WO2002033472A2 - Informationssystem und verfahren zum zurverfügungstellen von informationen unter verwendung eines holographischen elements - Google Patents

Informationssystem und verfahren zum zurverfügungstellen von informationen unter verwendung eines holographischen elements Download PDF

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WO2002033472A2
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Heinrich A. Eberl
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Definitions

  • the present invention relates to an information system and a method for making information available using a holographic element, the making information available in particular in correlation with light falling on an eye.
  • No. 6,252,565 B1 shows an optical retrnale display based on an elliptical cavity. This display has an unfavorably bulky shape.
  • this object is achieved by the information system according to claim 1, the information system according to claim 1 3, the method for making information available according to claim 21 or the method for making information available according to claim 33.
  • Preferred embodiments of the invention are described in the subclaims
  • the invention comprises
  • Such an information system is referred to as a scanning information system
  • the information system according to the invention for providing information in its most general form can comprise a holographic element and an optical projection device which projects light into the eye via the holographic element.
  • a projecting information system Such an information system is referred to as a projecting information system
  • the expression "light falling on the eye” includes both light incident towards the eye which has been reflected back by the eye upon impact and light incident on the eye which is detected shortly before it hits the eye or is deflected for detection and is thus prevented from actually hitting the eye.
  • the light incident in the direction of the eye can be both ambient light and light which is actively irradiated into the eye for the purpose of carrying out the invention
  • light falling on the eye is detected via a holographic element and / or light is projected onto the eye via a holographic element. While the light detection serves to obtain information, the light projection can serve both to obtain information and to provide information.
  • the holographic element is preferably stored in front of the eye. Since the eye is not part of the information system according to the invention, this statement is to be interpreted in such a way that the design of the information system allows the holographic element to be positioned in front of an eye.
  • the information can be made available to a person in a tactile, audible, smellable and / or tasty way.
  • Information is preferably provided which meets the needs of a sighted person in a previously unattained manner. This may include that the information be presented to the person in a suitable manner, This means that one or more of the five senses can be made available.
  • the information can be made available in any way and does not require a specific addressee.
  • the information can be made available to another system electromagnetically, mechanically and / or optically be placed or emitted into the environment by an optical or acoustic output device
  • the invention is “a projection of light into an eye via a holographic element” or a detection of light falling on an eye via a holographic element "to understand any other or further supply of information and / or any other or further information acquisition is referred to as a supply of information or an information acquisition in the secondary sense of the invention
  • the holographic element preferably comprises one or more holographic recordings (which corresponds to a "hologram") of an actual or virtually computer-controlled exposure of the photographic material on which the holographic recording is based and is thus capable of refraction, diffraction and / or to mimic the reflective properties of this object to a certain extent under the specific circumstances of the holographic reproduction.
  • this allows information about the three-dimensional topology of the object to be recorded and reproduced
  • holographic element itself does not have to have the external form of the topology then recorded.
  • a flat holographic element could emulate the refraction, diffraction and / or reflection properties of a curved object.
  • a curved holographic element could also emulate the refraction.
  • a holographic element can also diffraction and / or
  • the fine-grained photomate ⁇ al during a holographic recording detects the very fine interference pattern of the light waves falling on the photomate ⁇ al.
  • the holographic reproduction that corresponds to a refraction in the sense of the invention generally depends strongly on the wavelength, the angle of incidence and the Phase of the incident light
  • an optical scanning device is any device which is capable of detecting or detecting optical signals for the purpose of obtaining information (in the remaining part of the application, both the detection of light and the detection of light are often called for simplicity's sake "Light detection")
  • a scanning device comprise at least one signal converter in order to ensure sufficient signal separation, signal strength or the like for a possible processing.
  • the optical scanning device according to the invention could be an optical signal converter, for example an optoelectronic device such as a CCD photo receiver, a photomultiplier device or a device Photodiode or a purely optical device which converts the scanned light into purely optical signals for further optical and / or optoelectronic processing.
  • an optoelectronic device such as a CCD photo receiver, a photomultiplier device or a device Photodiode or a purely optical device which converts the scanned light into purely optical signals for further optical and / or optoelectronic processing.
  • An optical projection device in the sense of the invention is any device which is capable of emitting optical signals or emitting light in a controllable manner (both the emitting of optical signals and the controlled emitting of light are otherwise made for the sake of simplicity Part of the application is referred to as a projection).
  • the former includes, for example, laser 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 a light valve and a light guide arrangement that conducts light generated by the light source to the modulator.
  • the optical projection device is preferably itself or in Cooperation with another device capable of projecting light that can be determined with respect to its intensity, direction of propagation, polarization, spectral composition, in particular its wavelength, and / or another of its parameters. If the parameters of the light are changed over time, this is referred to in technical terminology as “modulation”
  • the propagation of light is typically referred to as radiation-like.
  • the 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 with discussions about the beam path, the beam diameter of the spectral composition and similar properties of the detected or projected light, which are often associated with the concept of a light beam
  • the optical scanning device or projection device can have a light guide device and / or a light design device.
  • Examples of such devices are controllable and non-controllable mirrors, splitter mirrors, acousto - optical modulators, holographic elements, diaphragms, filters, lenses, light guides, etc.
  • optical projection devices can be used, optical projection devices
  • the present invention can be advantageously used in conjunction with those in the introduction mentioned publications or applications PCT / EP00 / 09843 PCT / EP00 / 09840, PCT / EP00 / 09841, PCT / EP00 / 09842, DE 101 27 826 PCT / EP01 / 05886 DE 1 96 31 414 A1 and DE 197 28 890 A1 Using systems, devices and methods The present invention can also be used advantageously in connection with the invention disclosed in the application filed on October 8, 2001 by the applicant of this application with the title “Device and method for determining the orientation of an eye” The entire content of these disclosures or applications is therefore expressly incorporated into this application by reference. In view of the preferred embodiment of the systems or devices then disclosed, they are referred to below as “glasses” for the sake of simplicity.
  • the present invention can also be implemented in this embodiment Elements instead of the glasses or as a coating tion of the glasses can be realized
  • the information system according to the invention can be designed, inter alia, as a portable, free-standing and / or multi-part system.
  • the information system according to the invention can be designed as a so-called "PalrrT device (portable device in English), 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 modulated infrared light is 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
  • the information system according to the invention is preferably suitable for providing information in correlation with light falling on the eye
  • a dependency on the light falling on the eye is taken into account according to the invention when determining the information when the information is made available or during both of these inherent processes.
  • An example of taking this dependency into account when determining the information would be that the information system contains the information Dependence on the detected light, in particular as a function of determined statements of this detected light, from an information source, for example a database, a sensor, an information network connection and / or
  • this dependency can be taken into account, for example, by the fact that the information is superimposed on the image by means of a back projection into the eye in such a way that a temporal, spatial, Contrast-related or other meaningful connection is established between the information and the image viewed.
  • the dependency can then exist that the captured light image is used to determine the position and orientation of the eyeball so that an image projected onto the eye for the purpose of making the information available when the eye moves, it appears to be stationary when the eye is moving, or seems to move when the eye moves according to a predetermined course
  • the optical scanning device is preferably in a fixed angular relationship to the holographic element.
  • an optical pickup detects light falling on the eye via a holographic element. If the holographic properties of the holographic element are to be used advantageously in accordance with the invention, the holographic angular conditions mentioned above must be fulfilled, among other things. A fixed angular relationship between the optical scanning device and the holographic element can contribute to this.
  • the optical pickup and the holographic element can, for example, be on a unitary fixed frame, e.g. a fixed spectacle frame, or be mounted on a multi-part movable frame, the relevant parts of which can be fixed in a fixed, preferably predetermined relationship to one another.
  • the optical scanner detects light emitted by the holographic element in front of it
  • the eye is a high quality but not a flawless optical system. If the information system according to the invention detects, for example, images of the surroundings via the eye as a partially reflecting element, these images have distortion errors. If light is refracted by the holographic element before it strikes the eye, this light is not influenced by the optical system of the eye. • Preferably, the optical scanning device detects light that was first read back by the eye and then refracted by the holographic element.
  • the information system could scan a retinal reflex image of the ambient light incident on the retina of an eye in the visible spectral range at the same time as an image of the retinal structures emitting in the infrared range in order to find out to which area of the environment the area of the sharpest vision of the eye is currently directed ,
  • An optical scanning device for the detection of light from the eye can be simplified by a correspondingly aged light guide device, which is preferably located in front of the eye and which bundles the light, for example, for detection.
  • a holographic element as a light-guiding element for refraction of light reflected back from the eye enables an inexpensive implementation of such a usually complex light-guiding device.
  • the holographic element from the visual field of the eye refracts only at a few discrete wavelengths in the visible range before it hits the eye for detection by the optical scanning device and refracts light reflected back from the eye only at a discrete wavelength in the infra-red range for detection through the optical scanner.
  • Such an embodiment of the invention would be sensible according to the above explanations, for example, in order to be able to capture both a relatively distortion-free image of the surroundings and an image of the retinal structures emitting in the infrared region, which is valuable, for example, for detecting the viewing direction, considering the fact that the cornea is infrared If the radiation is very well reflected, such an arrangement is also very useful for capturing corneal reflex images
  • the refractive properties of the holographic element could be adapted to the application requirements.
  • the holographic element from the visual field assigned to the eye with a discrete in the infrared range discrete Wavelength before it struck the eye and / or after its reflection from the eye towards a scanning device.
  • the holographic element were able to refract the preferably red blue and green light projected by the projection device in the direction of the eye
  • the holographic element in spite of the high refractive index in the wavelengths of light of other wavelengths to be refracted, is essentially undisturbed Let this happen. This is particularly advantageous if the holographic element is placed in front of the eye, because otherwise the perception of the face field could be impaired.
  • the holographic element refracts light coming from the visual field of the eye at less than 20, less than 10 or less than 5 discrete wavelengths in the visible range either before it strikes the eye or after its backscattering due to the eye for detection by the optical scanner ,
  • a holographic element only affects the light falling on it that meets the above-mentioned holographic criteria. It is currently difficult to produce holograms that affect light over a wide spectral range.
  • the invention therefore preferably provides that the holographic element only provides light that comes from the visual field of the eye With some discrete wavelengths in the visible spectral range, such a hologram can be produced with little effort, for example, by repeatedly repeating the relevant wavelengths.
  • the effects of the limited light acquisition due to the limited spectral transmissivity of the light-conducting hologram can be compensated or adjusted by adapting the information system to the detectable wavelengths Reduce, for example, by appropriate processing of the signals obtained from the detected light in the information system m analogous to the principle of a flatbed scanner that only detects filtered red green and blue light, a high-quality color image of the surroundings can be obtained.
  • a hologram usually represents a very narrow-band filter in analogy, it can be useful if the holographic element light is more than the usual three (red green blue) Wavelengths in the direction of the scanning device break For example, being able to obtain a picture that is as close to nature as possible from the detected light.
  • too many holographic recordings are recorded in a single hologram, this leads to a mutual impairment of their effect
  • the holographic element refracts from the visual field of the eye at a discrete wavelength in the infrared range either before it strikes the eye or after its backscattering due to the eye for detection by the optical scanning device
  • Detection of infrared light from the visual field is of interest, for example, for applications in which images from the visual field are to be recorded in the dark, at dusk, in rain, etc., for example when the information system according to the invention is designed as night glasses or driver assistance system.
  • the holographic element refracts light reflected back from the eye only at a discrete wavelength in the infrared range for detection by the optical scanning device.
  • Such a configuration of the information system according to the invention is useful, for example, as a byetracker system, in which the orientation of the eye is determined on the basis of a detected infrared corneal reflection image or on the basis of a recorded image of the retinal structures radiating in the tnf arotere ch
  • the holographic element preferably refracts light of one or a few discrete wavelengths at which the optical scanning device has a strong sensitivity.
  • Such an embodiment of the information system according to the invention can achieve that as much of the light falling on the holographic element as possible is detected by the optical scanning device.
  • the optical efficiency of the light-capturing part of the information system is thus increased. Since the retina reflects only a small percentage of the light falling on it, this configuration would be advantageous, for example, when scanning a retinal reflex image.
  • the holographic element only breaks light of one or a few discrete wavelengths in which the optical scanning device has a high sensitivity, it can be achieved, for example, that the holographic element allows light of other wavelengths to pass essentially undisturbed despite the high refractive effect of the wavelengths to be broken Advantage if the holographic element is placed in front of the eye because otherwise the perception of the visual field could be impaired
  • the holographic element preferably refracts light at some discrete wavelengths in such a way that the refracted light is directed to a common point and the angle of incidence of the light at this point gives a clear, optionally also wavelength-independent conclusion about the angle of incidence of the light on the ho 1 ogt phic element allowed.
  • light guiding devices simplify when the holographic element contributes to that To bundle eye incident light. It is particularly advantageous if the refracted light is directed to a point common to light of all refracted wavelengths. At this point, for example, an optical center of the optical scanning device or a ⁇ can device could then be arranged.
  • available information about the angle of incidence of the light on the holographic element is not lost when the light is refracted or focused, for example an image, which typically has an association between a spatial area and the intensity of the area Includes light from which detected light can be obtained. If the information available on the angle of incidence of the light on the holographic element is not subject to a change in wavelength, it is easier for the information system according to the invention to evaluate this information if necessary.
  • the information system according to the invention preferably has an optical projection device which projects light into the eye via the holographic element.
  • a scanning information system can also be equipped with an optical projection device in order, for example, to enable both optical scanning of the retinal structures for the purpose of byetrackin, ie determination of the orientation of the eye, and optical projection of image information into the eye.
  • a projecting information system can have one or more optical projection devices, for example to project light into both eyes of a user or different light beams into the eye,
  • the light detected by an optical scanning device and the light projected in front of an optical projection device runs in the opposite direction through common steering optics and can be focused by the optical scanning device or projection device in such a way that their respective beams describe the same path from or into the eye ,
  • a common optical fiber optic generally simplifies the system, since it typically ensures both a reduction in the number of components and a constant relationship between the scanning beam and the projection beam. For example, it was possible in this way to ensure that a scanning beam reflected from the retina is detected from the area of the retina, which irradiates a projection beam in the same position as the light guide optics.
  • the optical projection device preferably projects light only at one or a few discrete wavelengths in the visible range and / or at a wavelength in the inart range.
  • the projection of different-colored light could, for example, with some discrete ones Wavelengths in the visible range in the eye enable the perception of a full-color image.
  • the projection of infrared light could be used to illuminate structures of the eye for scanning without producing a perceptible, possibly disturbing image
  • the holographic element preferably breaks the wavelengths of the projected light.
  • a high optical efficiency of the information system according to the invention can be achieved in that the wavelengths of the light projected by the projection device are selected in accordance with the refractive properties of the holographic element or vice versa.
  • the wavelengths of the light to be refracted and the refractive properties can be matched precisely of the holographic element can be achieved that the holographic element allows light of other wavelengths to pass essentially undisturbed despite the high refractive effect of the wavelengths to be broken
  • the information system according to the invention does not have an optical scanning device or the optical scanning device does not detect any light via the holographic element, it can be particularly advantageous if the holographic element only breaks light at the wavelengths of the projected light
  • the optical projection device is preferably in a fixed, predetermined angular relationship to the holographic element
  • an optical projection device projects over a holographic element onto the eye 3 ⁇ n 1 J en dabeL de holographic properties of the holographic element come into play in an advantageous manner according to the invention, the holographic angle conditions mentioned above must be fulfilled, among other things.
  • a fixed angular relationship between the optical projection device and the holographic element can contribute to this.
  • the optical projection device and the holographic element can, for example, on a unitary fixed frame, e.g. a fixed spectacle frame, or be mounted on a multi-part movable frame, the relevant parts of which can be fixed in a fixed, preferably predetermined relationship to one another.
  • the holographic element preferably comprises one or more optical markings, the light reflection properties of which the information system can use by means of a photodetector device to calibrate a projection angle of the optical projection device and / or a light-guiding device.
  • the quasi-direct projection of an image sequence onto the retina over the holographic element requires high project accuracy.
  • the direction of the projection beam is changed over time by the optical projection device and / or a light guide device, it is expedient in many cases if a comparison of the actual value of the projection direction with the target value of the projection direction is possible as required.
  • predetermined optical markings can be used in a sensible manner, the optical properties of which, for example, change the projected light in such a way that conclusions about the actual value of the projection direction with respect to one, two or three dimensions can be drawn from the Detection of the changed light is possible.
  • the conclusions about the actual value of the projection direction provide conclusions about a projection angle of the optical projection device and / or a light guiding device.
  • This enables, for example, the calibration of the position of a light guiding device in a known manner
  • the light from another light source could of course also be used in an analogous manner to determine the projection angle or the position of a light guide device
  • Such optical markings for example reflective, light-refractive and / or light-absorbing properties and any one-, two- or three-dimensional geometric shape, are preferably implemented in the holographic element. If implemented accordingly, holographic implementation of a mark in the holographic element is inexpensive and of high quality Easily reproducible Furthermore, a marking realized in the holographic element can be designed to be selective in terms of angle and / or wavelength. For example, the markings could only refract infrared light, so that they could be used by a user of the invention
  • the information system pulls the
  • Light reflection properties of the optical markings are used to calibrate a scanning angle of the optical scanning device and / or a light guide device
  • optical markings can be used to calibrate a scanning angle of the optical scanning device and / or a light guide device.
  • a source of predetermined light whose light is transmitted via the optical markings can be detected by the optical scanning device instead of a detector
  • the optical markings are preferably produced by reflecting elements in the holographic element during the creation of the holographic element in such a way that they light of one or more wavelengths, which falls on the holographic element in accordance with the predetermined angular relationship to the optical projection device, along the path of incidence be reflected back.
  • the markings direct the light originating from a specific light source to a common point.
  • the optical marking at least partially radiates the light originating from the direction of the projection device back along the path of incidence. This reflected light could then be detected by a detector device, optionally the optical scanning device, arranged confocally to the projection device.
  • the photodetector device preferably has a divider level which is arranged in the light beam of the optical projection device in such a way that it directs a portion of the light which strikes the divider mirror against the direction of projection in the direction of a photodetector which detects in at least two regions lying concentrically around one another
  • Photodetektorvorr ⁇ chtung optionally the optical scanning device.
  • the optical scanning device can be realized in a particularly simple manner in that a Divider mirror is arranged in a symmetrical manner immediately in front of the optical projection device and the photodetector device
  • a detector arrangement which detects in at least two concentrically surrounding areas can be used to determine whether a light beam incident thereon is moving in the direction of the center of the detector or away from the center of the detector. This can be used advantageously for the calibration of the light-conducting components of the information system
  • the holographic element preferably has refractive index
  • the optical output of a projection device or a light-guiding device coupled to it and / or the input of a scanning device or a light-guiding device coupled to it are considered as a point light source or point detector rays emanating from one of the points always run to the other point if these points correspond to the respective focal points of an internally reflecting, rotationally symmetrical ellipsoid
  • the reflection properties of such an ellipsoid can be emulated without the holographic element having to have the external shape of such an ellipsoid. Furthermore, with knowledge of the shape of the ellipsoid from the angle of incidence of the light onto the detector point, the angle of reflection of the light from the Determine the eye or the angle of incidence on the eye from the projection direction •
  • the holographic element preferably has refractive index
  • the eye is regarded as an idealized optical system in which the incident light always runs through a common optical center, and if the input of a scanning device or an chtleitvor ⁇ chtung coupled to it is considered as a point detector, rays directed at one point always run through the other point if these points correspond to the respective focal points of a rotationally symmetric ellipsoid as described above of a holographic element realized in this way.
  • the “angle of incidence” of the light on the eye can be determined from the angle of incidence of the light on the detector point
  • a holographic element is difficult to achieve by the holographic recording of a real object, such a holographic element can be realized by computer-controlled exposure.
  • the result is an easily reproducible optical element which is able to direct light rays directed towards an eye while maintaining a clear one Assignment to the angle of incidence to break at a common point
  • the specified refractive properties can be emulated with a holographic element without affecting the external shape of the holographic element
  • a particular advantage of a configuration of the holographic element as described here (for the purpose of the explanation HE1 "here) lies in its possible combination with a holographic element (HE2") according to the preceding section.
  • the provision of information according to the invention was generally defined as any provision of information that includes an eye-related provision of information and / or a provision of information obtained from the eye. This includes in particular the projection of optical information onto the eye and the optical determination of the orientation of the eye eye
  • multiple sources of information-carrying and / or optical signals are used, for example, to establish a correlation between different information or to provide redundant information. Win in formations.
  • images and / or other optical signals that are valuable for providing information can be obtained or generated, for example, in the following manner.
  • a holographic element which is preferably arranged in front of the eye is assumed as a light-guiding device in this section (“operating modes”) of the description.
  • the invention provides three preferred procedures iron 2ur for obtaining light signals from the eye: the passive selective scanning, the scanning with active selective lighting and the selective scanning with active areal lighting. Other types of scanning that are not considered preferred are discussed at the end of this section. At the beginning, devices for light scanning were discussed in detail.
  • the detected light beam is preferably refracted by means of a holographic element, which is preferably arranged in front of the eye.
  • the ambient light serves as the light source for the passive selective scanning of light from the eye. This type of scanning is therefore suitable for capturing retinal or corneal reflex images of the surroundings or the coloring of the iris.
  • ambient light is also to be understood here as the light that the body's own structures emit, for example. This includes, for example, the infrared light emitted by the retinal or dermis vessel structure. This means that these structures can also be detected with this type of scanning.
  • a punctiform, pixel-by-pixel, so to speak, scanning of the eye takes place serially according to the invention.
  • the selected areas of the eye are scanned in succession. This is preferably done with the aid of a corresponding light guide device, for example by corresponding focusing and / or corresponding spatial restriction of the detected light beam by means of a corresponding focusing, glare, scanner and / or other conventional light devices, as is known to the person skilled in the art for scanning devices.
  • the punctiform scanning has the advantage that the detected light beams have a small diameter when they strike the holographic element and thus do not suffer any noteworthy distortions in the case of an uneven virtual shape of the holographic element, whereas wide light beams different parts of the light beam can be broken very differently by the holographic element.
  • the shape of the holographic element and the virtual shape of the holographic element reference is made to the above description and to section 2 “holographic element”.
  • a disadvantage of passive scanning is the dependence of the detectable light on the ambient conditions, i.e. to the available ambient light. This is particularly a problem when acquiring visible light from the surroundings at night or at dusk. Furthermore, it can cause difficulties when scanning a retinal reflex image, since the retina only reflects approx. 4% to 10% of the incident light.
  • holographic element Passive punctual scanning of light from the eye requires that the holographic element is capable of refracting the light rays directed out of the eye which are to be detected in the direction of the scanning or light-guiding device.
  • holograms usually have their refractive effect only in a few predetermined, relatively narrow spectral ranges. This is disadvantageous when acquiring, for example, retinal or corneal reflex images of the surroundings, which typically comprise a large number of spectral components, some preferred Embodiments of the invention therefore provide that the holographic element refracts light at some, for example 5, 10 or even 20, discrete wavelengths.
  • holographic elements In the passive acquisition of monochrome images, for example infrared images of the retinal vascular structure, the above-mentioned property of holographic elements is unproblematic since the holographic element can be designed to refract light of the relevant wavelength.
  • a holographic element which has refractive properties at one or a few discrete wavelengths, which correspond to a reflection on the concave side of a surface designed according to the curvature of a rotationally symmetrical ellipsoid.
  • the areas of the eye to be examined are selectively and successively illuminated by a direction of projection, while the light reflected from the respective area is detected by the scanning device.
  • the scanning device As described in section 1.5, the light emitted by the respective area of the eye can also be detected simultaneously by the or a scanning device.
  • the respective areas of the eye are preferably illuminated or scanned in succession, preferably with the aid of a corresponding light-guiding device. It is interesting, however, that with appropriately strong lighting in relation to the available environment in the above sense can be dispensed with an extensive spatial restriction of the detected light without having to do without a quasi-selective scanning. This is because, in such a case, the scanning device predominantly detects light that is emitted by the transposed! ' Area of the eye has been reverted, which corresponds to a spot scan.
  • a distinction between the projected and back-reflected light from the ambient light can also be achieved, for example, by modulation.
  • modulation could include, for example, amplitude modulation, in which the intensity of the projected light is changed several times during the projection of a respective pixel, so that the "fixed ' r portion of the ambient light in the detected light results from the relative changes in the detected light due to the modulation
  • the projected light could be characterized by changing its polarization, wavelength, or some other characteristic over time so that it can be distinguished from ambient light, and many signal separation techniques that are possible are known to those skilled in signal processing.
  • the iris acts as an aperture, which predominantly lets the light shine out of the eye, which has been reflected back approximately parallel to the illumination beam from the retina. For this reason, a confocal arrangement of the scanning device and the projection device is preferred in this type of scanning.
  • the holographic element With regard to the implementation of the holographic element, scanning with active selective lighting offers considerable advantages. This is mainly because the wavelength of the light emitted by the projection device can be adapted to the light refraction properties of the holographic element, or vice versa. Since the back-reflected portion of the light projected by the projection device forms the basis of the scanning, the holographic element would thus also be adapted to the wavelength of the light to be detected.
  • a holographic element When scanning with active punctiform illumination, a holographic element is preferably used which has refractive properties at one or a few discrete wavelengths, which correspond to a reflection on the concave side of a surface which is formed according to the curvature of a rotationally symmetrical ellipsoid. 1.1.3 punctual scanning with active areal lighting
  • the areas of the eye to be examined are actively illuminated area-wide by a projection device, while selected, selective areas of the eye, as discussed above, are preferably scanned in succession, preferably with the aid of a corresponding light guide device.
  • ocular structures can also be scanned if there is insufficient ambient light for such a scan.
  • a disadvantage of this type of scanning is the high demands placed on the scanning device and the light guide devices possibly assigned to it in order to carry out a targeted scanning.
  • an information system designed in this way benefits from the fact that the holographic element does not noticeable distortion caused by a narrow, point-directed scanning beam, as would be the case with a wide beam.
  • a holographic element which has refractive properties at one or a few discrete wavelengths which correspond to a reflection on the concave side of a surface which is formed according to the curvature of a rotationally symmetrical ellipsoid.
  • the information system according to the invention detects light falling on the eye by means of an optical scanning device. As discussed above, according to the invention, this light does not actually have to hit the eye, but may simply have been aimed at the eye before it is detected by the information system or directed to the detection.
  • a particularly advantageous embodiment of the information system according to the invention has a device that enables confocal detection of light directly or quasi-directly from the environment. In this way, for example, an image of the perceived visual field can be obtained that is free from distortions by the optical system of the eye.
  • a detection of light which is preferably confocal to the eye, can be carried out quasi-directly from the environment, i.e. without redirection via the eye, via the holographic element.
  • This is preferably placed in front of the eye.
  • a particular advantage of using a holographic element for refraction of light lies in the fact that its refractive properties, as described above, are not exclusively determined by its external shape, as well as in the fact that its refraction is precise, easily reproducible, wavelength-selective and / or angle-selective leaves.
  • the holographic element for this purpose has the above-described refractive properties at one or some discrete wavelengths, one
  • Refraction on the concave side corresponds to a surface formed according to the curvature of a rotationally symmetrical ellipsoid, which refraction corresponds to a reflection on a respective conical surface which is rotationally symmetrical about the axis of rotation of the ellipsoid and which is perpendicular to the ellipsoid at the location of the refraction,
  • the input of the scanning device or a light-guiding device coupled to it must lie at one of the focal points of the ellipsoid and face the holographic element in order to detect the ambient light refracted by the holographic element.
  • Such measures can include, for example, the possibility of mechanically or manually adjusting the position of the holographic element, optionally including the optical scanning device and / or light guide device.
  • a projection can be used both when obtaining information from the eye and when making information available.
  • devices for light projection were discussed in detail.
  • the projection preferably uses a narrow light beam and / or a holographic element which has refractive properties at one or a few discrete wavelengths, which preferably correspond to a reflection on the concave side of a surface designed according to the curvature of a rotationally symmetrical ellipsoid, and / or that is preferably arranged in front of the eye.
  • a holographic element which has refractive properties at one or a few discrete wavelengths, which preferably correspond to a reflection on the concave side of a surface designed according to the curvature of a rotationally symmetrical ellipsoid, and / or that is preferably arranged in front of the eye.
  • the projection for information acquisition light is projected from a production device in such a way that it is reflected and can be detected for the purpose of information acquisition.
  • the light is projected onto the eye and reflected by it.
  • the projected light is preferably modulated or otherwise marked in order to "this"
  • a Modulation can also be used, for example, to be able to determine the propagation time of the light between the projection device and the scanning device.
  • infrared light is preferably projected in the projection for information acquisition, in order not to impair the scene perceived by humans.
  • every projection of light corresponds to a transmission, that is to say making it available, of information.
  • information is made available by means of a projection in that optical information in the form of light is projected into the eye via a holographic element.
  • the light is projected onto the retina so that the information can be seen by the eye. So that the light can transmit the desired optical information, the light is subjected to a corresponding modulation. For example, light at a red, a blue and a green wavelength is projected in such a way that it is pixel-modulated in such a way that the light is perceived as a full-color image due to the well-known principle of color addition.
  • a projection for making information available in the secondary sense of the invention includes any other or further projection of light.
  • the information system according to the invention can pro - cess light, which later from Information system itself is scanned and evaluated for the purpose of calibration or adjustment. "Light could also be projected into the surroundings in order to be perceived directly or indirectly by a person or to be detected by another system.
