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Die Erfindung betrifft einen Schutzhelm, insbesondere einen Motorradhelm, ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung einer Blickrichtung, ein Verfahren zur Fahrerunterstützung, insbesondere zur Warnung sowie ein Verfahren zur Menüsteuerung mittels des Schutzhelms der vorliegenden Erfindung.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2006 047 092 A1 ist ein Verfahren zur Unterstützung der Blickführung eines Fahrers eines Fahrzeugs bekannt, bei der eine Ist-Blickrichtung des Fahrers detektiert wird. Abhängig von einem Vergleich der detektierten Ist-Blickrichtung mit einer Referenz-Blickrichtung wird dem Fahrer die Referenz-Blickrichtung signalisiert. Eine Signalisierung kann dabei mittels einer Akustikeinheit, die insbesondere in einem Motorrad vorhanden sein kann oder mittels eines grafischen Symbols, das im Blickfeld des Fahrers erzeugt wird, erfolgen.
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Aus der
DE 10 2007 030 754 A1 ist es bekannt eine Blickrichtung mittels eines Elektrookulogramms (EOG) zu erfassen.
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Des Weiteren sind Motorradhelme mit einem Head-Up Display (HUD) bekannt, bspw. von http://www.skully.com (zuletzt besucht am 18. September 2015) oder http://www.ridenuviz.com (zuletzt besucht am 18. September 2015).
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Für sicherheitsrelevante Verfahren, wie Verfahren zur Fahrerunterstützung, insbesondere zur Warnung, aber auch für Verfahren zur Menüsteuerung ist eine möglichst genaue Erfassung der Blickrichtung des Fahrers bzw. des Menünutzers essentiell.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund schlägt diese Erfindung einen Schutzhelm, insbesondere einen Motorradhelm, ein Verfahren zur Erfassung einer Blickrichtung, ein Verfahren zur Fahrerunterstützung, insbesondere zur Warnung sowie ein Verfahren zur Menüsteuerung mittels des Schutzhelms gemäß den unabhängigen Ansprüchen vor.
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Der Schutzhelm, insbesondere Motorradhelm, der vorliegenden Erfindung ist derart gestaltet, dass eine Blickrichtung eines Trägers des Schutzhelms erfassbar ist, wobei an dem Schutzhelm Elektroden derart angebracht sind, dass ein Elektrookulogramm (EOG) ableitbar ist, wobei mittels des abgeleiteten EOG eine Blickwinkeländerung bzw. ein Blinzeln des Trägers erfassbar ist. Aus den Blickwinkeländerungen ist die Blickrichtung des Trägers des Schutzhelms bestimmbar.
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Insbesondere sind die Elektroden derart an dem Schutzhelm angebracht, dass es beim bestimmungsgemäßen Tragen des Schutzhelms durch den Träger zu einem Hautkontakt zwischen den Elektroden und der Haut des Trägers kommt.
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Unter einem EOG wird vorliegend eine Technik verstanden, die es erlaubt aus der Messung der Potentialänderung des das menschliche Auge umgebende Gewebes, welche durch eine Blickwinkeländerung aufgrund der Dipoleigenschaften des menschlichen Auges entsteht, durch entsprechend angebrachten Elektroden eine Blickwinkeländerung zu erfassen.
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Möchte man zum Beispiel eine Blickwinkeländerung in vertikaler Richtung messen, werden an jedem Auge jeweils oberhalb und unterhalb des Auges eine Elektrode angebracht und in bipolarer Anordnung verschaltet. Die dadurch zu messende Potentialänderung liegt im unteren mV-Bereich. Ebenso kann auch die Blickwinkeländerung in der horizontalen Ebene detektiert werden.
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Des Weiteren kann mit einem EOG auch das Blinzeln detektiert werden, da durch den Augenschluss ebenfalls eine Potentialänderung hervorgerufen wird.
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Aus dieser erfassten bzw. bestimmten Blickwinkeländerung lässt sich die Blickrichtung des Trägers des Schutzhelms bestimmen.
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Durch die Integration von mindestens vier Elektroden im Inneren des Helms, bspw. an den Polstern, lassen sich die horizontalen und vertikalen Augenbewegungen eines Auges erfassen.
