellung einer parallaxenfreien Betrachtung eines Gegenstands, wahrend Figur 4B eine schematische Darstellung einer parallaxenbehafteten Betrachtung eines Gegenstands zeigt.FIG. 4A shows a schematic representation of a parallax-free observation of an object, while FIG. 4B shows a schematic representation of a parallax-related observation of an object.
Figur 4A zeigt einen von einem betrachtenden Auge 450 entfernten Gegenstand 460, der ebenfalls von einer optischen Signalerfassungsvorπchtung 470 optisch erfaßt wird. Aus der Perspektive des Auges 450 liegt der Gegenstand 460 entlang einer Linie 452, die steh um einen Winkel α von einer „geradeausschauenden" Bezugsrichtung 451 unterscheidet. Aus der Perspektive der optischen Signalerfassungsvorrichtung 470 liegt der Gegenstand 460 entlang einer Linie 472, die sich um einen Winkel ß von einer „geradeausschauenden" Bezugsrichtung 471 unterscheidet. Bei einer wie dargestellten, vom Auge entfernten Anordnung des Gegenstands 460 sind die Winkel α und ß trotz des Abstands zwischen dem Auge 450 und der einer optischen Signalerfassungsvorrichtung 470 nahezu Identisch.FIG. 4A shows an object 460 which is distant from a viewing eye 450 and which is likewise optically detected by an optical signal detection device 470. From the perspective of the eye 450, the object 460 lies along a line 452, which stands at an angle α from a “straight-ahead” reference direction 451. From the perspective of the optical signal detection device 470, the object 460 lies along a line 472, which is around one Angle β differs from a "straight looking" reference direction 471. In an arrangement of the object 460 away from the eye as shown, the angles α and β are almost identical despite the distance between the eye 450 and that of an optical signal detection device 470.
Im Gegensatz zur Figur 4A zeigt Figur 4B einen einem betrachtenden Auge 450 nahegelegenen Gegenstand 460', der ebenfalls von einer optischen Signalerfassungsvorrichtung 470 optisch erfaßt wird. Aus der Perspektive des Auges 450 liegt der Gegenstand 460' entlang einer Linie 452', die sich um einen Winkel <*t'=0 von einer „geradeausschauenden" Bezugsrichtung 451 unterscheidet. Aus der Perspektive der optischen Signalerfassungsvorπchtung 470 liegt der Gegenstand entlang einer Linie 472', die sich um einen Winkel ß' von einer „geradeausschauenden" Bezugsrichtung 471 unterscheidet. Bei einer wie dargestellten, dem Auge nahegelegenen Anordnung des Gegenstands 460' sind die Winkel α' und ß' aufgrund der Nähe des Gegenstands 460' und des Abstands zwischen dem Auge 450 und der einer optischen Signalerfassungsvorrichtung 470 recht unterschiedlich. Dies entspricht einer Parallaxe, was sich, wie gezeigt, anhand der sich als stark unterschiedlich ergebenden Betrachtungswinkel eines Gegenstands bzw. Punktes auch vorrichtungstechnisch erkennen laßt,In contrast to FIG. 4A, FIG. 4B shows an object 460 ′ which is close to a viewing eye 450 and which is likewise optically detected by an optical signal detection device 470. From the perspective of the eye 450, the object 460 'lies along a line 452', which differs by an angle < * t '= 0 from a “straight-ahead” reference direction 451. From the perspective of the optical signal detection device 470, the object lies along a line 472 ', which differs by an angle β' from a "straight-ahead" reference direction 471. In an arrangement of the object 460 'close to the eye as shown, the angles α' and β 'are quite different due to the proximity of the object 460' and the distance between the eye 450 and that of an optical signal detection device 470. This corresponds to a parallax, which, as shown, can also be seen in terms of device technology on the basis of the viewing angles of an object or point which are found to be very different,
Zusammenfassung Im folgenden werden anhand von Merkmalsgruppen die wesentlichen Punkte nochmals zusammengefaßt, die jeweils für sich und in Kombination miteinander die Erfindung in besonderer weise kennzeichnen:Summary In the following, the essential points are summarized again on the basis of groups of features, each of which characterizes the invention in a special way, individually and in combination:
komprimierte Bilddatencompressed image data
1. Informationssystem mit einer zur Erfassung augenbezogener Signale geeigneten Signalerfassungsvorrichtung sowie einer Ausgabevorrichtung zum Zurverfugungstellen von Information in Korrelation mit den erfaßten augenbezogenen Signalen.1. Information system with a signal detection device suitable for detecting eye-related signals and an output device for making available information in correlation with the detected eye-related signals.