  • a holographic element as a light guiding device in the projection offers, inter alia, the advantage that the refractive properties of the holographic element can be adapted to the wavelength to the wavelength of the projected light, or vice versa. For example, this could serve to direct visible light from a projection device into the eye while infrared light from the same projection device is directed into the environment to control a different system.
  • serial projection enables the use of a very narrow light beam, the beam shape of which remains essentially unchanged even when refracted on a curved or virtually curved surface.
  • hologram With regard to the interpretation of the term "virtual 'curved”, reference is made to section 2, "hologram”.
  • the information system according to the invention preferably has a sensor system which preferably provides information relating to the environment, As described in detail in the applications PCT / EPOO / 09840, PCT / BPOO / 09841 and PCT / EP00 / 09843, it can be very advantageous if the information system according to the invention has sensors for recording ambient data. Such environmental data can be used, for example, to determine the position and orientation of the information system and / or the eye in relation to the environment. Environmental data can also be used to provide information in correlation with the light falling on the eye.
  • the information system according to the invention preferably has a camera.
  • the detection of light from the environment via a camera offers a cost-effective way of detecting high-quality optical signals from the environment.
  • the optical recording axis of the camera should preferably coincide as closely as possible with the optical axis of the eye in its neutral, that is to say looking straight ahead, position in order to be almost confocal with the eye and thus essentially parallax-free in comparison to the perceived image Deliver image.
  • Comparing the environment can be, for example, from the Determine the ratio of the reflex images to the simultaneously recognized structures of the eye precisely the area of the surroundings "targeted" by the eye.
  • the information system according to the invention preferably has a position sensor system.
  • Knowledge of the optical properties of the components of the information system according to the invention can generally be used to precisely determine the beam path of a scanned light beam.
  • the orientation of the eye with respect to the components of the information system can thus be precisely determined by corresponding evaluation of information obtained from the eye.
  • the position and / or orientation can be determined by a position sensor system integrated in the information system, for example an IR or RF triangulation device, a GPS receiver and / or gyro sensors, which cooperates with distant components, for example fixedly positioned transmitters, satellites or the like of the information system.
  • a position sensor system integrated in the information system, for example an IR or RF triangulation device, a GPS receiver and / or gyro sensors, which cooperates with distant components, for example fixedly positioned transmitters, satellites or the like of the information system.
  • the position and / or orientation of the eye with respect to the surroundings can thus also be determined.
  • a position sensor system can also serve other purposes within the scope of making available or obtaining information.
  • a particularly advantageous embodiment of the information system according to the invention detects optical signals from the environment both via an ellipsoidal holographic element that refracts at 1-5 wavelengths according to section 1.2 and via a camera according to section 1.4.1. In addition, it uses optical signals in the infrared range in accordance with section 1.1.2 to record information about the retinal structure via a holographic element that is also ellipsoidal.
  • the same design and position of the ellipsoids and a beam path which is the same between the holographic element and the scanning device ensure that there is an advantageous coaxial relationship, as described at the outset, between the light beams detected from the eye and the surroundings from the scanning device.
  • a precise relationship can also be determined between the respective information acquired from the environment.
  • the direction of the eye's gaze relative to the surroundings can be precisely determined in a simple manner.
  • An advantage of the described embodiment is that - the holographic element must include a few (in the limit two) holographic recordings, that no optically high-quality attaching device is necessary, since the spatial limitation of the scanned area can be done via the projection, and that the one used for information acquisition Projection can take place in the imperceptible infrared range.
  • the combinations of a projection and / or detection of visible light and a projection and / or detection of imperceptible infrared light can lead to particularly advantageous embodiments of the invention.
  • Several wavelengths of the respective light type can also be used.
  • the light-refracting properties of the holographic element can be adapted to the wavelengths of the light to be projected or detected.
  • optical signals are detected areally from the eye by means of a flat detector or are projected areally into the eye by means of a flat projector.
  • This procedure has the disadvantage that an optically correct imaging of a curved eye part on a flat detector or a flat projector on a curved eye part can only be achieved with considerable effort. This problem occurs only to a significantly reduced extent in the flying spot method.
  • the flying spot method is also preferably used in the information system according to the invention.
  • Human onocular perception is essentially rotationally symmetrical about a visual axis running through the fovea centralis and the optical center of the lens. Accordingly, many parts of the eye, for example the iris, the pupil, the cornea, the lens and in some respects also the retina, are approximately rotationally symmetrical about the visual axis in most people.
  • the eye is therefore preferably covered with a spiral or circular scanning or projection pattern, preferably around the visual axis, in accordance with the flying spot method, wherein "circular” can be understood to mean a multiplicity of concentric circles.
  • the projection or scanning beams are correspondingly oblique to the visual axis, the use of an elliptical scanning or projection pattern can be advantageous, as described in DE 197 28 890 AI.
  • scanning or projection pattern is to be understood here as the quasi two-dimensional movement pattern, which is the starting or ending point of the beam path of the light detected by the scanning device from the eye or that of the eye Projection system in the eye projected light in the eye describes.
  • projection or scanning is preferably carried out in accordance with the flying spot method.
  • an "ischemical" light beam is preferably used which has an insignificant diameter at the air-eyeball transition compared to the curvature of the eyeball, in particular the curvature of the cornea.
  • a light beam with a "narrow:" diameter according to section 3.1 "" beam diameter "" can also be used.
  • the light beam is preferably projected or scanned in such a way that all of its individual beams meet the air-eyeball transition as perpendicularly as possible.
  • the cornea i.e. the air-cornea transition
  • the procedure described above not only has the advantage that little light is refracted in an useless direction at the air-cornea transition, but also the advantage that the rays experience little refraction through the optical system of the eye. This not only affects the spatial projection or scanning accuracy positive, but is also advantageous in applications in which the geometry of the light rays plays an important role. This is the case for example with eye tracker applications.
  • rays falling perpendicularly on the eye are partially reverted in the opposite direction can be used to obtain information about the topology of the eye.
  • This can take place, for example, via a projector-detector arrangement comprising a projection device and a scanning device, which projects light approximately perpendicularly onto the eye and then determines the coaxiality of the detected back-reflected light beam and the projected light beam. If these light rays are not essentially coaxial (in particular the corneal surface has many microscopic and macroscopic irregularities and must therefore not be regarded as a smooth reflecting surface), it can be concluded that the projected light beam did not hit the eye perpendicularly.
  • Such information about the topology of the eye can be used, among other things, to determine the position and / or orientation of the eye.
  • a confocal arrangement of the projection device and the scanning device is suitable for such a projector-detector arrangement.
  • a scanning device which has advantageous concentric detector areas in this context is described in section 3.4 (“special scanning devices”).
  • Projection device perpendicular to different areas of the eye and / or emerging from different areas of the eye. reflected back
  • Beams of light can be directed into multiple or even a single scanner.
  • Such a holographic element can be produced in particular by computer-aided methods. There are hardly any limits to the design. Basically, it is only necessary that the beam path of a beam perpendicular to the eye leads via the holographic element to a projection device, a scanning device and / or a light guide device coupled to it.
  • care is preferably taken to ensure that the angle of incidence or the angle of exit of the beam at the scanning devices, the projection devices and / or a light-guiding device coupled thereto enables clear conclusions to be drawn about a respective area of the eye to be assigned to the beam, i.e. that the angle of incidence or the angle of exit of the beam on the scanning devices, the pro devices and / or a light guide device coupled thereto represents a clear image of the respective areas of the eye, and vice versa.
  • Light-guiding device in particular a holographic element, which is always able to project projection rays perpendicularly to any exposed area of a It is hardly possible to direct the eye (or vice versa for scanning beams). In particular, it is problematic that the eye typically does not pivot around a point that coincides with the center of the curvature of the cornea.
  • the light guiding device is therefore preferably designed in accordance with an empirical model of the area of an eye to be detected, on the assumption that the eye is usually within a certain range of rotation.
  • the light guiding device can be designed as a good approximation according to a model of a spherical eye obtained from empirical data.
  • the holographic element plays a crucial role in the present invention as a light guiding device.
  • Basic properties of the holographic element were described at the beginning.
  • the ability of a holographic element to mimic the refractive properties of an object to a certain extent under the specific circumstances of holographic reproduction was emphasized there.
  • a hologram can be viewed as a recording of the interference pattern of two light beams, namely an object beam and a reference beam. If light falls on the finished hologram in accordance with the reference beam, the refractive characteristic of the interference pattern converts it into a light beam corresponding to the object beam
  • the hologram mimics the shape, that is, the refractive properties, of the object “virtually ” .
  • the advantage here is that the physical shape of the hologram, which is typically designed in the form of a film or as a coating, does not match the shape of the object being picked up, that is to say the "virtual" one! Shape of the hologram, must match. Accordingly, the virtual form of the hologram can be freely selected in accordance with the system requirements. However, differences in shape of the holographic photographic material between recording and reproduction influence the interference pattern and thus also the reproduction. This may need to be taken into account accordingly.
  • Electro-holographic elements which also belong to the genus of holographic elements, should also be mentioned. Electro-holographic elements are holographic elements whose holographic content can change due to the application of a voltage. With regard to the manufacture and precise operation of electro-holographic elements, reference is made to the relevant specialist literature.
  • holograms can be "in two basic categories are divided. These are the computer-aided production and the holographic recording of a real object. A typical example of each of these types of production will be briefly described below.
  • the: Information system according to the invention on a holographic recording of a real object complete holographic element.
  • a holographic element The easiest way to produce a holographic element is by holographic recording of a real object.
  • a reference beam quasi directly from the light source and an object beam broken on the real object are usually simultaneously projected onto the holographic photo material. Since the sharp recording of an interference pattern requires the interference pattern to be “kept still” over the duration of the recording, laser beams are normally used as the object and reference beam. So that only one laser light source is required, the laser beam originating from the laser light can be divided into two by means of a splitter mirror, one of which irradiates the photo material directly and the other the photo material indirectly via the object.
  • light guide device that cannot be changed over time, for example mirrors, diffusing plates, lenses and the like, can be recorded holographically, that is to say emulated via a holographic element.
  • the information system according to the invention preferably has a holographic element manufactured by means of computer-assisted production.
  • a holographic element made with the support of a computer is typically defined and made by its interference pattern.
  • a fictitious object beam is typically first determined using a rendering or other light propagation calculation software, for example from a computer model of a fictitious object or on the basis of a desired beam path pattern.
  • the interference pattern of the two beams is calculated from the fictitious object beam and a likewise fictitious reference beam defined as computer data.
  • the resulting interference pattern is usually quantized both in terms of phase and amplitude in order to simplify production.
  • the quantized interference pattern is subsequently plotted as a quantized amplitude mask, as a multi-stage phase relief structure or as a combination of these.
  • the resulting mask or structure does not have the necessary high resolution, it is reduced photographically.
  • the mask or structure can be produced directly by means of a high-resolution electron beam lithography system or a high-resolution laser beam exposure system instead of plotting and scaling down.
  • the holographic elements with an ellipsoid-like virtual shape mentioned in the application can preferably be produced with the aid of a computer.
  • a holographic element in the case of a Computer-aided holographic element has a restrictive effect, since diverse refractive, diffraction and reflection properties can be reproduced holographically, which do not correspond to a real object.
  • a holographic element may have any holographic content, even if this holographic content is referred to as a "virtual object" for the sake of clarity.
  • the interference pattern recorded in a hologram only has a refractive effect on those light rays whose wavelength, phase and angle of incidence match the interference pattern like a bowl to the lock, simple holograms appear essentially transparent. This is particularly advantageous for the present invention when the holographic element is to be placed in front of the eye.
  • the hologram can essentially only refract to light of the same wavelength. In the application this is referred to as "at a discrete wavelength" refraction.
  • the holographic element according to the invention can “refract light at some discrete wavelength ⁇ ”. ” This can be achieved in two fundamentally different ways.
  • Photo material is exchanged after each shot.
  • the individual images can later be combined in layers to produce an overall log that shows the refractive properties of a single one
  • holographic recordings of different objects at different wavelengths can be recorded in a single, possibly multi-layer hologram.
  • holographic elements generally have a pronounced wavelength selectivity can also be disadvantageous for the information system according to the invention. This is particularly the case when a polyspectral image is to be acquired via a holographic element.
  • the usual everyday devices that seem to operate according to this principle not only detect light of a discrete wavelength but also light of an entire spectral range.
  • a typical scene emits polysectral light. Individual photons of a respective discrete wavelength, which corresponds to a respective discrete frequency, are emitted. This is analogous to the polyspectral sound of a symphony orchestra. Imagine how inedible the music would be if you could only hear tones of the exact frequencies 440 Hz (the key A), 550 Hz (a major third above) and 660 Hz (a fifth above the A). The effect would be all the more drastic if the first violin against the international standard had tuned its violin with a tuning fork with a frequency of 441 Hz. In that case, she would only experience silence.
  • a holographic element can also affect its light-refracting property on light rays that lie in a certain range around the wavelength of the light used for production. However, since this area is typically very narrow, light refraction in this area is referred to in the application as light refraction "at a discrete wavelength”.
  • the holographic element necessary for light detection thus depends on the aim of the light detection.
  • a holographic element is therefore provided that Light refracts at one or some discrete wavelengths, i.e. less than 20, less than 10 or less than 5 discrete wavelengths. If too many holographic recordings are recorded in a single holographic element, this leads to a mutual impairment of their effect.
  • a holographic element according to the invention preferably has markings. Markings are to be understood as at least two areas of different optical properties. If light is detected both over such an area and over at least one such optically different area, the light parameters measured in each case can have differences which are attributable to the marking. Since the respective areas of the marking preferably have predetermined optical properties which influence the light incident thereon in a correspondingly predetermined manner, the presence of a marking can be clearly established on the basis of the detected light. A parameter of the detected light can also be measured in relation to a predetermined influencing of this parameter on the basis of the marking.
  • Markings can therefore serve different purposes. For example, markings can be used to determine and / or to calibrate a parameter of the projected or detected light. Markings of the measurement, adjustment and / or calibration of one or more components, in particular a light guide device, of the information system according to the invention can also be used. Realizing the markings using the holographic element offers many advantages. Above all, complex, high-quality markings can be produced inexpensively. In addition, it can be advantageous that the markings can be directly related to an essential light guide device of the information system due to their implementation in the holographic element. Furthermore, complex markings can be implemented holographically, which would be difficult or impossible to achieve with other means.
  • holographic markings are by their nature wavelength-selective, angle-selective and / or phase-selective and thus predestined for use as characteristic or selective elements.
  • markings can be implemented in the holographic element, which for example only influence invisible infrared light.
  • the markings can have any shape.
  • An execution in the form of a crosshair would be useful, for example, when using the markings as a reference coordinate system.
  • the markings can have any optical properties.
  • a marking suitable for calibrating a combination of a projection device and a scanning device could, for example, have reflecting regions which completely guide rays projected by the projection device onto the scanning device. Other areas could direct the projection beam so that it never gets into the scanning device.
  • a scanning device which has several detector areas and is advantageous in this context is described in section 3.4 ("special scanning devices").
  • the holographic element preferably has refractive properties at one or a few discrete wavelengths along a partial surface of a virtual ellipsoid, the holographic element and the partial surface preferably being mounted in front of an eye and one of the focal points of the virtual ellipsoid coinciding with the optical center of the eye.
  • the other focal point of the ellipsoid preferably corresponds spatially to an optical starting point of a projection device or an optical starting point of a light guiding device coupled to it and / or to an optical entry point of a scanning device or an optical entry point of a light guiding device coupled to it.
  • the virtual focal points of the virtual ellipsoid coincide spatially with the optical center of the eye and an optical starting point of a projection device or an optical starting point of a light-guiding device coupled to it, this results in an advantageous beam path for the projection with appropriately selected refractive properties of the virtual ellipsoid.
  • the virtual focal point of the virtual ellipsoid coincides spatially with the optical center of the eye and an optical entry point of a scanning device or an optical entry point of a light-guiding device coupled to it, an advantageous beam path results for the scanning if the refractive properties of the virtual ellipsoid are selected accordingly. This applies for scanning from the eye as well as for scanning from the environment.
  • a refractive partial surface of a virtual ellipsoid by means of a holographic element has the particular advantage that the holographic element itself does not have to be ellipsoidal. This is particularly advantageous in the case of a glasses-like configuration of the information system according to the invention.
  • the light refraction caused by the holographic element can be implemented in a wavelength-selective manner, so that the holographic element appears transparent at the remaining wavelengths.
  • the ellipsoid of a holographic element that is to be assigned to a scanning device in terms of wavelength could have different dimensions and / or a different position and / or a different orientation than the ellipsoid of a holographic element that is to be assigned to the wavelength of a projection device. This would be useful, for example, in the case of a non-confocal arrangement of a scanning device and a projection device.
  • the holographic element preferably has refractive properties at one or a few discrete wavelengths, which correspond to a reflection on the concave side of a surface designed according to the curvature of a rotationally symmetrical ellipsoid.
  • such an embodiment of the holographic element can advantageously be used when projecting light into the eye or scanning light from the eye.
  • the optical output of a projection device or a light-guiding device coupled to it and / or the input of a scanning device or a light-guiding device coupled to it are considered as a point light source or point detector rays emanating from one of the points always run to the other point if these points correspond to the respective focal points of an internally reflecting, rotationally symmetrical ellipsoid
  • the reflection properties of such an ellipsoid can be emulated without the holographic element having to have the external shape of such an ellipsoid. Furthermore, with knowledge of the shape of the ellipsoid from the angle of incidence of the light onto the detector point, the angle of reflection "of the light from the Determine the eye or the angle of incidence on the eye from the projection direction
  • the holographic element has refractive properties at one or a few discrete wavelengths that correspond to a refraction on the concave side of a surface designed according to the curvature of a rotationally symmetrical ellipsoid, which refraction corresponds to a reflection on a respective conical surface that is rotationally symmetrical about the axis of rotation of the ellipsoid and that corresponds at the location the refraction is perpendicular to the ellipsoid
  • such an embodiment of the holographic element can advantageously be used when scanning light from the visual field of an eye
  • the eye is viewed as an idealized optical system in which incident light always passes through a common optical center, and if the input of a scanning device or a light-guiding device coupled to it is viewed as a point detector, beams directed at one point always run through the other point , if these points correspond to the respective focal points of a rotationally symmetrical ellipsoid as described above of a holographic element realized in this way.
  • the "angle of incidence" of the light on the eye can be determined from the angle of incidence of the light on the detector point.
  • such a holographic element in the secondary sense of the invention could advantageously be used to project light from a starting point of a projection device or a light-guiding device coupled to it into the visual field of the eye.
  • a holographic element would be difficult to achieve by holographically recording a real object, such a holographic element can be implemented in a computer-assisted manner.
  • the result is an easily reproducible optical element which, for example, is able to refract light rays directed at an eye while maintaining a clear association with the angle of incidence on a common point.
  • the specified refractive properties can be emulated with a holographic element without affecting the external shape of the holographic element.
  • a particular advantage of a design of the holographic element as described here lies in its possible combination with a holographic element "" ( “" - “HE2") according to the preceding section,
  • HEI is used to refract light rays falling directly from the environment ("L1 rays"
  • HE2 is used to refract light rays ("L2 rays") between the eye and the projecting or light-intensifying ones
  • Components of the information system such as those L1 rays directed at HEI and those L2 rays directed at / from HE2, which have the same beam path between HEI or HE2 and the respective projection, scanning or light-guiding device are coaxial.
  • the holographic element preferably has refractive properties at one or a few discrete wavelengths along a partial surface of a virtual ellipsoid, the holographic element being used to increase or decrease the scanning angle of a projection and / or scanning device or a light-guiding device coupled to it.
  • a scan angle results, that is to say an angle measured between the respective projection or scanning directions.
  • a controllable light-guiding device which has a limited scanning angle range or a limited scanning angle resolution.
  • the angle between two is from a focal point of the ellipsoid outgoing light rays that are reflected on the inner surface of the ellipsoid, unlike the angle between these two light rays when they hit the other focus of the ellipsoid. 7
  • a holographic element according to the preceding sections can advantageously be used to increase or decrease the scanning angle of a projection and / or scanning device or a light guide device coupled to it. It is also advantageous that the physical shape of the holographic element does not have to match the shape of the object being recorded, that is to say the "virtual" shape of the holographic element. Accordingly, the dimensions of the ellipsoid can be freely selected according to the system requirements.
  • the information system according to the invention preferably has a holographic element with refractive properties at one or a few discrete wavelengths, the position of the holographic element and / or the holographic virtual object being changeable with respect to part of the information system. This is especially true in the case of a holographic element with refractive properties at one or a few discrete wavelengths along a partial surface of a virtual ellipsoid.
  • the information system is usually not fixed on the head in such a way that the holographic element or the holographic virtual object can always be positioned exactly in relation to the eye.
  • the information system will usually capture light from both eyes or project it into both eyes.
  • the distance between the two eyes can be very different in different people.
  • the position of the holographic element and / or the holographic virtual object can be changed with respect to a part of the information system.
  • the change in position can take place in one, two or three dimensions.
  • the position of the holographic virtual object is preferably unchangeable with respect to a scanning device, a projection device and / or a light guide device coupled to it.
  • the position of the holographic element and thus the position of the holographic virtual object with respect to part of the information system can preferably be changed mechanically and / or manually.
  • Mechanical positioning could be triggered by the user or carried out automatically by the information system according to the invention when required and / or when switching on. For example, different positions could be tried and the best functioning position can be identified by the user or recognized by the scanning device.
  • the information system preferably comprises servomotors, piezoelectric ducks or other suitable mechanical devices for positioning.
  • Manual positioning could be carried out at random or, for example, using visible positioning aids.
  • positioning aids could, for example, indicate the correct position of the information system in front of the eye.
  • the type of change depends heavily on the design of the information system and can therefore generally not be specified here.
  • the change could, for example, be that a left and a right half of the glasses are shifted against each other.
  • “Spectacle lenses:” designed as a holographic element could also be moved relative to the frame.
  • the position of the virtual object with respect to part of the information system is preferably optically quasi changeable.
  • the position of the holographic virtual object with respect to part of the information system can preferably be changed electronically.
  • a quasi-change in the position of the holographic virtual object could be realized by a holographic element, a plurality of, respectively shifted images of the object "under each has different holographic conditions.
  • the object could be picked up several times at different wavelengths and at different positions. If the wavelength of the light detected or projected via the holographic element is then changed accordingly, the light is virtually refracted at a differently positioned holographic virtual object, which corresponds to a change in position of the holographic virtual object.
  • An electronic change in the position of the holographic virtual object requires the use of an electro-holographic element as a holographic element.
  • the electro-holographic element could, for example, have several, respectively displaced recordings of the object, which recordings can be called up by applying a suitable voltage.
  • a positioning of the holographic virtual object as described above could be triggered by the user or carried out automatically by the information system according to the invention if required and / or when the device is switched on. For example, different positions could be tried out and the best functioning position identified by the user or recognized by the scanning device.
  • Methods for changing the position of a holographic virtual object could be used analogously to adjust the refractive properties of the change the holographic element in a predetermined manner.
  • the information system according to the invention comprises a holographic element which is capable of reflecting light rays perpendicularly to a respective area of the eye and / or light rays emerging or reflected back from a respective area of the eye according to their angle of reflection from a projection device or a light guide device coupled thereto to direct a corresponding angle of incidence into a scanning device or a light guide device coupled to it.
  • a holographic element in accordance with section 2.3 with appropriate positioning and curvature of the virtual ellipsoid can be particularly suitable as such a holographic element.
  • the optics of the pro ection or scanning device is preferably designed such that a light beam with a predetermined or determinable beam diameter is projected or detected.
  • This (pre) determination of the Beam diameter can be realized via a suitable light design device, for example via a focusing or glare device.
  • the determination of the beam diameter allows a spatially targeted projection or scanning.
  • narrow light beam is to be understood both here and at other points in the description, preferably a light beam according to DE 101 27 826, which is projected into the eye with little divergence, little convergence or coherently so that the light beam is in the air Eyeball transition, in particular at the air-cornea transition, has a diameter which is insignificant compared to the pupil diameter, for example less than 100 ⁇ m, less than 50 ⁇ m, less than 10 ⁇ m or even less than 5 ⁇ m.
  • the use of a narrow light beam has the advantage that the beam path of the entire light beam has approximately the same beam path as the main beam assigned to the light beam. This means that the refraction of the light beam on an uneven surface does not lead to any significant macroscopic change in the divergence, the convergence or the coherence of the light beam. This applies to both the projection and the scanning.
  • the projection and / or scanning device according to the invention preferably has a focusing device by means of which the projected or detected light beam can be focused.
  • a focusing device can be used for spatially targeted projection or scanning.
  • a focusing device can be used to sharply image objects that are at a distance along the scanning beam path from the scanning device that can be determined by the focusing device onto the defective elements of the scanning device.
  • a focusing device focus projected light rays on objects, i.e. bring to convergence, which are at a distance that can be determined via the focusing device along the projection beam path from the processing device.
  • a focusing device can thus be used, for example, to project light onto a specific part of the eye or to detect it from a specific part of the eye.
  • This can be used, in particular, for the targeted scanning of one of a plurality of "interposed " ocular structures, as is the case, for example, with the anterior corneal surface, the posterior corneal surface and the retina. This applies analogously to the projection.
  • the information system according to the invention comprises a pro ection device and one
  • Scanning devices are preferably arranged confocally, for example on respective sides of a divider mirror.
  • a projection device and a scanning device have a common beam path, they can use a light guide device that may be present because of the reversibility of a light beam. This represents a simplification of the information system.
  • a confocal arrangement of the projection and scanning device is realized via a splitter mirror or a similar beam-dividing element, it is advantageous to give priority to the scanning beam. This is particularly advantageous when scanning weakly radiating objects, such as the retina.
  • the splitter mirror preferably guides more than 95% of the scanning beam in the direction of the scanning device. Instead of 95%, only more than 90%, 85% or even 80% of the scanning beam can be moved in the direction of the pro beam Scanning device can be forwarded by the divider mirror.
  • the resulting weakening of the projection beam is usually insignificant, since this can be compensated for by a corresponding increase in the intensity of the light beam projected by the projection device.
  • the maximum intensity of the projection beam is typically determined by the photonic resilience of the eye tissue. If an increase in the intensity of the projection beam is not expedient in the case of a desired design of the information system, any other light division ratio of the splitter mirror can be selected.
  • the information system according to the invention preferably has a scanning device which detects light in at least two adjacent, preferably concentrically surrounding, areas.
  • a scanning device that detects light in at least two adjacent areas that are not located around one another can determine the direction in which a light beam incident thereon moves and / or when the light beam leaves a specific area. This is done, for example, by comparing the intensity of the light beam falling on the respective areas.
  • a scanning device which detects light in at least two areas lying concentrically around one another can determine whether an incident light beam is moving towards the center of the detector or away from the center of the detector and / or when the light beam is leaving a specific area. Since the above findings are localization of the
  • a scanning device that detects light in at least two areas lying concentrically around one another can advantageously be used to locate or position a beam end with respect to two coordinates.
  • the projection or scanning device preferably comprises a controllable light-guiding device which changes the direction in which a light beam projects, or the direction from which a light beam is detected.
  • a controllable light-guiding device which changes the direction in which a light beam projects, or the direction from which a light beam is detected.
  • Such light-guiding devices known in part under the term “scanner”, are known to the person skilled in the art and comprise a wide variety of devices. These include, for example, electromechanical, acoustomechanical and similar movable mirror devices, electro- and acousto-optical Modulators, electroholographic elements, movable light guide arrangements, etc.
  • the projection device includes a laser that can process light at one or more of several regularly distributed wavelengths.
  • Such a laser is ideally suited for use in combination with a holographic element that refracts light at several regularly distributed discrete wavelengths
  • Figure 1 is a schematic representation of a scanning information system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a projecting information system according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of an information system according to a third exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of an information system according to a fourth exemplary embodiment
  • 5 shows a schematic illustration of an information system according to a fifth exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a schematic detailed view of an information system according to a sixth exemplary embodiment
  • FIG. 7A shows a schematic plan view of an information system according to a seventh exemplary embodiment
  • FIG. 7B shows a schematic side view of an information system according to a seventh exemplary embodiment
  • FIG. 8A shows a schematic front view of an information system according to an eighth exemplary embodiment
  • FIG. 8B shows a schematic plan view of an information system according to an eighth exemplary embodiment along section B in FIG. 8A;
  • FIG. 8C is a schematic plan view of an information system according to an eighth exemplary embodiment along section C in FIG. 8A;
  • FIGS. 9A-9E show a schematic illustration of the functioning of a scanning device according to a ninth exemplary embodiment.
  • 10A-10D is a schematic illustration of the operation of a scanning device according to a tenth embodiment.
  • similar or identical objects are denoted by similar or identical reference numerals.
  • Many of the objects shown have symmetrical or complementary components which are distinguished by an additional letter, for example 'L' for left and 'R' for right, after the reference number become. If the statement concerns each individual component of such a symmetrical or complementary grouping, the additional letters are omitted in some cases for the sake of clarity.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a scanning information system 100 according to a first exemplary embodiment.
  • the scanning information system 100 is designed in the form of glasses 100.
  • the glasses 100 have two holographic elements 120R, 120L designed as glasses glasses 120R, 120L, which are each arranged in front of an eye 110R, HOL.
  • a scanning device 141 which is able to detect light rays 131 coming from the eye 110, is attached to the left temple 101L of the glasses 100.
  • the scanning device 141 comprises a light guide device, not shown, for example a scanner device, which determines the current detection direction of the scanning device 141 and changes in time in accordance with a predetermined scan pattern.
  • a further scanning device could also be attached to the right bracket 101R.
  • the light beam 132 indicates that holographic element 120 allows the holographic element 120 to pass freely.