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Optimal wären jedoch mindestens sechs Messelektroden, um die horizontalen und vertikalen Augenbewegungen beider Augen separat erfassen zu können.
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Durch das Vorsehen einer weiteren Elektrode als Referenzelektrode lässt sich ein möglichst störungsfreies EOG ableiten.
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Für die Referenzelektrode hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Elektrode räumlich weiter hinten, insbesondere in einem Bereich des Schutzhelms, der sich hinter dem Ohr des Trägers befindet, anzuordnen.
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Die Elektroden können aus verschiedenen Materialien bestehen. Denkbar sind dabei u.a. Metall oder Polymer. Besonders eine Gestaltung der Elektroden im Wesentlichen aus Polymer erhöht den Tragekomfort für den Träger des Schutzhelms.
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Des Weiteren können in dem Schutzhelm Mittel zur Ausgabe bzw. Darstellung einer Information vorgesehen sein, um an den Fahrer Informationen auszugeben oder dem Fahrer Information darzustellen.
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Bspw. kann zur Darstellung einer Information in dem Schutzhelm ein sogenanntes Head-Up Display (HUD) integriert sein. Insbesondere nach einer der Techniken aus dem Stand der Technik oder durch Vorsehen eines Displays in dem Visier des Schutzhelms.
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Als weiteres Mittel zur Ausgabe einer Information kann eine Vorrichtung zur akustischen oder haptischen Ausgabe vorgesehen sein.
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In dem Schutzhelm können auch weitere Sensoren vorgesehen sein. Unter anderem auch Sensoren, die dazu geeignet sind eine Kopforientierung des Trägers des Helms zu erfassen. Die Erfassung kann auch in Bezug zur Straße oder wenn es sich bei dem Helm um einen Motorradhelm und bei dem Fahrer um einen Motorradfahrer handelt in Bezug auf das gefahrene Motorrad erfolgen.
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Dazu kann der Schutzhelm ein Inertialsensorsystem mit bspw. Beschleunigungssensoren, Gyroskopen oder Magnetfeldsensoren aufweisen.
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Weiterhin kann eine Kooperation mit dem Sensorsystem des Motorrads vorgesehen sein. Die Kooperation kann mittels kontaktloser oder kontaktbehafteter, bspw. drahtgebundener, Kommunikationsmittel geschehen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Blickrichtung nach dem unabhängigen Anspruch.
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Da das Elektrookulogramm aufgrund von Blickwinkeländerungen entstanden ist, lässt sich aus dem Elektrookulogramm die Blickrichtung des Probanden bestimmen.
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Einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrerunterstützung nach den unabhängigen Ansprüchen.
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Beim Fahren, insbesondere beim Motorradfahren, ist es gerade bei Kurvenfahrten relevant, seinen Blick auf definierte Punkte in der Kurve zu richten, um bei gegenwärtiger Geschwindigkeit sicher durch die Kurve fahren zu können.
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Gemäß dem Verfahren zur Fahrerunterstützung nach der vorliegenden Erfindung, wird eine Soll-Blickrichtung mittels der Ausführungsform des Schutzhelms der vorliegenden Erfindung, wonach in dem Schutzhelm Mittel zur Ausgabe bzw. Darstellung von Information vorgesehen sind, ausgegeben.
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Dieses Verfahren zur Fahrerunterstützung kann, insbesondere in Kooperation mit anderen am bzw. im Motorrad integrierten Sensoren oder am bzw. im Helm integrierte Sensorik, anhand der Geschwindigkeit, des Streckenprofils, der Beschaffenheit des Straßenbelages dem Fahrer den anzupeilenden Punkt in der Kurve bzw. die Soll-Blickrichtung in dem Mittel zur Ausgabe bzw. Darstellung von Information anzeigen. Ein solches Mittel kann bspw. ein sogenanntes Head-Up Display sein.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens kann mittels des gemessenen bzw. abgeleiteten EOG-Signals überprüft werden, ob der Fahrer diesen Punkt tatsächlich anvisiert oder ob sein Blick woanders hingeht; mithin ein Vergleich der bestimmten Blickrichtung mit der Soll-Blickrichtung.
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Abhängig von diesem Vergleich kann die Soll-Blickrichtung ausgegeben werden.
