WO2022188998A1 - Portable sehhilfe - Google Patents

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WO2022188998A1
WO2022188998A1 PCT/EP2021/056405 EP2021056405W WO2022188998A1 WO 2022188998 A1 WO2022188998 A1 WO 2022188998A1 EP 2021056405 W EP2021056405 W EP 2021056405W WO 2022188998 A1 WO2022188998 A1 WO 2022188998A1
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WO
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visual aid
movement
still image
enlarged section
image
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/056405
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English (en)
French (fr)
Inventor
André REBER
Original Assignee
Reber Andre
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Reber Andre filed Critical Reber Andre
Priority to PCT/EP2021/056405 priority Critical patent/WO2022188998A1/de
Priority to EP21712482.5A priority patent/EP4305613A1/de
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B21/00—Teaching, or communicating with, the blind, deaf or mute
    • G09B21/001—Teaching or communicating with blind persons
    • G09B21/008—Teaching or communicating with blind persons using visual presentation of the information for the partially sighted
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B25/00—Eyepieces; Magnifying glasses
    • G02B25/002—Magnifying glasses
    • G02B25/005—Magnifying glasses with means for adjusting the magnifying glass or the object viewed
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0138—Head-up displays characterised by optical features comprising image capture systems, e.g. camera

Definitions

  • the invention relates to a portable viewing aid with a camera module for recording a video, an image memory for storing the video, an image processing device for generating a still image of a section of the video and for generating an enlarged section of the still image, a motion sensor and a display unit for displaying the enlarged section of the still image, wherein the enlarged section that can be displayed on the display unit can be moved over the still image as a function of a movement of the visual aid detected by the motion sensor.
  • Such visual aids are used, for example, by people with age-related macular degeneration (AMD), but also by people with other visual impairments.
  • AMD is a progressive disease with a typical onset of around age 60 and beyond. AMD sufferers suffer from a loss of central vision.
  • the macula affected by the disease is the highest-resolution region on the retina that normal-sighted people use to read and see detail.
  • AMD sufferers adapt to the loss of central vision by perceiving incident light rays with neighboring, still functional, peripheral sensory cells on the retina.
  • the resolution in this peripheral region is significantly lower (even for people with normal vision).
  • magnification is known to be the most important supporting factor Helps people see and read text and object details again.
  • the useful field of view is proportionally reduced, which in turn makes reading text more difficult, for example due to the small number of letters displayed.
  • Reading devices consisting of a camera, a computer, a large display and a guide table mounted under the camera are known.
  • the guide table enables the reading material to be guided line by line. Due to their size, these arrangements can only be used stationary.
  • electronic magnifying glasses contain an integrated camera, memory, processor and an integrated display. Similar to a tablet PC, the display is operated at a normal reading distance (usually around 30 cm) in front of the eye. From a certain enlargement requirement and the associated screen size, the devices become unwieldy for portable use. Another disadvantage is the sensitivity to extraneous light.
  • Arrangements which offer a relatively large field of view and can be used in a portable manner, in which the image supplied by the camera is supplied to a head-worn, home or spectacle-like image display device (so-called "Head Mounted Display” - HMD).
  • Head Mounted Display - HMD
  • Disadvantages of these systems are that they are socially difficult to tolerate due to their size and their constant position on the head, and that the image is blurred particularly when the head trembles. If the visually impaired person reads a text with such a system and follows the line of text with a rotating movement of the head, the superimposed trembling movement results in the ability to read being significantly restricted.
  • a portable visual aid is known from US 2017/249859, which a visually impaired person can hold in front of one eye and in which an enlarged image is displayed on a display close to the eye, the displayed image section being shifted depending on a movement of the visual aid detected by a motion sensor becomes.
  • the object of the invention is therefore to create a portable viewing aid belonging to the technical field mentioned at the outset, which allows a person concerned to comfortably and completely view a still image of a detection area of interest despite a high need for magnification and with a low displacement speed.
  • the portable visual aid comprises switching means for stopping the display of the enlarged section of the still image on the display unit and for storing the enlarged section last displayed, as well as for continuing the display of the stored, enlarged section of the still image last displayed on the display unit.
  • the person can activate the switching means so that the display of the section last displayed is stopped and this section is saved. If the person concerned wants to continue viewing the still image, they can in turn activate the switching means so that the saved section of the still image is displayed and they can move the displayed section further by moving the visual aid over the still image.
  • the person may change their posture, such as the position of their head, converse with a third party, listen to an announcement at a train station, or concentrate on anything else. In any case, she can then continue viewing the still image exactly where she left it before.
  • a navigation lock for the display, so to speak, can be activated or deactivated by the switching means. This prevents the section displayed from being lost when the device is set down.
  • the images displayed on the display unit can be the images displayed by the camera in real time, or images which have previously been stored in the memory are displayed on the display unit with a time delay.
  • the display unit is in the form of a "near-to-eye" display. Similar to binoculars, the display is operated close to the eye and also has an extraneous light barrier in the form of an eyecup.
  • the visual aid can also include an audio unit for the input and output of speech. In this way, functions can also be carried out with voice support.
  • the visual aid can be monocular as well as binocular. It is designed in such a way that, analogous to binoculars, it can be held to the eye or eyes quickly and easily with the hands and can also be quickly removed from the eye or eyes again.
  • the magnification is set in such a way that the person in question sees enough detail to capture the area of interest (e.g. a display board).
  • the device is held to the eye with the hands, like binoculars.
  • the area of interest is recorded in a video mode of the visual aid, in which the video recorded by the camera is displayed on the display unit. Settings in the form of enlargement and image filters are possible at any time. If the area of interest is in the detection range of the camera, a still image is recorded and displayed using an operating element. If the area of interest is recorded and displayed as a still image, it is now a matter of recognizing and reading further details and/or any text that may be present (for example in the case of a display panel).
  • a corresponding control element is used to zoom into the recorded and displayed still image until a suitable enlargement factor is reached and the enlarged and displayed image section can thus be recognized or read by the user. Zooming can be done both digitally and optically.
  • appropriate control elements can also be used at this stage Desired image filter settings such as contrast enhancement, brightness adjustment, etc. can be made at any time.
  • the navigation i. H. the displayed image section is shifted within the still image by corresponding movements of the visual aid, in that the user moves his head in the desired direction and this head movement is transmitted to the visual aid held on the head.
  • the movements of the device are recorded and the section given by the set magnification is moved over the still image depending on these movements and the corresponding image section is displayed.
  • the device is on the eye during the entire process and thus follows the head movement. In this way, the section given by the set magnification can be shifted over the entire previously recorded still image and the entire still image can thus be viewed.
  • the displacement or the displacement speed of the visible image section in the still image is not directly linked to the head movement in this operating mode. Rather, a displacement speed of the visible section in the still image is determined as a function of the head movement and any other factors.
  • De visual aid is preferably operated electrically.
  • the visual aid can be connected to a suitable electrical energy source such as a standard household socket, for example by means of a cable, with a corresponding adapter being able to be used to adapt the supply voltage if necessary.
  • the visual aid preferably includes an energy store, for example via a battery, an accumulator or a storage capacitor for storing electrical energy for the mobile operation of the visual aid. The energy storage is then charged before use, so that the device can be used for a certain period of time without an external power supply. Charging can be wired, for example using a standard USB cable, or wireless according to one of the well-known standards such as Qi.
  • the visual aid can also include solar cells, so that the energy store can also be recharged with their help on the go.
  • the visual aid advantageously also includes a flash or another lighting device, so that a detection area of interest can be recorded with sufficient brightness even in the dark or in poor lighting conditions.
  • All elements of the vision aid are housed in or attached to a corresponding housing, which housing is designed for easy and handy handling, for example in a similar way to binoculars.
  • the term portable in connection with the visual aid means that the visual aid has a size and weight that allows a person to use the visual aid easily and without problems for a longer period of time, for example for several minutes, i.e. with a Hold hand or both hands in front of one or both eyes.
  • the switching means preferably include a sensor for detecting a distance of the visual aid from an object.
  • the object is, for example, the face of the user of the visual aid or a part of it, such as his forehead, nose, cheek or an eye.
  • the sensor detects whether the device is in the viewer's eye. As soon as the viewer removes the device from their eye, this is recognized by the sensor and the movement of the section is stopped. After the user has realigned himself physically with the device removed, for example, he puts the device back on his head, which is recognized by the sensor and thus enables the displacement of the section to be continued.
  • the sensor is positioned appropriately on the visual aid, preferably in or near the eyecup.
  • the visual aid is used by the user, i.e. is held to the eye, the distance is usually minimal or there is no distance at all.
  • the distance detected by the sensor increases.
  • the visual aid is designed in such a way that the display of the enlarged section of the still image can be stopped on the display unit and the enlarged section last displayed can be stored as soon as the detected distance exceeds a first threshold value. If the user brings the visual aid back to the eye later, the distance is reduced again, the display of the stored, last displayed enlarged section of the still image being continued on the display unit as soon as the distance falls below a second threshold value.
  • the sensor setting from which distance to the eye the device is considered to be detached and thus the navigation lock is activated, can be adjusted.
  • the distance to the eye from which the device is recognized as being on the eye again and the navigation lock is lifted, can also be set. This means that a hysteresis between the points "devices removed from the eye” and "device on the eye” is also possible.
  • the two threshold values can be identical, but they are preferably different so that hysteresis is possible.
  • the threshold values can be specified or permanently set, although they are preferably adjustable.
  • the threshold values can be set, for example, via one or more corresponding operating elements at any time, e.g. by the user, or it takes place, for example, as part of a configuration or an individualization of the device, i.e. the adjustment of the device to a specific person at the beginning of the use of the device by this person Person.
  • the threshold values can also be adjusted later in this case by adjusting the configuration of the device.
  • the configuration takes place, for example, by connecting the visual aid to a computer, and the computer has appropriate software, with which can read the configuration data saved on the device, change it if necessary and save it again on the device.
  • the visual aid is preferably designed in such a way that a signal can be generated when the device is removed from the eye or placed back on the head, i. H. as soon as the first threshold is exceeded or the second threshold is undershot. The user then knows that they can now move the device freely without unintentionally moving the section currently displayed in the still image or that the navigation lock has been released and the section displayed in the still image can be moved again.
  • the signal may be a visual, an audible, or a tactile signal, or any combination of two or more thereof.
  • the visual aid includes appropriate means for signaling such signals, such as a light source, a loudspeaker or a means for generating a vibration of the visual aid or parts thereof.