  • the holographic element 120 only serves to refract light rays 131 coming from the eye 110 in the direction of the scanning device 141.
  • the wavelength to be broken depends on the desired acquisition. If, for example, an image of the retinal structure is acquired, a light refraction of the holographic element would be appropriate at a discrete wavelength in the infrared range. Should an image of the iris structure be acquired, a light refraction of the holographic element would make sense for some discrete wavelengths in the visible range.
  • the hinge 102 can, for example, be arranged behind the scanning device 141 for collapsing the spectacle frame.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a projecting information system 200 according to a second exemplary embodiment.
  • the projecting information system 200 m is designed in the form of glasses 200.
  • Spectacles 200 have two holographic elements 220 designed as spectacle glasses 220, each of which is arranged in front of an eye 210.
  • a projection device 242 is attached to left bracket 201L of spectacles 200 and is capable of directing light rays 233 onto or into eye 210 To project preferably the projection device 242 comprises a light guide device, not shown, for example one
  • Or Schemecanner device which determines the current direction of projection of the projection device 242 and changes in time according to a predetermined projection pattern.
  • projection device can also be attached to the right bracket 201R.
  • the holographic element 220 only serves to refract light beams 233 projected by the projection device 242 in the direction of the eye 210.
  • the wavelengths to be refracted by the holographic element 220 will therefore preferably be adapted to the wavelength of the projection beams 233.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of an information system 300 according to a third exemplary embodiment.
  • the information system 300 is designed in the form of glasses 300.
  • the glasses 300 have two holographic elements 320 designed as glasses 320, which are each arranged in front of an eye 310.
  • a combined projection and scanning device 343 is attached to the left arm 201L of the glasses 200 and is capable of both projecting light rays 333 onto or into the eye 310 and detecting light rays 331 coming from the eye 310.
  • the projection device 343 preferably comprises a light guide device, not shown, for example one
  • Scanner device that determines the current projection direction of the projection device 343 and changes it in time in accordance with a predetermined projection pattern.
  • Such an information system 300 could, for example, serve to actively illuminate the retina of the eye 3 L0 punctually and to detect the light 331 reflected by the retina for the purpose of recognizing retinal structures.
  • the holographic element 320 refracts both the light 333 projected by the processing device 343 and the light 331 detected by the scanning device 343.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of an information system 400 according to a fourth exemplary embodiment.
  • the information system 400 is designed in the form of glasses 400.
  • the glasses 400 have two holographic elements 420 designed as glasses 420, which are each arranged in front of an eye 410.
  • the holographic element 420 refracts the light 433 projected by the projection device 442 in the direction of the eye 410.
  • a scanning device 454, for example a camera 454, is arranged on the front part of the left bracket 401L, which detects light beams 432 from the surroundings.
  • Such an information system 400 could, for example, serve to project information into the eye 410 in correlation with the perceived visual field of the eye 410.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of an information system 500 according to a fifth exemplary embodiment.
  • the information system 500 is designed in the form of glasses 500.
  • the glasses 500 has two holographic elements 520 designed as spectacle lenses 520, each of which is arranged in front of an eye 510.
  • a scanner 541 is attached to the left arm 501L of the glasses 500 and is capable of detecting light rays 532 broken from it by the holographic element from the surroundings.
  • the holographic element 520 is designed in such a way that light beams 534 directed at the optical center 512 of the eye 510 are refracted from the surroundings to a common point. At this point the optical input of scanner 541 is located.
  • the light beams 534 are preferably refracted by the holographic element 520 in such a way that their respective angles of incidence on the scanning device 541 provide clear information about the angle of incidence of the respective light beam on the holographic element 520.
  • a possible embodiment of such a holographic element 520 is described in section 2.3.2.
  • Such an information system 500 could, for example, be used to obtain information relating to the visual field perceived by the eye 510.
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 6 shows a schematic detailed view of an information system 600 according to a sixth exemplary embodiment.
  • the information system 600 has a projection device 642, a scanning device 641, a light guide device 645 and a holographic element 620 arranged in front of an eye 610.
  • the projection device projects a light beam 633, which partially passes through a splitter mirror 644 and from the light guide device 645 via the holographic element 620 is directed onto the retina 611 of the eye 610. There, the projected light beam 633 is scattered back in various directions as reflected light beams 631.
  • Some 631a of the reflected light beams 631 are bundled by the lens 613 of the eye 610 in such a way that they pass 631a through the pupil 614 almost parallel but opposite to the projection beam 633. Thereafter, these reflected light beams 631a are refracted by the holographic element 620, directed by the light guiding device 645, partially reflected on the divider mirror 644 and detected by the scanning device 641. Others 631b of the reflected light rays 631 are prevented from exiting the eye 610 by the iris 612 of the eye 610, for example.
  • the projection beam 633 and the scanning beam 631a share a common beam path.
  • no two light guide devices 645 are necessary.
  • a splitter mirror 644 is preferably selected which reflects the scanning beam 631a almost completely in the direction of the scanning device 641 and accordingly weakens the projection beam 633.
  • the intensity of the projection beam 633 is increased accordingly.
  • the maximum intensity of the projection beam 633 is typically determined by the maximum load limit of the retina 611.
  • FIG. 7A and 7B show a schematic top view and side view of an information system according to a seventh exemplary embodiment, in which the holographic element refracts light along a virtual ellipsoid surface 721.
  • FIGS. 7A and 7B schematically show how light beams 734 directed at the optical center of the eye 712, which are reflected on the virtual ellipsoid surface according to a reflecting surface perpendicular to the ellipsoid surface 721 at the reflection point, pass through a common point 722, which also of those rays 735 are passed through together which are reflected from the optical eye center 712 on the inside of the ellipsoid surface 721 in a specular manner.
  • FIG. 8A shows a schematic front view of an information system according to an eighth exemplary embodiment.
  • FIG. 8B shows a schematic plan view along section B in FIG. 8A.
  • FIG. 8C shows a schematic plan view along section C in FIG. 8A.
  • FIG. 8A shows a holographic element 820 in the form of a spectacle lens 820, which is attached to an eyeglass frame 803.
  • the holographic elements 820 in the form of a spectacle lens 820, which is attached to an eyeglass frame 803.
  • Element 820 indirectly has markings 822.
  • the markings 822 are preferably not generally visible, but are implemented holographically, so that they only influence light of a certain wavelength, phase and angle of incidence.
  • FIG. 8B shows a combined projection and scanning device 843, which projects light beams 835, 836 onto a virtual holographic object 821 having markings 822.
  • Projected light rays 835 that do not hit the markings are refracted by the virtual holographic object 821 in the direction of the eye 810.
  • Projected light beams 836 that hit the markings are reflected back by the virtual holographic object 821 along the projection beam path and can thus be detected by the combined projection and scanning device 843.
  • the recognized markings 822 can be used as reference coordinates for obtaining information or for making information available.
  • FIG. 8C shows the possible structure of a combined projection and scanning device 843 which, similar to FIG. 6, comprises a projection device 842, a scanning device 841, a splitter mirror 844 and a light guide device 845.
  • the positioning angle of the light-guiding device 845 can be checked, for example, using the light beams 836 projected analogously to FIG. 8B and reflected back by the markings 822 of the virtual holographic object 821.
  • the recognized markings 822 can be used as reference coordinates when obtaining information or use of information
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIGS. 9A-9E show a schematic representation of the functioning of a scanning device 941 according to a ninth exemplary embodiment, wherein the scanning device 941 comprises two detection areas 941a, 94 lb lying concentrically around one another.
  • Such a scanning device 941 can advantageously be used to locate or position a beam end with respect to two coordinates.
  • FIGS. 10A-10D show a schematic illustration of the functioning of a scanning device 1041 according to a tenth exemplary embodiment, wherein the scanning device 1041 detects light in two adjacent areas 1041a, 1041b.
  • FIG. 10A only area 1041a detects light. Thus, the beam end must be at least partially within area 1041a. Then both areas 1041a and 1041b detect light according to FIG. 10B. The end of the beam clearly moves away from area 1041a in the direction of area 1041b.
  • area 1041a still detects
  • Such a scanning device 1041 can advantageously be used to determine the direction in which a light beam end falling thereon moves and / or when the light beam end leaves a certain region.
  • the holographic element coming from the visual field of the eye at less than
  • the holographic element refracting light reflected back from the eye only at a discrete wavelength in the infrared range for detection by the optical scanning device.
  • the optical projection device is in a fixed, predetermined angular relationship to the holographic element.
  • the holographic element comprises one or more optical markings, the light reflection properties of which the information system can use by means of a photodetector device to calibrate a projection angle of the optical projection device and / or a light-guiding device.
  • Information system according to item 17 including item 12, the information system using the light reflection properties of the optical markings to calibrate a scanning angle of the optical scanning device and / or a light-guiding device.
  • the optical markings being produced by reflecting elements in the creation of the holographic element in the holographic element in such a way that they emit light of one or more wavelengths, which corresponds to the predetermined angular relationship to the optical projection device on the holographic Element falls along the path of reflection.
  • the photodetector device has a splitter mirror which is arranged in the light beam of the optical projection device in such a way that it directs part of the light which strikes the splitter mirror against the direction of projection in the direction of a photodetector which is in at least two areas detected concentrically around each other.
  • the holographic element has refractive properties at one or a few discrete wavelengths which correspond to a reflection on the concave side of a surface formed according to the curvature of a rotationally symmetrical ellipsoid.
  • the holographic element has refractive properties at one or a few discrete wavelengths which correspond to a refraction on the concave side of a surface formed according to the curvature of a rotationally symmetrical ellipsoid, which refraction corresponds to a reflection at a respective one around the Axis of rotation of the ellipsoid corresponds to a rotationally symmetrical conical surface that is perpendicular to the ellipsoid at the point of refraction.
  • a method for providing information in correlation with light falling on an eye in which a holographic element is placed in front of the eye; and an optical scanning device detects the light falling on the eye via the holographic element.
  • 35 Method of making information available In correlation with information obtained from an eye, in which a holographic element is placed in front of the eye; and an optical projection device projects light into the eye via the holographic element.
  • 36 Method according to one of the items 33 to 35, wherein the optical projection device projects light only at one or a few discrete wavelengths in the visible range and / or at a wavelength in the infrared range.
  • Markers are used to calibrate a scanning angle of the optical scanning device and / or a light guide device.
  • optical markings are produced by reflecting elements in the creation of the holographic element in the holographic element in such a way that they emit light of one or more wavelengths which correspond to the predetermined angular relationship to the optical projection device onto the holographic element Element falls along the path of reflection.
  • Method according to item 41 wherein the photodetector device is provided with a photodetector which detects ⁇ in at least two concentrically surrounding areas and a splitter mirror which is arranged in the light beam of the optical projection device in such a way that it detects part of the light which is directed against the direction of projection meets the divider mirror, directs towards the photodetector.
  • Ellipsoid corresponds to the rotationally symmetrical conical surface, which is perpendicular to the ellipsoid at the point of refraction.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Informationssystem sowie ein Verfahren zum Zurverfügungstellen von Informationen unter Verwendung eines holographischen Elements. Sowohl ein Informationssystem zum Zurverfügungstellen von Informationen in Korrelation mit auf ein Auge fallendem Licht mit einem vor dem Auge gelagerten holographischen Element (120L, 120R) und einer optischen Abtastvorrichtung (141), die auf das Auge fallendes Licht über das holographischen Element erfaßt, als auch ein Verfahren zum Zurverfügungstellen von Informationen in Korrelation mit auf ein Auge fallendem Licht, bei dem ein holographisches Element vor dem Auge gelagert wird und eine optische Abtastvorrichtung das auf das Auge fallende Licht über das holographischen Element erfaßt, werden offenbart.

Description

Beschreibung
Informationssys em und Verfahren zum Zu rverfugungs tellen von Informationen unter Verwendung e ines holographischen
Elements
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Informationssystem sowie ein Verfahren zum Zurverfugungstellen von Informationen unter Verwendung eines holographischen Elements, wobei das Zurverfugungstellen der Informationen insbesondere in Korrelation mit auf ein Auge fallendes Licht erfolgt.
Stand der Technik
In den noch unveröffentlichten Anmeldungen PCT/EP00/09843, PCT/EP00/09840 , PCT/EP00/09841 , PCT/EPOO/09842 , die alle am 07. Oktober 2000 eingereicht wurden, und DE 101 27 826, die am 08. Juni 2001 eingereicht wurde, sind mannigfaltige Informations- , Projektions- und AufnähmeSysteme sowie entsprechende Verfahren beschrieben, die dem Ziel verfolgen, Information in einer den Anforderungen eines sehenden Menschen angepaßten Art und Weise zur Verfügung zu stellen. Schwierig ist es jedoch, ein solches System oder Verfahren derart kostengünstig zu realisieren, daß es einer breiten Öf entlichkeit zugänglich ist.
In der noch unveröffentlichter Anmeldung PCT/EP01/05886 sind mannigfaltige Verfahren und Vorrichtungen zur Anpassung eines optischen Systems an ie Blickrichtung des menschlichen Auges und zugehörige Systeme zur Bestimmung der Veränderung der Relativ läge zwischen dem optischen System und dem optischen System des Auges beschrieben, die beispielsweise in Zusammenhang mit den oben genannten Informations- , Projektions- und Aufnahmesysteme und entsprechenden Verfahren nützlich sind. Auch h er ist es jedoch schwiei ig, e ne solche Vorrichtung oder Verfahren derart kostengünstig zu realisieren, daß es einer breiten Öffentlichkeit zugänglich ist.
Ahnliche Überlegungen gelten der Vorrichtung zur Aufnahme des Netzhautre lexbildes und Überlagerung von Zusatzbildern gemäß der Offenlegungsschrift DE 196 31 414 AI sowie dem Verfahren zur Verbesserung des optischen Wahrnehmungsvermögens durch Modj fikat on des Netzhautbildes gemäß der Offenlegungsschrift DE 197 28 890 AI.
US 6,252,565 Bl zeigt ein optisches retrnales Display auf der Basis eines elliptischen Hohlraums Dieses Display weist eine unvorteilhaft klobige Form aut.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Frf ndung , diese Nachteile des Standes der Technik zu überwinden .
Zusaπvmenf assung der Erfindung
Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe durch das Informationssystem gemäß Anspruch 1 das Informationssystem gemäß Anspruch 1 3 das Verfahren zum Zurverfugungstellen von Informationen gemäß Anspruch 21 oder das Verfahren zum Zurverfugungstellen von Informationen gemäß Anspruch 33 gelost Bevorzugte Ausfuhrungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen beschrieben
In seiner allgemeinsten Form umfaßt das erfindungsgemaße
Informationssystem zum Zurverfugungstellen ein holographisches Element und eine optische Abtastvorrichtung die auf das Auge fallendes Licht über das holographischen Element erfaßt Ein solches Informationssystem wird als abtastendes Informationssystem bezeichnet
Alternativ kann das erfindungsgemaße Informationssystem zum Zurverfugungstellen von Informationen in seiner allgemeinsten Form ein holographisches Element und eine optische Projektionsvorrichtung umfassen, die Licht über das holographischen Element in das Auge projiziert Ein solches Informationssystem wird als projizierendes Informationssystem bezeichnet
Im Sinne der Erfindung umfaßt der Ausdruck , auf das Auge fallende Licht" sowohl in Richtung Auge einfallendes Licht, das nach Auftreffen auf das Auge von diesem zuruckreflektiert worden ist als auch in Richtung Auge einfallendes Licht, das kurz vor seinem Auftreffen auf das Auge erfaßt oder zur Erfassung abgelenkt und somit vom tatsachlichen Auftreffen auf das Auge abgehalten wird Das in Richtung Auge einfallendes Licht kann sowohl Umgebungsiicht als auch Licht sein, das zum Zwecke der Ausfuhrung der Erfindung aktiv in das Auge eingestrahlt wird
Erfmdungsgemaß wird auf das Auge fallendes Licht über ein holographisches Element erfaßt und/oder Licht über ein holographisches Element n das Auge projiziert. Wahrend die Lichterfassung der In ormationsgewinnung dient, kann die Lichtprojektion sowohl der Informationsgewinnung als auch dem Zu verfugungstellen von Informationen dienen. Das holograph sche Element wird vorzugsweise vor dem Auge gelagert. Da das Auge nicht Teil des erfmdungsgemaßen Informat Lonssystems ist, ist diese Aussage dahingehend zu interpretieren, daß due Gestaltung des Informationssystems eine Positionierung des holographischen Elements vor einem Auge erlaubt. In Anbetracht der Tatsache, daß die erfindungsgemaß unter dem Begriff „Zurverfugungstellen von Informationen" zu verstehenden Möglichkeiten der Informationsgewinnung und des anschließenden Zurverfugungstellens in den oben genannten Anmeldungen sehr ausfuhrlich (einige hundert Seiten) beschrieben sind, wird das erfindungsgemaße Zurverfugungstellen von Information" neben dem obigen Bezug auf den Inhalt jener Anmeldungen hier pauschal als jegliches Zurverfugungstellen von Informationen definiert das ein augenbezogenes Zurverfugungstellen von Informationen und/oder ein Zurverfugungstellen von augenbezuglich gewonnenen Informationen umfaßt
Erfindungsgemaß können die Informationen einem Menschen taktil visuell hörbar, riechbar und/oder geschmacklich zur Verfugung gestellt werden Vorzugsweise wird eine Informationsdarbietung ermöglicht die den Bedurfnissen eines sehenden Menschen auf bisher unerreichte Art und Weise nachkommt Hierzu kann gehören, daß die Informationen dem Menschen in geeigneter Weise, das heißt unter Ausnutzung eines oder mehrerer der fünf Sinne, zur Verfugung gestellt werden können Die Informationen können jedoch auf beliebige Art und Weise zur Verfugung gestellt werden und bedürfen keinen bestimmten Adressant Beispielsweise können die Informationen einem weiteren System elektromagnetisch, mechanisch und/oder optisch zur Verfugung gestellt werden oder durch eine optische oder akustische Ausgabevorrichtung in die Umgebung ausgestrahlt werden
Der Verständlichkeit halber wird in der Beschreibung bei Bedarf zwischen einem Zurverfugungstellen von Information bzw einer
Informationsgewinnung im primären Sinne dei Erfindung und einem Zurverfugungstellen von Information bzw einer Informationsgewinnung im sekundären Sinne der Erfindung unterschieden Als ein Zurverfugungstellen von Information bzw eine Informationsgewinnung im primären Sinne der
Erfindung ist „eine Projektion von Licht in ein Auge über ein holographisches Element" bzw eine Erfassung von auf ein Auge fallendem Licht über ein holographisches Element" zu verstehen Jedes andere oder weitere Zurverfugungstellen von Information und/oder jede andere oder weitere Informationsgewinnung wird als ein Zurverfugungstellen von Information bzw eine Informationsgewinnung im sekundären Sinne der Erfindung bezeichnet
Erfindungsgemaß umfaßt das holographische Element 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 Umstanden der holographischen Wiedergabe nachzuahmen Insbesondere laßt sich hierdurch Information über die dreidimensionale Topologie des Gegenstands festhalten und wiedergeben
Dabei von Vorteil ist, daß das holographische Element die dann festgehaltene Topologie selbst nicht in seiner äußerlichen Form aufweisen muß Beispielsweise konnte ein flaches holographisches Element die Brechungs-, Beugungs- und/oder Reflektionseigenschaften eines gekrümmten Gegenstands emulieren Ebenfalls konnte ein gekrümmtes holographisches Element die Brechungs-, Beugungs- und/oder Reflektionseigenschaften eines andersartig gekrümmten oder flachen Gegenstands emulieren Ein holographisches Element kann auch bei unterschiedlichen Wellenlangen die Brechungs- Beugungs- und/oder
Reflektionseigenschaften jeweilig verschiedener Gegenstande emulieren Näheres zu diesem Thema findet sich im Abschnitt 2 ( .holographisches Element)
Wahrend bei einer üblichen photographischen Aufnahme die Intensität (bei
Farbphotographie in Abhängigkeit von der Farbe bzw Wellenlange) des auf das Photomaterial fallenden Lichts erfaßt wird erfaßt das feinkornige Photomateπal bei einer holographischen Aufnahme das sehr feine Interferenzmuster der auf das Photomateπal fallenden Lichtwellen Aus diesem Grund hangt die holographische Wiedergabe die einer Lichtbrechung im Sinne der Erfindung entspricht im allgemeinen stark von der Wellenlange, 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 Offenlegungsschπften DE 197 03 592 A1 und DE 197 99 162 A1 sowie in den Buchern und Veröffentlichungen „Optical Holography Pπnciples Techniques and Applications (Cambridge Studies in Modern Optics) ' von P Hanharan (ISBN 0521439655), „Introduction To Fouπer 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 Holographic Recording Materials", H M Smith Herausg Springer-Verlag Berlin, 1977 und den dann erwähnten Veröffentlichungen nachgelesen werden Der gesamte Inhalt dieser Bucher und Veröffentlichungen wird deshalb ausdrücklich durch Bezugnahme in diese Anmeldung einbezogen
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 Ausbreitungsanderungsarten noch der Begriff „Lichtausbreitungsanderung" eine knappe verständliche Formulierung zulaßt In der Beschreibung wird deshalb der Begriff Brechung bzw. brechen' als synonym mit dem tatsächlichen Oberbegriff Ausbreitungsanderung" verwendet
Im Sinne der Erfindung ist eine optische Abtastvorrichtung jede Vorrichtung die in der Lage ist, optische Signale zum Zwecke der Informationsgewinnung zu detektieren oder zu erfassen (Im übrigen Teil der Anmeldung wird sowohl das Detektieren von Licht als auch das Erfassen von Licht der Einfachheit halber häufig als , Lichterfassung" bezeichnet ) Üblicherweise umfassen solche Abtastvorrichtung mindestens einen Signalwandler um eine für eine eventuelle Bearbeitung ausreichende Signaltrennung, Signalstarke oder dergleichen zu gewahrleisten Somit konnte die erfindungsgemaße optische Abtastvorrichtung einen optischen Signalwandler beispielsweise eine optoelektronische Vorrichtung wie ein CCD-Photoempfanger eine Photomultiplier-Vorπchtung 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
Eine optische Projektionsvorrichtung im Sinne der Erfindung ist jede Vorrichtung, 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 konnte 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 Wellenlange, und/oder eines anderen seiner Kenngroßen bestimmbar ist Werden die Kenngroßen des Lichtes zeitlich verändert wird dies in der Fachsprache als „Modulation" bezeichnet
Die Ausbreitung von Licht wird typischerweise als strahlenartig bezeichnet Das erfaßte bzw projizierte 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 des erfaßten bzw projizierten Lichtes der Fall die häufig mit dem Konzept eines Lichtstrahles assoziiert sind
Zwecks eines Leiten oder eines Gestalten des erfaßten bzw projizierten Lichtstrahls kann die erfindungsgemaße optische Abtastvorrichtung bzw Projektionsvorrichtung über eine Lichtleitvorrichtung und/oder eine Lichtgestaltungsvorrichtung verfugen Beispiele für solche Vorrichtungen deren Abgrenzung von einander nicht immer eindeutig ist sind steuerbare und nicht-steuerbare Spiegel, Teilerspiegel, akusto-optische Modulatoren holographische Elemente, Blenden Filter Linsen Lichtleiter etc
Je nach den Rahmenbedingungen der Ausgestaltung können mehrere optischen Signalwandier, optische Projektionsvorrichtungen
Lichtleitvorπchtungen und/oder Lichtgestaltungsvorrtchtungen als separate Einheiten oder integrale Einheit miteinander kombiniert werden
Wie in dieser Beschreibung verdeutlicht wird laßt sich die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise im Zusammenhang mit den in den eingangs genannten Offenleg ingsschπften bzw Anmeldungen PCT/EP00/09843 PCT/EP00/09840, PCT/EP00/09841 , PCT/EP00/09842, DE 101 27 826 PCT/EP01 /05886 DE 1 96 31 414 A1 und DE 197 28 890 A1 beschriebenen Systemen, Vorrichtungen und Verfahren verwenden Auch im Zusammenhang mit der in der am 8 Oktober 2001 von der Anmelderm dieser Anmeldung eingereichten Anmeldung mit dem Titel „Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Orientierung eines Auges" offenbarten Erfindung laßt sich die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise anwenden Der gesamte Inhalt dieser Offenlegungsschπften bzw Anmeldungen wird deshalb ausdrücklich durch Bezugnahme in diese Anmeldung einbezogen In Anbetracht der bevorzugte Ausfuhrungsform der dann offenbarten Systeme bzw Vorrichtungen werden sie nachfolgend der Einfachheit halber als „Brille" bezeichnet Auch die vorliegende Erfindung laßt sich in dieser Ausfuhrungsform realisieren Dabei können holographische Elemente anstelle der Brillenglaser oder als Beschichtung der Brillenglaser realisiert werden
Das erfindungsgemaße Informationssystem laßl sich unter anderem als tragbares, freistehendes und/oder mehrteiliges System gestalten Zum Beispiel laßt sich das erfindungsgemaße Informationssystem als sogenanntes "PalrrT-Gerat (zu deutsch in der Handflache tragbares Gerat), als in einem Helm integriertes Gerat, als freistehende Untersuchungs- Behandlungs-, Display- oder Bedienungsvornchtυng oder als mehrteiliges System verwirklichen bei dem 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
Es werden viele Merkmale der Erfindung im Laufe dieser Beschreibung sowohl im Allgemeinen als auch im engen Zusammenhang eines jeweiligen konkret dargestellten Ausfuhrungsbeispiels 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 fuhrt Hierzu gehört die Austauschbarkeit eines im Singular erwähnten Merkmals mit einer jeweiligen Pluralitat dieses Merkmals sofern die Möglichkeit einer solchen Singularität bzw Pluralitat nicht explizit ausgeschlossen wurde Auch diejenigen Modifikationen und Alternativen der beschriebenen Merkmale und Merkmaiskombinationen die der Fachmann zur Erfindungsgedanke und zum Erfindungsumfang hinzurechnet, gehören ebenfalls zur Erfindung Diese Aussagen betreffen nicht die Bestimmung des gewerblichen Schutzbereichs dieser Patentanmeldung/Patent sofern einen Schutzbereich nach anwendbarem Recht durch die Ansprüche verliehen wird
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 auszufuhren beispielsweise ein geeignet programmierter Computer Sensoren die in der Lage sind, die notwendigen Signale zu liefern,
Signalverarbeitungsvorπchtungen, die in der Lage sind diese Signale geeignet zu verarbeiten etc
Es sei auch explizit darauf hingewiesen daß alle beschriebenen Vorrichtungsmerkmale sich analog in einem entsprechenden Verfahren zum Zurverfugungstellen von Informationen anwenden lassen
Nachstehend sind einige weiteren bevorzugte Merkmale und Merkmaiskombinationen der Erfindung kurz erläutert
• Das erfindungsgemaße Informationssystem ist vorzugsweise dazu geeignet Informationen in Korrelation mit auf dem Auge fallendem Licht zur Verfugung zu stellen Eine solche Abhängigkeit mit dem auf dem Auge fallendem Licht wird erfindungsgemaß bei der Ermittlung der Informationen bei dem Zurverfugungstellen der Information oder wahrend beider dieser inhärenten Vorgangen berücksichtigt Ein Beispiel für eine Berücksichtigung dieser Abhängigkeit bei der Ermittlung der Informationen wäre, daß das Informationssystem die Informationen .in Abhängigkeit vom erfaßten Licht, insbesondere in Abhängigkeit von ermittelten Aussagen dieses erfaßten Lichts, aus einer Informationsquelle, beispielsweise eine Datenbank, eine Sensoπk, eine Informationsnetzanbindung und/oder eine
Auswertevorrichtung, erhalt oder von der Auswertevorrichtung ermitteln laßt Beim Zurverfugungstellen der Informationen kann diese Abhängigkeit zum Beispiel dadurch berücksichtigt werden, daß die Informationen mittels einer Ruckprojektion in das Auge auf eine Art und Weise in das gesehene Bild eingeblendet werden daß ein zeitlicher fai blicher, räumlicher, kontrastbezogener, oder sonstiger sinnvoller Zusammenhang zwischen den Informationen und dem gesehenen Bild hergestellt wird Insbesondere kann die Abhängigkeit dann bestehen, daß das erfaßte Lichtbild dazu verwendet wird, die Lage und Orientierung des Augapfels festzustellen so daß ein zwecks eines Zurverfugungstellens der Informationen auf das Auge projiziertes Bild bei einer Bewegung des Auges festzustehen scheint sich bei einer Bewegung des Auges mitzubewegen scheint oder sich auch bei einer Bewegung des Auges entsprechend einem vorgegebenen Verlauf zu bewegen scheint
Durch die bevorzugte Korrelation zwischen dem Zurverfugungstellen von Informationen und dem auf das Auge fallenden Licht wird erreicht daß der oben erwähnte, vom sehenden Menschen erwartete Zusammenhang zwischen dem Gesehenen und den zur Verfugung gestellten Informationen besteht • Vorzugsweise steht die optische Abtastvorrichtung in einem festen Winkelverhältnis zum holographischen Element .
Gemäß einer Ausführung der Erfindung erüaßt eine optische Abtastvorrichtung auf das Auge fallendes Licht über ein holographisches Element. Sollen dabei die holographischen Eigenschaften des holographischen Elements in erfindungsgemäßer vorteilhafter Weise zum Tragen kommen, so müssen unter anderem die oben erwähnten holographischen Winkelbedingungen erfüllt sein. Hierzu kann ein festes Winkelverhältnis zwischen der optischen Abtastvorrichtung und dem holographischen Element beitragen .