2. Informationssystem nach Punkt 1, mit einer bilddatenverarbeitenden Kompressionsvorrichtung.2. Information system according to item 1, with an image data processing compression device.
3. Informationssystem nach Punkt 1 oder 2, wobei die bilddatenverarbeitende Kompressionsvorrichtung Eingangsbilddaten gemäß einer vorgegebenen Projektionsbewegungsmuster reduziert.3. Information system according to item 1 or 2, wherein the image data processing compression device reduces input image data according to a predetermined projection movement pattern.
4. Informationssystem nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die bilddatenverarbeitende Kompressionsvorrichtung einen Bilddatenspeicher aufweist und in der Lage ist, die Bilddaten eines Bildes mit Bezug auf die4. Information system according to one of the preceding points, wherein the image data processing compression device has an image data memory and is capable of the image data of an image with reference to the
Bilddaten eines oder mehrerer in einer Folge von Bildern vorhergehendenImage data of one or more preceding images in a sequence
Bildes zu komprimieren.Compress image.
5. Informationssystem nach einem der vorhergehenden Punkte, mit einer verlustfrei arbeitenden Datenkompressionsvorrichtung.5. Information system according to one of the preceding points, with a lossless data compression device.
6. Informationssystem nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei das6. Information system according to one of the preceding points, wherein the
Informationssystem eine brillenförmige Projektionseinheit und eine von der Projektionseinheit separate Informationseinheit umfaßt, die zu projizierendeInformation system comprises a spectacle-shaped projection unit and an information unit separate from the projection unit, the one to be projected
Bilddaten in komprimierte Form an die Projektionseinheit liefert, die sie entkomprimiert.Provides image data in compressed form to the projection unit, which decompresses it.
kleiner Strahlsmall beam
7. Informationssystem mit einem Projektionssystem, das einen Lichtstrahl erzeugt, der so mit geringer Divergenz, geringer Konvergenz oder kohärent in ein Auge projizierbar ist, daß der Lichtstrahl an dem Luft-Augapfel-Übergang einen im Vergleich zum Pupillendurchmesser unwesentlichen Durchmesser hat.7. Information system with a projection system that generates a light beam that is so with little divergence, little convergence or coherent in an eye can be projected so that the light beam at the air-eyeball transition has a diameter which is insignificant compared to the pupil diameter.
8. Informationssystem mit einem optischen Signalerfassungssystem, das dazu geeignet ist, Lichtstrahle zu erfassen, die so mit geringer Divergenz, geringer8. Information system with an optical signal detection system, which is suitable for detecting light beams, so with low divergence, less
Konvergenz oder kohärent von einem Auge abgestrahlt werden, daß derConvergence or coherent be emitted from an eye that the
Lichtstrahl an dem Luft-Augapfel-Übergang einen im Vergleich zumLight beam at the air-eyeball junction compared to the
Pupillendurchmesser unwesentlichen Durchmesser hat.Pupil diameter has insignificant diameter.
9. Informationssystem nach Punkt 7 oder 8, wobei der Lichtstrahl an dem Luft-9. Information system according to item 7 or 8, wherein the light beam on the air
Augapfel-Übergang einen Durchmesser von unter 100 μm hat.Eyeball transition has a diameter of less than 100 microns.
10. Informationssystem nach Punkt 7 oder 8, wobei der Lichtstrahl an dem Luft- Augapfel-Übergang einen Durchmesser von unter 50 μm hat.10. Information system according to item 7 or 8, wherein the light beam at the air-eyeball transition has a diameter of less than 50 μm.
11. Informationssystem nach Punkt 7 oder 8, wobei der Lichtstrahl an dem Luft- Augapfel-Übergang einen Durchmesser von unter 10 μm hat.11. Information system according to item 7 or 8, wherein the light beam at the air-eyeball transition has a diameter of less than 10 μm.
12. Informationssystem nach Punkt 7 oder 8, wobei der Lichtstrahl an dem Luft- Augapfel-Übergang einen Durchmesser von unter 5 μm hat.12. Information system according to item 7 or 8, wherein the light beam at the air-eyeball transition has a diameter of less than 5 μm.