  • the visual aid for example the image processing device and/or the display unit, can be designed in such a way that the enlarged still image detail displayed last is hidden or continues to be displayed on the output unit as long as the distance falls below the threshold value.
  • the display can therefore be deactivated or frozen.
  • the sensor is, for example, a distance or proximity sensor based on known technology.
  • it can be an infrared-based, laser-based, ultrasonic-based, inductive-based, capacitive-based sensor or based on any other known sensor technology.
  • the sensor is designed in such a way that it can detect when the distance between the visual aid and the object falls below or exceeds the two threshold values, with the distance to be detected preferably being in the range from a few tenths of a millimeter to a few centimeters.
  • the threshold values of the sensor ie the distance from the eye to the device, from which it is considered to be put on or off and the navigation lock is therefore activated, is preferably adjustable.
  • the distance from which position the device is recognized as being on the eye again and the navigation lock is lifted can also be set individually. There is also a hysteresis between the points
  • the switching means can also be configured as operating elements, for example, so that the user can stop the display by actuating these operating elements and can trigger the storage of the last displayed image or continue the display of the last displayed image.
  • the image processing device comprises a microprocessor
  • this wording is to be understood as meaning that a microprocessor is used that provides the functions necessary to achieve the purpose, unless the specific context dictates shows that another element of the visual aid is meant.
  • the image processing device preferably comprises a microprocessor for modifying the video or still image which can be displayed on the display unit.
  • This is preferably a microprocessor for digital image processing, such as a digital signal processor or another microprocessor suitable for image processing.
  • the modification of the video or the still image preferably includes the generation of the enlarged section of the still image by digital zooming. It can also include further modifications such as, for example, contrast enhancement, a change in brightness, color adjustment or other known image processing or digital filtering of the image data.
  • the image data could also be modified by corresponding analog image processing means and methods.
  • the camera module is designed to record a video.
  • the camera module is preferably also designed to record a still image. Accordingly, the still image of such a still image can be generated with the image processing device, for example with the microprocessor, and an enlarged section of it can be displayed on the display unit and moved over this still image.
  • a modified video or a modified still image can be generated from a section of the modified video, which still image can then be displayed on the display unit.
  • the image processing device is preferably designed in such a way that the enlarged section of the still image or the modified still image can be output on the display with little delay, so that the user has at most a barely perceptible delay in the display compared to his head movement, which triggers the shifting of the section .
  • the microprocessor must therefore be chosen in such a way that it has sufficient computing capacity and speed.
  • the enlarged section can be output with little delay on the display, in the video mode of the visual aid the video or still image generated by the camera module can also be output with little delay on the display.
  • the image processing device can also include a number of microprocessors, each of which takes on part of the tasks and, for example, one for each are optimized for a specific purpose. Or there may be multiple microprocessors, all of which can perform all of the tasks.
  • the visual aid In order to set one or a plurality of desired modifications of the video or the still image or its enlarged section, the visual aid preferably has one or more operating elements. In this way, the user of the visual aid can set the desired modification or modifications directly on the device himself by actuating the corresponding operating elements, while he is using the device, i. H. keep this in mind.
  • such settings can also be made using a corresponding configuration option on the device itself.
  • the device would have to be removed from the eye for this.
  • the visual aid it would even be possible for the visual aid to be coupled to an external operating device, for example a smartphone, a tablet computer or a personal computer, so that such settings can be made with this external operating device and transmitted from this to the visual aid, where the device can be set accordingly becomes.
  • an external operating device for example a smartphone, a tablet computer or a personal computer
  • the visual aid advantageously includes, for example, an operating element for setting an enlargement of the enlarged section of the still image.
  • Further control elements for setting a brightness or for changing a contrast of the image display or for another helpful modification of the image data are advantageous. It should be possible for the user to make these settings in a simple manner so that the image display can be adapted to the current conditions, such as the current ambient brightness or the type of image motif to be displayed on the display (e.g. the size and distance of a sequence of letters to be deciphered). can be.
  • At least one of the operating elements is preferably designed for manual operation by a user of the visual aid. This is particularly helpful for setting the magnification of the enlarged section, because this setting is one of the most frequently changed settings. It should also be adjustable in a simple way.
  • a manually operated operating element is optimally suited for this.
  • Such a manual control element includes, for example, a switch, a button, a rocker switch, a zoom wheel or any other manually operable control element.
  • the user can set the magnification or any other desired modification in a simple manner even while using the visual aid, i. H. while holding the glasses to his head.
  • the user can change the magnification while moving the enlarged section over the still image by moving his head.
  • Such a setting can also be made, for example, while the enlarged section is frozen on the display unit.
  • an operating element can be designed not only for manual operation but also for example for spoken operation, so that a desired setting can also be set using a voice command.
  • the visual aid includes, for example, a corresponding speech module for recording and processing speech for the purpose of speech recognition.
  • Such a speech module can also provide additional functions such as the output of speech via one or more loudspeakers of the visual aid. This can also be used, for example, to acoustically signal a condition or an event to the user, such as the already mentioned signal when the distance from the visual aid to an object falls below or exceeds a threshold value.
  • the visual aid comprises signaling means for outputting a visual, acoustic or audiovisual signal when the enlarged section of the still image that has been moved over the still image reaches an edge of the still image.
  • Such signaling can also be omitted, but can be helpful for those affected.
  • the detected movements of the visual aid contain superimposed trembling movements that are transmitted from the affected person to the visual aid.
  • the aim is to reduce or even completely suppress the influence of trembling movements and, even when there is a large need for enlargement (small displayed image section), a pleasant interaction between head movement and moving displayed image section and thus an optimal reading flow without losing the words/line to be read. to guarantee.
  • trembling movements are subjected to digital filtering ("tremor filter"), so that the influence of the trembling movements when the image section is shifted is reduced or even completely suppressed.
  • the filtering uses the fact that the tremors are of higher frequency.
  • the motion signal generated by the motion sensor is filtered using a low-pass filter. Depending on the situation, the trembling components in the motion signal can be strongly dampened or even completely suppressed.
  • the tremor filter works independently of the magnification setting.
  • the visual aid is therefore designed to determine a movement value, which corresponds to the movement of the visual aid detected by the movement sensor, with the visual aid further comprising means for low-pass filtering of the movement value, with the enlarged section of the still image depending on the low-pass-filtered movement value is movable.
  • These means preferably include a low-pass filter, in particular a digital low-pass filter, realized by a microprocessor which is appropriately programmable or programmed.
  • Such low-pass filtering can reduce or even completely suppress the influence of trembling movements on the still or moving images displayed on the display unit. This is especially true when there is a large need for enlargement, i. H. with a small image section displayed on the display unit.
  • Such a low-pass filtering is therefore also referred to as tremor filtering in the context of this description. Accordingly, the low-pass filter is also referred to as a tremor filter.
  • Such a tremor filtering can ensure a pleasant interplay between the movement of the head and thus the movement of the visual aid and the moving image section displayed, and thus an optimal flow of reading with a reduced risk of losing the words/line to be read.
  • Equipping the visual aid with a low-pass filter to reduce tremors is also advantageous independently of the switching means described above, i.e. the reduction of tremors, as described above and below by further preferred exemplary embodiments, can also be used to advantage in a visual aid that does not have the aforementioned switching means in the form of an operating element or a sensor for detecting the distance between the visual aid and an object and for stopping or continuing the display of the enlarged section on the display unit.
  • this applies not only to the low-pass filter, but also to all other examples described above and below for determining the displacement speed for the displacement of the enlarged section over the still image as a function of the movement of the visual aid detected by the movement sensor.
  • a threshold value filter is used in addition to the tremor filter so that trembling of the visual aid in the rest position, ie when the user does not consciously move the visual aid, is optimally filtered.
  • the threshold is the value from which the movement of the device on the head triggers a shift in the image section. Below this value, the image section is not moved.
  • a second threshold value works based on a previous movement, as soon as the threshold value is undershot, the movement is considered to be stopped and the image section is no longer shifted accordingly.
  • the threshold filter works independently of the magnification set.
  • the visual aid consequently comprises a threshold value filter for carrying out a movement threshold value check, in which the displacement of the enlarged section over the still image can be released if the movement value is greater than a first movement threshold value and the displacement of the enlarged section over the Still image blockable when the motion value is less than a second motion threshold.
  • the first movement threshold corresponds to the transition from the rest position to a
  • Movement and the second movement threshold value corresponds to the transition from movement to the rest position.
  • the first and the second movement threshold value are typically different from one another. However, they can also be chosen to be the same. Depending on the specific application or depending on the person, one or the other variant has advantages.
  • the corresponding setting can be set, for example, as part of the configuration of the device.
  • the threshold filter is preferably implemented digitally, with the
  • Image processing device is designed accordingly.
  • the microprocessor is programmed to perform this filtering.
  • the movement sensor is designed for multi-axis detection of the movement of the visual aid.
  • the movement sensor can be, for example, an acceleration sensor or a gyro sensor or position sensor.
  • Movements of the visual aid can therefore also be rotational movements or accelerations.
  • the movement sensor is therefore preferably designed as an at least two-axis sensor, and it consequently generates a separate movement value for each axis.
  • a movement value is to be understood, for example, in degrees per second.
  • the motion sensor is designed to generate an x-axis signal and to generate a y-axis signal, the x-axis signal corresponding to a movement of the visual aid in a first direction of movement and the y-axis signal to a movement of the visual aid in a second direction of movement, wherein the second direction of movement differs from the first direction of movement.
  • the visual aid is designed accordingly for shifting the enlarged section over the still image as a function of the x-axis signal and the y-axis signal.
  • the first direction of movement (x-axis signal) is horizontal movement of the viewing aid, i. H. when the wearer turns his head to the left or right, and in the second direction of movement (y-axis signal) about a vertical movement of the vision aid, i. H. when the wearer's head looks up or down.
  • the movement threshold value check is preferably carried out for each axis, i. H. separately for each movement value, whereby the two threshold values can either be set the same for all axes or can be set separately for each of the axes and can therefore be set differently from axis to axis.
  • the movement threshold value check can also be carried out for a number of axes together, for which purpose the individual movement values per axis are previously combined in a suitable manner into a single movement value.
  • the low-pass filtering can preferably be carried out separately for each axis value, ie for each movement value.