Zur Erzielung dieses Merkmals können die optische Abtastvorrichtung und das holographische Element beispielsweise auf einem einheitlichen festen Gestell, z.B. ein festes Brillengestell, oder auf einem mehrteiligen beweglichen Gestell montie.rt sein, dessen relevanten Teile in einem festen, vorzugsweise vorbestimmten Verhältnis zueinander fixierbar sind.
• Vorzugsweise erfaßt das optischen Abtastvorrichtung Licht, das von dem holographischen Element vor seinem
Auftreffen auf das Auge gebrochen wird und nicht ins Auge gelangt .
Das Auge ist ein hochwertiges aber kein fehlerfreies optisches System. Erfaßt das erfindungsgemaße Informationssystem beispielsweise Bilder der Umgebung über das Auge als teilreflektierendes Element, so weisen diese Bilder Verzeichnungs fehler auf;. Wird Licht vor seinem Auftreffen auf das Auge vom holographischen Element gebrochen, so wird dieses Licht nicht vom optischen System des Auges beeinflußt. • Vorzugsweise erfaßt das optischen Λbtastvorrichtung Licht, das erst von dem Auge zurückre lektiert und dann vom holographischen Element gebrochen worden ist.
In vielen Anwendungen ist es sinnvoll, Licht zu erfassen, das vom Auge zurückreflektiert worden ist. Beispielsweise könnte das er indungsgemäße Informationssystem ein retinales Reflexbild des auf die Retina eines Auges einfallenden Umgebungslichtes Im sichtbaren Spektralbereich gleichzeitig mit einem Bild der im Infrarotbereich abstrahlenden Netzhautstrukturen abtasten, um zu erfahren, auf welches Gebiet der Umgebung der Bereich des schärfsten Sehens des Auges momentan gerichtet ist.
Eine optische Abtastvorrichtung zur BrEassung von Licht aus dem Auge kann durch eine entsprechend ausges altete, vorzugsweise vor dem Auge gelagerte Lichtleitvorrichtung, die das Licht beispielsweise zur Erfassung bündelt, vereinfacht werden. Die Benutzung eines holographischen Elements als lichtleitendes Element zur Brechung von aus dem Auge zurückreflektiertem Licht ermöglicht eine kostengünstige Realisierung einer solchen, üblicherweise komplexen Lichtleitvorrichtung.
• Vorzugsweise bricht das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht lediglich bei einigen diskreten Wellenlängen im sichtbaren Bereich vor seinem Auftreffen auf das Auge zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung und bricht von dem Auge zurückreflektiertes Licht lediglich bei einer diskreten Wellenlänge im Inf arotbereich zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung. Eine solche Ausgestaltung der Erfindung wäre gemäß den obigen Ausfuhrungen zum Beispiel sinnvoll, um sowohl ein verhältnismäßig verzeichnungsfreies Bild der Umgebung als auch ein beispielsweise zur Erfassung der Blickrichtung wertvolles Bild der im Infrarotbere ch abstrahlenden Netzhautstrukturen erfassen zu können tn Anbetracht der Tatsache, daß die Kornea Infrarots rahlung sehr gut reflektiert, ist eine solche Anordnung auch zur Erfassung von Korneareflexbildern sehr sinnvoll
Durch die Beschreibung hindurch weisen Angaben über beispielsweise „lichtbrechende Eigenschaften des holographischen Elements bei einer oder einigen diskreten Wellenlangen" auf die Möglichkeit hin die Wellenlange(n) des von der optischen Projektionsvorrichtung projizierten Lichts bzw die bevorzugt erfaßten Wellenlange(n) der optischen Abtastvorrichtung an die Lichtbrechungseigenschaften des holographischen Elements anzupassen oder umgekehrt Zudem konnten die Lichtbrechungseigenschaften des holographischen Elements an die Anwendungserfordernisse angepaßt sein Beispielsweise im Rahmen einer Ausgestaltung des erfindungsgemaßen Informationssystems als Nachtsichtbrille wäre es vorteilhaft wenn das holographische Element aus dem dem Auge zugeordneten Gesichtsfeld stammendes Licht bei einer im Infrarotbereich egenden diskreten Wellenlange vor seinem Auftreffen auf das Auge und/oder nach seiner Reflektion vom Auge in Richtung einer Abtastvornchtung brechen wurde Im Fall einer Vollfarbprojektion wäre es angebracht wenn das holographische Element in der Lage wäre das von der Projektionsvorrichtung projizierte vorzugsweise rote blaue und grüne Licht in Richtung Auge zu brechen
Im Falle einer genauen Abstimmung der Wellenlangen des zu brechenden Lichtes und der lichtbrechenden Eigenschaften des holographischen Elements kann zum Beispiel auch erreicht werden, daß das holographisch» Element trotz hoher Brechungswi kung bei den zu brechenden WelLenlangen Licht anderer Wellenlangen im wesent 1 iche ungestört passieren laßt Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das holographische Element vor dem Auge gelagert ist, da die Wahrnehmung des Gesicht feld ansonsten beeinträchtigt werden konnte.
• Vorzugsweise bricht das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht bei weniger als 20, weniger als 10 oder weniger als 5 diskreten Wellenlangen im sichtbaren Bereich entweder vor seinem Auftreffen auf das Auge oder nach seiner Ruckstreuung aufgrund des Auges zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung .
Wie oben besprochen beeinflußt ein holographisches Element nur das darauf fallende Licht das die oben erwähnten holographischen Kriterien erfüllt Derzeit ist es schwierig Hologramme herzustellen die Licht über einen breiten Spektralbereich beeinflussen Die Erfindung sieht deshalb bevorzugt vor daß das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht lediglich bei einigen diskreten Wellenlangen im sichtbaren Spektralbereich bricht Ein solches Hologramm laßt sich mit geringer Aufwand beispielsweise durch bei den relevanten Wellenlangen entsprechend wiederholte Beleuchtung herstellen Die Auswirkungen der aufgrund der eingeschränkten spektralen Transmissivitat des lichtleitenden Hologramms beschrankten Lichterfassung durch entsprechende Anpassung des Informationssystems an die erfaßbaren Wellenlangen kompensieren bzw reduzieren Zum Beispiel konnte unter anderem durch entsprechende Bearbeitung der aus dem erfaßten Licht gewonnenen Signalen im Informationssystem analog dem Prinzip eines Flachbettscanners der lediglich gefiltertes rotes grünes und blaues Licht erfaßt ein hochwertiges Farbbild der Umgebung gewonnen werden Da ein Hologramm in Analogie üblicherweise ein sehr schmalbandiges Filter darstellt kann es sinnvoll sein wenn das holographische Element Licht bei mehi als den üblichen drei (rot grün blau) Wellenlangen in Richtung Abtastvoi nchtung bricht um beispielsweise aus dem erfaßten Licht ein möglichst naturgetreues Bild gewinnen zu können Werden jedoch zu viele holographische Aufnahmen in einem einzigen Hologramm festgehalten so fuhrt dies zu einer gegenseitigen Beeinträchtigung deren Wirkung
• Vorzugsweise bricht das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht bei einer diskreten Wellenlange im Infrarotbereich entweder vor seinem Auftreffen auf das Auge oder nach seiner Ruckstreuung aufgrund des Auges zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung
Eine Erfassung von Infrarotlicht aus dem Gesichtsfeld st beispielsweise für Anwendungen interessant, be denen eine Erfassung von Bilder aus de Gesichtsfeld bei Dunkelheit, Dämmerung, Regen, etc erfolgen soll, zum Beispiel bei einer Ausgestaltung des er fmdungsgemaßen Informationssystems als Nachts chlbrille oder FahrerassistenzSystem.
• Vorzugsweise bricht das holographische Element von dem Auge zuruckreflektiertes Licht lediglich bei einer diskreten Wellenlange im Infrarotbereich zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung.
Eine solche Ausgestaltung des erfmdungsgemaßen Informationssystems ist zum Beispiel als Byetracker- System sinnvoll, be dem die Orientierung des Auges anhand eines erfaßten infraroten Kornea i eflexbildes oder anhand eines erfaßten Bildes der im Tnf arotbere ch abstrahlenden Netzhautstrukturen erm ttelt wird
• Vorzugsweise bricht das holographisc e Element Licht einer oder einigen diskreten Wellenlängen, be der die optische Abtastvorrichtung eine starke Empfindlichkeit aufweist .
Durch eine solche Ausgestaltung des er fmdungsgemaßen Informationssystems kann erreicht werden, daß möglichst viel des auf das holographische Element fallenden Lichtes von der optischen Abtastvorrichtung erfaßt wird Es wird also die optische Effizienz des l chterfassenden Teils des Informationssystems gesteigert. Da die Netzhaut nur einen geringen Prozentsatz des darau f fallenden Lichts reflektiert, wäre diese Ausgestaltung beispielsweise bei einer Abtastung eines Netzhautreflexbildes vorteilhaft.
Bricht das holographische Element lediglich Licht einer oder einigen diskreten Wellenlangen bei der die optische Abtastvorrichtung eine starke Empfindlichkeit aufweist kann zum Beispiel erreicht werden daß das holographische Element trotz hoher Brechungswirkung bei den zu brechenden Wellenlangen Licht anderer Wellenlangen im wesentliche ungestört passieren laßt Dies ist insbesondere dann von Vorteil wenn das holographische Element vor dem Auge gelagert ist da die Wahrnehmung des Gesichtsfeld ansonsten beeinträchtigt werden konnte
• Vorzugsweise bricht das holographische Element Licht bei einigen diskreten Wellenlangen derart, daß das gebrochene Licht auf einen gemeinsamen Punkt gelenkt w rd, und der Einfallswinkel des Lichtes auf diesen Punkt einen eindeutigen, wahlweise auch wellenlangenunabhangigen Rückschluß auf den Einf llswinkel des Lichtes auf das ho 1 ogt phische Element erlaubt.
Wie oben besprochen, laßt s ch die Gestaltung der optischen Abtastvorrichtung und/oder weiterer
Lichtle tvor ichtungen im allgemeinen vereinfachen, wenn das holographische Element dazu beitragt , das in Richtung Auge einfallende Licht zu bündeln. Besonders vorteilhaft ist, wenn das gebrochenen Licht auf einen für Licht aller gebrochenen Wellenlängen gemeinsamen Punkt gelenkt wird. An diesem Punkt könnte dann zum Beispiel ein optische Mittelpunkt der optischen Abtastvorrichtung oder einer Ξcanvorrichtung angeordnet sein. Es ist allerdings vorteilhaft, wenn zurverfügungstehende Information über den Einfallswinkel des Lichtes auf das holographische Element bei der Brechung bzw. Bündelung des Lichtes nicht verloren geht, damit beispielsweise ein Bild, welches typischerweise eine Zuordnung zwischen einem räumlichen Bereich und der Intensität des aus diesem Bereich stammenden Lichtes umfaßt, aus dem erfaßten Licht gewonnen werden kann. Unterliegt die zurverfügungstehende Information über den Einfallswinkel des Lichtes auf das holographische Element keine wellenlängenabhängigen Änderung, so ist es für das erfindungsgemäße Informationssystem einfacher, diese Information gegebenenf lls auszuwerten.
Näheres zu dem Aufbau eines derartigen holographischen Elements folgt in der nach Themengebieten unterteilten Besprechung der erfindungsgemäßen Merkma Le .
• Wie oben schon angesprochen wurde, weist das erfindungsgemäße Informationssystem vorzugsweise eine optische Projektionsvorrichtung auf, die Licht über das holographischen Element in das Auge projiz.iert.
Demgemäß kann auch ein abtastendes In ormationssystem mit einer optischen Projektionsvorrichtung ausgestattet sein, um beispielsweise sowohl ein optisches Abtasten der Netzhautstrukturen zwecks Byetrackin , d.h. eine Bestimmung der Orientierung des Auges, als auch eine optische Projektion von Bildinformationen ins das Auge zu ermöglichen . Ein projizierendes Informationssystem kann eine oder mehrere optischen Projektionsvorrichtungen aufweisen, um beispielsweise Licht in beide Augen eines Benutzers oder verschiedene Lichtstrahlen in das Auge zu projizieren,
• Vorzugsweise läuft das von einer optischen Abtastvorrichtung erfaßte und das vor einer optischen Projektionsvorrichtung projizierte Licht in entgegengesetzter Richtung durch eine gemeinsame Lenkoptik läuft und derart durch die optische Abtastvorrichtung bzw. Projektionsvorrichtung fokussierbar ist, daß ihre jeweiligen Strahlen den gleichen Pfad vom bzw. ins Auge beschreiben.
Die Benutzung einer gemeinsamen Lichtleitoptik stellt im Regelfall eine Systemvereinfachung dar, da es typischerweise sowohl für eine Reduktion der Anzahl der Komponenten als auch für einen gleichbleibenden Zusammenhang zwischen dem Abtast- und dem Projektionsstrahl sorgt. Zum Beispiel konnte auf diese Art und Weise gewährleistet werden, daß ein von der Retina reflektierter Abtaststrahl aus dem Gebiet der Netzhaut erfaßt wird, das ein Pro jektionss rahl bei gleicher Stellung der Lichtleitoptik bestrahlt.
• Vorzugsweise projiziert die optische Projektionsvorrichtung Licht lediglich bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen im sichtbaren Bereich und/oder bei einer Wellenlänge Im In ar" tbereich .
Analog dem Prinzip eines Elektrodens tra 1 farbbildschirms , bei dem das Phosphoreszieren von Pixeln in den Grundfarben Rot, Grün und Blau ein Vollfarbbild ermöglicht, könnte beispielsweise die Projektion von verschiedenfarbigem Licht bei einigen diskreten Wellenlangen im sichtbaren Bereich in das Auge die Wahrnehmung eines Vollfarbbilds ermöglichen Die Projektion von Infrarotlicht konnte zum Beispiel verwendet werden, um Strukturen des Auges zwecks Abtastung zu illuminieren, ohne e n wahrnehmbares, eventuell störendes Bild zu erzeugen
• Vorzugsweise bricht das holographische Element die Wellenlangen des projizierten Lichtes.
Eine hohe optische Effizienz des erfindungsgemaßen Informationssystem kann dadurch erreicht werden, daß die Wellenlangen des von der Projektionsvorrichtung projizierten Lichtes gemäß der lichtbrechenden Eigenschaften des holographischen Elements gewählt werden oder umgekehrt Wie oben besprochen kann durch eine genaue Abstimmung der Wellenlangen des zu brechenden Lichtes und der lichtbrechenden Eigenschaften des holographischen Elements erreicht werden daß das holographische Element trotz hoher Brechungswirkung bei den zu brechenden Wellenlangen Licht anderer Wellenlangen im wesentliche ungestört passieren laßt
Verfugt das erfindungsgemaße Informationssystem über keine optische Abtastvorrichtung oder erfaßt die optische Abtastvor richtung kein Licht über das holographische Element, kann es insbesondere vorteilhaft sein wenn das holographische Element lediglich Licht bei den Wellenlangen des projizierten Lichtes bricht
• Vorzugsweise steht die optische Projektionsvorrichtung in einem festen, vorbestimmten Wmkelverhaltnis zum holographischen Element
Gemäß einer Ausfuhrung der Erfindung projiziert eine optische Projektionsvorrichtung hirht über ein holographisches Element auf das Aug«3 ^n 1 J en dabeL d e holographischen Eigenschaften des holographischen Elements in erfindungsgemäßer vorteilha ter Weise zum Tragen kommen, so müssen unter anderem die oben erwähnten holographischen Winkelbedingungen erfüllt sein. Hierzu kann ein festes Winkelverhältnis zwischen der optischen Projektionsvorrichtung und dem holographischen Element beitrage .
Zur Erzielung dieses Merkmals können die optische Projektionsvorrichtung und das holographische Element beispielsweise auf einem einheitlichen festen Gestell, z.B. ein festes Brillengestell, oder auf einem mehrteiligen beweglichen Gestell montiert sein, dessen relevanten Teile in einem festen, vorzugsweise vorbestimmten Verhältnis zueinander fixierbar sind.
• Vorzugsweise umfaßt das holographische Element eine oder mehrere optische Markierungen, deren Lichtreflektionseigenschaften das Informationssystem mittels einer Photodetektorvorrichtung dazu heranziehen kann, einen Projektionswinkel der optischen Projektionsvorrichtung und/oder einer Lichtleitvorrichtung zu eichen.
Viele Anwendungen der vorliegenden Erfindung. insbesondere beispielsweise die quasi-direkte Projektion einer Bildsequenz auf die Netzhaut über das holographische Element, erfordern eine hohe Projektϊonsgenauigkeit. Wird die Richtung des Projektionsstrahls durch die optische Projektionsvorrichtung und/oder eine Lichtleitvorrichtung zeitlich geändert, so ist es in vielen Fällen zweckmäßig, wenn ein Vergleich des Ist- Wertes der Projektionsrichtung mit dem Soll-Wert der Projektionsrichtung nach Bedarf möglich ist. Zur Bestimmung des Ist-Wertes der Projektionsrichtung können vorbestimmte optische Markierungen sinnvoll herangezogen werden, deren optischen Eigenschaften beispielsweise das projizierte Licht derart verändern, daß Rückschlüsse auf den Ist-Wert der Projektionsrichtung bezüglich einer, zwei oder drei Dimensionen über die Detektion des veränderten Lichtes möglich ist Je nach Beteiligung einer LichtleitvorriGhtung an der Bestimmung der Projektionsrichtung liefern die Rückschlüsse auf den Ist-Wert der Projektionsrichtung Rückschlüsse auf einen Projektionswmkel der optischen Projektionsvorrichtung und/oder einer Lichtleitvorπchtung Dies ermöglicht in bekannter Weise beispielsweise die Eichung der Stellung einer Lichtleitvorπchtung Wie oben angedeutet, konnte selbstverständlich anstelle des projizierten Lichtes auch des Licht einer anderen Lichtquelle in analoger Weise zur Bestimmung des Projektionswinkeis bzw der Stellung einer Lichtleitvorπchtung
Vorzugsweise werden solche optische Markierung die beispielsweise reflektierende, lichtbrechende und/oder lichtabsorbierende Eigenschaften und eine beliebige ein-, zwei- oder dreidimensionale geometrische Form aufweisen können im holographischen Element verwirklicht, Bei entsprechender Ausfuhrung ist eine holographische Realisierung einer Markierung im holographischen Element kostengünstig optisch hochwertig und leicht reproduzierbar Des weiteren kann eine im holographischen Element realisierte Markierung Winkel- und/oder wellenlangenselektiv ausgeführt sein So konnten die Markierungen zum Beispiel lediglich Infrarotlicht brechen, so daß sie für ein Benutzer des erfindungsgemaßen
Informationssystems nicht wahrnehmbar sind
β Vorzugsweise zieht das Informationssystem die
Lichtreflektionseigenschaften der optischen Markierungen dazu heran einen Abtastwinkel der optischen Abtastvorrichtung und/oder einer Lichtleitvomchtung zu eichen
Analog den obigen Ausfuhrungen können optische Markierungen zur Eichung eines Abtastwinkels der optischen Abtastvorrichtung und/oder einer Lichtleitvomchtung herangezogen werden Hierzu kann es zweckmäßig sein eine Quelle vorbestimmten Lichtes vorzusehen dessen Licht über die optischen Markierungen von der optischen Abtastvorrichtung anstelle eines Detektors erfaßt werden kann,
• Vorzugsweise werden die optischen Markierungen dadurch erzeugt, daß spiegelnde Elemente bei der Erstellung des holographischen Elements derart im holographischen Element abgebildet werden, daß sie Licht einer oder mehreren Wellenlängen, das entsprechend dem vorbestimmten Winkelverhältnis zur optischen Projektionsvorrichtung auf das holographische Element fällt, entlang dem Einfallspfad zurückstrahlt werden.
Zwecks der einfachen Detektion des von den optischen Markierungen beeinflußten Lichtes ist es vorteilhaft, wenn die Markierungen das aus einer bestimmten Lichtquelle stammende Licht auf einen gemeinsamen Punkt lenken. Somit ist es insbesondere bei Ausgestaltungen der Erfindung, bei denen die Projektionsvorrichtung als Punktlichtquelle betrachtet werden kann, vorteilhaft, wenn die optischen Markierung zumindest teilweise das aus der Richtung der Projektionsvorrichtung stammende Licht zurück entlang dem Einfallspfad strahlt. So könnte dieses zurückgestrahlte Licht dann von einer konfokal zur Projektionsvorrichtung angeordneten Detektorvorrichtung, gegebenenfalls der optischen Abtastvorrichtung, erfaßt werden.
• Vorzugsweise weist die Photodetektorvorrichtung einen Teilerspϊegel auf, der derart im Lichtstrahl der optischen Projektionsvorrichtung angeordnet ist, daß er einen Teil des Lichtes, das entgegen der Projektionsrichtung auf den Teilerspiegel trifft, in Richtung eines Photodetektors lenkt, der in mindestens zwei konzentrisch umeinander liegenden Bereiche detektiert
Eine konfokale Anordnung der optischen Projektionsvorrichtung und einer
Photodetektorvorrϊchtung, gegebenenfalls der optischen Abtastvorrichtung. läßt sich auf besonders einfache Art und Weise dadurch realisieren, daß ein Teilerspiegel in symmetrischer Weise unmittelbar vor der optischen Projektionsvorrichtung und der Photodetektorvorrichtung angeordnet wird
Durch eine Detektoranordnung die in mindestens zwei konzentrisch umeinander liegenden Bereiche detektiert laßt sich feststellen ob ein darauffallender Lichtstrahl sich in Richtung Detektormitte oder von der Detektormitte hinweg bewegt Dies kann für die Eichung der lichtleitenden Komponenten des Informationssystems vorteilhaft eingesetzt werden
• Vorzugsweise weist das holographische Element lichtbrechende
Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlangen auf die einer Spiegelung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Flache entsprechen
Wird das Auge als idealisiertes optisches System betrachtet bei dem einfallendes Licht stets durch einen gemeinsamen optischen Mittelpunkt verlauft, und werden der optische Ausgang einer Projektionsvorrichtung bzw einer daran gekoppelten Lichtleitvomchtung und/oder der Eingang einer Abtastvorrichtung bzw einer daran gekoppelten Lichtleitvomchtung als Punktlichtquelle bzw Punktdetektor betrachtet so verlaufen von einem der Punkte ausgehende Strahlen stets zum anderen Punkt wenn diese Punkte den jeweiligen Brennpunkten eines innenreflektierenden rotationssymmetrischen Ellipsoids entsprechen
Mit einem holographischen Element lassen sich die Reflektionseigenschaften eines solchen Ellipsoids emulieren ohne daß das holographische Element die äußerliche Form eines solchen Ellipsoids aufweisen muß Des weiteren laßt sich mit Kenntnis der Form der El psoid aus dem Einfallswinkel des Lichtes auf den Detektorpunkt den Ausfallswinkel des Lichtes aus dem Auge bzw aus der Projektionsrichtung der Einfallswinkel auf das Auge ermitteln • Vorzugsweise weist das holographische Element lichtbrechende
Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlangen auf die einer Brechung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Flache entsprechen, welche Brechung einer Spiegelung an einer jeweiligen um die Rotationsachse des Ellipsoids rotationssymmetrischen Kegelflache entspricht, die am Ort der Brechung senkrecht zum Elhpsoid steht
Wird das Auge als idealisiertes optisches System betrachtet bei dem einfallendes Licht stets durch einen gemeinsamen optischen Mittelpunkt verlauft, und wird der Eingang einer Abtastvorrichtung bzw einer daran gekoppelten üchtleitvorπchtung als Punktdetektor betrachtet so verlaufen auf den einen Punkt gerichteten Strahlen stets durch den anderen Punkt wenn diese Punkte den jeweiligen Brennpunkten eines wie oben beschriebenen rotationssymmetπschen Ellipsoids eines derart realisierten holographischen Elements entsprechen Mit Kenntnis der Form der Ellipsoid laßt sich aus dem Einfallswinkel des Lichtes auf den Detektorpunkt den „Einfallswinkel" des Lichtes auf das Auge ermitteln
Wahrend ein solches holographisches Element durch die holographische Aufnahme eines reellen Gegenstands schwer zu verwirklichen äre laßt sich ein solches holographisches Element per computergesteuerte Belichtung realisieren Das Ergebnis ist ein leicht reproduzierbares optisches Element, das in der Lage ist, auf ein Auge gerichtete Lichtstrahlen unter Beibehaltung einer eindeutigen Zuordnung zum Einfallswinkel auf einen gemeinsamen Punkt zu brechen Zudem lassen sich mit einem holographischen Element die angegebenen Brechungseigenschaften ohne Auswirkungen auf die äußerliche Form des holographischen Elements emulieren Ein besonderer Vorteil einer wie hier beschriebenen Ausgestaltung des holographischen Elements (zwecks der hiesigen Erklärung HE1 ") liegt in ihrer möglichen Kombination mit einem holographischen Element ( HE2") gemäß dem vorhergehenden Abschnitt Sind die jeweiligen Ellipsoide gleichförmig und virtuell ortsgleich und wird HE I zur Brechung von direkt aus der Umgebung fallenden Lichtstrahlen („L1 -Strahlen' ) wahrend HE2 zur Brechung von Lichtstrahlen („L2-Strahlen") zwischen dem Auge und den projizierenden bzw lichterfassenden Komponenten des
Informationssystems so sind diejenigen auf HE1 gerichtete L1 -Strahlen und diejenigen auf/von HE2 gerichteten L2-Strahlen koaxial die zwischen HE1 bzw HE2 und der jeweiligen Projektions-, Abtast- bzw Lichtleitvomchtung den gleichen Strahlengang aufweisen Dieser Vorteil wird unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen naher erläutert
Im folgenden werden einzelne Merkmale der Erfindung besprochen. Zwecks der Übersichtlichkeit ist die Besprechung der Merkmale nach Themengebieten gegliedert.
Betriebsmodi
Eingangs wurde das erfindungsgemaße Zurverfugungstellen von Information" pauschal als jegliches Zurverfugungstellen von Informationen definiert, das ein augenbezogenes Zurverfugungstellen von Informationen und/oder ein Zurverfugungstellen von augenbezuglich gewonnenen Informationen umfaßt Hierzu gehören insbesondere die Projektion von optischen Informationen auf das Auge sowie die optische Bestimmung der Orientierung des Auges
Viele Ausfuhrungsformen des e findungsgemaßen Informationssystem bed rfen zum Beispiel ein zumindest partielles Bild des dem Auge zugeordneten Ges icht feldes und/oder ein zumindest partielles Bild ausgewählter Augenstrukturen, beispielsweise der
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oder der NetzhautgefäßstruJctur, um Informationen in der gewollten Axt und Weise zur Verfügung zu stellen. Bei vielen Aus ührungsformen des er indungsgemaßen
Informationssystems werden mehrere Quellen informationstragender und/oder >in ormationsliefernder optischer Signale verwendet, um beispielsweise eine Korrelation zwischen verschiedenen Informationen herzustellen oder um redundante . In ormationen zu gewinnen. Solche Bilder und/oder andere für das Zurver ugungstellen von In ormationen wertvollen optischen Signale lassen sich beispielsweise auf folgender Art gewinnen bzw. generieren.
Da das erfindungsgemäße Informationssystem Licht über ein holographisches Element projiziert und/öder erfaßt, wird ein vorzugsweise vor dem Auge angeordnetes holographisches Element als Lichtleitvorrichtung in diesem Abschnitt ( "Betriebsmodi^ ) der Beschreibung vorausgesetzt. Dies ist jedoch nicht als Einschränkung zu verstehen. Sofern die beschriebene Abtastung bzw. Projektion im sekundären Sinne der Erfindung erfolgt, kann diese sekundäre Abtastung bzw. Projektion ohne holographisches Element oder gar ohne Lichtleitvorrichtung realisiert werden.
1.1 Erfassung von Licht aus dem Auge
Die Erfindung sieht drei bevorzugte Vorgehens eisen 2ur Gewinnung von Lichtsignalen aus dem Auge vor: die passive punktuelle Abtastung, die Abtastung bei aktiver punktueller Beleuchtung und die punktuelle Abtastung bei aktiver flächenhafter Beleuchtung. Andere Arten der Abtastung, die als nicht bevorzugt angesehen werden, werden am Ende dieses Abschnitts besprochen. Über Vorrichtungen zur Lichtabtastung wurde eingangs ausführlich gesprochen. Bei den nachfolgend beschriebenen Vorgehensweisen zur Gewinnung von Lichtsignalen aus dem Auge wird der erfaßte Lichtstrahl vorzugsweise mittels eines holographischen Element gebrochen, das vorzugsweise vor dem Auge angeordnet ist.
l.l.lpassive punktuelle Abtastung
Bei der passiven punktuellen Abtastung von Licht aus dem Auge dient das Umgebungslicht als Lichtquelle. Diese Art der Abtastung ist somit geeignet, Netzhaut- oder Korneareflexbilder der Umgebung oder auch die Färbung der Iris zu erfassen. Als Umgebungslicht ist hier jedoch auch das Licht zu verstehen, das zum Beispiel die körpereigenen Strukturen abstrahlen. Hierzu gehört beispielsweise das von der Netzhaut- oder Lederhautgefäßstruktur abgestrahlte Inf arotlicht, Somit können auch diese Strukturen mit dieser Art der Abtastung erfaßt werden.