13. Informationssystem nach Punkt 7, wobei das Projektionssystem Teil eines optischen Systems ist, das den Lichtstrahl dazu verwendet, Bildpunkte eines wahrnehmbaren Bildes auf die Retina zu projizieren.13. Information system according to item 7, the projection system being part of an optical system which uses the light beam to project pixels of a perceptible image onto the retina.
14. Informationssystem Punkt 7 oder 8, wobei der Lichtstrahl dazu verwendet wird, die Position des Auges zu bestimmen.14. Information system point 7 or 8, wherein the light beam is used to determine the position of the eye.
Abdunklungdarkening
15. Informationssystem mit einer brillenförmigen optischen Vorrichtung, die eine Abtastung eines Auges und/oder eine Projektion in ein Auge gemäß dem Flying- Spot-Prinzip durchführt, wobei die brillenförmige optische Vorrichtung eine Abdunklungsvorrichtung aufweist, die eine variable Abschirmung der Augen vis- ä-vis der Außenwelt erlaubt. 16. Informationssystem nach Punkt 15, wobei die Abdunklungsvorrichtung eine Abdunklungsschicht aufweist, die mit zunehmender Photoneneinstrahlung automatisch lichtundurchlässiger wird.15. Information system with an eyeglass-shaped optical device which performs a scanning of an eye and / or a projection into an eye according to the flying spot principle, the eyeglass-shaped optical device having a darkening device which visually shields the eyes variably. vis the outside world allowed. 16. Information system according to item 15, the darkening device having a darkening layer which automatically becomes more opaque with increasing photon radiation.
17. Informationssystem nach Punkt 15, wobei die Abdunklungsvorrichtung steuerbar ist, und mit einer Abdunklungssteuervorrichtung, die in der Lage ist, Steuersignale an die Abdunklungsvorrichtung abzugeben, um den Abschirmungsgrad der Augen gezielt zu variieren.17. Information system according to item 15, wherein the darkening device is controllable and with a darkening control device which is able to emit control signals to the darkening device in order to vary the degree of shielding of the eyes in a targeted manner.
ParallaxevermeidungParallaxevermeidung
18. Informationssystem mit einer Gesichtsfelderfassungsvorrichtung, die optische Signale aus dem einem Auge zugeordneten Gesichtsfeld erfaßt; und - einer Projektionsvorrichtung, die auf der Basis der erfaßten optischen Signale gewonnene Bildinformationen in das Auge projiziert, wobei, wenn die Parallaxe zwischen der Erfassungsrichtung der18. Information system with a visual field detection device, which detects optical signals from the visual field assigned to an eye; and a projection device which projects image information obtained on the basis of the detected optical signals into the eye, wherein if the parallax between the detection direction of the
Gesichtsfelderfassungsvorrichtung und der Blickrichtung des Auges einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, die Projektion derart erfolgt wird, daß das Auge vorwiegend die projizierten Bildinformationen wahrnimmt.Field of view detection device and the direction of view of the eye exceeds a predetermined limit, the projection is carried out such that the eye mainly perceives the projected image information.
19. Informationssystem nach Punkt 18, wobei das Auge im Parallaxenfall von der Außerwelt zumindest teilweise von der Außenwelt abgeschirmt wird.19. Information system according to item 18, wherein the eye is at least partially shielded from the outside world in the case of parallax from the outside world.
20. Informationssystem nach Punkt 18, wobei die Strahlintensität des Projektionsstrahls zumindest für einen Teil der Projektion im Parallaxenfall angehoben wird.20. Information system according to item 18, wherein the beam intensity of the projection beam is raised at least for part of the projection in the case of parallax.
21. Informationssystem nach Punkt 19, wobei die Strahlintensität des Projektionsstrahls im Parallaxenfall dann angehoben wird, wenn der projizierte21. Information system according to item 19, wherein the beam intensity of the projection beam is increased in the case of parallax when the projected
Lichtstrahl die Makula und ihre unmittelbare Umgebung bestrahlt.Beam of light illuminates the macula and its immediate surroundings.