  • the low-pass filtering is carried out, for example, by low-pass filtering the x-axis signal and low-pass filtering the y-axis signal. The enlarged section is moved accordingly via the still image as a function of the low-pass filtered x-axis signal and the low-pass filtered y-axis signal.
  • the low-pass filtering can also be carried out for a number of axes together, for which purpose the individual movement values per axis are previously combined in a suitable manner to form a single movement value.
  • the visual aid is designed to form a speed vector of the individual movement values.
  • the speed vector of the x-axis signal and the y-axis signal is formed.
  • the low-pass filtering is applied to the resulting speed vector and the displacement of the enlarged section over the still image takes place as a function of the low-pass filtered speed vector.
  • the movement threshold value check is also preferably carried out for the resulting speed vector, for example by comparing its absolute value with the two threshold values and enabling or blocking the display according to the result of these comparisons.
  • the visual aid is designed to selectively carry out the movement threshold value check before or after the low-pass filtering. It can therefore be set on the visual aid whether the movement threshold value check is carried out before or after the low-pass filtering.
  • the visual aid offers advantages, so that no possibility is provided to adapt the sequence of the movement threshold value check and the low-pass filtering.
  • the visual aid is designed to deactivate or activate the movement threshold value check, so that it can be activated or deactivated depending on the desired functionality and tailored to the person using the visual aid.
  • the threshold value filter can preferably be activated and deactivated individually for each axis. In the event of of a velocity vector, the threshold value filter can be activated and deactivated for the entire vector.
  • the visual aid is designed to deactivate or activate the low-pass filtering, so that it can be activated or deactivated depending on the desired functionality and tailored to the person using the visual aid.
  • the low-pass filter can preferably be activated and deactivated individually for each axis.
  • the low-pass filter can be activated and deactivated for the entire vector. The deactivation or activation of the motion threshold test and the
  • Low-pass filtering can be carried out independently of one another.
  • the motion threshold check and the low-pass filtering are deactivated, for example, by bridging the corresponding modules, filters or other functional units for carrying them out.
  • the output signals present according to the embodiments described above are used to form the displacement speed of the displayed section in the still image.
  • the vector is again broken down into its x and y components. This means that, regardless of whether the filtering was carried out for the individual axes or for the vector, the subsequent formation of the displacement speed of
  • Image section in the still image a filtered x and y speed signal of the head movement or the movement of the visual aid is available, for example in degrees per second.
  • the displacement speed of the displayed section in the still image is determined in a further step, for example in pixels per second.
  • the x-shift speed of the section displayed in the still image is calculated by multiplying the filtered x-speed signal of the head movement by an x-axis speed multiplier that can be set individually.
  • the value of the multiplication factor thus corresponds to that
  • Reduction factor for scaling down the filtered x-head movement speed to the x-shift speed of the section displayed in the still image Reduction factor for scaling down the filtered x-head movement speed to the x-shift speed of the section displayed in the still image.
  • the y-shift speed of the displayed section in the still image is calculated by multiplying the filtered y-speed signal of the head movement by a y-axis speed multiplier that can be set individually.
  • the value of the multiplication factor thus corresponds to that
  • Reduction factor for scaling down the filtered y-head movement speed to the y-shift speed of the displayed section in the still image Reduction factor for scaling down the filtered y-head movement speed to the y-shift speed of the displayed section in the still image.
  • the visual aid is therefore designed to determine the displacement speed by multiplying the movement value by a speed multiplier, this taking place after the movement threshold value check and the low-pass filtering.
  • the displacement speed can be adapted to the specific properties of the individual elements of the visual aid, such as the properties of the motion sensor, or to the requirements of a specific user.
  • the speed multiplier is preferably independent of the magnification set, and a separate speed multiplier can also be set for each axis of the movement sensor, so that a separate speed multiplier can be used for the x- and y-axis signals, for example.
  • the speed multipliers for the individual axes can also be set to the same value. If, as described above, a speed vector is generated from the individual movement values, the speed vector is broken down into the individual components per axis and only then with the associated ones
  • the displacement speed of the section displayed in the still image can also be set to a constant, adjustable basic speed that is independent of any other factors as the displacement speed for the section displayed in the still image.
  • This basic speed can be set separately for the x and y axes. For the x-axis, as long as there is a non-zero filtered x-speed head movement signal, the
  • the basic speed corresponding to the axis is multiplied by the sign and thus forms the x-shift speed of the section displayed in the still image.
  • the direction of movement of the signal is determined, +1 or -1, the basic speed corresponding to the axis is multiplied by the sign and thus forms the y-shift speed of the section displayed in the still image.
  • a very low displacement speed is also selected in this embodiment.
  • the advantage of this variant is an at least partial decoupling of the head speed from the displacement speed by only using the filtered directional components "+" or the head movement to form the
  • the visual aid is therefore designed to define the displacement speed as a constant
  • the basic speed can preferably be set separately for different directions of the displacement speed, but it can also be the same for several or all directions.
  • the dependence of the shifting of the enlarged section of the still image over the still image on the movement of the visual aid detected by the motion sensor is that a shift only takes place as long as a movement value results for the direction in question after the threshold value check and the low-pass filtering , which indicates a movement of the glasses.
  • the level of the speed detected by the motion sensor is irrelevant to the resulting displacement speed as long as it is above the threshold value for enabling the displacement during the threshold value check.
  • the direction of the head movement and thus the movement of the visual aid is determined from the relevant movement values and in the case of a negative direction, i.e. if the head is moved in the other direction, the relevant basic speed is multiplied by -1, so that the displacement of the Image section takes place in the opposite direction.
  • the threshold check and the low-pass filtering are preferably activated in this case. In principle, however, both the threshold value check and the low-pass filtering can also be activated or deactivated individually in this embodiment.
  • the invention has been described using AMD as an example. However, this should not be taken as limiting.
  • the vision aid according to the invention can be used for a large number of visual impairments, and it can be used very widely due to the many possibilities for individualization and configuration. Further advantageous embodiments and combinations of features of the invention result from the following detailed description and the entirety of the patent claims.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment variant of the vision aid according to the invention
  • FIG. 2 shows a block diagram of a second embodiment variant of the vision aid according to the invention
  • 3 shows the effect of the filters and the distance sensor
  • FIG. 5 shows the functional units of a microprocessor for processing the motion signals received from the motion sensor.
  • the same parts are provided with the same reference symbols in the figures.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment variant of the vision aid 1 according to the invention.
  • the visual aid 1 comprises a housing 12 in or on which the individual elements of the visual aid 1 are arranged. These include a camera module 2, a microprocessor 3, an image memory 4, a display 5, manually operated operating elements 6, a proximity sensor 7, a gyro sensor 8, an eyecup 9 and an audio unit 10. Videos and images of an area of interest are recorded with the camera module 2 and sent to the microprocessor 3 . If necessary, this performs image processing and saves the video or a section of it as a still image in the image memory 4. A still image stored in the image memory 4 can be read out by the microprocessor 3 and output on the display 5, with the still image previously being subjected to further processing if necessary becomes. Such processing includes, for example, digital filtering of the still image such as contrast enhancement or the enlargement of a section of the still image, with the enlarged section then being output on the display 5 .
  • a video recorded by the camera module 2 can also be stored by the microprocessor 3 in the image memory 4 or by the microprocessor 3 directly, i. H. in real time, show 5 on the display.
  • the user can, for example, trigger the recording of the still image from the video stream of the camera module 2 and he can control one or more desired filtering or modification of the image section shown on the display 5 or the desired enlargement of the still image to display the corresponding image section set to.
  • the audio unit 10 is used to enter voice commands so that the user can also operate the visual aid 1 by voice.
  • the user can, for example, trigger the recording of the still image from the video stream of the camera module 2, control one or more desired filtering or modification of the image section shown on the display 5 or set the desired enlargement of the still image to display the corresponding image section.
  • the audio unit 10 can also be omitted if the voice control of the visual aid can be dispensed with.
  • the operating elements 6 are typically always present.
  • the proximity sensor 7 detects the distance of the visual aid 1 from the user's eye and passes this on to the microprocessor 3, which then determines whether the visual aid 1 is in contact with the eye or is removed from the eye. Depending on the stops Microprocessor 3 the output of the image section on the display 5 or continues with it.
  • the gyro sensor 8 which detects the movements of the visual aid 1, is used to control the displacement of the enlarged detail over the still image.
  • the gyro sensor 8 is a two-axis gyro sensor and detects the movement of the visual aid 1 in the x-direction 14, which from the user's point of view corresponds to a left/right movement of the visual aid 1, and in the y-direction 15, which from the user's point of view / corresponds to movement of the visual aid 1 and which is correspondingly perpendicular to the drawing plane of Figure 1 and is represented by a circle.
  • the gyro sensor 8 generates a movement signal for the x-direction 14 as well as for the y-direction 15 and forwards this to the microprocessor 3 .
  • this optionally carries out digital threshold value filtering and/or digital low-pass filtering of the movement signals, determines the displacement speed of the enlarged section on the basis of the correspondingly filtered movement signals and outputs the correspondingly displaced section on the display 5.
  • the display 5 is a near-to-eye display and is, for example, arranged flat in the housing, i.e. parallel to the plane of the drawing in FIG. So that the user's gaze, which is directed through the eyecup 9 into the housing 12 and runs parallel to the display 5, reaches the display 5, the visual aid 1 comprises, for example, a mirror (not shown) arranged accordingly in the housing 12, which directs the user's gaze to the display 5 redirects.
  • the deflected beams are adapted to the eye (not shown) via an optics arranged after the mirror in the housing 12 .
  • Fig. 2 shows a block diagram of a first embodiment variant of the vision aid 13 according to the invention.
  • the visual aid 13 is largely identical to the visual aid 1 shown in FIG. 1 . The only difference is that the visual aid 13 has an analog filter block 17 .
  • the movement signals generated by the gyro sensor 8 for the detected movement of the visual aid 13 in the x-direction 14 and in the y-direction 15 are not transferred directly to the microprocessor 3 in this example, but to the filter block 17 .
  • FIG. 3 shows the effect of the filters and the distance sensor.
  • FIG. 3a schematically shows the course of an unfiltered movement signal supplied by the gyro sensor, here by way of example the movement signal 24 for the x-axis.
  • FIG. 3b shows the filtered movement signal 37 and
  • FIG. 3c shows the direction signal 39 extracted therefrom for the direction of the detected movement signal.
  • the time 20 is shown in the florizontal and the speed 21 of the unfiltered movement signal 24 in degrees per second is shown in the vertical.