Eine punktuelle, sozusagen pixelweise, Abtastung des Auge erfolgt erfindungsgemäß seriell. Dabei werden jeweilige ausgewählte Gebiete des Auges nacheinander gezielt abgetastet. Dies erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer entsprechenden Lichtleitvorrichtung, beispielsweise durch entsprechende Fokussierung und/oder entsprechende räumliche Einschränkung des erfaßten Lichtstrahls mittels einer entsprechenden Fokussier-, Blend-, Scanner- und/oder anderen herkömmlichen Licht 1 itvorrichtungen, wie dem Fachmann für Abtastvorrichtungen bekannt ist.
Eine weitere Selektion des abgetasteten Gebiets bzw.
Lichts kann zum Beispiel über eine zeitliche, farbliche oder sonstige Einschränkung des erfaßten Lichts erfolgen. Bei geeigneter Auslegung der optischen Abtastvorrichtung und gegebenenfalls der Lichtleitvorrichtung hat die punktuelle Abtastung den Vorteil, daß die erfaßten Lichtstrahlen bei ihrem Auftreffen auf das holographische Element einen geringen Durchmesser aufweisen und somit in Falle einer unebenen virtuellen Form des holographischen Elements keine nennenswerten Verzerrungen erleiden, wohingegen bei breiten Lichtstrahlen unterschiedliche Teile des Lichtstrahls vom holographischen Element sehr unterschiedlich gebrochen werden können. (Bezüglich des Unterschieds zwischen der Form des holgraphischen Elements und der virtuellen Form des holographischen Elements wird auf die obige Beschreibung sowie auf den Abschnitt 2 „holographisches Element" verwiesen.)
Nachteilig bei der passiven Abtastung ist die Abhängigkeit des erfaßbaren Lichts an den Umgebungsumständen , d.h. an das verfügbare Umgebungslicht. Dies stellt vor allem bei der Erfassung von sichtbarem Licht aus der Umgebung bei Nacht oder Dämmerung ein Problem dar. Des weiteren kann es zu Schwierigkeiten bei der Abtastung eines Netzhautreflexbildes, da die Netzhaut lediglich ca. 4% bis 10% des darauffallenden Lichtes reflektiert.
An die Eigenschaften des holographischen Elements fordert die passive punktuelle Abtastung von Licht aus dem Auge, daß das holographische Element In der Lage ist, diejenigen aus dem Auge gerichteten Lichtstrahlen, die erfaßt werden sollen, in Richtung Abtast- bzw. Lichtleitvorrichtung zu brechen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß Hologramme, wie oben besprochen, üblicherweise ihre Brechungswirkung lediglich bei wenigen vorbestimmten relativ schmalen Spektralbereichen aufweisen. Dies ist bei der Erfassung von beispielsweise Netzhaut- oder Korneareflexbildern der Umgebung von Nachteil, die typischerweise sehr viele Spektralkomponenten umfassen, Einige bevorzugte Ausführungen der Erfindung sehen deshalb vor, daß das holographische Element Licht bei einigen, beispielsweise 5, 10 oder gar 20, diskreten Wellenlängen bricht.
Bei der passiven Erfassung von monochromen Bildern, beispielsweise Infrarotbilder der Netzhautgefäßstruktur, ist die oben genannte Eigenschaft von holographischen Elementen unproblematisch, da das holographische Element dafür ausgelegt werden kann, Licht der relevanten Wellenlänge zu brechen.
Bei der passiven punktuellen Abtastung von Licht aus dem Auge wird vorzugsweise ein holographisches Element verwendet, das lichtbrechende Eigenscha ten bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen aufweist, die einer Spiegelung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Fläche entsprechen.
1.1.2Abtastung bei aktiver punktueller Beleuchtung
Bei dieser vorteilhafte Art der Abtastung werden die zu untersuchenden Gebiete des Auges punktuell und nacheinander von einer Pro ektionsvo richtung aktiv beleuchtet, während das vom jeweiligen Gebiet reflektierte Licht von der Abtastvorrichtung erfaßt wird. (Wie im Abschnitt 1.5 beschrieben wird, kann auch das vom jeweiligen Gebiet des Auges ausgestrahlte Licht gleichzeitig von der bzw. einer Abtastvorrichtung erfaßt werden . )
Auch hier werden die jeweiligen Gebiete des Auges, wie oben besprochen, vorzugsweise mit Hilfe einer entsprechenden Lichtleitvorrichtung nacheinander gezielt beleuchtet bzw. abgetastet. Interessant ist jedoch, daß bei entsprechend starker Beleuchtung im Verhältnis zum zurverfügungstehenden Umgebungslic t im oben genannten Sinne auf eine weitgehende räumliche Einschränkung des erfaßten Lichts verzichtet werden kann, ohne auf eine quasi-punktuelle Abtastung zu verzichten. Dies liegt daran, daß die Abtastvorrichtung in einem solchen Fall vorwiegend Licht erfaßt, das von dem tranvisierten!' Gebiet des Auges zurückre lektiert worden ist, was einer punktuelle Abtastung entspricht.
Eine Unterscheidung des projizierten und zurückreflektierten Lichts vom Umgebungslicht läßt sich auch beispielsweise über eine Modulation erzielen. Dies könnte zum Beispiel eine Amplitudenmodulation umfassen, bei der die Intensität des projizierten Lichts mehrfach während der Projektion eines jeweiligen Pixels geändert wird, so daß der " festen'r Anteil des Umgebungslichts am erfaßten Licht sich aus der aufgrund der Modulation auftretenden relativen Änderungen des erfaßten Lichts abschätzen läßt. Ähnlich könnte das projizierte Licht durch zeitliche Änderung seiner Polarisation, seiner Wellenlänge oder eines anderen seiner Kenngröße derart gekennzeichnet werden, daß es sich vom Umgebungslicht unterscheiden läßt. Viele hierfür in Frage kommende Signaltrennungsverfahren sind dem Signalverarbeitungsfachmann bekannt.
Eine wie oben beschriebene Konstellation des erfindungsgemaßen In ormationssystem, bei der auf eine weitgehende räumliche Einschränkung des erfaßten Lichts verzichtet wird, könnte zu einer Verein achung der Abtastvorrichtung bzw. der Lichtleitvorrichtung führen und wäre beispielsweise bei einem Eyetracker anwendbar, bei dem unwahrnehrobares Infrarotlicht mit unschädlicher, jedoch im Verhältnis zum Umgebungslicht starker Intensität zur Verfolgung des Augenbewegungen in das Auge gestrahlt wird. Interessant ist auch, daß im Falle einer Abtastung der Netzhaut unter Verwendung aktiver punktuelLer Beleuchtung die Iris als Blende fungiert, die vorwiegend das Licht aus dem Auge strahlen läßt, das näherungsweise parallel zum Beleuchtungsstrahl von der Netzhaut zurückreflektiert worden ist. Aus diesem Grund wird bei dieser Art der Abtastung eine konfokale Anordnung der Abtastvorrichtung und der Projektionsvorrichtung bevorzugt.
Auch bei einer Abtastung bei aktiver punktueller Beleuchtung ergibt sich aufgrund des schmalen, punktgerichteten Lichtstrahls der Vorteil der geringen Verzerrung des Lichtstrahls durch das holographische Element. Eine solche Abtastung leidet jedoch nicht an den Nachteilen einer passiven Abtastung.
Bezüglich der Realisierung des holographischen Elements bietet die Abtastung bei aktiver punktueller Beleuchtung erhebliche Vorteile. Dies liegt vor allem daran, daß die Wellenlänge des von der Projektionsvorrichtung ausgestrahlten Lichts an die Lichtbrechungseigenschaften des holographischen Elements angepaßt werden kann, oder umgekehrt. Da der zurückreflektierte Anteil des von der Projektionsvorrichtung projizierten Lichts die Grundlage der Abtastung bildet, wäre das holographische Element somit ebenfalls an die Wellenlänge des zu erfassenden Lichts angepaßt.
Bei der Abtastung bei aktiver punktueller Beleuchtung wird vorzugsweise ein holographisches Element verwendet, das lichtbrechende Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen aufweist, die einer Spiegelung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Fläche entsprechen . 1.1.3punktuelle Abtastung bei aktiver lächenhafter Beleuchtung
Bei dieser Art der Abtastung werden die zu untersuchenden Gebiete des Auges flächenhaft von einer Projektionsvorrichtung aktiv beleuchtet, während jeweilig ausgewählte punktuelle Gebiete des Auges, wie oben besprochen, vorzugsweise mit Hilfe einer entsprechenden Lichtleitvorrichtung nacheinander gezielt abgetastet werden. Somit kann beispielsweise eine Abtastung okularer Strukturen auch dann erfolgen, wenn kein ausreichendes Umgebungslicht für eine solche Abtastung vorhanden ist. Allerdings ist eine Abtastung eines okularen Reflexbildes der Umgebung nicht möglich, da das erfaßte Licht nicht aus der Umgebung stammt.
Aufgrund der aktiven Beleuchtung laßt sich, wie im vorherigen Abschnitt beschrieben wurde, auch hier eine Unterscheidung des projizierten und zurückreflektierten Lichts vom Umgebungslicht beispielsweise über eine Modulation erzielen.
Ebenfalls bietet sich hier der Vorteil einer Anpassung der Wellenlänge des projizierten bzw. erfaßten Lichtes an die Lichtbrechungseigenschaften des holographischen Elements, wobei die Beleuchtung bzw. Projektion und/oder die Abtastung über das holographische Element erfolgen kan .
Nachteilig bei dieser Art der Abtastung sind die hohen Anforderungen an die Abtastvorrichtung und die ihr eventuell zugeordneten Lichtleitvorrichtungen, um eine gezielte Abtastung durchzuführen. Allerdings profitiert ein derart ausgebildetes Informa ionssystem von der Tatsache, daß das holographische Element keine nennenswerten Verzerrungen bei einem schmalen, punktgerichteten Abtaststrahl verursacht, wie dies bei einem breiten Strahl der Fall wäre.
Bei der punktuellen Abtastung bei aktiver flächenhafter Beleuchtung wird vorzugsweise ein holographisches Element verwendet, das lichtbrechende Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen aufweist, die einer Spiegelung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Fläche entsprechen.
1.1.4andere Abtastarten
Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit einer flächenhaften, sprich parallelen anstatt seriellen, Abtastung. Die Vorgehensweise einer solchen Abtastung ist wohl bekannt und bedarf an dieser Stelle keine nähere Erläuterung .
Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die flächenhafte Abtastung in Zusammenhang mit der von der Erfindung bevorzugten Form einer kompakten Brille bei kostengünstiger Ausführung üblicherweise zu unerwünschten optischen Verzerrungen führt, weshalb diese Ausführungsform als zweitrangig betrachtet wird.
1.2 konfokale Erfassung von Licht quasi-direkt aus der Umgebung
Das erfindungsgemäße Informationssystem erfaßt auf das Auge fallende Licht mittels einer optischen Abtastvorrichtung. Wie oben besprochen, muß dieses Licht erfindungsgemäß das Auge nicht tatsächlich treffen, sondern kann auch einfach auf das Auge gerichtet gewesen sein, bevor es vom Informationssystem erfaßt bzw. zur Erfassung gelenkt wird. Ein besonders vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Informationssystem weist eine Vorrichtung auf, die eine zum Auge konfokale Erfassung von Licht direkt oder quasi-direkt aus der Umgebung ermöglicht. Auf diese Art und Weise läßt sich beispielsweise ein Bild des wahrgenommenen Gesichtsfeldes gewinnen, das frei von Zerzerrungen durch das optische System des Auges ist. Verschiedene solche Vorrichtungen sind sowohl dem Fachmann ohne weiteres vorstellbar als auch in den Anmeldungen PCT/EP00/09840, PCT/EP00/09841 und PCT/EP00/09843 detailliert beschrieben, weshalb auf eine Wiederholung jener Angaben hier verzichtet wird,
Erfindungsgemäß kann allerdings eine vorzugsweise zum Auge konfokale Erfassung von Licht quasi-direkt aus der Umgebung, d.h. ohne Umleitung über das Auge, über das holographische Element erfolgen. Dieses wird vorzugsweise vor dem Auge angeordnet. Ein besonderer Vorteil der Verwendung eines holographischen Element zur Lichtbrechung liegt sowohl darin, daß seine Brechungseigenschaften, wie oben beschrieben, nicht ausschließlich durch seine äußere Form bestimmt sind, als auch darin, daß sich seine Brechung präzis, leicht reproduzierbar, wellenlängenselektiv und/oder winkelselektiv gestalten läßt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das holographische Element hierzu die oben beschriebenen lichtbrechenden Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen auf, die einer
Brechung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Fläche entsprechen, welche Brechung einer Spiegelung an einer jeweiligen, um die Rotationsachse des Ellipsoids rotationssymmetrischen Kegelfläche entspricht, die am Ort der Brechung senkrecht zum Ellipsoid steht, Bei einer solchen Ausführung muß der Eingang der Abtastvorrichtung bzw. einer daran gekoppelten Lichtleitvorrichtung an einem der Brennpunkte des Ellipsoids liegen und dem holographischen Element zugewandt sein, um das vom holographischen Element gebrochene Umgebungslicht zu erfassen. Werden zudem Maßnahmen ergriffen, die dafür sorgen, daß der andere Brennpunkt des Ellipsoids ungefähr mit dem optischen Mittelpunkt des optischen Systems des Auges übereinstimmt, so werden diejenigen Lichtstrahlen erfaßt, die konfokale zum optischen System des Auges aus der Umgebung auf das holographische Element fallen. Solche Maßnahmen können beispielsweise die Möglichkeit umfassen, die Position des holographischen Elements gegebenenfalls samt optischer Abtastvorrichtung und/oder Lichtleitvorrichtung mechanisch oder manuell zu verstellen .
1.3 Projektion
Wie oben besprochen, kann eine Projektion erfindungsgemäß sowohl bei der Gewinnung von Informationen aus dem Auge als auch beim Zurverfugungstellen von Informationen zum Tragen kommen. Über Vorrichtungen zur Lichtprojektion wurde eingangs ausführlich gesprochen.
Bei der Projektion wird vorzugsweise ein schmaler Lichtstrahl und/oder ein holographisches Element verwendet, das lichtbrechende Eigensch ften bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen aufweist, die vorzugsweise einer Spiegelung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Fläche entsprechen, und/oder das vorzugsweise vor dem Auge angeordnet Ist. Die Vorteile sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten eines solchen holographischen Elements wurden oben beschrieben.
1.3.1 Projektion zur Informationsgewinnung
Bei der Projektion zu Informationsgewinnung wird Licht von einer Pro ektionsvorrichtung derart projiziert, daß es reflektiert und zwecks einer Informationsgewinnung erfaßt werden kann. Zur Gewinnung von augenbezüglichen Informationen wird das Licht auf das Auge projiziert und von diesem reflektiert.
Zwei wesentliche Aus ührungsarten einer solchen Projektion wurden oben unter den Überschriften " Abtastung bei aktiver punktueller Beleuchtung" und " [punktuelle Abtastung bei aktiver flächenhafter Beleuchtung," beschrieben. Ebenfalls könnte das Auge aktiv flächenhaft beleuchtet und flächenhaft abgetastet werden. Je nach Ausführung sind diese Pro ektionsarten im primären oder sekundären Sinne der Erfindung anwendbar.
Im sekundären Sinne der Erfindung wären andere Projektionsarten in Verbindung mit entsprechenden Abtastarten sinnvoll einsetzbar. Beispielsweise könnte Licht auf ein Teil des In ormationssystem oder in die Umgebung gemäß einer der beschriebenen Projektions- bzw. Abtastverfahren projiziert, dort reflektiert und schließlich vom Informationssystem erfaßt werden. Eine solche Informationsgewinnung könnte beispielsweise dazu dienen, die optischen Komponenten des Informationssystems zu eichen oder Information aus der Umgebung zu gewinnen.
Bei der Projektion zur Informationsgewinnung wird das projizierte Licht vorzugsweise moduliert oder auf sonstige Weise gekennzeichnet, um bei s i elsweise" dieses
Licht vom Umgebungslicht unterscheiden zu können. Eine Modulation kann beispielsweise auch dazu dienen, die Laufzeit des Lichtes zwischen Projektionsvorrichtung und Abtastvorrichtung bestimmen zu können.
Des weiteren wird bei der Projektion zu Informationsgewinnung vorzugsweise Inf arotlicht projiziert, um das vom Mensch wahrgenommene Szene nicht zu beeinträchtigen.
1.3.2 Projektion zum Zurverfugungstellen von Informationen
Grundsätzlich entspricht ede Projektion von Licht einer Übertragung, das heißt einem Zurverfugungstellen, von Informationen.
Im primären Sinne der Erfindung wird Information dadurch mittels einer Projektion zur Verfugung gestellt, daß optische Informationen in Form von Licht über ein holographisches Element in das Auge projiziert werden. Damit die Informationen vom Auge wahrnehmbar sind, wird das Licht auf d e Netzhaut projiziert. Damit das Licht die gewünschten optischen Informationen übertragen kann, wird das Licht einer entsprechenden Modulation unterworfen. Beispielsweise wird Licht bei einer roten, einer blauen und einen grünen Wellenlänge derart pixelweise mtensitatsmoduliert projiziert, daß das Licht aufgrund des wohlbekannten Prinzips der Farbaddition als vollfarbiges Bild wahrgenommen wird.
Gemäß der logischen Schlußfolgerung der beiden vorhergehenden Absatzen umfaßt eine Projektion zum Zurverfugungstellen von Informationen im sekundären Sinne der Erfindung jede andere oder weitere Projektion von Licht. Beispielsweise kann das er indungsgemaße Informationssystem Licht pro iz eren, das spater vom Informationssystem selbst abgetastet und zum Zwecke einer Eichung oder einer Justierung ausgewertet wird." Ebenfalls könnte Licht in die Umgebung projiziert werden, um dort von einem Menschen direkt oder indirekt wahrgenommen oder von einem anderen System erfaßt zu werden .
Die Verwendung eines holographisches Elements als Lichtleitvorrichtung bei der Projektion bietet unter anderem den Vorteil, daß sich die Brechungseigenschaften des holographischen Elements an die Wellenlänge an die Wellenlänge des projizierten Lichts angepaßt werden können, oder ungekehrt. Dies könnte zum Beispiel dazu dienen, sichtbares Licht von einer Projektionsvorrichtung in das Auge zu leiten, während Infrarotlicht aus der selben Pro ektionsvorrichtung zwecks Steuerung eines anderen Systems in die Umgebung geleitet wird.
Während sowohl die serielle als auch die parallele Projektion von Licht für das Zurverfugungstellen von Informationen angewandt werden kann, wird die serielle, pixelweise Projektion bevorzugt. Dies liegt insbesondere daran, daß die serielle Projektion die Verwendung eines sehr schmalen Lichtstrahls ermöglicht, dessen Strahlenform auch bei einer Brechung an einer gekrümmten oder virtuell gekrümmten Fläche im wesentlichen unverändert bleibt. (Bezüglich der Deutung des Begriffs "virtuell' gekrümmt" wird auf den Abschitt 2, "Hologramm" verwiesen. )
1.4 Erfassung der Umgebung über Sensorik
Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Informationssystem eine Sensorik auf, die bevorzugt Informationen bezüglich der Umgebung liefert, Wie in den Anmeldungen PCT/EPOO/09840 , PCT/BPOO/09841 und PCT/EP00/09843 detailliert beschrieben wurde, kann es sehr vorteilhaft sein, wenn das erfindungsgemäße Informationssystem über Sensorik zur Erfassung von Umgebungsdaten verfügt. Solche Umgebungsdaten können zum Beispiel dazu verwendet werden, um die Lage und Orientierung des Informationssystem und/oder des Auges gegenüber der Umgebung zu bestimmen. Ebenfalls können Umgebungsdaten dazu verwendet werden, um Informationen in Korrelation mit dem auf das Auge fallenden Licht zur Verfügung zu stellen.
Nachfolgend soll auf zwei dieser Sensorsys teme kurz eingegangen werden, die in besonders vorteilhafter zum Zurverfugungstellen von Informationen In Korrelation mit auf ein Auge fallendem Licht angewandt werden können.
1.4.1 Kamera
Vorzugsweise weist das erfindungsgemaße Informationssystem eine Kamera auf.
Die Erfassung von Licht aus der Umgebung über eine Kamera, beispielsweise eine CCD-Kamera, bietet eine kostengünstige Möglichkeit, hochwertige optische Signale aus der Umgebung zu erfassen. Vorzugsweise soll die optische Aufnahmeachse der Kamera so nah wie möglich mit der optischen Achse des Auges in seiner neutralen, das heißt geradeaus schauenden, Stellung übereinstimmen, um ein mit dem Auge nahezu konfokales und somit im Vergleich zum wahrgenommenen Bild Im wesentlichen para llaxe-f eies Bild zu liefern.
Wird das von der Kamera erfaßt Bild teilweise oder insgesamt mit aus dem Auge gewonnenen Reflexbildern der
Umgebung verglichen, laßt sich beispielsweise aus dem Verhältnis der Reflexbilder zu gleichzeitig erkannten Strukturen des Auges der vom Auge "anvisierte" Bereich der Umgebung präzis bestimmen.
1.4.2 Lagesensorik
Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Informationssystem eine Lagesensorik auf.
Über Kenntnis der optischen Eigenschaften der Komponenten des erfindungsgemäßen Informationssystems läßt sich in der Regel den Strahlengang eines abgetasteten Lichtstrahls präzis bestimmen. Durch entsprechende Auswertung vom Auge gewonnenen Informationen läßt sich somit auch die Orientierung des Auges gegenüber der Komponenten des Informationssystems präzis bestimmen.
Durch eine im Informationssystem eingebundene Lagesensorik, beispielsweise eine IR- oder RF- Triangulationsvorrichtung, ein GPS-Empfänger und/oder Gyrosensoren, die gegebenen lls mit fernen Komponenten, beispielsweise festpositionierte Sender, Satelliten oder ähnliches, kooperiert, läßt sich die Lage und/oder Orientierung des In ormationssystems ermitteln. Somit kann auch die Lage und/oder Orientierung des Auges bezüglich der Umgebung bestimmt werden. Selbstverständlich kann eine solche Lagesensorik auch anderen im Rahmen eines Zurverfugungstellens oder einer Gewinnung von Informationen liegenden Zwecken dienen .
1.5 Mischbetrieb
Wie eingangs erwähnt wurde, lassen sich die oben beschriebenen Verfahren zum Zurverf gungstellen oder zur Gewinnung von Informationen beliebig kombinieren. Eine besonders vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemaßen Informationssystems erfaßt optische Signale aus der Umgebung sowohl über ein bei 1-5 Wellenlängen lichtbrechendes ellipsoidartiges holographisches Element gemäß Abschnitt 1.2 als auch über eine Kamera gemäß Abschnitt 1.4.1. Zudem erfaßt es mittels optischer Signale im Infrarotbereich gemäß Abschnitt 1.1.2 über ein ebenfalls ellipsoidartiges holographisches Element Informationen über die Netzhautstruktur. Durch gleiche Gestaltung und Lage der Ellipsoide sowie einen zwischen holographisches Element und Abtastvorrichtung gleichen Strahlengang wird erreicht, daß ein wie eingangs beschriebener vorteilhafter koaxialer Zusammenhang zwischen den aus dem Auge und den aus der Umgebung über die Abtastvorrichtung erfaßten Lichtstrahlen besteht. Mittels einer geeigneten Mustervergleich der redundant erfaßten Informationen aus der Umgebung läßt sich auch zwischen den jeweilig aus der Umgebung erfaßten Informationen einen präzisen Zusammenhang ermitteln. Somit läßt sich beispielsweise die Blickrichtung des Auges gegenüber der Umgebung auf einfache Art präzis bestimmen.
Vorteilhaft an der geschilderten Ausführung ist, - daß das holographische Element wenige (im Grenzfall zwei) holographischen Aufnahmen umfassen muß, daß keine optisch hochwertige Attas tvorrichtung notwendig ist, da die räumliche Beschränkung abgetasteten Bereichs über die Projektion erfolgen kann, und daß die zur Informationsgewinnung eingesetzte Projektion im nichtwahrnehmbaren Infrarotbereich erfolgen kann.
Das oben beschriebene Beispiel schildert lediglich eine der unzähligen KombinationsmÖglichke ι. ten und dient somit im wesentlichen zur Exemplifizierung der möglichen Vorteile eines im ".Mischbetrieb" ausgeführten Informationssystems .
Insbesondere sei darauf hinzuweisen, daß die Kombinationen einer Projektion und/oder Erfassung sichtbaren Lichts und einer Projektion und/oder Erfassung nichtwahrnehmbares In rarotlicht : zu besonders vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung führen kann. Dabei können auch mehrere Wellenlängen des jeweiligen Lichtarts zum Einsatz kommen. Wie zuvor erwähnt, bietet sich im Falle einer Projektion und/oder Erfassung über ein holographisches Element eine Anpassung der lichtbrechenden Eigenschaften des holographischen Elements an die Wellenlängen des zu projizierenden bzw. zu erfassenden Lichts an.
1.6 Flying-Spot
Abtast- und Projektionsverfahren, bei dem räumlich begrenzte Gebiete typischerweise entlang einer geraden oder gekrümmten Linie seriell abgetastet bzw. beleuchtet werden, werden in der Fachsprache häufig als "Flying- Spot "-Verfahren (zu deutsch: " fliegender Punkt "- Verfahren) bezeichnet.
Bei vielen herkömmlichen augenbezogenen Informationssystemen werden optische Signals mittels eines flächigen Detektors flächenartig aus dem Auge erfaßt bzw. mittels eines flächigen Projektors flächenartig in das Auge projiziert. Diese Vorgehensweise birgt den Nachteil, daß eine optisch korrekte Abbildung eines gekrümmten Augenteils auf einen flächigen Detektor bzw. eines flächigen Projektors auf ein gekrümmtes Augenteil nur mit erheblichem Aufwand zu erzielen ist. Dieses Problem tritt beim Flying-Spot-Verfahren nur im erheblich verringertem Maße auf.
Das Flying-Spot-Verfahren wird zudem aufgrund seiner Kompatibilität mit einem holographischen Element vorzugsweise beim erfindungsgemäßen Informationssystem angewandt .
1.6.1 Spiral-, Kreis- oder Ellipsenscan
Die menschliche onookulare Wahrnehmung ist im wesentlichen rotationssymmetrisch um eine durch die Fovea centralis und dem optischen Mittelpunkt der Linse verlaufende Sehachse. Dementsprechend sind viele Teile des Auges, zum Beispiel die Iris, die Pupille, die Kornea, die Linse und in manchen Hinsichten auch die Retina, bei den meisten Menschen näherungsweise rotationssymmetrisch um die Sehachse ausgebildet.
Das Auge wird deshalb erfindungsgemäß vorzugsweise gemäß dem Flying-Spot-Verfahren mit einem spiral- oder kreisförmigen Abtast- bzw. Projektionsmuster, vorzugsweise um die Sehachse, überstreichen, wobei unter "kreisförmig" eine Vielzahl von konzentrischen Kreisen verstanden werden kann. Stehen die Projektions- bzw. Abtaststrahlen entsprechend schräg zur Sehachse, kann die Verwendung eines ellipsenförmigen Abtast- bzw. Pro ektionsmusters vorteilhaft sein, wie in der DE 197 28 890 AI beschrieben ist.
Es sei betont, daß der Begriff Abtast- bzw. Projektionsmuster hier als das quasi zweidimensionale Bewegungsmuster zu verstehen ist, das der Ausgangs- bzw. Endpunkt des Strahlengangs des von der Abtastvorrichtung aus dem Auge erfaßten Lichtes bzw, des vom Projektionssystem in das Auge projizierten Lichtes im Äuge beschreibt .
1.6.2 Strahlen senkrecht zum Auge
Fallen Lichtstrahlen senkrecht auf den Luft-Augapfel- Übergang, so wird ein gewisser Anteil des Lichtes In entgegengesetzte Richtung zum einfallenden Lichtstrahl zurückreflektiert, während der restliche Anteil quasi ungehindert durchstrahlt, wonach es von »-'tieferliegendem' Teilen des Auges absorbiert bzw. gestreut wird. Ersteres gilt analog für über den Kornea- Luft-Übergang aus dem Auge austretende Lichts rahlen.
Beim erfindungsgemäßen Informationssystem wird vorzugsweise gemäß dem Flying-Spot-Verfahren projiziert bzw. abgetastet. Dabei wird vorzugsweise ein "ischmaler" Lichtstrahl verwendet, der am Luft-Augapfel-Übergang einen im Vergleich zur Augapfelkrümmung, insbesondere zur Korneakrü mung, unwesentlichen Durchmesser auf eist. Ebenfalls kann ein Lichtstrahl mit einem » schmalen: " Durchmesser gemäß Abschnitt 3.1 "'Strahldurchmesser''" verwendet werden. Der Lichtstrahl wird vorzugsweise derart projiziert bzw. abgetastet, daß alle seiner Einzelstrahlen den Luft-Augapfel-Übergang möglichst senkrecht begegnen.
Die Kornea, das heißt der Luf -Kornea-Übergang, verursacht ungefähr 80% der vom Auge auf einen darauffallenden Lichtstrahl ausgeübten Brechung. Somit hat die- oben beschriebene Vorgehensweise nicht nur den Vorteil, daß wenig Licht am Luft-Kornea-Übergang in eine unnützliche Richtung gebrochen wird, sondern auch den Vorteil, daß die Strahlen eine geringe Brechung durch das optische System des Auges erfahren. Dies wirkt sich nicht nur auf die räumliche Projektions- bzw. Abtastgenauigkeit positiv aus, sondern ist auch bei Anwendungen vorteilhaft, bei denen die Geometrie der Lichtstrahlen eine wesentliche Rolle spielt. Dies ist beispielsweise bei Eyetracker-Anwendungen der Fall.