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In einer alternativen Ausführungsform kann eine Warnung ausgegeben werden. Unter einer Warnung kann vorliegend auch eine Empfehlung verstanden werden. Bspw. die Empfehlung eine Reduktion der Geschwindigkeit durchzuführen. Eine Warnung kann insbesondere abhängig vom Grad der Abweichung der bestimmten Blickrichtung von der Soll-Blickrichtung ausgegeben werden. Der Grad der Abweichung kann durch ein vorbestimmtes Maß an Abweichung definiert sein.
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In einer Ausführungsform der Verfahren der vorliegenden Erfindung wird im Schritt des Vergleichens der bestimmten Blickrichtung mit der Soll-Blickrichtung eine Information über die Kopforientierung des Trägers des Schutzhelms der vorliegenden Erfindung einbezogen.
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Die Information über die Kopforientierung kann dabei in Relation zu verschiedenen Bezugssystemen erfolgen. Nach einer ersten Ausführungsform erfolgt die Erfassung der Kopforientierung in Bezug auf den Boden bzw. die Straße bzw. die Erdanziehungskraft. Nach einer zweiten Ausführungsform, insbesondere dann, wenn das Verfahren mittels eines Motorradhelms gemäß der vorliegenden Erfindung beim Fahren eines Motorrads ausgeführt wird, erfolgt die Erfassung der Kopforientierung in Bezug auf das Motorrad bzw. die Lage des Motorrads.
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Dazu kann z.B. ein Inertialsensorsystem (Beschleunigungssensor, Gyroskop, Magnetfeldsensor) verwendet werden, welches im bzw. am Helm und oder im bzw. am Motorrad integriert wird.
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In einer Ausführungsform der Verfahren der vorliegenden Erfindung können die Daten eines GPS-Empfängers einbezogen werden. Die Daten des GPS-Empfängers können u.a. Orts-, Zeit-, Geschwindigkeits- und Richtungsinformationen umfassen, die zusammen mit bspw. einer digitalen Karte verwendeten werden können, um Streckenprofile bzw. -beschaffenheiten udgl., insbesondere in die Festlegung der Soll-Blickrichtung, einzubeziehen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Menüsteuerung.
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Um den Fahrer möglichst wenig vom Verkehr abzulenken, können Entscheidungen über Mittel zur Ausgabe und Darstellung von Informationen bspw. über ein Head-Up Display abgefragt werden, wobei der Fahrer mittels Blinzeln oder dem Blick auf definierte Flächen im Display bestätigt bzw. auswählt.
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Dazu wird die Blickrichtung mittels eines abgeleiteten EOG bestimmt. Zudem verursacht auch das Blinzeln eine Potentialänderung in dem das Auge eines Probanden umgebenden Gewebes. Daher kann mittels eines EOG auch das Blinzeln erfasst werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigt:
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1 einen Schutzhelm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung einer Blickrichtung der vorliegenden Erfindung;
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3 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zur Fahrerunterstützung der vorliegenden Erfindung;
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4. ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Fahrerunterstützung der vorliegenden Erfindung;
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5. ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zur Menüsteuerung der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt einen Motorradhelm 1 gemäß der vorliegenden Erfindung mit insgesamt sieben Elektroden 11, 12, 13.
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Die Elektroden 11 sind neben den Augen AL, AR des Probanden P bzw. des Trägers des Motorradhelms 1 angeordnet. Diese Elektroden 11 registrieren Potentialänderungen bei horizontaler Bewegung der Augen AL, AR aus diesen Potentialänderungen lässt sich ein Elektrookulogramm (EOG) ableiten, mittels dessen die horizontalen Augenbewegungen erfasst werden können.
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Die Elektroden 12 sind jeweils als Paar über und unter den Augen AL, AR des Probranden P bzw. Träger des Motorradhelms 1 angeordnet. Diese Elektroden 11 registrieren Potentialänderungen bei vertikaler Bewegung der Augen AL, AR. Aus diesen Potentialänderungen lässt sich ein Elektrookulogramm (EOG) ableiten, mittels dessen die vertikalen Augenbewegungen erfasst werden können. Aus den erfassten Augenbewegungen kann die Blickrichtung bestimmt werden.