  • the arrow 27 marks the period of time in which the device is in contact with the eye and the arrow 29 marks the period of time in which the device is removed from the eye.
  • the movement threshold value 31, 33 which in the present case is identical for the transition from "movement" to "departed” and the transition from "deposited” to "movement".
  • the movement threshold value 33 serves here for the detected movement of the visual aid to the right and the movement threshold value 31 for the detected movement of the visual aid to the left. Positive movement values are assigned to a movement to the right, negative movement values to a movement to the left.
  • a tremor 23 at rest can be recognized, which, however, does not exceed the movement threshold value 31, 33.
  • the user moves his head together with the visual aid to the right, resulting in a corresponding increase in the movement signal 24, with the positive movement threshold value 33 is exceeded.
  • a tremor is again superimposed on this increase.
  • the user slows his head movement to the right and finally takes off the visual aid at time 22 .
  • the resulting drop in motion signal 24 is shown shortly before and after time 22.
  • the image detail shown on the display is frozen accordingly. The user can then reposition 25 his head or his posture, so that he can then comfortably view the stored image section and move it by moving his head when he has put on the visual aid again.
  • FIG. 3b shows the filtered movement signal 37.
  • the filtering consists of a threshold value filtering and a low-pass filtering.
  • the time 20 is again shown in the Florizontal and the speed 35 of the filtered movement signal 37 in degrees per second is shown in the vertical.
  • the filtered movement signal 37 is well smoothed due to the low-pass filtering and the trembling superimposed on the movement is practically completely eliminated.
  • the movement signal 37 is equal to zero at the beginning, since the movement signal 24 does not exceed any of the movement threshold values 31, 33 during the tremor 23 at rest.
  • the motion signal 24 exceeds the motion threshold 33 and the smoothed speed of the motion signal 37 increases. It varies somewhat until it returns to zero at point in time 22, when the user takes off the visual aid and the shifting of the image section is to be stopped accordingly.
  • the displacement speed of the enlarged image section on the display corresponds qualitatively to the filtered motion signal 37.
  • FIG. 3c shows the direction signal 39 extracted from the filtered movement signal 37.
  • the time 20 is again shown in the florizontal and the direction of movement 41 in the vertical.
  • a value of +1 indicates that there is a movement to the right, a value of - 1 that there is movement to the left.
  • the value zero means that precisely on the basis of the filtered movement signal 37 no movement was detected.
  • the direction signal 39 is equal to zero again, since none of the movement threshold values 31, 33 is exceeded.
  • the direction signal 39 jumps to a positive value 1, which just indicates that movement in the x-direction has been detected.
  • the direction signal 39 remains at 1 until the user removes the glasses at time 22 and the direction signal 39 therefore returns to zero.
  • FIG. 4 shows the determination of the displacement speed by detecting the direction of movement.
  • FIG. 4a is identical to FIG. 3a and again shows schematically the course of the unfiltered movement signal 24 supplied by the gyro sensor.
  • FIG. 4b is identical to FIG. H. again as an example for the x-axis.
  • FIGS. 4a and 4b For the description of FIGS. 4a and 4b, reference is therefore made to the description of FIGS. 3a and 3c.
  • FIG. 4c shows the resulting displacement speed 49 extracted from the direction signal 39, with which the enlarged image section is displaced over the still image on the basis of the unfiltered motion signal 24.
  • the time 20 is again shown in the florizontal and the displacement speed 43 in pixels per second is shown in the vertical.
  • FIGS. 5a and 5b show different configurations of the individual function blocks with regard to their order.
  • the motion signals determined by the motion sensor are received by the receiving block 51 and forwarded by it to the low-pass filter 53.
  • the low pass filtered motion signal is passed to threshold filter 55 which passes the filtered motion signals to multiplication block 57 for multiplication by a velocity multiplier.
  • the resulting movement signal is then processed by further function blocks of the microprocessor in order to determine the displacement speed for the displacement of the enlarged section over the still image.
  • the movement signals determined by the movement sensor are forwarded from the receiving block 51 to the threshold value filter 55.
  • the thresholded motion signal is passed to the low pass filter 53 which passes the filtered motion signals to the multiplication block 57 for multiplication by a velocity multiplier.
  • the resulting movement signal is then processed by further function blocks of the microprocessor in order to determine the displacement speed for the displacement of the enlarged section over the still image.
  • the dashed lines between the receiving block 51 and the multiplication block 57 with branches to the low-pass filter 53 and the threshold filter 55 indicate that the low-pass filter 53 and/or the threshold filter 55 can optionally be bypassed to deactivate these functional blocks.
  • the order in which the movement signals received from the receiving block 51 can be processed can be set or configured in the visual aid. It should also be noted that the low-pass and threshold value filtering can be applied both to a velocity vector generated from the movement signals and individually to the different directional components.
  • the invention makes it possible to create a portable visual aid that also enables people with a high need for magnification and any other limitations such as a tremor or restricted mobility to comfortably and completely capture an area of interest and with a magnification sufficient for the person concerned regard.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine portable Sehhilfe (1). Während der Benutzung der Sehhilfe (1) wird diese durch einen Benutzer am Kopf gehalten und durch eine Augenmuschel (9) wird dem Benutzer ein von einem Kameramodul (2) aufgenommenes Video aufgenommenes Bild auf einem Display (5) dargeboten. Mittels entsprechender Bedienmittel (6) oder Sprachbefehl (10) durch einen Mikroprozessor (3) ein Standbild von dem im Display (5) angezeigten Bild erstellt und in einem Bildspeicher (4) gespeichert und ein vergrösserter Ausschnitt davon auf dem Display (5) angezeigt, wobei die Vergrösserung und weitere Modifikationen einstellbar sind. Indem mit einem Gyrosensor (8) vom Kopf des Benutzers auf die Sehhilfe (1) übertragene Bewegungen der Sehhilfe (1) erfasst und vom Mikroprozessor (3) in eine Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts umgerechnet wird, kann der Benutzer den angezeigten Bildausschnitt über das Standbild verschieben. Mit einem Näherungssensor (7) wird dabei der Abstand der Sehhilfe (1) zum Kopf des Benutzers detektiert, wobei die Anzeige des Bildausschnitts gestoppt wird, wenn der Abstand grösser als ein Schwellwert wird und die Anzeige des Bildausschnitts wird weitergeführt, wenn der Abstand kleiner als ein Schwellwert wird.

Description

Portable Sehhilfe
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine portable Sehhilfe mit einem Kameramodul zur Aufnahme eines Videos, einem Bildspeicher zur Speicherung des Videos, einer Bildbearbeitungsvorrichtung zur Erzeugung eines Standbildes eines Abschnitts des Videos sowie zur Erzeugung eines vergrösserten Ausschnitts des Standbildes, einem Bewegungssensor und einer Anzeigeeinheit zur Anzeige des vergrösserten Ausschnitts des Standbilds, wobei der auf der Anzeigeeinheit anzeigbare, vergrösserte Ausschnitt in Abhängigkeit einer vom Bewegungssensor erfassten Bewegung der Sehhilfe über das Standbild verschiebbar ist.
Stand der Technik
Solche Sehhilfen kommen beispielsweise bei Personen mit einer altersbedingten Makuladegeneration (AMD), aber auch bei Personen mit anderen Sehbehinderungen zum Einsatz. AMD ist eine progressive Krankheit mit einem typischen Beginn im Alter von ca. 60 Jahren und später. AMD- Betroffene leiden unter einem Verlust des zentralen Sehens.
Die von der Krankheit betroffene Makula ist die Region auf der Netzhaut mit der höchsten Auflösung, die normalsichtige Personen zum Lesen und zum Sehen von Details verwenden. AMD-Betroffene passen sich dem Verlust des zentralen Sehvermögens an, indem sie einfallende Lichtstrahlen, mit benachbarten, noch funktionstüchtigen, peripheren Sinneszellen auf der Netzhaut wahrnehmen. Die Auflösung in dieser peripheren Region ist signifikant niedriger (auch für normalsichtige Personen).
Um das reduzierte Auflösungsvermögen von AMD-Betroffenen Augen zu kompensieren, ist bekannt, dass eine Vergrösserung der wichtigste unterstützende Faktor ist, der diesen Personen hilft, Texte und Objektdetails wieder sehen und lesen zu können. Wenn die Vergrösserung zunimmt, wird jedoch das nützliche Sichtfeld proportional reduziert, was wiederum das Lesen von Texten, zum Beispiel durch die kleine Anzahl an dargestellten Buchstaben erschwert.
Um die Betroffenen zu unterstützen sind verschiedene Hilfsmittel bekannt.
So sind Lesegeräte bestehend aus einer Kamera, einem Computer, einer grossen Anzeige und einem unter der Kamera angebrachten Führungstisch bekannt. Der Führungstisch ermöglicht die zeilenweise Führung des Lesegutes. Infolge ihrer Grösse sind diese Anordnungen nur stationär einsetzbar.
Ferner sind elektronische Lupen bekannt. Diese enthalten eine integrierte Kamera, Speicher, Prozessor und eine integrierte Anzeige. Die Anzeige wird dabei, ähnlich einem Tablet PC, in einem normalen Leseabstand (in der Regel um 30 cm) vor dem Auge betrieben. Ab einem bestimmten Vergrösserungsbedarf und der damit verbundenen Bildschirmgrösse werden die Geräte für den portablen Einsatz unhandlich. Ein weiterer Nachteil ist die Empfindlichkeit auf Fremdlicht.
Ferner sind Anordnungen bekannt, die ein relativ grosses Sehfeld bieten und portabel einsetzbar sind, bei denen das von der Kamera gelieferte Bild einem am Kopf getragenen, heim- oder brillenartigen Bildwiedergabegerät (sog. «Head Mounted Display» - HMD) zugeführt wird. Nachteile dieser Systeme sind, dass diese durch ihre Grösse und ihre ständige Lage am Kopf sozial eher schwer verträglich sind und dass insbesondere bei Zitterbewegungen des Kopfes ein Verschmieren des Bildes auftritt. Wenn die sehbehinderte Person mit einem derartigen System einen Text liest und der Textzeile mit einer Drehbewegung des Kopfes folgt, hat die überlagerte Zitterbewegung zur Folge, dass die Lesefähigkeit deutlich eingeschränkt wird.