Die Tatsache, daß senkrecht auf das Auge fallende Strahlen partiell in entgegengesetzte Richtung zurückre lektiert werden, kann dazu verwendet werden, Informationen über die Topologie des Auges zu gewinnen. Dies kann zum Beispiel über eine eine Projektionsvorrichtung und eine Abtastvorrichtung umfassende Projektor-Detektor-Anordnung erfolgen, die Licht ungefähr senkrecht auf das Auge projiziert und anschließend die Koaxialität des erfaßten zurückreflektierten Lichtstrahls und des projizierten Lichtstrahls ermittelt. Sind diese Lichtstrahlen nicht im wesentlichen {insbesondere die Korneaoberflache weist viele mikro- und makroskopische Unregelmäßigkeiten aus und darf deshalb nicht als glatt reflektierende Oberfläche betrachtet werden) koaxial, so kann daraus geschlossen werden, daß der projizierte Lichtstrahl nicht senkrecht auf das Auge traf. Solche Informationen über die Topologie des Auges können unter anderem zur Ermittlung der Lage und/oder Orientierung des Auges verwendet werden.
Für eine derartige Projektor-Detektor-Anordnung bietet sich eine konfokale Anordnung der Projektionsvorrichtung und der Abtastvorrichtung, beispielsweise über einen Teilerspiegel. Eine in diesem Zusammenhang vorteilhafte, konzentrische Detektorbereiche aufweisende Abtastvorrichtung ist im Abschnitt 3.4 ("besondere Abtastvorrichtungen" ) beschrieben.
Die Verwendung eines holographischen Elements ist insbesondere bei der Projektion bzw. der Erfassung eines senkrecht zum Auge verlaufenden Lichtstrahls vorteilhaft, da sie eine einfache derartige virtuelle Ausgestaltung
(vgl. Abschnitt 2 "-holographisches Element" } einer komplexen Lichtleitvorrichtung ermöglicht, daß Lichtstrahlen aus mehreren oder "'sogar einer einzigen
Projektionsvorrichtung senkrecht auf verschiedene Gebiete des Auges und/oder von verschiedenen Gebiete des Auges senkrecht austretende bzw. . zurückreflektierte
Lichtstrahlen in mehrere oder sogar eine einzige Abtastvorrichtung gelenkt werden können.
Ein derartiges holographisches Element läßt sich insbesondere durch computergestützte Verfahren herstellen. Dabei sind der Gestaltung kaum Grenzen gesetzt. Grundsätzlich notwendig ist lediglich, daß der Strahlengang eines senkrecht zum Auge stehenden Strahls über das holographische Element zu einer Projektionsvorrichtungen, einer Abtastvorrichtungen und/oder einer daran gekoppelten Lichtleitvorrichtung führt. Vorzugsweise wird bei der Gestaltung des holographischen Elements dafür Sorge getragen, daß der Einfall- bzw. Ausfallwinkel des Strahls an der Abtastvorrichtungen, der Projektionsvorrichtungen und/oder einer daran gekoppelten Lichtleitvorrichtung eindeutige Rückschlüsse auf ein jeweiliges dem Strahl zuzuordnendes Gebiet des Auges ermöglicht, d.h. daß der Einfall- bzw. Ausfallwinkel des Strahls an der Abtastvorrichtungen, der Pro ektionsvorrichtungen und/oder einer daran gekoppelten Lichtleitvorrichtung eine eindeutige Abbildung jeweiliger Gebiete des Auges darstellt, und umgekehrt.
Da das Auge nicht rund und zudem schwenkbar ist, ist eine
Lichtleitvorrichtung, insbesondere ein holographisches Element, die stets in der Lage ist, Projektionsstrahlen senkrecht auf ein beliebiges freigelegtes Gebiete eines Auge zu richten (oder umgekehrt für Abtaststrahlen) kaum realisierbar. Insbesondere ist problematisch, daß das Auge typischerweise nicht um einen Punkt schwenkt, der mit dem Mittelpunkt der Krümmung der Kornea übereinstimmt. Die Lichtleitvorrichtung wird deshalb vorzugsweise gemäß einem empirischen Modell des zu erfassenden Gebietes eines Auges unter der Annahme gestaltet, daß das Auge sich gewöhnlicherweise innerhalb eines bestimmten Drehbereichs befindet. Alternativ kann die Lichtleitvorrichtung als gute Näherung gemäß einem aus empirischen Daten gewonnenen Modell eines kugelförmigen Auges gestaltet werden.
Das holographische Element
Das holographische Element spielt bei der vorliegenden Erfindung als Lichtleitvorrichtung eine entscheidende Rolle. Eingangs wurden grundlegende Eigenschaften des holographischen Elements beschrieben. Hervorgehoben wurde dort insbesondere die Fähigkeit eines holographischen Elements, die Brechungseigenscha ten eines Gegenstands in gewissen Maßen unter den bestimmten Umständen der holographischen Wiedergabe nachzuahmen.
Extrem vereinfacht dargestellt, kann ein Hologramm als Aufnahme des Interferenzmusters zweier Lichtstrahlen, nämlich eines Objektstrahls und eines Referenzstrahls, angesehen werden. Fällt Licht entsprechend dem Referenzstrahl auf das fertige Hologramm, so wird es durch die Brechungscharakteristik des Interferenzmusters in einen dem Objektstrahl entsprechenden Lichtstrahl
" 'umgewandelt'" . Typischerweise entspricht der
Objektstrahl dem von einem reellen Gegenstand gebrochenen
Licht. Dementsprechend kann durch Beleuchtung des Hologramms mit dem Referenzstrahl quasi das on einem reellen Gegenstand gebrochene Licht in Abwesenheit dieses Gegenstands sichtbar werden; der Gegenstand wird sozusagen "virtuell " sichtbar. Auf diese Weise ahmt das Hologramm die Form, das heißt die Brechungseigenschaften, des Gegenstands "virtuell""' nach.
Vorteilhaft dabei ist, daß die physikalische Form des Hologramms, die typischerweise folienartig oder als Beschichtung ausgeführt wird, keinesfalls mit der Form des aufgenommenen Gegenstands , das heißt der "virtuellen"! Form des Hologramms, übereinstimmen muß. Dementsprechend ist die virtuelle Form des Hologramms gemäß den Systemerfordernissen frei wählbar. Allerdings beeinflussen Formunterschiede des holographischen Photomaterials zwischen Aufnahme und Wiedergabe das Interferenzmuster und somit auch die Wiedergabe. Dies ist gegebenenfalls entsprechend zu berücksichtigen.
Zu erwähnen seien auch elektro-holographische Elemente, die ebenfalls zur Gattung der holographischen Elemente gehören. Elektro-holographische Elemente sind holographische Elemente, deren holographische Inhalt sich durch Anlegen einer Spannung ändern kann. Bezüglich der Herstellung und der genauen Bedienung von elektro- holographischen Elementen wird auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen.
2.1 Herstellungsverfahren
Das Herstellen von Hologramme ist ein sehr komplexer Vorgang, dessen genaue Beschreibung den Rahmen dieser Anmeldung sprengen würde. Es wurde deshalb eingangs einige beispielhafte Veröffentlichung zu diesem Thema namentlich erwähnt .
Das Herstellen von Hologramme läßt sich " in zwei Grundkategorien unterteilen. Diese sind die computergestützte Herstellung und die holographische Auf ahme eines reellen Gegenstands . Jeweils ein typisches Beispiel dieser Herstellungsarten sollen im folgenden kurz beschrieben werden.
2.1. lreeller Gegenstand
Vorzugsweise weist das : erfindungsgemäße Informationssystem ein eine holographische Aufnahme eines reellen Gegenstands umfassendes holographisches Element auf.
Ein holographisches Element läßt sich am einfachsten mittels einer holographischen Aufnahme eines reellen Gegenstands herstellen. Dabei werden üblicherweise ein quasi direkt aus der Lichtquelle stammender Referenzstrahl und ein am reellen Gegenstand gebrochener Objektstrahl gleichzeitig auf das holographische Photomaterial projiziert. Da die scharfe Aufnahme eines Interferenziαusters ein '"Stillhalten" des Interferenzmusters über die Dauer der Aufnahme erfordert, werden normalerweise Laserstrahlen als Objekt- und Referenzstrahl benutzt . Damit lediglich eine Laserlichtquelle benötigt wird, kann der aus der Laserlicht uelle stammende Laserstrahl über ein Teilerspiegel zweigeteilt werden wobei einer das Photomaterial direkt und der andere das Photomaterial indirekt über den Gegenstand bestrahlt .
Auf diese Weise können zeitlich unveränderliche Lichtlei-tvorrichtung, beispielsweise Spiegel, diffundierende Platten, Linsen und dergleichen holographisch aufgenommen werden, das heißt über ein holographisches Element emuliert werden.
2 . 1 . 2computergestützte Herstellung Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Informationssystem ein mittels computergestützer Herstellung fabriziertes holographisches Element auf.
Ein mit der Stützung eines Computer hergestelltes holographisches Element wird typischerweise über sein Interferenzmuster definiert und hergestellt. Dabei wird typischerweise zuerst mittels einer Rendering- oder einer anderen Lichtausbreitungsberechnungssoftware beispielsweise aus einem Computermodell eines fiktiven Gegenstands oder anhand eines gewünschten Strahlengangmusters ein fiktiver Objektstrahl ermittelt. Aus dem fiktiven Objektstrahl und einem ebenfalls fiktiven, als Computerdaten definierten Referenzstrahl wird das Interferenzmuster der beiden Strahlen berechnet. Das resultierende Interferenzmuster wird üblicherweise sowohl phasenmäßig als auch amplitudenmäßig zwecks Vereinfachung der Herstellung quantisiert. Das quantisierte Interferenzmuster wird nachfolgend als quantisierte Amplitudenmaske, als mehrstufige PhasenreliefStruktur oder als Kombination dieser geplottet . Falls die resultierende Maske bzw. Struktur nicht die notwendige hohe Auflösung aufweist, wird photographisch verkleinert. Alternativ kann die Maske bzw. Struktur direkt mittels eines hochauflösenden Elektronenstrahllithographiesyste s oder eines hochauflösenden LaserstrahlbelichtungsSystems anstelle des Plottens und des Verkleinerns hergestellt werde .
Die in der Anmeldung erwähnten holographischen Elemente mit einer ellipsoidartigen virtuellen Form lassen sich vorzugsweise Computergestützt herstellen.
Aus der vorhergehenden Beschreibung wird ersichtlich, daß der Begriff "virtueller Gegenstand " für den Fall eines computergestützt hergestellten holographisches Element einschränkend wirkt, da mannigfaltige Brechungs-, Beugungs- und Reflektionseigenschaf en holographisch abbildbar sind, die keinem reellen Gegenstand entsprechen. Um diese unerwünschte Einschränkung entgegenzuwirken, wird hier explizit darauf hingewiesen, daß ein holographisches Element einen beliebigen holographischen Inhalt aufweisen darf, auch wenn dieser holographische Inhalt der Klarheit halber als " virtueller Gegenstand" bezeichnet wird.
2.1.3ein- und mehrfarbige Ausgestaltung
Da das in einem Hologramm festgehaltene Interferenzmuster lediglich auf diejenigen Lichtstrahlen eine Brechungswirkung ausüben, deren Wellenlänge, Phase und Einfallswinkel dem Inter erenzmuster wie ein Schüssel zum Schloß passen, wirken einfache Hologramm im wesentlichen durchsichtig. Dies ist für die vorliegende Erfindung insbesondere dann von Vorteil, wenn das holographische Element vor dem Auge plaziert werden soll .
Wird ein Hologramm mit Licht einer einzigen Wellenlänge aufgenommen, so kann das Hologramm eine Brechung im wesentlichen nur auf Licht der gleichen Wellenlänge ausüben. In der Anmeldung wird dies als Brechung "bei einer diskreten Wellenlänge" bezeichnet.
Alternativ kann das erfindungsgemäße holographische Element Licht "bei einigen diskreten Wellenlänge ι» brechen." Dies kann auf zwei grundsätzlich verschiedene Weisen erreicht werden.
Zum einen können mit dem gleichen Photomaterial mehrere holographischen Aufnahmen bei jeweils unterschiedlichen
Wellenlängen aber bei sonst gleichen Umständen nacheinander gemacht werden . Hieraus resultiert ein einziges Hologramm, das die Brechungseigenschaften eines einziges Gegenstands bei einigen diskreten Wellenlängen nachzuahmen vermag .
Zum anderen können mehrere holographischen Aufnahmen bei jeweils unterschiedlichen Wellenlängen aber bei sonst gleichen Umständen nacheinander gemacht werden , wobei das
Photomaterial nach jeder Aufnahme ausgetauscht wird . Die einzelnen Aufnahmen können später schichtweise zusammengelegt werden , um ein Gesamt o logramm zu erzeugen , das die Brechungseigenschaften eines einziges
Gegenstands bei einigen diskreten Wellenlängen nachahmen kann . Allerdings ist es schwierig , das Register beim Zusammenlegen zu halten .
Analog können holographische Aufnahmen verschiedener Gegenstände bei jeweils verschiedenen Wellenlängen in einem einzigen , gegebenenfalls mehrschichtigen Hologramm festgehalten werden .
Die Tatsache , daß holographische Elemente im allgemeinen eine ausgeprägte Wellenlängenselektivi ät aufweisen kann für das erfindungsgemäße Inf ormationsssystem auch nachteilig sein . Dies ist insbesondere dann der Fall , wenn ein polyspektrales Bild über ein holographisches Element erf aßt werden soll .
Bei einer von einem Menschen wahrzunehmenden Proj ektion f indet die bekannte , auf die mensch.1 iche Wahrnehmung zurückzuführende Farbaddition von Licht unterschiedlicher Wellenlängen statt , die beispielsweise die Verwirklichung eines Vollfarbbildes aus den diskreten Grundfarben Rot , Grün und Blau ermöglicht . Der Umkehrschluß , daß ein Vollfarbbild sind in entsprechend diskreten
Farbkomponenten "reduzieren i' läßt , trif ft im allgemeinen nicht zu. Die üblichen alltäglichen Geräte, die nach diesem Prinzip zu operieren scheinen, erfassen nicht nur Licht einer diskreten Wellenlängen sondern Licht eines ganzen Spektralbereichs..
Das hier zugrundeliegende Problem läßt sich in Analogie leichter vorstellen. Eine typische Szene strahlt polysektrales Licht ab. Dabei werden einzelne Photonen einer jeweiligen diskreten Wellenlänge, die einer jeweiligen diskreten Frequenz entspricht, abgestrahlt. Dies ist dem polyspektralen Klang eines Symphonieorchesters analog. Stellen Sie sich vor, wie ungenießbar die Musik wäre, wenn Sie lediglich Töne der genauen Frequenzen 440 Hz (der Kammerton A) , 550 Hz (eine große Terz darüber) und 660 Hz (eine Quinte über dem A) wahrnehmen könnten. Der Effekt wäre umso drastischer, wenn die erste Geige gegen die internationale Norm ihre Geige mit einer Stimmgabel der Frequenz 441 Hz gestimmt hätte. Sie würde in dem Fall nur Stille erleben.
Glücklicherweise ist die Natur nicht so wählerisch bezüglich der benutzten Frequenzen wie ein Symphonieorchester. Eine typische Szene strahlt Photonen unzähliger Frequenzen ab. Zudem kann ein holographisches Element auch seine lichtbrechende Eigenschaft auf Lichtstrahlen auswirken, die in einem gewissen Bereich um die Wellenlänge des zur Herstellung benutzten Lichts liegt. Da dieser Bereich jedoch typischerweise sehr schmal ist, wird Lichtbrechung in diesem Bereich in der Anmeldung als Lichtbrechung "bei einer diskreten Wellenlänge," bezeichnet.
Die Anzahl der für eine ausreichende polyspektrale
Lichterf ssung notwendigen holographischen Element hängt somit vom Ziel der Lichterfassung ab. Erfindungsgemäß wird deshalb ein holographisches Element vorgesehen, das Licht bei einem oder einigen diskreten Wellenlängen bricht, das heißt bei weniger als 20, weniger als 10 oder weniger als 5 diskreten Wellenlängen. Werden zu viele holographische Aufnahmen in einem einzigen holographischen Element festgehalten, so führt dies zu einer gegenseitigen Beeinträchtigung deren Wirkung.
2.2 Markierungen
Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäße holographische Element Markierungen auf. Dabei sind Markierungen als mindestens zwei Bereiche unterschiedlicher optischer Eigenschaften zu verstehen. Wird Licht sowohl über einen solchen Bereich als auch über mindestens einen solchen optisch unterschiedlichen Bereich erfaßt, so können die jeweilig erfaßten Lichtkenngrößen Unterschiede aufweisen, die auf die Markierung zurückzuführen sind. Da die jeweiligen Bereiche der Markierung vorzugsweise vorbestimmte optische Eigenschaften aufweisen, die das darauffallende Licht in einer entsprechend vorbestimmten Weise beeinflussen, kann das Vorhandensein einer Markierung anhand des erfaßten Lichts eindeutig festgestellt werden. Ebenfalls kann eine Kenngröße des erfaßten Licht in Relation zu einer vorbestimmten Beeinflussung dieser Kenngröße aufgrund der Markierung gemessen werden.
Somit können Markierungen verschiedenen Zwecken dienen. Zum Beispiel können Markierungen zur Bestimmung und/oder zur Eichung einer Kenngröße des projizierten bzw. erfaßten Lichts benutzt werden. Ebenfalls können Markierungen der Vermessung, Justage und/oder Eichung eines oder mehreren Komponenten, insbesondere einer Lichtleitvorrichtung, des erfindungsgemäßen Informationssystems dienen. Eine Realisierung der Markierungen mittels des holographischen Elements bietet viele Vorteile. Vor allem lassen sich komplexe, optisch hochwertige Markierungen dadurch kostengünstig herstellen. Zudem kann es vorteilhaft sein, daß die Markierungen durch ihre Realisierung im holographischen Element im direkten Zusammenhang zu einer wesentlichen Lichtleitvorrichtung des Informationssystems stehen können. Des weiteren lassen sich komplexe Markierungen holographisch verwirklichen, die mit anderen Mitteln kaum oder gar nicht realisierbar wären. Nicht zuletzt sind holographische Markierungen von ihrer Natur aus wellenlängenselektiv, winkelselektiv und/oder phasenselektiv und somit zur Einsetzung als kennzeichnende bzw. selektive Elemente prädestiniert. Unter anderem Jcönnen Markierung Im holographischen Element realisiert werden, die beispielsweise lediglich unsichtbares Infrarotlicht beeinflussen.
Die Markierungen können eine beliebige Form aufweisen. Eine Ausführung in Form eines Fadenkreuzes wäre zum Beispiel bei einer Anwendung der Markierungen als Bezugskoordinatensystem sinnvoll .
Die Markierungen können beliebige optischen Eigenschaften aufweisen. Eine zur Eichung einer Kombination einer Pro ektionsvorrichtung und einer Abtastvorrichtung geeignete Markierung könnte zum Beispiel spiegelnde Bereiche aufweisen, die von der Projektionsvorrichtung projizierte Strahlen vollständig auf die Abtastvorrichtung lenkt. Andere Bereiche könnten den Projektionsstrahl so lenken, daß er auf keinem Fall in die Abtastvorrichtung gelangt. Eine in diesem Zusammenhang vorteilhafte, mehrere Detektorbereiche aufweisende Abtastvorrichtung ist im Abschnitt 3.4 ("besondere Abtas vorrichtungen" ) beschrieben. 2.3 ellipsoidartige Ausgestaltung
Vorzugsweise weist das holographische Element lichtbrechende Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen entlang einer Teilfläche eines virtuellen Ellipsoids auf, wobei das holographische Element und die Teilfläche vorzugsweise vor einem Auge gelagert ist und eines der Brennpunkte des virtuellen Ellipsoids mit den optischen Mittelpunkt des Auges übereinstimmt. Vorzugsweise stimmt der andere Brennpunkt des Ellipsoids mit einem optischen Ausgangspunkt einer Projektionsvorrichtung bzw. einem optischen Ausgangspunkt eines daran gekoppelten Lichtleitvorrichtung und/oder mit einem optischen Eingangspunkt einer Abtastvorrichtung bzw. einem optischen Eingangspunkt eines daran gekoppelten Lichtleitvorrichtung räumlich überein.
Bei räumlicher Übereinstimmung der virtuellen Brennpunkte des virtuellen Ellipsoids mit dem optischen Mittelpunkt des Auges und einem optischen Ausgangspunkt einer Projektionsvorrichtung bzw. einem optischen Ausgangspunkt eines daran gekoppelten Lichtleitvorrichtung, so ergibt sich bei entsprechend gewählten Brechungseigenschaf ten des virtuellen Ellipsoids einen vorteilhaften Strahlengang für die Projektion.
Stimmt der virtuellen Brennpunkte des virtuellen Ellipsoids mit dem optischen Mittelpunkt des Auges und einem optischen Eingangspunkt einer Abtastvorrichtung bzw. einem optischen Eingangspunkt eines daran gekoppelten Lichtleitvorrichtung räumlich überein, so ergibt sich bei entsprechend gewählten Brechungseigenschaften des virtuellen Ellipsoids einen vorteilhaften Strahlengang für die Abtastung. Dies gilt sowohl für die Abtastung aus dem Auge als- auch für die Abtastung aus der Umgebung.
Die Ausführung einer lichtbrechenden Teilfläche eines virtuellen Ellipsoids durch ein holographisches Element weist insbesondere den Vorteil auf, daß das holographische Element selbst nicht ellipsoidförmig ausgestaltet sein muß. Dies ist insbesondere bei einer brillenartigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Informationssystem von Vorteil. Zudem kann die durch das holographische Element hervorgerufene Lichtbrechung wellenlängenselektiv realisiert werden, so daß das holographische Element bei den restlichen Wellenlängen durchsichtig wirkt. Ähnlich könnte beispielsweise der Ellipsoid eines einer Abtastvorrichtung wellenlängenmäßig zuzuordnendes holographischen Elements andere Ausmaße und/oder eine andere Lage und/oder eine andere Ausrichtung als der Ellipsoid eines einer Projektionsvorrichtung wellenlängenmäßig zuzuordnendes holographischen Elements aufweisen. Dies wäre beispielsweise bei einer nicht konfokalen Anordnung einer Abtastvorrichtung und einer Projektionsvorrichtung sinnvoll .
2.3. linnenspiegelnd
Vorzugsweise weist das holographische Element lichtbrechende Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen auf, die einer Spiegelung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Fläche entsprechen.
Gemäß der nachstehenden Erläuterung kann eine derartige Ausführung des holographischen Elements bei einer Projektion von Licht ins Auge bzw. einer Abtastung von Licht aus dem Auge vorteilhaft eingesetzt werden. Wird das Auge als idealisiertes optisches System betrachtet bei dem einfallendes Licht stets durch einen gemeinsamen optischen Mittelpunkt verlauft, und werden der optische Ausgang einer Projektionsvorrichtung bzw einer daran gekoppelten Lichtleitvomchtung und/oder der Eingang einer Abtastvorrichtung bzw einer daran gekoppelten Lichtleitvomchtung als Punktlichtquelle bzw Punktdetektor betrachtet so verlaufen von einem der Punkte ausgehende Strahlen stets zum anderen Punkt wenn diese Punkte den jeweiligen Brennpunkten eines innenreflektierenden rotationssymmetrischen Ellipsoids entsprechen
Mit einem holographischen Element lassen sich die Reflektionseigenschaften eines solchen Ellipsoids emulieren ohne daß das holographische Element die äußerliche Form eines solchen Ellipsoids aufweisen muß Des weiteren laßt sich mit Kenntnis der Form der Ellipsoid aus dem Einfallswinkel des Lichtes auf den Detektorpunkt den Ausfallswinkel" des Lichtes aus dem Auge bzw aus der Projektionsrichtung der Einfallswinkel auf das Auge ermitteln
2.3.2senkrechtspιegelnd
Vorzugsweise weist das holographische Element lichtbrechende Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlangen auf die einer Brechung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Flache entsprechen welche Brechung einer Spiegelung an einer jeweiligen um die Rotationsachse des Ellipsoids rotationssymmetr ischen Kegelflache entspricht, die am Ort der Brechung senkrecht zum Ellipsoid steht
Gemäß der nachstehenden Erläuterungen kann eine derartige Ausfuhrung des holographischen Elements bei einer Abtastung von Licht aus dem Gesichtsfeld eines Auges vorteilhaft eingesetzt werden Wird das Auge als idealisiertes optisches System betrachtet, bei dem einfallendes Licht stets durch einen gemeinsamen optischen Mittelpunkt verläuft, und wird der Eingang einer Abtastvorrichtung bzw. einer daran gekoppelten Lichtleitvorrichtung als Punktdetektor betrachtet, so verlaufen auf den einen Punkt gerichteten Strahlen stets durch den anderen Punkt, wenn diese Punkte den jeweiligen Brennpunkten eines wie oben beschriebenen rotationssymmetrischen Ellipsoids eines derart realisierten holographischen Elements entsprechen. Mit Kenntnis der Form der Ellipsoid läßt sich aus dem Einfallswinkel des Lichtes auf den Detektorpunkt den „Einfallswinkel" des Lichtes auf das Auge ermitteln.
Analog könnte ein solches holographisches Element in sekundären Sinne der Erfindung vorteilhaft dazu verwendet werden, Licht von einem Ausgangspunkt einer Projektionsvorrichtung bzw. einer daran gekoppelten Lichtleitvorrichtung in das Gesichtfeld des Auges zu projizieren.
Während ein solches holographisches Element durch die holographische Aufnahme eines reellen Gegenstands schwer zu verwirklichen wäre, läßt sich ein solches holographisches Element computergestützt realisieren. Das Ergebnis ist ein leicht reproduzierbares optisches Element, das beispielsweise in der Lage ist, auf ein Auge gerichtete Lichtstrahlen unter Beibehaltung einer eindeutigen Zuordnung zum Einfallswinkel auf einen gemeinsamen Punkt zu brechen. Zudem lassen sich mit einem holographischen Element die angegebenen Brechungseigenschaften ohne Auswirkungen auf die äußerliche Form des holographischen Elements emulieren.
Ein besonderer Vorteil einer wie hier beschriebenen Ausgestaltung des holographischen Elements (zwecks der hiesigen Erklärung: "HEI"- ) liegt in ihrer möglichen Kombination mit einem holographischen Element"" (""-"HE2 " ) gemäß dem vorhergehenden Abschnitt, Sind die jeweiligen Ellipsoide gleichförmig und virtuell ortsgleich, und wird HEI zur Brechung von direkt aus der Umgebung fallenden Lichtstrahlen ( "Ll-Strahlen", ), während HE2 zur Brechung von Lichtstrahlen ("L2-Strahlen" ) zwischen dem Auge und den projizierenden bzw. lichterf stenden Komponenten des Informationssystems, so sind diejenigen auf HEI gerichtete Ll-Strahlen und diejenigen auf/von HE2 gerichteten L2-Strahlen koaxial, die zwischen HEI bzw. HE2 und der jeweiligen Projektions-, Abtast- bzw. Lichtleitvorrichtung den gleichen Strahlengang aufweisen. Dieser Vorteil wird unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
2.3.3Scanwinkelvergrößerung bzw. -Verkleinerung
Vorzugsweise weist das holographische Element lichtbrechende Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen entlang einer Teilfläche eines virtuellen Ellipsoids auf, wobei das holographische Element dazu verwendet wird, den Scanwinkel einer Projektions- und/oder Abtastvorrichtung bzw. einer daran gekoppelten Lichtleitvorrichtung zu vergrößern oder zu verkleinern .
Wird die Projektions- bzw. Abtastrichtung einer Projektions- bzw. Abtastvorrichtung zeitlich verändert, ergibt sich ein Sσanwinkel, das heißt ein zwischen jeweiligen Projektions- bzw. Abtastrichtungen gemessener Winkel. Eine solche Änderung der Projektions- bzw. Abtastrichtung erfolgt häufig durch eine steuerbare Lichtleitvorrichtung, die einen beschränkten Scanwinkelbereich oder eine beschränkte Scanwinkelauflösung aufweist.
Bei einer nicht kugelförmigen Ellipsoid ist der Winkel zwischen zwei von einem Brennpunkt des Ellipsoids ausgehenden Lichtstrahlen, die an der Innenfläche des Ellipsoids reflektiert werden, ungleich der Winkel zwischen diesen zwei Lichtstrahlen beim Eintreffen auf den anderen Brennpunkt des Ellipsoids . 7
Dementsprechend kann ein holographisches Element gemäß den vorhergehenden Abschnitten vorteilhaft dazu verwendet werden, den Scanwinkel einer Projektions- und/oder Abtastvorrichtung bzw. einer daran gekoppelten Lichtleitvorrichtung zu vergrößern oder zu verkleinern. Zudem vorteilhaft ist, daß die physikalische Form des holographischen Elements, keinesfalls mit der Form des aufgenommenen Gegenstands, das heißt der " virtuellen" Form des holographischen Elements , übereinstimmen muß . Dementsprechend können die Ausmaße des Ellipsoids gemäß den Systemerfordernissen frei gewählt werden.
2.4 Nachstellung
Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Informationssystem ein holographisches Element mit lichtbrechenden Eigenscha ten bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen, wobei die Lage des holographischen Elements und/oder des holographischen virtuellen Gegenstands bezüglich eines Teils des Informationssystems veränderbar ist. Dies gilt insbesondere im Fall eines holographischen Elements mit lichtbrechenden Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen entlang einer Teilfläche eines virtuellen Ellipsoids.