Grob- / FeinablenkungCoarse / fine deflection
22. Informationssystem mit einem Lichtleitsystem, durch das die Projektionsund/oder Erfassungsrichtung eines projizierten bzw. erfaßten Lichtstrahl veränderbar ist, wobei das Lichtleitsystem eine Grob- und eine Feinablenkvorrichtung aufweist. 23. Informationssystem nach Punkt 22, wobei das Lichtleitsystem eine auf einer Grobablenkvorrichtung montierten Feinablenkvorrichtung aufweist.22. Information system with a light guide system, by means of which the projection and / or detection direction of a projected or detected light beam can be changed, the light guide system having a coarse and a fine deflection device. 23. Information system according to item 22, the light guide system having a fine deflection device mounted on a rough deflection device.
24. Informationssystem nach Punkt 22 oder 23, wobei die Feinablenkvorrichtung einen winkelselektiven optischen Detektor umfaßt.24. Information system according to item 22 or 23, wherein the fine deflection device comprises an angle-selective optical detector.
25. Informationssystem nach einem der Punkte 22-24, wobei die Feinablenkvorrichtung eine Lichtquelle umfaßt, deren Lichtausstrahlungsrichtung steuerbar ist.25. Information system according to one of items 22-24, the fine deflection device comprising a light source whose direction of light emission can be controlled.
Erkennung des Schattens der NetzhautgrubeDetection of the shadow of the retinal pit
26. Informationssystem mit - einer optischen Signalerfassungsvorrichtung zur Erfassung von Licht aus einem Auge; und einer signalverarbeitenden Vorrichtung, die auf der Basis des aus dem Auge erfaßten Lichts die Position eines auf der Kornea des Auges abgebildeten „Schattens" der Netzhautgrube des Auges ermittelt.26. Information system with - an optical signal detection device for detecting light from an eye; and a signal processing device which, on the basis of the light detected from the eye, determines the position of a "shadow" of the retinal pit of the eye depicted on the cornea of the eye.
27. Informationssystem nach Punkt 26, mit einer Projektionsvorrichtung, die die Retina des Auges mit moduliertem Licht beleuchtet.27. Information system according to item 26, with a projection device which illuminates the retina of the eye with modulated light.
Erkennung von SchädelmerkmalenDetection of skull features
28. Brillenförmiges Informationssystem, insbesondere ein Informationssystem zur Abgabe und/oder Erfassung von optischen Signalen an ein bzw. aus einem Auge, mit mindestens einer Ultraschallquelle zur Abgabe von modulierten Ultraschallsignalen; mehreren Ultraschalldetektoren zur Detektion der abgegebenen28. Spectacle-shaped information system, in particular an information system for delivering and / or detecting optical signals to or from an eye, with at least one ultrasound source for delivering modulated ultrasound signals; several ultrasonic detectors for the detection of the emitted
Ultraschallsignalen; und einer signalverarbeitenden Vorrichtung, die auf der Basis der erfaßtenUltrasonic signals; and a signal processing device based on the detected
Ultraschallsignalen die Lage und/oder Orientierung des Informationssystem vis- ä-vis dem Schädel eines Benutzers ermittelt.Ultrasound signals determine the position and / or orientation of the information system vis-a-vis the skull of a user.
29. Brillenförmiges Informationssystem nach Punkt 28, wobei mindesten eines der Ultraschalldetektoren ein arrayartiger Detektor ist. Nachjustierung des Bewegungsmusters29. Spectacle-shaped information system according to item 28, at least one of the ultrasound detectors being an array-like detector. Readjustment of the movement pattern
30. Informationssystem mit einer optischen Abtast- und/oder Projektionsvorrichtung zur Abtastung eines Auges bzw. Projektion in ein Auge gemäß dem Flying-Spot-Prinzip, wobei das Bewegungsmuster des Flying-Spots während des Abtast- bzw. Projektionsvorgangs nachjustiert wird.30. Information system with an optical scanning and / or projection device for scanning an eye or projection into an eye according to the flying spot principle, the movement pattern of the flying spot being readjusted during the scanning or projection process.
das Projektionsmusterthe projection pattern
31. Informationssystem mit einer optischen Projektionsvorrichtung zur Projektion von Informationen in ein Auge gemäß dem Flying-Spot-Prinzip, wobei die Projektionsvorrichtung Pixel gemäß einem unregelmäßigen Muster zeichnet.31. Information system with an optical projection device for projecting information into an eye according to the flying spot principle, the projection device drawing pixels in accordance with an irregular pattern.