Ferner sind Anordnungen bekannt, die einen bestimmten Bildausschnitt auf einem Bildwiedergabegerät darstellen, der seine Position durch die Blickrichtung oder der Kopfbewegung intuitiv ändern soll, beispielsweise in Form eines sog. "Scrolling". Das Verschieben des Bildausschnitts durch die Blickrichtung stellt jedoch vor allem ältere Leute mit einer Sehbehinderung wie der AMD vor grosse Probleme, da diese Mühe haben einen Punkt auf dem Bild mit ihren Augen zu fokussieren.
Aus der US 2017/249859 ist beispielsweise eine portable Sehhilfe bekannt, die eine sehbehinderte Person vor ein Auge halten kann und bei welcher ein vergrössertes Bild auf einem augennahen Display angezeigt wird, wobei der angezeigte Bildausschnitt in Abhängigkeit einer von einem Bewegungssensor erfassten Bewegung der Sehhilfe verschoben wird.
Bei sehr hohem Vergrösserungsbedarf ist eine sehr niedrige Verschiebungsgeschwindigkeit des betrachteten Bildausschnitts erforderlich. Ansonsten besteht die Gefahr den angezeigten, vergrösserten Bildausschnitt zu verlieren. Ein Effekt, den die Benutzer von Ferngläsern kennen. Insbesondere für ältere Personen, die bereits unter einem leichten Zittern (Tremor) leiden, ist es schwierig bis unmöglich den betrachteten Bildausschnitt ruhig zu halten bzw. in geeigneter Weise zu verschieben um einen vergrösserten Text zu lesen.
Allerdings besteht bei den existierenden Geräten das Problem, dass mit dem hohen Vergrösserungsbedarf sehr tiefe Verschiebungsgeschwindigkeiten des angezeigten Ausschnitts im Standbild verbunden sind. D.h. es sind sehr grosse Kopfbewegungen für eine kleine Verschiebung des angezeigten Ausschnitts im Standbild erforderlich. Dies führt dazu, dass die körperlichen Grenzen einer normalen Kopfbewegung erreicht sind, bevor der angezeigte Ausschnitt des Standbilds dessen Grenze erreicht. Ist diese physiologische Grenze erreicht, bleibt dem Betrachter nichts anderes übrig, als das Gerät vom Kopf zu nehmen und sich körperlich in eine angenehmere Ausgangsposition zu bringen. Damit verbunden ist unweigerlich eine Bewegung der Sehhilfe und damit eine Verschiebung des auf der Anzeige angezeigten Ausschnitts des Standbilds. Setzt der Betrachter das Gerät wieder an das Auge, ist der Bildausschnitt nicht mehr dort platziert, wo er war, als er das Gerät ursprünglich vom Auge abgesetzt hatte. Dieser Effekt macht ein zusammenhängendes Lesen nahezu unmöglich. Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörende portable Sehhilfe zu schaffen, welche es einer betroffenen Person erlaubt, ein Standbild eines interessierenden Erfassungsbereichs trotz eines hohen Vergrösserungsbedarfs und mit einer tiefen Verschiebungsgeschwindigkeit bequem und vollständig zu betrachten.
Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung umfasst die portable Sehhilfe Schaltmittel zum Stoppen der Anzeige des vergrösserten Ausschnitts des Standbildes auf der Anzeigeeinheit und zur Speicherung des zuletzt angezeigten vergrösserten Ausschnitts, sowie zur Weiterführung der Anzeige des gespeicherten, zuletzt angezeigten vergrösserten Ausschnitts des Standbildes auf der Anzeigeeinheit.
Wenn beim Verschieben des auf der Anzeigeeinheit angezeigten Ausschnitts des Standbilds durch die Person die körperlichen Grenzen erreicht sind, oder beispielsweise auch, wenn die Person die ausschnittsweise Betrachtung des Standbilds aus irgend einem anderen Grund unterbrechen möchte oder muss, kann die Person die Schaltmittel aktivieren, sodass die Anzeige des zuletzt angezeigten Ausschnitts gestoppt und dieser Ausschnitt gespeichert wird. Möchte die betroffene Person die Betrachtung des Standbilds weiterführen, kann sie wiederum die Schaltmittel aktivieren, sodass der gespeicherte Ausschnitt des Standbildes angezeigt wird und sie den angezeigten Ausschnitt weiter durch eine Bewegung der Sehhilfe über das Standbild verschieben kann.
Dazwischen kann die Person ihre Haltung, beispielsweise die Position ihres Kopfes, verändern, sich mit einer Drittperson unterhalten, einer Durchsage in einem Bahnhof zuhören oder sich auf sonst irgendetwas anderes konzentrieren. In jedem Fall kann sie danach die Betrachtung des Standbildes genau dort weiterführen, wo sie sie zuvor unterbrochen hat.
Durch die Schaltmittel kann sozusagen eine Navigationssperre für die Anzeige aktiviert bzw. deaktiviert werden. Auf diese Weise wird verhindert, dass der angezeigte Ausschnitt beim Absetzen des Gerätes verloren geht.
Bei den angezeigten Bildern auf der Anzeigeeinheit kann es sich um die in Echtzeit angezeigten Bilder der Kamera handeln oder auf der Anzeigeeinheit werden Bilder zeitversetzt angezeigt, die zuvor im Speicher abgespeichert worden sind. Die Anzeigeeinheit ist in Form eines «Near-To-Eye»-Displays ausgeführt. Die Anzeige wird dabei, ähnlich einem Fernglas, nahe am Auge betrieben und besitzt zudem eine Fremdlichtabschottung in Form einer Augenmuschel. Die Sehhilfe kann auch eine Audioeinheit für die Ein- und Ausgabe von Sprache umfassen. So können Funktionen auch sprachunterstützt durchgeführt werden. Die Sehhilfe kann sowohl monokular als auch binokular ausgeführt sein. Sie ist in der Art ausgeführt, dass sie analog einem Fernglas schnell und einfach mit den Händen an das oder die Augen gehalten werden kann und auch schnell wieder vom Auge oder den Augen genommen werden kann.
Die Vergrösserung ist dabei so eingestellt, dass die betreffende Person genügend Details erkennt um den interessierenden Bereich zu erfassen (bspw. eine Anzeigetafel). Dabei wird das Gerät, wie ein Fernglas, mit den Händen am Auge gehalten.
Die Erfassung des interessierenden Bereichs erfolgt in einem Videomodus der Sehhilfe, in welchem das von der Kamera aufgenommene Video auf der Anzeigeeinheit angezeigt wird. Hierbei sind jederzeit Einstellungen in Form von Vergrösserung und Bildfiltern möglich. Ist der interessierende Bereich im Erfassungsbereich der Kamera, wird mittels eines Bedienungselements ein Standbild aufgenommen und angezeigt. Ist der interessierende Bereich als Standbild erfasst und angezeigt, geht es nun darum weitere Details und/oder einen ggf. vorhandenen Text zu erkennen und zu lesen (beispielsweise im Falle einer Anzeigetafel).
Dazu wird mittels eines entsprechenden Bedienungselements in das aufgenommene und angezeigte Standbild hineingezoomt, bis ein passender Vergrösserungsfaktor erreicht ist und damit der vergrösserte und angezeigte Bildausschnitt vom Benutzer erkannt bzw. gelesen werden kann. Das Zoomen kann dabei sowohl digital als auch optisch erfolgen. Ergänzend können über entsprechende Bedienungselemente auch in diesem Stadium jederzeit gewünschte Bildfiltereinstellungen wie beispielsweise eine Kontrastverstärkung, eine Helligkeitsanpassung etc. vorgenommen werden.
Die Navigation, d. h. die Verschiebung des angezeigten Bildausschnitts innerhalb des Standbildes erfolgt über entsprechende Bewegungen der Sehhilfe, indem der Benutzer seinen Kopf in die gewünschte Richtung bewegt und sich diese Kopfbewegung auf die am Kopf gehaltene Sehhilfe überträgt. Dazu werden die Bewegungen des Geräts erfasst und der durch die eingestellte Vergrösserung gegebene Ausschnitt wird in Abhängigkeit von diesen Bewegungen über das Standbild verschoben und der entsprechende Bildausschnitt wird angezeigt. Das Gerät befindet sich während des gesamten Vorgangs am Auge und macht damit die Kopfbewegung mit. In der Art kann der durch die eingestellte Vergrösserung gegebene Ausschnitt über das gesamte vorgängig aufgenommene Standbild verschoben und so das gesamte Standbild betrachtet werden. Im Gegensatz zum Videomodus, in welchem das aufgenommene Video in Echtzeit auf der Anzeigeeinheit ausgegeben wird, wird jedoch in dieser Betriebsart die Verschiebung bzw. die Verschiebungsgeschwindigkeit des sichtbaren Bildausschnitts im Standbild nicht direkt an die Kopfbewegung gekoppelt. Vielmehr wird eine Verschiebungsgeschwindigkeit des sichtbaren Ausschnitts im Standbild in Abhängigkeit der Kopfbewegung und allenfalls weiterer Faktoren bestimmt.
De Sehhilfe ist vorzugsweise elektrisch betrieben. Je nach Einsatzort kann die Sehhilfe beispielsweise mittels eines Kabels an eine passende elektrische Energiequelle wie etwa eine haushaltsübliche Steckdose angeschlossen werden, wobei bei Bedarf auch ein entsprechender Adapter zur Anpassung der Versorgungsspannung eingesetzt werden kann. Vorzugsweise umfasst die Sehhilfe jedoch einen Energiespeicher, beispielsweise über eine Batterie, einen Akkumulator oder auch einen Speicherkondensator zum Speichern von elektrischer Energie für den mobilen Betrieb der Sehhilfe. Der Energiespeicher wird dann vor der Benutzung geladen, sodass das Gerät für eine bestimmte Zeit ohne externe Stromversorgung benutzt werden kann. Das Laden kann sowohl kabelgebunden, beispielsweise mittels eines handelsüblichen USB-Kabels als auch drahtlos nach einem der bekannten Standards wie etwas Qi erfolgen. Die Sehhilfe kann auch Solarzellen umfassen, sodass der Energiespeicher auch unterwegs mit deren Hilfe nachgeladen werden kann.
Die Sehhilfe umfasst mit Vorteil auch einen Blitz oder eine andere Beleuchtungsvorrichtung, sodass ein interessierender Erfassungsbereich auch bei Dunkelheit oder schlechten Beleuchtungsverhältnissen in genügender Helligkeit aufgenommen werden kann.