Aus der vorhergehenden Beschreibung wird ersichtlich, daß eine besondere Positionierung des holographischen Elements und/oder des holographischen virtuellen Gegenstands, insbesondere gegenüber dem Auge,' einer Abtastvorrichtung, einer Projektionsvorrichtung und/oder einer daran gekoppelten Lichtleitvorrichtung erhebliche Vorteile erzielen kann.
Allerdings wird das Informationssystem üblicherweise nicht derart am Kopf fixiert, daß eine stets exakte Positionierung des holographischen Elements bzw. des holographischen virtuellen Gegenstands gegenüber dem Auge gewährleistet werden könnte. Zudem wird das Informationssystem üblicherweise Licht aus beiden Augen erfassen bzw. in beide Augen projizieren. Der Abstand zwischen beiden Augen kann jedoch bei verschiedenen Menschen sehr unterschiedlich sein.
Aus diesen und anderen Gründen ist es vorteilhaft, wenn die Lage des holographischen Elements und/oder des holographischen virtuellen Gegenstands bezüglich eines Teils des Informationssystems veränderbar ist. Die Lageveränderung kann ein-, zwei- oder dreidimensional erfolgt. Vorzugsweise ist jedoch die Lage des holographischen virtuellen Gegenstandes vorzugsweise bezüglich einer Abtastvorrichtung, einer Projektionsvorrichtung und/oder einer daran gekoppelten Lichtleitvorrichtung unveränderbar .
2.4.1 mechanische oder manuelle Nachstellung
Vorzugsweise ist die Lage des holographischen Elements und somit die Lage des holographischen virtuellen Gegenstands bezüglich eines Teils des Informationssystems mechanisch und/oder manuell veränderbar.
Eine mechanische Positionierung konnte vo Benutzer ausgelöst werden oder automatisch vom erfindungsgemäßen Informationssystem bei Bedarf und/oder beim Einschalten durchgeführt werden. Dabei könnte zum Beispiel verschiedene Positionen ausprobiert werden und die best funktionierende Position vom Benutzer identifiziert oder über die Abtastvorrichtung erkannt werden. Vorzugsweise umfaßt das Informationssystem Stellmotoren, Piezoele ente oder andere geeigneten mechanischen Vorrichtungen für die Positionierung.
Eine manuelle Positionierung könnte nach dem Zufallsprinzip oder beispielsweise anhand von sichtbaren Positionierhilfen durchgeführt werden. Solche Positionierhilfen könnten zum Beispiel die korrekte Lage des Informationssystems vor dem Auge andeuten.
Die Art und Weise der Veränderung hängt stark von der Gestaltung des Informationssystems ab und läßt sich deshalb hier im allgemeinen nicht weiter konkretisieren. Bei einem in der Form einer Brille ausgestalteten Informationssystem könnte die Veränderung beispielsweise darin liegen, daß eine linke und eine rechte Hälfte der Brille gegeneinander verschoben werden. Ebenfalls könnten als holographisches Element ausgeführte "Brillengläser:" gegenüber dem Gestell verschoben werden.
2.4.2 optische oder elektronische Nachstellung
Vorzugsweise ist die Lage des virtuellen Gegenstands bezüglich eines Teils des Informationssystems optisch quasi veränderbar. Alternativ ist die Lage des holographischen virtuellen Gegenstands bezüglich eines Teils des Informationssystems vorzugsweise elektronisch veränderbar.
Eine quasi Veränderung der Lage des holographischen virtuellen Gegenstands ließe sich durch ein holographisches Element realisieren, das mehrere, jeweilig verschobene Aufnahmen des Gegenstands" unter jeweilig unterschiedlichen holographischen Bedingungen aufweist .
Zum Beispiel könnte der Gegenstand mehrfach bei jeweilig unterschiedlichen Wellenlängen und bei jeweilig unterschiedlichen Positionen aufgenommen werden. Wird dann die Wellenlänge des über das holographische Element erfaßten bzw. projizierten Lichts entsprechend geändert, so wird das Licht an einem anders positionierten holographischen virtuellen Gegenstand virtuell gebrochen, was einer Lageveränderung des holographischen virtuellen Gegenstands entspricht.
Eine elektronische Veränderung der Lage des holographischen virtuellen Gegenstands setzt die Verwendung eines elektro-holographischen Elements als holographisches Element vorraus . Das elektro- holographische Elemente könnte beispielsweise mehrere, jeweilig verschobene Aufnahmen des Gegenstands aufweisen, welche Aufnahmen durch das Anlegen einer geeigneten Spannung jeweilig aufrufbar sind.
Eine wie oben beschriebene Positionierung des holographischen virtuellen Gegenstands könnte vom Benutzer ausgelöst werden oder automatisch vom erfindungsgemäßen Informationssystem bei Bedarf und/oder beim Einschalten durchgeführt werden . Dabei konnte zum Beispiel verschiedene Positionen ausprobiert werden und die best funktionierende Position vom Benutzer identifiziert oder über die Abtastvorrichtung erkannt werden .
Die oben genannten optischen und elektro-holographischen
Verfahren zur Veränderung der Lage eines holographischen virtuellen Gegenstands könnte analog dazu verwendet werden, die Lichtbrechungseigenschaften des holographischen Element auf eine vorbestimmte Art und Weise zu ändern.
2.5 Strahlen senkrecht zum Auge
Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemäße Informationssystem ein holographisches Element, das in der Lage ist, Lichtstrahlen gemäß ihrer Ausfallswinkel aus einer Projektionsvorrichtung oder einer daran gekoppelten Lichtleitvorrichtung senkrecht auf ein jeweiliges Gebiete des Auges und/oder von einem jeweiligen Gebiete des Auges senkrecht austretende bzw. zurückreflektierte Lichtstrahlen mit einer entsprechenden Einfallswinkel in eine Abtastvorrichtung oder eine daran gekoppelte Lichtleitvorrichtung zu lenken.
Die Vorzüge und mögliche Gestaltungskriterien eines solchen holographischen Elements wurden in Abschnitt 1.6.2 ausführlich behandelt. Als solches holographische Element kann sich insbesondere ein holographisches Element gemäß Abschnitt 2.3 bei entsprechender Positionierung und Krümmung des virtuellen Ellipsoids eignen.
3 Projektion und Abtastung
Nachstehend werden einige bevorzugte Merkmale beschrieben, die der Projektion, der Abtastung sowie dazugehörigen Vorrichtungen betreffen.
3.1 Strahldurchmesser
Die Optik der Pro ektions- bzw. Abtastvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgelegt, daß ein Lichtstrahl mit vorbestimmtem oder bestimmbarem Strahldurchmesser projiziert bzw. erfaßt wird. Diese (Vor- ) Bestimmung des Strahldurchmessers kann über eine geeignete Lichtgestaltungsvorrichtung, beispielsweise über eine Fokussier- oder Blendvorrichtung verwirklicht werden.
Die Bestimmung des Strahldurchmessers beispielsweise in Verbindung mit einer Bestimmung der Projektions- bzw. Abtastrichtung erlaubt eine räumliche gezielte Projektion bzw. Abtastung.
Unter dem Begriff "schmaler Lichtstrahl" ist sowohl hier als auch an anderen Stellen der Beschreibung vorzugsweise ein Lichtstrahl gemäß DE 101 27 826 zu verstehen, der so mit geringer Divergenz, geringer Konvergenz oder kohärent in das Auge projiziert wird, daß der Lichtstrahl an dem Luft-Augapfel-Übergang, insbesondere an dem Luft-Kornea- Übergang einen im Vergleich zum Pupillendurchmesser unwesentlichen Durchmesser, beispielsweise unter 100 μm, unter 50 um, unter 10 μm oder gar unter 5 μm, hat.
Die Verwendung eines schmalen Lichtstrahls bringt systemtechnisch den Vorteil, daß der Strahlgang des gesamten Lichtstrahls näherungsweise den gleichen Strahlengang wie der dem Lichtstrahl zugeordneten Hauptstrahl hat. Das heißt, die Brechung des Lichtstrahls an einer unebenen Fläche führt zu keiner wesentlichen makroskopischen Änderung der Divergenz, der Konvergenz oder der Kohärenz des Lichtstrahls. Diese gilt sowohl für die Projektion als auch für die Abtastung.
Durch die Verwendung einer mit entsprechend hoher Lichtstärke strahlenden Projektionsvorrichtung, beispielsweise einer LED oder Laserdiode, läßt sich bei einer Projektion ohne weiteres eine ausreichende Menge Licht trotz des schmalen Lichtstrahls auf den zu beleuchtenden Teil des Auges bringen. 3.2 Fokuεsierung
Vorzugsweise verfügt die erfindungsgemäße Projektionsund/oder Abtastvorrichtung über eine Fokussiervorrichtung, über die eer projizierte bzw. erfaßte Lichtstrahl fokussierbar ist.
Eine Fokussiervorrichtung kann, wie oben beschrieben, einer räumlichen gezielten Projektion bzw. Abtastung dienen. Insbesondere kann eine Fokussiervorrichtung dazu eingesetzt werden, Gegenstände, die sich in einem über die Fokussiervorrichtung bestimmbaren Entfernung entlang dem Abtaststrahlengang von der Abtastvorrichtung befinden, scharf auf die defektierenden Elemente der Abtastvorrichtung abzubilden. Analog kann eine Fokussiervorrichtung . projizierte Lichtstrahlen auf Gegenstände fokussieren, d.h. zur Konvergenz bringen, die sich in einem über die Fokussiervorrichtung bestimmbaren Entfernung entlang dem Projektionsstrahlengang von der Pro ektionsvorrichtung befinden.
Erfindungsgemäß kann eine Fokussiervorrichtung somit zum Beispiel dazu angewandt werden, Licht auf ein bestimmtes Teil des Auge zu projizieren bzw. von einem bestimmten Teil des Auges zu erfassen. Dies kann insbesondere zur gezielten Abtastung einer von mehreren « intereinander liegenden"" okularen Strukturen, wie dies beispielsweise bei der vorderen Korneaflache, der hinteren Korneaflache und der Netzhaut der Fall ist. Dies gilt analog für die Projektion.
Bei sehr schmalen, quasi konvergenten Lichtstrahlen, deren Strahlendurchmesser sich im Laufe des Strahlengangs kaum ändert, ist eine Fokussierung begrenzt zweckmäßig.
3.3 gemeinsamer Strahlengang Vorzugsweise umfaßt das erfindungsgemaße Informationssystem eine Pro ektionsvorrichtung und eine
Abtastvorrichtung, die einen gemeinsamen Strahlengang aufweisen. Die Projektionsvorrichtung und die
Abtastvorrichtung sind vorzugsweise konfokal, beispielsweise auf jeweiliger Seiten eines Teilerspiegels angeordnet .
Haben eine Projektionsvorrichtung und eine Abtastvorrichtung einen gemeinsamen Strahlengang, so können sie aufgrund der Reversibilität eines Lichtstrahls eine eventuell vorhandene Lichtleitvorrichtung gemeinsam verwenden. Dies stellt eine Vereinfachung des Informationssystems dar.
Gleichwohl gewährleistet ein gemeinsamer Strahlenweg, daß projizierte Lichtstrahlen, die entgegen die Projektionsrichtung beispielsweise vom Auge zurückgestrahlt werden, sozusagen " automatisch' " der Abtastvorrichtung zugeleitet werden. Somit kann eine aufwändige '"Synchronisierung" einer der Abtastvorrichtung zugeordneten Lichtlei vorrichtung und einer der Projektionsvorrichtung zugeordneten Lichtleitvorrichtung entfallen.
Wird eine konfokale Anordnung der Projektions- und der Abtastvorrichtung über einen Teilerspiegel oder ein ähnliches strahlteilendes Element realisiert, so Ist es vorteilhaft, dem Abtaststrahl dem Vorrang zu geben. Dies ist insbesondere bei der Abtastung schwach abstrahlender Gegenstände, beispielsweise der Netzhaut, von Vorteil. Vorzugsweise leitet der Teilerspiegel mehr als 95% des Abtaststrahls in Richtung Abtastvorrichtung. Anstatt 95% kann zu Gunsten des Pro ektionsstrahls lediglich mehr als 90%, 85% oder gar 80% des Abtaststrahls in Richtung Abtastvorrichtung vom Teilerspiegel weitergeleitet werden. Die dadurch verursachte Λbschwächung des Projektionsstrahls ist üblicherweise unbedeutend, da dies durch eine entsprechende Erhöhung der Intensität des von der Projektionsvorrichtung projizierten Lichtstrahls ausgeglichen werden kann. Die maximale Intensität des Projektionsstrahls wird typischerweise durch die photonische Belastbarkeit des Augengewebes bestimmt. Ist eine Erhöhung der Intensität des Projektions trahls bei einer gewünschten Ausführung des Informationssystem nicht zweckmäßig, so kann ein beliebiges anderes Lichtteilungsverhältnis des Teilerspiegels gewählt werden .
3.4 besondere Abtastvorrichtungen
Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Informationssystem eine Abtastvorrichtung auf, die Licht in mindestens zwei benachbarten, vorzugsweise konzentrisch umeinander liegenden, Bereichen erfaßt.
Durch eine Abtastvorrichtung, die Licht in mindestens zwei benachbarten, nicht umeinander liegenden Bereichen erfaßt, läßt sich feststellen, in welche Richtung ein darauffallender Lichtstrahl sich bewegt und/oder wann der Lichtstrahl einen bestimmten Bereich verläßt. Dies wird beispielsweise durch einen Vergleich der Intensität des auf das jeweilige Gebiete fallenden Lichtstrahls.
Durch eine Abtastvorrichtung, die Licht in mindestens zwei konzentrisch umeinander liegenden Rereichen erfaßt, läßt sich, wie oben beschrieben, feststellen, ob ein darauffallender Lichtstrahl sich in Richtung Detektormitte oder von der Detektormitte hinweg bewegt und/oder wann der Lichtstrahl einen bestimmten Bereich verläßt .. Da die obengenannte Erkenntnisse ein Lokalisierung des
Strahlendpunkts erlauben, können sie beispielsweise bei
Kenntnis der geometrischen Anordnung der Abtastvorrichtung, der Lichtquelle und der am
Strahlengang beteiligten Lichtleitvorrichtungen für die
Eichung und/oder Steuerung der Lichtleitvorrichtungen des Informationssystems vorteilhaft eingesetzt werden.
Insbesondere kann eine Abtastvorrichtung, die Licht in mindestens zwei konzentrisch umeinander liegenden Bereichen erfaßt, vorteilhafterweise dazu angewandt werden, ein Strahlende bezüglich zweier Koordinaten zu orten bzw. positionieren.
3.5 Nachstellung
Analog den im Abschnitt 2.4 beschriebene Maßnahmen, kann die Lage, Orientierung und/oder die optischen Eigenschaften anderer vom erfindungsgemäßen Informationssystem umfaßten optischen Vorrichtung, insbesondere eventueller Lichtleitvorrichtungen, verändert werden .
3.6 Scannervorrichtung
Vorzugsweise umfaßt die Projektions- bzw. Abtastvorrichtung eine steuerbare Lichtleitvorrichtung, die die Richtung ändert, in die ein Lichtstrahl projiziert, bzw. aus welcher Richtung ein Lichtstrahl erfaßt --wird. Solche Lichtleitvorrichtungen, teilweise unter dem Begriff "Scanner" bekannt, sind dem Fachmann bekannt und umfassen verschiedenstartige Vorrichtungen. Hierzu gehören beispielsweise eiektromechanische, akustomechanische und ähnliche bewegliche Spiegelvorrichtungen, elektro- und akustooptische Modulatoren, elektroholographische Elemente, bewegliche Lichtleiteranordnungen u.s w
3.7 besondere Lichtquellen
Vorzugsweise umfaßt die Projektionsvorrichtung einen Laser, der Licht bei einem oder mehreren von mehreren regelmäßig verteilten Wellenlangen pro izieren kann.
In letzter Zeit sind Laser, die regelmäßig verteilgte Moden aufweisen, entwickelt worden. Ein derartiger Laser eignet sich hervorragend zur Verwendung in Kombination mit einem holographischen Element, daß Licht bei mehreren regelmäßig verteilten diskreten Wellenlange bricht
Die vorliegende Erfindung w rd nachstehend anhand der Beschreibung von Ausfuhrungsbeisp elen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen naher beschrieben Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines abtastenden Informationssystems gemäß einem ersten Ausfuhrungsbeispiel ;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines projizierenden Informationssystems gemäß einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel ;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Informationssystems gemäß einem dritten Ausfuhrungsbeispiel ;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Informationssystems gemäß einem vierten Ausfuhrungsbeispiel ; Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Informationssystems gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel ;
Fig. 6 eine schematische Detailansicht eines Informationssystems gemäß einem sechsten Ausfuhrungsbeispiel;
Fig. 7A eine schematische Draufsicht auf ein Informationssystem gemäß einem siebten Ausfuhrungsbeispiel;
Fig. 7B eine schematische Seitenansicht auf ein Informationssystem gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel;
Fig. 8A eine schematische Vorderansicht auf ein Informationssystem gemäß einem achten Ausfuhrungsbeis iel;
Fig. 8B eine schematische Draufsicht auf ein Informationssystem gemäß einem achten Ausführungsbeispiel entlang Schnitt B in Figur 8A;
Fig. 8C eine schematische Draufsicht auf ein Informationssystem gemäß einem achten Aus fuhrungsbeispiel entlang Schnitt C in Figur 8A;
Fig. 9A-9E eine schematische Darstellung der Funktionsweise einer Abtastvorrichtung gemäß einem neunten Ausfuhrungsbeispiel; und
Fig. 10A-10D eine schematische Darstellung der Funktionsweise einer Abtastvorrichtung gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel. In der Beschreibung der Figuren werden ähnliche oder identische Gegenstande mit ähnlich oder gleich endenden Bezugsziffern bezeichnet Viele der abgebildeten Gegenstande weisen symmetrische oder komplementäre Komponenten auf, die durch einen Zusatzbuchstaben, beispielsweise 'L" für links und "R' für rechts, nach dem Bezugsziffer unterschieden werden. Betrifft die Aussage ede einzelne Komponente einer solchen symmetrischen oder komplementären Gruppierung, wird auf den Zusatzbuchs taben in manchen Fallen der Übersichtlichkeit halber verzichtet .
Fig. 1
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines abtastenden Informationssystems 100 gemäß einem ersten Ausfuhrungsbeispiel . Dabei ist das abtastende Informationssystem 100 in der Form einer Brille 100 gestaltet. Die Brille 100 weist zwei als Brillenglaser 120R, 120L ausgeführte holographische Elemente 120R, 120L auf, die jeweils vor einem Auge 110R, HOL angeordnet sind. Am linken Bügel 101L der Brille 100 ist eine Abtastvorrichtung 141 befestigt, die an der Lage ist, vom Auge 110 kommende Lichtstrahlen 131 zu erfassen. Vorzugsweise umfaßt die Abtastvorrichtung 141 eine nicht dargestellte Lichtleitvomchtung, beispielsweise eine Scannervorrichtung, die momentane Erfassungsrichtung der Abtastvorrichtung 141 bestimmt und zeitlich gemäß einem vorbestimmten Scanmuster verändert. Selbstverständlich konnte eine weitere, nicht dargestellte Abtastvorrichtung ebenfalls am rechten Bügel 101R befestigt se n Der Lichtstrahl 132 deutet an, daß aus der Umgebung stammende Lichtstrahlen ]32 vom holographischen Element 120 ungehindert durchgelassen werden. In diesem Ausfuhrungsbeispiel dient das holographische Element 120 lediglich dazu, vom Auge 110 kommende Lichtstrahlen 131 in Richtung Abtastvorrichtung 141 zu brechen. Die zu brechenden Wellenlangen hangt von der gewünschten Erfassung ab. Sollte zum Beispiel ein Bild der Netzhautstruktur erfaßt werden, wäre eine Lichtbrechung des holographischen Elements bei einer diskreten Wellenlange im Infrarotbereich angebracht. Sollte ein Bild der Irisstruktur erfaßt werden, wäre eine Lichtbrechung des holographischen Elements bei einigen diskreten Wellenlange im sichtbaren Bereich sinnvoll.
Um eine vorbestimme Relativanordnung der Abtastvorrichung 141 zum holographischen Element 120 zu gewährleisten, kann beispielsweise das Scharnier 102 zum Zusammenklappen des Brillengestells hinter der Abtastvorrichtung 141 angeordnet sein.
Fig. 2
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines projizierenden Informationssystems 200 gemäß einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel . Dabei ist das proj lzierende Informationssystem 200 m der Form einer Brille 200 gestaltet. Die Brille 200 weist zwei als Brillenglaser 220 ausgeführte holographische Elemente 220 auf, die jeweils vor einem Auge 210 angeordnet sind Am linken Bügel 201L der Brille 200 ist eine Projektionsvorrichtung 242 befestigt, die in der Lage ist, Lichtstrahlen 233 auf bzw. in das Auge 210 zu projizieren Vorzugsweise umfaßt die Projektionsvorrichtung 242 eine nicht dargestellte Lichtleitvomchtung, beispielsweise eine
Ξcannervorrichtung , die momentane Pro ektionsrichtung der Projektionsvorrichtung 242 bestimmt und zeitlich gemäß einem vorbestimmten Projektionsmuster verändert. Selbstverständlich konnte eine weitere, nicht dargestellte Projektionsvorrichtung ebenfalls am rechten Bügel 201R befestigt sein.
In diesem Ausfuhrungsbeispiel dient das holographische Element 220 lediglich dazu, von der Projektionsvorrichtung 242 projizierte Lichtstrahlen 233 in Richtung Auge 210 zu brechen. Die vom holographischen Element 220 zu brechenden Wellenlängen werden deshalb bevorzugt an die Wellenlänge der Projektionsstrahlen 233 angepaßt sein.
Fig. 3
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Informationssystems 300 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Dabei ist das Informationssystem 300 in der Form einer Brille 300 gestaltet. Die Brille 300 weist zwei als Brillengläser 320 ausgeführte holographische Elemente 320 auf, die jeweils vor einem Auge 310 angeordnet sind. Am linken Bügel 201L der Brille 200 ist eine kombinierte Projektions- und Abtastvorrichtung 343 befestigt, die in der Lage ist, sowohl Lichtstrahlen 333 auf bzw. in das Auge 310 zu projizieren als auch vom Auge 310 kommende Lichtstrahlen 331 zu erfassen. Vorzugsweise umfaßt die Projektionsvorrichtung 343 eine nicht dargestellte Lichtleitvorrichtung, beispielsweise eine
Scannervorrichtung, die momentane Projektionsrichtung der Projektionsvorrichtung 343 bestimmt und zeitlich gemäß einem vorbestimmten Projektionsmuster verändert.
Ein solches Informationssystem 300 könnte zum Beispiel dazu dienen, die Netzhaut des Auges 3 L0 aktiv punkuell zu beleuchten, und das von der Netzhaut zureflektierte Licht 331 zwecks einer Erkennung von Netzhautstrukturen erfassen . In diesem Ausführungsbeispiel bricht das holographische Element 320 sowohl das von der Pro ektionsvorrichtung 343 projizierte Licht 333 als auch das von der Abtastvorrichtung 343 erfaßte Licht 331.
Fig. 4
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Informationssystems 400 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Dabei ist das Informationssystem 400 in der Form einer Brille 400 gestaltet. Die Brille 400 weist zwei als Brillengläser 420 ausgeführte holographische Elemente 420 auf, die jeweils vor einem Auge 410 angeordnet sind. Am linken Bügel 401L der Brille 400 ist eine Projektionsvorrichtung 442 befestigt, die in der Lage ist, Lichtstrahlen 433 auf bzw. in das Auge 410 zu projizieren. Dabei bricht das holographische Element 420 das von der Projektionsvorrichtung 442 projizierte Licht 433 in Richtung Auge 410. Des weiteren ist am vorderen Teil des linken Bügels 401L eine Abtastvorrichtung 454, beispielsweise eine Kamera 454, angeordnet, die Lichtstrahlen 432 aus der Umgebung erfaßt .
Ein solches Informationssystem 400 könnte zum Beispiel dazu dienen, Informationen in Korrelation mit dem wahrgenommenen Gesichtsfeld des Auges 410 in das Auge 410 zu projizieren.
Fig. 5
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Informationssystems 500 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Dabei ist das In ormationssystem 500 in der Form einer Brille 500 gestaltet. Die Brille 500 weist zwei als Brillengläser 520 ausgeführte holographische Elemente 520 auf, die jeweils vor einem Auge 510 angeordnet sind. Am linken Bügel 501L der Brille 500 ist eine Abtastvorrichtung 541 befestigt, die in der Lage ist, vom holographischen Element auf sie gebrochene Lichtstrahlen 532 aus der Umgebung zu erfassen.
Das holographische Element 520 ist derart ausgeführt, daß auf den optischen Mittelpunkt 512 des Auges 510 gerichtete Lichtstrahlen 534 aus der Umgebung auf einen gemeinsamen Punkt gebrochen werden. An diesem Punkt ist der optische Eingang der Abtastvorrichtung 541 angeordnet. Vorzugsweise werden die Lichtstrahlen 534 vom holographischen Element 520 derart gebrochen, daß deren jeweiliger Einfallswinkel auf die Abtastvorrichtung 541 eindeutige Auskunft über den Einfallswinkel des jeweiligen Lichtstrahls auf das holographische Element 520 liefert. Eine mögliche Ausführungsform eines solchen holographischen Elements 520 ist im Abschnitt 2.3.2 beschrieben.
Ein solches Informationssystem 500 könnte zum Beispiel dazu dienen, Informationen bezüglichen des vom Auge 510 wahrgenommenen Gesichtsfelds zu gewinnen.
Fig.
Figur 6 zeigt eine schematische Detailansicht eines Informationssystems 600 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Das Informationssystem 600 weist eine Projektionsvorrichtung 642, eine Abtastungvorrichtung 641, eine Lichtleitvorrichtung 645 sowie ein vor einem Auge 610 angeordnetes holographisches Element 620. Die Projektionsvorrichtung projiziert ein Lichtstrahl 633, der ein Teilerspiegel 644 teilweise passiert und von der Lichtleitvorrichtung 645 über das holographische Element 620 auf die Netzhaut 611 des Auges 610 gelenkt wird. Dort wird der projizierte Lichtstrahl 633 als Reflexlichtstrahlen 631 In verschiedene Richtungen zurückgestreut. Manche 631a der Reflexlichtstrahlen 631 werden von der Linse 613 des Auges 610 derart gebündelt, daß sie 631a nahezu parallel jedoch entgegengesetzt zum Projektionsstrahl 633 durch die Pupille 614 hindurchstrahlen. Danach werden diese Reflexlichtstrahlen 631a vom holographischen Element 620 gebrochen, von der Lichtleitvorrichtung 645 gelenkt, am Teilerspiegel 644 teilweise reflektiert und von der Abtastvorrichtung 641 erfaßt. Andere 631b der Reflexlichtstrahlen 631 werden beispielsweise von der Iris 612 des Auges 610 an einem Austreten aus dem Auge 610 gehindert.
In diesem Ausführungsbeispiel teilen sich der Projektionsstrahl 633 und der Abtaststrahl 631a einen gemeinsamen Strahlengang. Somit sind keine zwei Lichtleitvorrichtungen 645 notwendig. Da das Netzhaut lediglich ca. 4% bis 10% des darauffallenden Lichtes reflektiert, wird vorzugsweise ein Teilerspiegel 644 gewählt, der den Abtaststrahl 631a nahezu vollständig in Richtung Abtastvorrichtung 641 reflektiert und den Projektionsstrahl 633 dementsprechend schwächt. Um diese Abschwächung des Projektionsstrahls 633 zu kompensieren, wird die Intensität des Projektionsstrahls 633 entsprechend erhöht. Die maximale Intensität des Projektionsstrahls 633 wird typischerweise durch die maximale Belastungsgrenze der Netzhaut 611 bestimmt.
In einem solchen Ausfuhrungsbeispiel kann die
Einschränkung des abgetasteten Gebiets über eine entsprechende räumliche Einschränkung des vom Projektionsstrahl 633 beleuchteten Gebiets erfolgen. Eine
Einschränkung der Strahlengänge, entlang welchen ein Lichtstrahl 631a von der Netzhaut 611 zur Abtastvorrichtung 641 zurückgestrahlt werden kann, erfolgt automatisch durch die Pupille 614.
Fig. 7
Fig. 7A und 7B zeigen eine schematische Draufsicht bzw. Seitenansicht auf ein Informationssystem gemäß einem siebten Ausfuhrungsbeispiel , bei dem das holographische Element Licht entlang einer virtuellen Ellipsoidflache 721 bricht.
In den Figuren 7A und 7B ist schematisch dargestellt, wie auf das optische Augenmittelpunkt 712 gerichtete Lichtstrahlen 734, die an der vituellen Ellipsoidflache gemäß einer an der Reflektionsstelle senkrecht zur Ellipsoidflache 721 stehenden spiegelnden Flache reflektiert werden, durch einen gemeinsamen Punkt 722 verlaufen, der auch von denjenigen Strahlen 735 gemeinsam durchlaufen wird, die vom optischen Augenmittelpunkt 712 ausgehend an der Innenseite der Ellipsoidflache 721 spiegelnd reflektiert werden.
Fig. 8
Figur 8A zeigt eine schematische Vorderansicht auf ein Informationssystem gemäß einem achten Ausführungsbeispiel. Figur 8B zeigt eine schematische Draufsicht entlang Schnitt B in Figur 8A. Figur 8C zeigt eine schematische Draufsicht entlang Schnitt C in Figur 8A.