32. Informationssystem nach Punkt 31, wobei das unregelmäßige Muster vorgeschrieben ist.32. Information system according to item 31, whereby the irregular pattern is prescribed.
33. Informationssystem nach Punkt 31, wobei das unregelmäßige Muster aus einer vorbestimmten Vielzahl von unregelmäßigen Mustern gewählt wird.33. Information system according to item 31, wherein the irregular pattern is selected from a predetermined plurality of irregular patterns.
34. Informationssystem nach Punkt 31 oder 33, mit einer Pixelbestimmungsvorrichtung, die das unregelmäßige Muster anhand der zu projizierenden Bilddaten bestimmt.34. Information system according to item 31 or 33, with a pixel determination device which determines the irregular pattern on the basis of the image data to be projected.
35. Informationssystem nach Punkt 34, mit einer Pixelbestimmungsvorrichtung, die die jeweiligen Pixelinhalte anhand der zu projizierenden Bilddaten und des unregelmäßigen Musters bestimmt.35. Information system according to item 34, with a pixel determination device which determines the respective pixel contents on the basis of the image data to be projected and the irregular pattern.
36. Informationssystem nach Punkt 33 oder 34, wobei die Pixelbestimmungsvorrichtung entsprechende Pixel- und/oder Musterdaten an die Projektionsvorrichtung übermittelt.36. Information system according to item 33 or 34, wherein the pixel determination device transmits corresponding pixel and / or pattern data to the projection device.
AugenhorizontEye horizon
37. Informationssystem, das derart mit Signalerfassungsvorrichtungen ausgestattet ist, daß eine Erfassung von von einem Augenpaar ausgehenden Signalen möglich ist, mit einer Signalverarbeitungsvorrichtung, die die Position eines kennzeichnenden, typischerweise symmetrisch angeordneten Merkmals beider Augen aus den erfaßten Signalen ermittelt, und aus der Position dieser beiden Merkmale einen augenbezogenen Horizont berechnet. 37. Information system which is equipped with signal detection devices in such a way that detection of signals originating from a pair of eyes is possible with a signal processing device which determines the position of a characteristic, typically symmetrically arranged feature of both Eyes determined from the detected signals, and an eye-related horizon is calculated from the position of these two features.

Claims

AnsprücheExpectations
1. Informationssystem mit einem Projektionssystem, das einen Lichtstrahl erzeugt, der so mit geringer Divergenz, geringer Konvergenz oder koherent in ein Auge projizierbar ist, daß der Lichtstrahl an dem Luft-Kornea- Übergang einen im Vergleich zum Pupillendurchmesser unwesentlichen Durchmesser hat.1. Information system with a projection system that generates a light beam that can be projected with little divergence, little convergence or coherently into an eye in such a way that the light beam at the air-corneal transition has an insignificant diameter compared to the pupil diameter.
2. Informationssystem nach Anspruch 1, wobei der Lichtstrahl an dem Luft- Kornea-Übergang einen Durchmesser von unter 100 μm hat.2. Information system according to claim 1, wherein the light beam at the air-cornea transition has a diameter of less than 100 microns.
3. Informationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtstrahl an dem Luft-Kornea-Übergang einen Durchmesser von unter 50 μm hat.3. Information system according to one of the preceding claims, wherein the light beam at the air-cornea transition has a diameter of less than 50 microns.
4. Informationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtstrahl an dem Luft-Kornea-Übergang einen Durchmesser von unter 10 μm hat.4. Information system according to one of the preceding claims, wherein the light beam at the air-cornea transition has a diameter of less than 10 microns.
5. Informationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtstrahl an dem Luft-Kornea-Übergang einen Durchmesser von unter 5 μm hat.5. Information system according to one of the preceding claims, wherein the light beam at the air-cornea transition has a diameter of less than 5 microns.
B. Informationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dasB. Information system according to one of the preceding claims, wherein the
Projektionssystem Teil eines optischen Systems ist, das den Lichtstrahl dazu verwendet, Bildpunkte eines wahrnehmbaren Bildes auf die Retina zu projizieren.Projection system is part of an optical system that uses the light beam to project pixels of a perceptible image onto the retina.
7. Informationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das7. Information system according to one of the preceding claims, wherein the
Projektionssystem Teil eines optischen Systems ist, das den Lichtstrahl dazu verwendet, die Position des Auges zu bestimmen. Projection system is part of an optical system that uses the light beam to determine the position of the eye.
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