Sämtliche Elemente der Sehhilfe sind in einem entsprechenden Gehäuse untergebracht oder daran befestigt, wobei das Gehäuse für eine einfache und handliche Handhabung ausgebildet ist, beispielsweise in einer ähnlichen Weise wie ein Feldstecher.
Der Begriff portabel im Zusammenhang mit der Sehhilfe bedeutet im Rahmen dieser Beschreibung, dass die Sehhilfe eine Grösse und ein Gewicht aufweist, welche es einer Person erlauben, die Sehhilfe einfach und problemlos für längere Zeit, beispielsweise für mehrere Minuten, zu benutzten, d.h. mit einer Hand oder mit beiden Händen vor ein Auge oder vor beide Auge zu halten.
Die Schaltmittel umfassen vorzugsweise einen Sensor zur Detektion eines Abstands der Sehhilfe zu einem Objekt. Bei dem Objekt handelt es sich beispielsweise um das Gesicht des Benutzers der Sehhilfe bzw. einen Teil davon wie etwa dessen Stirn, Nase, Backe oder ein Auge. Mit diesem Sensor kann so beispielsweise der Abstand der Sehhilfe zum Gesicht des Benutzers der Sehhilfe detektiert werden. Oder anders gesagt, der Sensor detektiert, ob sich das Gerät am Auge des Betrachters befindet. Sobald der Betrachter das Gerät vom Auge entfernt, wird dies vom Sensor erkannt und die Verschiebung des Ausschnitts wird gestoppt. Nachdem sich der Benutzer mit abgesetztem Gerät beispielsweise körperlich neu ausgerichtet hat, setzt er das Gerät wieder an den Kopf, was von dem Sensor erkannt wird und so die Weiterführung der Verschiebung des Ausschnitts ermöglicht. Somit kann der Betrachter ausgehend vom vor dem Absetzen angezeigten Ausschnitt im Standbild weiter navigieren. Das bedeutet, dass die maximale vertikale und horizontale Kopfbewegung keine Einschränkung mehr ist bei der Verschiebung des angezeigten Ausschnitts im Standbild, da das Gerät einfach vom Auge entfernt, der Kopf wieder in eine angenehme Position gebracht und das Gerät wieder an das Auge herangeführt werden kann ohne den zuletzt betrachteten Standbildausschnitt zu verlieren.
Der Sensor ist entsprechend an der Sehhilfe positioniert, vorzugsweise in oder in der Nähe der Augenmuschel. Solange die Sehhilfe vom Benutzer benutzt, d.h. am Auge gehalten wird, ist der Abstand in der Regel minimal oder es ist gar kein Abstand vorhanden. Sobald der Benutzer die Sehhilfe jedoch vom Auge wegnimmt, nimmt der vom Sensor detektierte Abstand zu. Die Sehhilfe ist nun derart ausgebildet, dass die Anzeige des vergrösserten Ausschnitts des Standbildes auf der Anzeigeeinheit stoppbar und der zuletzt angezeigte vergrösserte Ausschnitt speicherbar ist, sobald der detektierte Abstand einen ersten Schwellwert überschreitet. Führt der Benutzer die Sehhilfe später wieder ans Auge, reduziert sich der Abstand wieder, wobei die die Anzeige des gespeicherten, zuletzt angezeigten vergrösserten Ausschnitts des Standbildes auf der Anzeigeeinheit fortgeführt wird, sobald der Abstand einen zweiten Schwellwert unterschreitet.
Die Sensoreinstellung, ab welchem Abstand zum Auge das Gerät als abgesetzt betrachtet wird und damit die Navigationssperre aktiviert wird, ist einstellbar. Auch der Abstand zum Auge, ab welchem das Gerät als wieder am Auge erkannt wird und damit die Navigationssperre aufgehoben wird, ist einstellbar. Damit ist auch eine Hysterese zwischen den Punkten "Geräte vom Auge abgesetzt" und "Gerät am Auge" möglich.
Oder anders gesagt, die beiden Schwellwerte können dabei identisch sein, sie sind vorzugsweise jedoch verschieden, sodass eine Hysterese möglich ist. Die Schwellwerte können vorgegeben bzw. fest eingestellt sein, wobei sie vorzugsweise jedoch einstellbar sind. Die Einstellung der Schwellwerte kann beispielsweise über ein oder mehrere entsprechende Bedienelemente jederzeit z.B. durch den Benutzer erfolgen oder sie erfolgt beispielsweise im Rahmen einer Konfiguration oder einer Individualisierung des Geräts, d.h. der Abstimmung des Geräts auf eine bestimmte Person, zu Beginn der Nutzung des Geräts durch diese Person. Selbstverständlich können die Schwellwerte auch in diesem Fall nachträglich angepasst werden, indem die Konfiguration des Geräts angepasst wird.
Die Konfiguration erfolgt beispielsweise, indem die Sehhilfe an einen Rechner angeschlossen wird, und der Rechner über eine entsprechende Software verfügt, mit welcher die auf dem Gerät gespeicherten Konfigurationsdaten ausgelesen, bei Bedarf verändert und wieder auf dem Gerät gespeichert werden können.
Weiter ist die Sehhilfe vorzugsweise derart ausgebildet, dass ein Signal erzeugbar ist, wenn das Gerät vom Auge entfernt bzw. wieder an den Kopf geführt wird, d. h. sobald der erste Schwellwert überschritten oder der zweite Schwellwert unterschritten wird. Damit weiss die benutzende Person, dass sie das Gerät nun frei bewegen kann, ohne unbeabsichtigtes Verschieben des aktuell angezeigten Ausschnitts im Standbild bzw. dass die Navigationssperre wieder aufgehoben ist und die Verschiebung des angezeigten Ausschnitts im Standbild wieder möglich ist.
Das Signal kann beispielsweise ein visuelles, ein akustisches oder ein taktiles Signal sein oder eine beliebige Kombination von zwei oder mehr davon. Die Sehhilfe umfasst entsprechende Mittel zur Signalisierung solcher Signale wie beispielsweise ein Leuchtmittel, einen Lautsprecher oder ein Mittel zur Erzeugung einer Vibration der Sehhilfe oder Teilen davon.
Die Sehhilfe, beispielsweise die Bildbearbeitungsvorrichtung und/oder die Anzeigeeinheit, kann dabei derart ausgebildet sein, dass der zuletzt angezeigte, vergrösserte Standbildausschnitt ausgeblendet oder weiterhin auf der Ausgabeeinheit angezeigt wird, solange der Abstand den Schwellwert unterschreitet. Die Anzeige kann also deaktiviert oder auch eingefroren werden.
Bei dem Sensor handelt es sich beispielsweise um einen Abstands- oder Näherungssensor, der auf einer bekannten Technologie basiert. Es kann sich z.B. um einen Sensor auf Infrarot-Basis, Laser-Basis, Ultraschall-Basis, induktiver Basis, kapazitiver Basis oder auf Basis einer sonst bekannten Sensortechnologie handeln.
Der Sensor ist dabei derart ausgebildet, dass er detektieren kann, wenn der Abstand zwischen der Sehhilfe und dem Objekt die beiden Schwellwerte unter_ bzw. überschreitet, wobei der zu detektierende Abstand vorzugsweise im Bereich von einigen Zehntelsmillimetern bis einigen Zentimetern liegt. Die Schwellwerte des Sensors, d. h. der Abstand zum Auge das Geräts, ab welchem dieses als abgesetzt bzw. aufgesetzt betrachtet wird und damit die Navigationssperre aktiviert wird, ist vorzugsweise einstellbar. Auch der Abstand ab welcher Position das Gerät als wieder am Auge erkannt wird und damit die Navigationssperre aufgehoben wird, kann individuell eingestellt werden. Damit ist auch eine Hysterese zwischen den Punkten
Die Schaltmittel können aber beispielsweise auch als Bedienelemente ausgebildet sein, sodass der Benutzer durch eine Betätigung dieser Bedienelemente die Anzeige stoppen und die Speicherung des zuletzt angezeigten Bildes auslösen bzw. die Weiterführung der Anzeige des zuletzt angezeigten Bildes fortführen kann.
Der Formulierung, wonach die Sehhilfe ausgebildet ist für einen bestimmten Zweck, ist im Rahmen dieser Beschreibung derart zu verstehen, dass die Sehhilfe als Ganzes zur Erreichung dieses Zweckes geeignet ist. Dabei ist es grundsätzlich unerheblich, welches Element der Sehhilfe hierfür sorgt. Dort, wo diese Formulierung in der vorliegenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Bearbeitung von Bilddaten, der Steuerung der Bildanzeige etc. verwendet wird, ist damit typischerweise gemeint, dass die Bildbearbeitungsvorrichtung entsprechend ausgebildet ist wobei es natürlich auch möglich ist, dass beispielsweise die Anzeigeeinheit derart ausgebildet ist, dass sie derartige Aufgaben zumindest teilweise übernehmen kann.
Insbesondere ist diese Formulierung beispielsweise dann, wenn die Bildbearbeitungsvorrichtung einen Mikroprozessor umfasst, wie dies im Folgenden beschrieben ist, so zu verstehen, dass ein Mikroprozessor verwendet wird, der die zur Erreichung des Zwecks notwendigen Funktionen bereitstellt, es sei denn, aus dem konkreten Zusammenhang geht hervor, dass ein anderes Element der Sehhilfe gemeint ist.
Die Bildbearbeitungsvorrichtung umfasst vorzugsweise einen Mikroprozessor zur Modifikation des auf der Anzeigeeinheit anzeigbaren Videos oder Standbildes. Dabei handelt es sich vorzugsweise um einen Mikroprozessor für eine digitale Bildbearbeitung wie beispielsweise einen digitalen Signalprozessor oder einen anderen zur Bildbearbeitung geeigneten Mikroprozessor. Die Modifikation des Videos oder des Standbildes beinhaltet dabei vorzugsweise die Erzeugung des vergrösserten Ausschnitts des Standbildes durch digitales Zoomen. Sie kann auch weitere Modifikationen umfassen wie beispielsweise eine Kontrastverstärkung, eine Helligkeitsänderung, eine Farbanpassung oder eine andere bekannte Bildbearbeitung oder digitale Filterung der Bilddaten.
Grundsätzlich könnte die Modifikation der Bilddaten auch durch entsprechende analoge Bildbearbeitungsmittel und -verfahren erfolgen.