Figur 8A zeigt ein in der Form eines Brillenglases 820 ausgeführtes holographisches Element 820, das an einem Brillengestell 803 befestigt ist. Das holographische
Element 820 weist indirekt Markierungen 822 auf. Vorzugsweise sind die Markierungen 822 nicht im allgemeinen sichtbar, sondern sind holographisch realisiert, so daß sie lediglich Licht einer bestimmten Wellenlänge, Phase und Einfallswinkel beeinflussen.
Figur 8B zeigt eine kombinierte Projektions- und Abtastvorrichtung 843, die Lichtstrahlen 835, 836 auf einen Markierungen 822 aufweisenden virtuellen holographischen Gegenstand 821 projiziert. Projizierte Lichtstrahlen 835, die die Markierungen nicht treffen, werden vom virtuellen holographischen Gegenstand 821 in Richtung Auge 810 gebrochen. Projizierte Lichtstrahlen 836, die die Markierungen treffen, werden vom virtuellen holographischen Gegenstand 821 entlang dem Projektionsstrahlengang zurückreflektiert und können somit von der kombinierte Projektions- und Abtastvorrichtung 843 erfaßt werden. So kann sowohl die Projektionsrichtung als auch der aufgrund einer Projektion und anschließender Erfassung des projizierten Lichtstrahls zu erwartende Signalpegel überprüft werden. Zudem können die erkannten Markierungen 822 als Bezugskoordinaten bei einer Informationsgewinnung oder einem Zurverfugungstellen von Informationen Verwendung finden .
Figur 8C zeigt den möglichen Aufbau einer kombinierten Projektions- und Abtastvorrichtung 843, die ähnlich der Figur 6 eine Projektionsvorrichtung 842, eine Abtastvorrichtung 841, einen Teilerspiegel 844 und eine Lichtleitvorrichtung 845 umfaßt. Über die analog der Figur 8B projizierten und von den Markierungen 822 des virtuellen holographischen Gegenstands 821 zurückreflektierten Lichtstrahlen 836 läßt sich beispielsweise der Stellwinkel der Lichtleitvorrichtung 845 überprüfen. Zudem können die erkannten Markierungen 822 als Bezugskoordinaten bei einer In formationsgewinnung oder einem Zurverfugungstellen von Informationen Verwendung finden
Fig.
Die Figuren 9A-9E zeigen eine schematische Darstellung der Funktionsweise einer Abtastvorrichtung 941 gemäß einem neunten Ausfuhrungsbeispiel, wobei die Abtastvorrichtung 941 zwei konzentrisch umeinander liegende detektierende Bereiche 941a, 94 lb umfaßt.
In Figur 9A detektiert lediglich Bereich 941b Licht. Somit muß das Strahlende ganzlich innerhalb des Bereichs 941b liegen. Anschließend detektieren beide Bereiche 941a und 941b Licht gemäß Figur 9B. Das Strahlende bewegt sich eindeutig vom Bereich 941b hinweg. Die Bewegungsrichtung ist unbekannt.
Anschließend detektiert lediglich Bereich 941a Licht gemäß Figur 9C. Somit muß das Strahlende gänzlich innerhalb des Bereichs 941a liegen Anschließend gemäß Figur 9D detektiert Bereich 941b kein Licht, wahrend Bereich 941a weniger Licht als zuvor detektiert. Das Strahlende bewegt sich eindeutig der Abtastvorrichtung 941 hinweg. Die Bewegungsrichtung ist unbekannt In Figur 9E detektiert weder Bereich 941a noch Beieich 941b Licht. Das Strahlende liegt somit eindeutig außerhalb der Bereiche 941a und 941b.
Eine derartige Abtastvorrichtung 941 kann vorteilhafterweise dazu angewandt werden, ein Strahlende bezüglich zweier Koordinaten zu orten bzw positionieren.
Fig. 10 Die Figuren 10A-10D zeigen eine schematische Darstellung der Funktionsweise einer Abtastvorrichtung 1041 gemäß einem zehnten Ausfuhrungsbeispiel , wobei die Abtastvorrichtung 1041 Licht in zwei benachbarten Bereichen 1041a, 1041b detektiert.
In Figur 10A detektiert lediglich Bereich 1041a Licht. Somit muß das Strahlende zumindest teilweise innerhalb des Bereichs 1041a liegen. Anschließend detektieren beide Bereiche 1041a und 1041b Licht gemäß Figur 10B. Das Strahlende bewegt sich eindeutig vom Bereich 1041a hinweg in Richtung des Bereichs 1041b.
Anschließend detektiert lediglich Bereich 1041b Licht gemäß Figur IOC. Somit muß das Strahlende zumindest teilweise innerhalb des Bereichs 1041b liegen und sich weiter in die bisher bestimmte Richtung bewegt haben.
Schließlich gemäß Figur 10D detektiert Bereich 1041a noch
Bereich 1041b Licht, ohne daß Bereich 1041a in der Zwischenzeit Licht delektierte. Das Strahlende hat sich somit eindeutig von der Abtastvorrichtung 1041 in die bisher bestimmte Richtung hinweg bewegt.
Eine derartige Abtastvorrichtung 1041 kann vorteilhafterweise dazu angewandt werden, estzustellen, in welche Richtung ein darauffallender Lichtstrahlende sich bewegt und/oder wann das Lichtstrahlende einen bestimmten Bereich verläßt.
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: 1. Informationssystem zum Zurve ugungstellen von Informationen in Korrelation mit auf ein Auge fallendem Licht mit einem vor dem Auge gelagerten holographischen Element; und einer optischen Abtastvorrichtung, die auf das Auge fallendes Licht über das holographischen Element erfaßt.
2. Informationssystem gemäß Punkt 1, wobei die optische Abtastvorrichtung in einem festen, vorbestimmten
Winkelverhältnis zum holographischen Element steht.
3. Informationssystem gemäß Punkt 1 oder 2, wobei das optischen Abtastvorrichtung Licht erfaßt, das von dem holographischen Element vor seinem Auftreffen auf das Auge gebrochen wird und nicht ins Auge gelangt .
4. Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei das optischen Abtastvorrichtung Licht erfaßt, das erst von dem Auge zurückreflektiert und dann vom holographischen Element gebrochen worden ist.
5. Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht lediglich bei einigen diskreten Wellenlängen im sichtbaren Bereich vor seinem Auftreffen auf das Auge zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht und von dem Auge zurückreflektiertes Licht lediglich bei einer diskreten Wellenlänge im Infrarotbereich zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht.
6. Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden
Punkte, wobei das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht bei weniger als
20, weniger als 10 oder weniger als 5 diskreten Wellenlangen im sichtbaren Bereich entweder vor seinem Auftreffen auf das Auge oder nach seiner Ruckstreuung aufgrund des Auges zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht.
7. Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht bei einer diskreten Wellenlange im Infrarotbereich entweder vor seinem Auftreffen auf das Auge oder nach seiner Ruckstreuung aufgrund des Auges zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht.
8. Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei das holographische Element von dem Auge zurückreflektiertes Licht lediglich bei einer diskreten Wellenlange im Infrarotbereich zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht.
9. Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei das holographische Element Licht einer oder einigen diskreten Wellenlangen bricht, bei der die optische Abtastvorrichtung eine starke Empfindlichkeit aufweist .
10. Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei das holographische Element Licht bei einigen diskreten Wellenlangen derart bricht, daß das gebrochene Licht auf einen gemeinsamen Punkt gelenkt wird, und der Einfallswinkel des Lichtes auf diesen Punkt einen eindeutigen, wahlweise auch wellenlangenunabhangigen Ruckschluß auf den Einfallswinkel des Lichtes auf das holographische Element erlaubt . 11. In ormationssystem gemäß einem der vorhergehenden Punkte, mit einer optischen Projektionsvorrichtung, die Licht über das holographischen Element in das Auge projiziert .
12. Informationssystem gemäß Punkt 11, wobei das von der optischen Abtastvorrichtung erfaßte und das vor der optischen Projektionsvorrichtung projizierte Licht in entgegengesetzter Richtung durch eine gemeinsame Lichtleitoptik läuft und derart durch die optische Abtastvorrichtung bzw. Projektionsvorrichtung fokussierbar ist, daß ihre jeweiligen Strahlen den gleichen Pfad vom bzw. ins Auge beschreiben.
13. Informationssystem zum Zurverfugungstellen von
Informationen in Korrelation mit aus einem Auge gewonnenen Informationen mit einem vor dem Auge gelagerten holographischen
Element; und - einer optischen Projektionsvorrichtung, die Licht über das holographischen Element in das Auge projiziert.
14. Informationssystem gemäß einem der Punkte 11 bis 13, wobei die optische Projektionsvorrichtung Licht lediglich bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen im sichtbaren Bereich und/oder bei einer Wellenlänge im Infrarotbereich projiziert.
15. Informationssystem gemäß einem der Punkte 11 bis 14, wobei das holographische Element die Wellenlängen des projizierten Lichtes bricht.
16. Informationssystem gemäß einem der Punkte 11-15, wobei die optische Projektionsvorrichtung in einem festen, vorbestimmten Winkelverhältnis zum holographischen Element steht. 17. Informationssystem gemäß Punkt 16, wobei das holographische Element eine oder mehrere optische Markierungen umfaßt, deren Lichtreflektionseigenschaften das Informationssystem mittels einer Photodetektorvorrichtung dazu heranziehen kann, einen Projektionswinkel der optischen Projektionsvorrichtung und/oder einer Lichtleitvorrichtung zu eichen.
18. Informationssystem gemäß Punkt 17 einschließlich Punkt 12, wobei das Informationssystem die Lichtreflektionseigenschaften der optischen Markierungen dazu heranzieht, einen Abtastwinkel der optischen Abtastvorrichtung und/oder einer Lichtleitvorrichtung zu eichen.
19. Informationssystem gemäß Punkt 17, wobei die optischen Markierungen dadurch erzeugt werden, daß spiegelnde Elemente bei der Erstellung des holographischen Elements derart im holographischen Element abgebildet werden, daß sie Licht einer oder mehreren Wellenlängen, das entsprechend dem vorbestimmten Winkelverhältnis zur optischen Projektionsvorrichtung auf das holographische Element fällt, entlang dem Einfallspfad zurückstrahlt werden.
20. Informationssystem gemäß Punkt 19, wobei die Photodetektorvorrichtung einen Teilerspiegel aufweist, der derart im Lichtstrahl der optischen Projektionsvorrichtung angeordnet ist, daß er einen Teil des Lichtes, das entgegen der Projektionsrichtung auf den Teilerspiegel trifft, in Richtung eines Photodetektors lenkt, der in mindestens zwei konzentrisch umeinander liegenden Bereiche detektiert. 21. Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei das holographische Element lichtbrechende Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen aufweist, die einer Spiegelung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Fläche entsprechen.
22. Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Punkte, wobei das holographische Element lichtbrechende Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen aufweist, die einer Brechung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Fläche entsprechen, welche Brechung einer Spiegelung an einer jeweiligen, um die Rotationsachse des Ellipsoids rotationssymmetrischen Kegelfläche entspricht, die am Ort der Brechung senkrecht zum Ellipsoid steht.
23. Verfahren zum Zurverfugungstellen von Informationen in Korrelation mit auf ein Auge fallendem Licht, bei dem ein holographisches Element vor dem Auge gelagert wird; und - eine optische Abtastvorrichtung das auf das Auge fallende Licht über das holographischen Element erfaßt.
24. Verfahren gemäß Punkt 23, wobei die optische Abtastvorrichtung in einem festen, vorbestimmten Winkelverhältnis zum holographischen Element steht.
25. Verfahren gemäß Punkt 23 oder 24, wobei das optischen Abtastvorrichtung Licht erfaßt, das von dem holographischen Element vor seinem Auftreffen auf das Auge gebrochen wird und nicht ins Auge gelangt. 26. Verfahren einem der Punkte 23 bis 25, wobei das optischen Abtastvorrichtung Licht erfaßt, das erst von dem Auge zurückreflektiert und dann vom holographischen Element gebrochen worden ist.
27. Verfahren gemäß einem der Punkte 23 bis 26, wobei das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht lediglich bei einigen diskreten Wellenlängen im sichtbaren Bereich vor seinem Auftreffen auf das Auge zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht und von dem Auge zurückreflektiertes Licht lediglich bei einer diskreten Wellenlänge im Infrarotbereich zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht.
28. Verfahren gemäß einem der Punkte 23 bis 27, wobei das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht bei weniger als 20, weniger als 10 oder weniger als 5 diskreten Wellenlängen im sichtbaren Bereich entweder vor seinem Auftreffen auf das Auge oder nach seiner Rückstreuung aufgrund des Auges zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht.
29. Verfahren gemäß einem der Punkte 23 bis 28, wobei das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht bei einer diskreten Wellenlänge im Infrarotbereich entweder vor seinem Auf treffen auf das Auge oder nach seiner Rückstreuung aufgrund des Auges zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht.
30. Verfahren gemäß einem der Punkte 23 bis 29, wobei das holographische Element von dem Auge zurückreflektiertes Licht lediglich bei einer diskreten Wellenlänge im Infrarotbereich zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht. 31. Verfahren gemäß einem der Punkte 23 bis 30, wobei das holographische Element Licht einer oder einigen diskreten Wellenlängen bricht, bei der die optische Abtastvorrichtung eine starke Empfindlichkeit aufweist.
32. Verfahren gemäß einem der Punkte 23 bis 31, wobei das holographische Element Licht bei einigen diskreten Wellenlängen derart bricht, daß das gebrochene Licht auf einen gemeinsamen Punkt gelenkt wird, und der Einfallswinkel des Lichtes auf diesen Punkt einen eindeutigen, wahlweise auch wellenlängenunabhängigen Rückschluß auf den Einfallswinkel des Lichtes auf das holographische Element erlaubt.
33. Verfahren gemäß einem der Punkte 23 bis 32, bei dem eine optische Projektionsvorrichtung Licht über das holographischen Element in das Auge projiziert.
34. Verfahren gemäß Punkt 33, wobei das von der optischen Abtastvorrichtung erfaßte und das vor der optischen Pro ektionsvorrichtung projizierte Licht in entgegengesetzter Richtung durch eine gemeinsame Lichtleitoptik läuft und derart durch die optische Abtastvorrichtung bzw. Projektionsvorrichtung fokussierbar ist, daß ihre jeweiligen Strahlen den gleichen Pfad vom bzw. ins Auge beschreiben.
35. Verfahren zum Zurverfugungstellen von Informationen In Korrelation mit aus einem Auge gewonnenen Informationen, bei dem ein holographisches Element vor dem Auge gelagert wird; und eine optische Projektionsvorrichtung Licht über das holographischen Element in das Auge projiziert. 36. Verfahren gemäß einem der Punkte 33 bis 35, wobei die optische Projektionsvorrichtung Licht lediglich bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen im sichtbaren Bereich und/oder bei einer Wellenlänge im Infrarotbereich projiziert.
37. Verfahren gemäß einem der Punkte 33 bis 36, wobei das holographische Element die Wellenlängen des projizierten Lichtes bricht.
38. Verfahren gemäß einem der Punkte 33 bis 37, wobei die optische Projektionsvorrichtung in einem festen, vorbestimmten Winkelverhältnis zum holographischen Element steht.
39. Verfahren gemäß Punkt 38, wobei das holographische Element mit einer oder mehreren optischen Markierungen versehen wird, deren Lichtreflektionseigenschaften mittels einer Photodetektorvorrichtung dazu herangezogen werden können, einen Projektionswinkel der optischen Projektionsvorrichtung und/oder einer
Lichtleitvorrichtung zu eichen.
40. Verfahren gemäß Punkt 39 einschließlich Punkt 34, wobei die Lichtreflektionseigenschaften der optischen
Markierungen dazu herangezogen werden, einen Abtastwinkel der optischen Abtastvorrichtung und/oder einer Lichtleitvorrichtung zu eichen.
41. Verfahren gemäß Punkt 39, wobei die optischen Markierungen dadurch erzeugt werden, daß spiegelnde Elemente bei der Erstellung des holographischen Elements derart im holographischen Element abgebildet werden, daß sie Licht einer oder mehreren Wellenlängen, das entsprechend dem vorbestimmten Winkelverhältnis zur optischen Projektionsvorrichtung auf das holographische Element fällt, entlang dem Einfallspfad zurückstrahlt werden .
42. Verfahren gemäß Punkt 41, wobei die Photodetektorvorrichtung mit einerα in mindestens zwei konzentrisch umeinander liegenden Bereiche delektierenden Photodetektor und einem Teilerspiegel versehen ist, der derart im Lichtstrahl , der optischen Projektionsvorrichtung angeordnet ist, daß er einen Teil des Lichtes, das entgegen der Projektionsrichtung auf den Teilerspiegel trifft,, in Richtung des Photodetektors lenkt .
43. Verfahren gemäß einem der Punkte 23 bis 42, wobei das holographische Element lichtbrechende Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen aufweist, die einer Spiegelung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Fläche entsprechen,
44. Verfahren gemäß einem der Punkte 23 bis 43, wobei das holographische Element lichtbrechende Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlängen aufweist, die einer Brechung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Fläche entsprechen, welche Brechung einer
Spiegelung an einer jeweiligen, um die Rotationsachse des
Ellipsoids rotationssymmetrischen Kegelfläche entspricht, die am Ort der Brechung senkrecht zum Ellipsoid steht.
Während die vorstehende Beschreibung sich titelgemäß auf
Ausführüngsbeispiele beschränkt, die unter die eingangs genannten Oberbegriffe "abtastendes Informationssystem"" und " rojizierendes Informationssystem" fallen, kann jedes besprochene Einzelmerkmal ihrer Offenbarung ebenfalls in einer Ausführung der eingangs durch vollinhaltliche Bezugnahme identifizerten Systemen, Vorrichtungen und Verfahren Anwendung finden. Die in der vorliegenden Anmeldung erwähnten Anmeldungen des gleichen Anmelders und/oder gleicher Erfinder sind als zusammengehöriges Erfindungskomplex anzusehen.

Claims

Ansprüche
1 Informationssystem zum Zurverfugungstellen von Informationen in Korrelation mit auf ein Auge fallendem Licht mit - einem vor dem Auge gelagerten holographischen Element und einer optischen Abtastvorrichtung, die auf das Auge fallendes Licht über das holographischen Element erfaßt
2 Informationssystem gemäß Anspruch 1 wobei die optische Abtastvorrichtung in einem festen, vorbestimmten Winkelverhaltnis zum holographischen Element steht
3 Informationssystem gemäß Anspruch 1 oder 2 wobei das optischen Abtastvorrichtung Licht erfaßt, das von dem holographischen Element vor seinem Auftreffen auf das Auge gebrochen wird und nicht ins Auge gelangt
4 Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optischen Abtastvorrichtung Licht erfaßt, das erst von dem Auge zuruckreflektiert und dann vom holographischen Element gebrochen worden ist
5 Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht lediglich bei einigen diskreten Wellenlangen im sichtbaren Bereich vor seinem Auftreffen auf das Auge zur Erfassung durch die optische Abtastvornchtung bricht und von dem Auge zuruckreflektiertes Licht lediglich bei einer diskreten Wellenlange im Infrarotbereich zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht
6 Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht bei weniger als 20 weniger als 10 oder weniger als 5 diskreten Wellenlangen im sichtbaren Bereich entweder vor seinem Auftreffen auf das Auge oder nach seiner Ruckstreuung aufgrund des Auges zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht
7 Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche wobei das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht bei einer diskreten Wellenlange im Infrarotbereich entweder vor seinem Auftreffen auf das Auge oder nach seiner Ruckstreuung aufgrund des Auges zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht
8 Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das holographische Element von dem Auge zuruckreflektiertes Licht lediglich bei einer diskreten Wellenlange im Infrarotbereich zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht
9 Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das holographische Element Licht einer oder einigen diskreten Wellenlangen bricht, bei der die optische Abtastvorrichtung eine starke Empfindlichkeit aufweist
10 Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das holographische Element Licht bei einigen diskreten Wellenlangen derart bricht, daß das gebrochene Licht auf einen gemeinsamen Punkt gelenkt wird, und der Einfallswinkel des Lichtes auf diesen Punkt einen eindeutigen, wahlweise auch wellenlangenunabhangigen Ruckschluß auf den Einfallswinkel des Lichtes auf das holographische Element erlaubt
1 1 Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer optischen Projektionsvorrichtung die Licht über das holographischen
Element in das Auge projiziert 12 Informationssystem gemäß Anspruch 11 , wobei das von der optischen Abtastvorrichtung erfaßte und das vor der optischen Projektionsvorrichtung projizierte Licht in entgegengesetzter Richtung durch eine gemeinsame Lichtleitoptik lauft und derart durch die optische Abtastvorrichtung bzw Projektionsvorrichtung fokussierbar ist, daß ihre jeweiligen Strahlen den gleichen Pfad vom bzw ins Auge beschreiben
13 Informationssystem zum Zurverfugungstellen von Informationen in Korrelation mit aus einem Auge gewonnenen Informationen mit einem vor dem Auge gelagerten holographischen Element, und einer optischen Projektionsvorrichtung, die Licht über das holographischen Element in das Auge projiziert
14 Informationssystem gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die optische Projektionsvorrichtung Licht lediglich bei einer oder einigen diskreten Wellenlangen im sichtbaren Bereich und/oder bei einer Wellenlange im Infrarotbereich projiziert
15 Informationssystem gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14 wobei das holographische Element die Wellenlangen des projizierten Lichtes bricht
16 Informationssystem gemäß einem der Ansprüche 11 -15, wobei die optische Projektionsvorrichtung in einem festen vorbestimmten Winkelverhaltnis zum holographischen Element steht
17 Informationssystem gemäß Anspruch 16 wobei das holographische Element eine oder mehrere optische Markierungen umfaßt deren Lichtreflektionseigenschaften das Informationssystem mittels einer Photodetektorvorrichtung dazu heranziehen kann einen Projektionswinkel der optischen Projektionsvorrichtung und/oder einer Lichtleitvomchtung zu eichen
18 Informationssystem gemäß Anspruch 17 einschließlich Anspruch 12, wobei das Informationssystem die Lichtreflektionseigenschaften der optischen Markierungen dazu heranzieht, einen Abtastwinkel der optischen Abtastvorrichtung und/oder einer Lichtleitvomchtung zu eichen
19 Informationssystem gemäß Anspruch 17 wobei die optischen Markierungen dadurch erzeugt werden, daß spiegelnde Elemente bei der
Erstellung des holographischen Elements derart im holographischen Element abgebildet werden, daß sie Licht einer oder mehreren Wellenlangen, das entsprechend dem vorbestimmten Winkelverhaltnis zur optischen Projektionsvorrichtung auf das holographische Element fallt, entlang dem Einfallspfad zurückstrahlt werden
20 Informationssystem gemäß Anspruch 19 wobei die Photodetektorvorrichtung einen Teilerspiegel aufweist, der derart im Lichtstrahl der optischen Projektionsvorrichtung angeordnet ist, daß er einen Teil des Lichtes, das entgegen der Projektionsrichtung auf den
Teilerspiegel trifft, in Richtung eines Photodetektors lenkt, der in mindestens zwei konzentrisch umeinander egenden Bereiche detektiert
21 Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche wobei das holographische Element lichtbrechende Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlangen aufweist, die einer Spiegelung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Flache entsprechen
22 Informationssystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das holographische Element lichtbrechende Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlangen aufweist, die einer Brechung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Flache entsprechen welche Brechung einer Spiegelung an einer jeweiligen, um die Rotationsachse des Ellipsoids rotationssymmetrischen Kegelflache entspricht die am Ort der Brechung senkrecht zum Ellipsoid steht
23 Verfahren zum Zurverfugungstellen von Informationen in Korrelation mit auf ein Auge fallendem Licht, bei dem ein holographisches Element vor dem Auge gelagert wird, und eine optische Abtastvornchtung das auf das Auge fallende Licht über das holographischen Element erfaßt
24 Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei die optische Abtastvorrichtung in einem festen, vorbestimmten Winkelverhaltnis zum holographischen
Element steht
25 Verfahren gemäß Anspruch 23 oder 24, wobei das optischen Abtastvorrichtung Licht erfaßt, das von dem holographischen Element vor seinem Auftreffen auf das Auge gebrochen wird und nicht ms Auge gelangt
26 Verfahren einem der Ansprüche 23 bis 25 wobei das optischen Abtastvorrichtung Licht erfaßt, das erst von dem Auge zuruckreflektiert und dann vom holographischen Element gebrochen worden ist
27 Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 26 wobei das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht lediglich bei einigen diskreten Wellenlangen im sichtbaren Bereich vor seinem Auftreffen auf das Auge zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht und von dem Auge zuruckreflektiertes Licht lediglich bei einer diskreten Wellenlange im Infrarotbereich zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht
28 Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 27 wobei das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht bei weniger als 20, weniger als 10 oder weniger als 5 diskreten Wellenlangen im sichtbaren Bereich entweder vor seinem Auftreffen auf das Auge oder nach seiner Ruckstreuung aufgrund des Auges zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht
29 Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 28, wobei das holographische Element aus dem Gesichtsfeld des Auges stammendes Licht bei einer diskreten Wellenlange im Infrarotbereich entweder vor seinem Auftreffen auf das Auge oder nach seiner Ruckstreuung aufgrund des Auges zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht
30 Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 29 wobei das holographische Element von dem Auge zuruckreflektiertes Licht lediglich bei einer diskreten Wellenlange im Infrarotbereich zur Erfassung durch die optische Abtastvorrichtung bricht
31 Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 30 wobei das holographische Element Licht einer oder einigen diskreten Wellenlangen bricht, bei der die optische Abtastvorrichtung eine starke Empfindlichkeit aufweist
32 Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 31 wobei das holographische Element Licht bei einigen diskreten Wellenlangen derart bricht, daß das gebrochene Licht auf einen gemeinsamen Punkt gelenkt wird und der Einfallswinkel des Lichtes auf diesen Punkt einen eindeutigen wahlweise auch wellenlangenunabhangigen Rückschluß auf den Einfallswinkel des Lichtes auf das holographische Element erlaubt
33 Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 32 bei dem eine optische Projektionsvorrichtung Licht über das holographischen Element in das Auge projiziert
34 Verfahren gemäß Anspruch 33, wobei das von der optischen Abtastvornchtung erfaßte und das vor der optischen Projektionsvorrichtung projizierte Licht in entgegengesetzter Richtung durch eine gemeinsame Lichtleitoptik lauft und derart durch die optische Abtastvorrichtung bzw Projektionsvorrichtung fokussierbar ist daß ihre jeweiligen Strahlen den gleichen Pfad vom bzw ins Auge beschreiben
35 Verfahren zum Zurverfugungstellen von Informationen in Korrelation mit aus einem Auge gewonnenen Informationen bei dem ein holographisches Element vor dem Auge gelagert wird und eine optische Projektionsvorrichtung Licht über das holographischen Element in das Auge projiziert
36 Verfahren gemäß einem der Ansprüche 33 bis 35 wobei die optische Projektionsvorrichtung Licht lediglich bei einer oder einigen diskreten Wellenlangen im sichtbaren Bereich und/oder bei einer Wellenlange im Infrarotbereich projiziert
37 Verfahren gemäß einem der Ansprüche 33 bis 36 wobei das holographische Element die Wellenlangen des projizierten Lichtes bricht
38 Verfahren gemäß einem der Ansprüche 33 bis 37 wobei die optische Projektionsvorrichtung in einem festen vorbestimmten Winkelverhaltnis zum holographischen Element steht 39 Verfahren gemäß Anspruch 38 wobei das holographische Element mit einer oder mehreren optischen Markierungen versehen wird deren Lichtreflektionseigenschaften mittels einer Photodetektorvorrichtung dazu herangezogen werden können, einen Projektionswinkel der optischen Projektionsvorrichtung und/oder einer Lichtleitvomchtung zu eichen
40 Verfahren gemäß Anspruch 39 einschließlich Anspruch 34, wobei die Lichtreflektionseigenschaften der optischen Markierungen dazu herangezogen werden einen Abtastwinkel der optischen Abtastvorrichtung und/oder einer Lichtleitvomchtung zu eichen
41 Verfahren gemäß Anspruch 39, wobei die optischen Markierungen dadurch erzeugt werden, daß spiegelnde Elemente bei der Erstellung des holographischen Elements derart im holographischen Element abgebildet werden, daß sie Licht einer oder mehreren Wellenlangen das entsprechend dem vorbestimmten Winkelverhaltnis zur optischen Projektionsvorrichtung auf das holographische Element fallt, entlang dem Einfallspfad zurückstrahlt werden
42 Verfahren gemäß Anspruch 41 , wobei die Photodetektorvorrichtung mit einem in mindestens zwei konzentrisch umeinander liegenden Bereiche detektierenden Photodetektor und einem Teilerspiegel versehen ist, der derart im Lichtstrahl der optischen Projektionsvorrichtung angeordnet ist, daß er einen Teil des Lichtes das entgegen der Projektionsrichtung auf den Teilerspiegel trifft, in Richtung des Photodetektors lenkt
43 Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 42 wobei das holographische Element lichtbrechende Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlangen aufweist die einer Spiegelung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Flache entsprechen
44 Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 43, wobei das holographische Element lichtbrechende Eigenschaften bei einer oder einigen diskreten Wellenlangen aufweist, die einer Brechung an der Konkavseite einer gemäß der Krümmung eines rotationssymmetrischen Ellipsoids ausgebildeten Flache entsprechen, welche Brechung einer Spiegelung an einer jeweiligen, um die Rotationsachse des Ellipsoids rotationssymmetrischen Kegelflache entspricht, die am Ort der Brechung senkrecht zum Ellipsoid steht
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