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Um die Blickrichtungsbestimmung zu optimieren, kann ein Kalibrierungsprozess erfolgen. Hierfür werden nacheinander z.B. verschiedene Punkte auf einem Display fokussiert und das dazu gehörige EOG erfasst. Darüber können die Blickwinkel ermittelt werden. Ein bestimmter Spannungswert des EOG entspricht dann jeweils einer bestimmten Blickrichtung. Ausreichend ist eine Hinterlegung der EOG-Werte je Blickrichtung in einer Zuordnungstabelle oder in Formeln odgl. Eine bessere personenspezifische Anpassung kann über ein längeres Verfolgen der Maximalwerte des EOG und der dazugehörigen Augenbewegung ermittelt werden.
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In der dargestellten Ausführungsform sind je zwei Elektroden 12 je Auge AL, AR vorgesehen. Dadurch lassen sich die Augenbewegungen des linken Auges AL und des rechten Auges AR separat bestimmen. Prinzipiell reichen zwei Elektroden 12, eine oberhalb und eine unterhalb der Augen AL, AR aus, um die vertikalen Augenbewegungen zu bestimmen.
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Die Elektrode 13 ist eine Referenzelektrode und dient zur Entstörung bzw. Plausibilisierung der über die übrigen Elektroden 11 und 12 erfassten Potentialänderungen.
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Der Entstörung liegt zugrunde, dass sich das Störsignal auf allen drei Elektroden befindet. Durch eine differenzielle Messung wird diese Störung eliminiert und das Nutzsignal bleibt erhalten.
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Die Plausibilisierung kann über Maximalwerte, das Rauschverhalten ohne Augenbewegung oder den Vergleich mit dem normalen Augenbewegungsverhalten erfolgen.
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In der dargestellten Ausführungsform ist die Referenzelektrode 13 räumlich weiter hinten, im Bereich des Ohrs des Probanden P bzw. Träger des Motorradhelms 1 angeordnet.
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Sämtliche Elektroden 11, 12, 13 sind gemäß der Erfindung in den Motorradhelm 1 intergiert bzw. so an dem Motorradhelm 1 angeordnet, dass zu einem Hautkontakt zwischen den Elektroden 11, 12, 13 und dem Träger P des Motorradhelms beim bestimmungsgemäßen Tragen des Motorradhelms kommt.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens 200 zur Erfassung einer Blickrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Im Schritt 201 wird ein Elektrookulogramm eines Trägers P eines Schutzhelms gemäß der vorliegenden Erfindung abgeleitet.
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Im Schritt 202 wird aus dem abgeleiteten Elektrookulogramm eine Blickrichtung des Trägers P bestimmt.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens 300 zur Fahrerunterstützung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Im Schritt 301 wird eine Blickrichtung eines Trägers P eines Schutzhelms gemäß der vorliegenden Erfindung mittels eines Verfahrens 200 zur Erfassung einer Blickrichtung bestimmt.
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Im Schritt 302 wird eine Soll-Blickrichtung abhängig von der bestimmten Blickrichtung ausgegeben.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens 400 zur Fahrerunterstützung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Im Schritt 401 wird eine Blickrichtung eines Trägers P eines Schutzhelms gemäß der vorliegenden Erfindung mittels eines Verfahrens 200 zur Erfassung einer Blickrichtung bestimmt.
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Im Schritt 402 wird die bestimmte Blickrichtung mit einer Soll-Blickrichtung verglichen.
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Im Schritt 403 wird der Träger P abhängig von dem Vergleich der bestimmten Blickrichtung mit der Soll-Blickrichtung gewarnt.
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In einer Ausführungsform dieses Verfahrens 400 erfolgt die Warnung 403 abhängig von dem Maß der Abweichung der bestimmten Blickrichtung von der Soll-Blickrichtung.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zur Menüsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Im Schritt 501 wird eine Blickrichtung bzw. ein Blinzeln eines Trägers P eines Schutzhelms gemäß der vorliegenden Erfindung mittels eines Verfahrens 200 zur Erfassung einer Blickrichtung erfasst.
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Im Schritt 502 wird eine Eingabe zur Menüsteuerung abhängig von der erfassten Blickrichtung bzw. abhängig von dem Blinzeln des Trägers P aufgenommen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006047092 A1 [0002]
- DE 102007030754 A1 [0003]