Wie eingangs erwähnt, ist das Kameramodul zur Aufnahme eines Videos ausgebildet. Vorzugsweise ist das Kameramodul aber auch zur Aufnahme eines unbewegten Bildes ausgebildet. Und entsprechend ist mit der Bildbearbeitungsvorrichtung, beispielsweise mit dem Mikroprozessor, das Standbild eines solchen unbewegten Bildes erzeugbar und auf der Anzeigeeinheit ein vergrösserter Ausschnitt davon anzeigbar und über dieses Standbild verschiebbar ist.
Mit der Bildbearbeitungsvorrichtung ist entsprechend ein modifiziertes Video bzw. ein modifiziertes Standbild von einem Abschnitt des modifizierten Videos erzeugbar, welches Standbild dann auf der Anzeigeeinheit anzeigbar ist.
Zudem ist die Bildbearbeitungsvorrichtung vorzugsweise derart ausgebildet, dass der vergrösserte Ausschnitt des Standbildes bzw. des modifizierten Standbildes verzögerungsarm auf der Anzeige ausgebbar ist, sodass sich für den Benutzer höchstens eine kaum wahrnehmbare Verzögerung der Anzeige gegenüber seiner Kopfbewegung, welche die Verschiebung des Ausschnitts auslöst, ergibt. Der Mikroprozessor muss folglich derart gewählt werden, dass er eine ausreichende Rechenkapazität und -geschwindigkeit besitzt.
Aber nicht nur der vergrösserte Abschnitt kann verzögerungsarm auf der Anzeige ausgeben werden, im Videomodus der Sehhilfe kann auch das vom Kameramodul erzeugt Video bzw. unbewegt-Bild verzögerungsarm auf der Anzeige ausgegeben werden.
Selbstverständlich kann die Bildbearbeitungsvorrichtung auch mehrere Mikroprozessoren umfassen, die jeweils einen Teil der Aufgaben übernehmen und beispielsweise je für einen bestimmten Zweck optimiert sind. Oder es können mehrere Mikroprozessoren vorgesehen sein, welche alle sämtliche Aufgaben durchführen können.
Bei den Rechenleistungen, die moderne Prozessoren zur Verfügung stellen, reicht typischerweise jedoch ein entsprechend ausgebildeter Mikroprozessor aus, um die vorgängig und nachfolgend beschriebenen Aufgaben ausführen zu können.
Zur Einstellung einer oder einer Mehrzahl von gewünschten Modifikation des Videos oder des Standbildes bzw. dessen vergrösserten Ausschnitt, verfügt die Sehhilfe vorzugsweise über ein oder mehrere Bedienelemente. Auf diese Weise kann der Benutzer der Sehhilfe die gewünschte Modifikation bzw. die gewünschten Modifikationen durch Betätigung der entsprechenden Bedienelemente direkt am Gerät selber einstellen, und zwar während er das Gerät in Benutzung hat, d. h. diese vor dem Auge hält.
Wie weiter oben schon erwähnt, können solche Einstellungen allerdings auch über eine entsprechende Konfigurationsmöglichkeit am Gerät selber vorgenommen werden. Allerdings müsste das Gerät hierfür vom Auge abgesetzt werden. Es wäre grundsätzlich sogar möglich, dass die Sehhilfe mit einem externen Bediengerät, beispielsweise einem Smartphone, einem Tablet Computer oder Personal Computer gekoppelt wird, sodass derartige Einstellungen mit diesem externen Bediengerät vorgenommen und von diesem an die Sehhilfe übertragen werden können, wo das Gerät entsprechend eingestellt wird. Dies gilt natürlich nicht nur für die Einstellung einer gewünschten Bildmodifikation, sondern auch für die restlichen in diesem Dokument erwähnten Einstellungen, die an der Sehhilfe vorgenommen werden können.
Die Sehhilfe umfasst beispielsweise mit Vorteil ein Bedienelement zur Einstellung einer Vergrösserung des vergrösserten Ausschnitts des Standbildes. Weitere Bedienelemente zur Einstellung einer Helligkeit oder zur Veränderung eines Kontrasts der Bildanzeige oder für eine andere, hilfreiche Modifikation der Bilddaten sind vorteilhaft. Diese Einstellungen sollten durch den Benutzer auf einfache Art und Weise vorgenommen werden können, damit die Bildanzeige den aktuellen Bedingungen wie beispielsweise der aktuellen Umgebungshelligkeit oder der Art des auf der Anzeige darzustellenden Bildmotivs (z. B. die Grösse und Entfernung einer zu entziffernden Buchstabenfolge) angepasst werden kann. Dabei ist wenigstens eines der Bedienelemente vorzugsweise zur manuellen Bedienung durch einen Benutzer der Sehhilfe ausgebildet. Dies ist insbesondere hilfreich für die Einstellung der Vergrösserung des vergrösserten Ausschnitts, weil diese Einstellung eine der am häufigsten veränderten Einstellungen ist. Sie sollte also auch einfache Art und Weise einstellbar sein. Ein manuell zu betätigendes Bedienelement ist hierfür optimal geeignet. Ein solches manuelles Bedienelement umfasst beispielsweise einen Schalter, einen Taster, einen Wipptaster, ein Zoomrad oder beliebige andere manuell bedienbare Bedienelemente.
Mit einem derartigen manuellen Bedienelement kann die Einstellung der Vergrösserung oder einer anderen gewünschten Modifikation durch den Benutzer auf einfache Art und Weise auch während der Benutzung der Sehhilfe erfolgen, d. h. während er die Sehhilfe am Kopf hält. So kann der Benutzer beispielsweise die Vergrösserung verändern, während er mittels einer Kopfbewegung den vergrösserten Ausschnitt über das Standbild verschiebt. Eine solche Einstellung kann beispielsweise auch vorgenommen werden, während der vergrösserte Ausschnitt auf der Anzeigeeinheit eingefroren ist.
Ein Bedienelement kann aber nicht nur zur manuellen sondern beispielsweise auch zur sprachlichen Bedienung ausgebildet sein, sodass eine gewünschte Einstellung auch per Sprachbefehl einstellbar ist. Die Sehhilfe umfasst hierfür beispielsweise ein entsprechendes Sprachmodul zur Aufnahme und Verarbeitung von Sprache zwecks Spracherkennung.
Ein solches Sprachmodul kann auch weitere Funktionen bereitstellen wie z.B. die Ausgabe von Sprache über einen oder mehrere Lautsprecher der Sehhilfe. Dies kann beispielsweise auch dafür genutzt werden, dem Benutzer einen Zustand oder ein Ereignis akustisch zu signalisieren wie beispielsweise das bereits erwähnte Signal bei einer Unter- oder Überschreitung eines Schwellwertes des Abstands der Sehhilfe zu einem Objekt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Sehhilfe Signalisierungsmittel zur Ausgabe eines visuellen, akustischen oder audiovisuellen Signals, wenn der über das Standbild verschobene, vergrösserte Ausschnitt des Standbildes einen Rand des Standbildes erreicht. Durch diese Navigationsunterstützung weiss die Person, dass sie ein neues Standbild erstellen muss, wenn sie weiter in diese Richtung etwas betrachten will. Ausserdem hilft das genannte Signal sich auf dem Standbild besser zu orientieren.
Eine solche Signalisierung kann auch weggelassen werden, kann aber für Betroffene hilfreich sein.
Für die Bestimmung der optimalen Verschiebungsgeschwindigkeit ist aber nicht nur der Vergrösserungsbedarf der betroffenen Person, sondern auch deren Tremorsituation zu berücksichtigen. Im Falle eines Tremors enthalten die detektierten Bewegungen der Sehhilfe überlagerte Zitterbewegungen, die sich von der betroffenen Person auf die Sehhilfe übertragen.
Das Ziel ist, den Einfluss von Zitterbewegungen zu reduzieren oder sogar vollständig zu unterdrücken und auch bei grossem Vergrösserungsbedarf (kleinem angezeigtem Bildausschnitt) ein angenehmes Zusammenspiel zwischen Kopfbewegung und bewegtem angezeigtem Bildausschnitt und damit einen optimalen Lesefluss, ohne das Verlieren der zu lesenden Worte/Zeile, zu gewährleisten.
Diese Zitterbewegungen werden einer digitalen Filterung ("Tremorfilter") unterzogen, damit wird der Einfluss der Zitterbewegungen bei den Verschiebungen des Bildausschnitts reduziert oder sogar vollständig unterdrückt. Für die Filterung wird die Tatsache genutzt, dass die Zitterbewegungen von höherer Frequenz sind. Das vom Bewegungssensor erzeugte Bewegungssignal wird über ein Tiefpassfilter gefiltert. Damit können die Zitteranteile im Bewegungssignal je nach Situation stark gedämpft oder sogar vollständig unterdrückt werden. Der Tremorfilter wirkt unabhängig von der eingestellten Vergrösserung.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Sehhilfe daher ausgebildet zur Bestimmung eines Bewegungswertes, welcher der vom Bewegungssensor erfassten Bewegung der Sehhilfe entspricht, wobei die Sehhilfe weiter Mittel umfasst zur Tiefpassfilterung des Bewegungswertes, wobei der vergrösserte Ausschnitt über das Standbild in Abhängigkeit des tiefpassgefilterten Bewegungswertes verschiebbar ist. Diese Mittel umfassen bevorzugt ein Tiefpassfilter, insbesondere ein digitales Tiefpassfilter, realisiert durch einen Mikroprozessor, der entsprechend programmierbar oder programmiert ist.
Durch eine solche Tiefpassfilterung kann der Einfluss von Zitterbewegungen auf die auf der Anzeigeeinheit dargestellten Stand- oder Bewegtbilder reduziert oder sogar vollständig unterdrückt werden. Dies insbesondere auch bei einem grossen Vergrösserungsbedarf, d. h. bei einem kleinen auf der Anzeigeeinheit dargestellten Bildausschnitt. Eine solche Tiefpassfilterung wird daher im Rahmen dieser Beschreibung auch als Tremorfilterung bezeichnet. Entsprechend wird das Tiefpassfilter auch als Tremorfilter bzeichnet. Durch eine solche Tremorfilterung kann ein angenehmes Zusammenspiel zwischen Kopf- und damit Sehhilfenbewegung und bewegtem angezeigtem Bildausschnitt gewährleistet werden und damit ein optimaler Lesefluss mit einem verminderten Risiko des Verlierens der zu lesenden Worte/Zeile.
Die Ausstattung der Sehhilfe mit einem Tiefpassfilter zur Reduktion von Zitterbewegungen ist im Übrigen auch unabhängig von den vorgängig beschriebenen Schaltmitteln von Vorteil, d. h. die Reduktion von Zitterbewegungen, wie sie vorgängig und im Folgenden durch weitere, bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben ist, ist auch mit Vorteil nutzbar bei einer Sehhilfe, welche nicht über die eingangs erwähnten Schaltmittel in Form eines Bedienelements oder eines Sensors zur Detektion des Abstands der Sehhilfe zu einem Objekt und zum Stoppen bzw. zur Weiterführung der Anzeige des vergrösserten Ausschnitts auf der Anzeigeeinheit verfügt. Dies gilt allerdings nicht nur für das Tiefpassfilter, sondern auch für alle anderen, vorgängig und nachfolgend beschriebenen Beispiele zur Bestimmung der Verschiebungsgeschwindigkeit für die Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts über das Standbild in Abhängigkeit der vom Bewegungssensor detektierten Bewegung der Sehhilfe. Je nach Sehbehinderung und möglichen weiteren, anderen Einschränkungen einer betroffenen Person, beispielsweise Bewegungseinschränkungen der Person, führt jedoch die Ausstattung der Sehhilfe mit solchen Schaltmitteln und Mitteln zur Tiefpassfilterung zu einem für diese Person hilfreicheren, d. h. besser oder einfacher nutzbaren Sehhilfe. Damit ein Zittern der Sehhilfe in Ruhelage, d. h. wenn der Benutzer die Sehhilfe nicht bewusst bewegt, optimal gefiltert wird, ist zusätzlich zum Tremorfilter ein Schwellwertfilter eingesetzt. Der Schwellwert ist der Wert, ab dem die Bewegung des Geräts am Kopf eine Verschiebung des Bildausschnittes auslöst. Unterhalb dieses Wertes wird der Bildausschnitt nicht bewegt. Ein zweiter Schwellwert, wirkt ausgehend von einer vorgängigen Bewegung, sobald der Schwellwert unterschritten wird, wird die Bewegung als gestoppt betrachtet und dementsprechend der Bildausschnitt nicht mehr verschoben. Der Schwellwertfilter wirkt unabhängig von der eingestellten Vergrösserung.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Sehhilfe folglich ein Schwellwertfilter zur Durchführung einer Bewegungs-Schwellwertprüfung, bei welcher die Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts über das Standbild freigebbar ist, wenn der Bewegungswert grösser als ein erster Bewegungsschwellwert ist und die Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts über das Standbild blockierbar ist, wenn der Bewegungswert kleiner als ein zweiter Bewegungsschwellwert ist. Der erste Bewegungsschwellwert entspricht hierbei dem Übergang von der Ruhelage in eine
Bewegung und der zweite Bewegungsschwellwert entspricht dem Übergang von der Bewegung in die Ruhelage.
Hierbei sind der erste und der zweite Bewegungsschwellwert typischerweise verschieden voneinander. Allerdings können sie auch so gewählt werden, dass sie gleich sind. Je nach konkreter Anwendung bzw. je nach Person hat die eine oder die andere Variante Vorteile. Die entsprechende Einstellung kann beispielsweise im Rahmen der Konfiguration des Geräts eingestellt werden.
Das Schwellwertfilter ist vorzugsweise digital implementiert, wobei die
Bildbearbeitungsvorrichtung entsprechend ausgebildet ist. Typischerweise ist der Mikroprozessor entsprechend programmiert, dass er diese Filterung durchführen kann.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Bewegungssensor zur mehrachsigen Erfassung der Bewegung der Sehhilfe ausgebildet. Bei dem Bewegungssensor kann es sich beispielsweise um einen Beschleunigungssensor oder einen Gyrosensor bzw. Lagesensor handeln. Bei den vom Bewegungssensor erfassten Bewegungen der Sehhilfe kann es sich daher auch um Drehbewegungen oder Beschleunigungen handeln.
Der Bewegungssensor ist also bevorzugt als mindestens zweiachsiger Sensor ausgebildet, wobei er folglich für jede Achse einen separaten Bewegungswert erzeugt. Ein solcher Bewegungswert wird beispielsweise in Grad pro Sekunde zu verstehen.
So ist der Bewegungssensor beispielsweise zur Erzeugung eines x-Achsensignals und zur Erzeugung eines y-Achsensignals ausgebildet, wobei das x-Achsensignal einer Bewegung der Sehhilfe in einer ersten Bewegungsrichtung entspricht und das y-Achsensignals einer Bewegung der Sehhilfe in einer zweiten Bewegungsrichtung entspricht, wobei sich die zweite Bewegungsrichtung von der ersten Bewegungsrichtung unterscheidet. Die Sehhilfe ist entsprechend ausgebildet zur Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts über das Standbild in Abhängigkeit des x-Achsensignals und des y-Achsensignals. Beispielsweise handelt es sich bei der ersten Bewegungsrichtung (x-Achsensignal) um eine horizontale Bewegung der Sehhilfe, d. h. wenn der sie tragende Benutzer den Kopf nach links oder rechts dreht, und bei der zweiten Bewegungsrichtung (y-Achsensignal) um eine vertikale Bewegung der Sehhilfe, d. h. wenn der sie tragende Benutzer den Kopf nach oben bzw. unten schaut.
Die Bewegungs-Schwellwertprüfung erfolgt dabei bevorzugt für jede Achse, d. h. für jeden Bewegungswert separat, wobei die beiden Schwellwerte entweder für alle Achsen gleich einstellbar sind oder für jede der Achsen separat und daher von Achse zu Achse unterschiedlich einstellbar sind.
Die Bewegungs-Schwellwertprüfung kann allerdings auch für mehrere Achsen zusammen durchgeführt werden, wofür die einzelnen Bewegungswerte pro Achse zuvor in geeigneter Weise zu einem einzigen Bewegungswert kombiniert werden.
Bei einer Sehhilfe mit einem mehrachsigen Bewegungssensor ist die Tiefpassfilterung vorzugsweise für jeden Achsenwert, d.h. für jeden Bewegungswert separat durchführbar. Bei einem zweiachsigen Bewegungssensor erfolgt die Tiefpassfilterung beispielsweise durch eine Tiefpassfilterung des x-Achsensignals und eine Tiefpassfilterung des y- Achsensignals. Entsprechend erfolgt die Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts über das Standbild in Abhängigkeit des tiefpassgefilterten x-Achsensignals und des tiefpassgefilterten y-Achsensignals.
Auch die Tiefpassfilterung kann jedoch für mehrere Achsen zusammen durchgeführt werden, wofür die einzelnen Bewegungswerte pro Achse zuvor in geeigneter Weise zu einem einzigen Bewegungswert kombiniert werden.
So ist die Sehhilfe bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet zur Bildung eines Geschwindigkeitsvektors der einzelnen Bewegungswerte. Bei einem zweiachsigen Bewegungssensor wird beispielsweise der Geschwindigkeitsvektor des x-Achsensignals und des y-Achsensignals gebildet. Entsprechend wird die Tiefpassfilterung auf den resultierenden Geschwindigkeitsvektor angewandt und die Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts über das Standbild erfolgt in Abhängigkeit des tiefpassgefilterten Geschwindigkeitsvektors.
Auch die Bewegungs-Schwellwertprüfung erfolgt in diesem Fall bevorzugt für den resultierenden Geschwindigkeitsvektor, beispielsweise, indem dessen Betrag mit den beiden Schwellwerten verglichen und die Anzeige entsprechend dem Resultat dieser Vergleiche freigegeben oder blockiert wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Sehhilfe ausgebildet zur wahlweisen Durchführung der Bewegungs-Schwellwertprüfung vor oder nach der Tiefpassfilterung. Es ist also an der Sehhilfe einstellbar, ob die Bewegungs- Schwellwertprüfung vor oder nach der Tiefpassfilterung durchgeführt wird. Je nach konkreter Anwendung ist es aber auch möglich, dass die eine oder die andere Variante Vorteile bietet, sodass keine Möglichkeit vorgesehen ist, die Reihenfolge der Bewegungs- Schwellwertprüfung und der Tiefpassfilterung anzupassen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Sehhilfe ausgebildet zur Deaktivierung bzw. Aktivierung der Bewegungs-Schwellwertprüfung, sodass diese je nach gewünschter Funktionsweise und abgestimmt auf die die Sehhilfe nutzende Person aktiviert bzw. deaktiviert werden kann. Bei einem mehrachsigen Bewegungssensor ist das Schwellwertfilter vorzugsweise für jede Achse einzeln aktivier- und deaktivierbar. Im Falle eines Geschwindigkeitsvektors ist das Schwellwertfilter für den gesamten Vektor aktivier- und deaktivierbar.
Und bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Sehhilfe ausgebildet zur Deaktivierung bzw. Aktivierung der Tiefpassfilterung, sodass diese je nach gewünschter Funktionsweise und abgestimmt auf die die Sehhilfe nutzende Person aktiviert bzw. deaktiviert werden kann. Bei einem mehrachsigen Bewegungssensor ist das Tiefpassfilter vorzugsweise für jede Achse einzeln aktivier- und deaktivierbar. Im Falle eines Geschwindigkeitsvektors ist das Tiefpassfilter für den gesamten Vektor aktivier- und deaktivierbar. Die Deaktivierung bzw. Aktivierung der Bewegungs-Schwellwertprüfung und der
Tiefpassfilterung können dabei unabhängig voneinander vorgenommen werden.
Die Deaktivierung der Bewegungs-Schwellwertprüfung und der Tiefpassfilterung erfolgt beispielsweise, indem die entsprechenden Module, Filter oder sonstigen funktionellen Einheiten zu deren Durchführung überbrückt werden. Die nach den obig beschrieben Ausführungsformen vorhanden Ausgangssignale werden für die Bildung der Verschiebungsgeschwindigkeit des angezeigten Ausschnitts im Standbild verwendet. Wobei im Falle einer Ausführungsform mit einem Ausgangssignal in Form eines Geschwindigkeitsvektors der Vektor wieder in seine x-und y-Anteile zerlegt wird. Damit steht, unabhängig davon, ob die Filterung für die einzelnen Achsen oder den Vektor erfolgte, für die nachfolgende Bildung der Verschiebungsgeschwindigkeit des
Bildausschnitts im Standbild ein gefiltertes x- und y- Geschwindigkeitssignal der Kopfbewegung bzw. der Bewegung der Sehhilfe zur Verfügung, beispielsweise in Grad pro Sekunde.
Basierend auf diesen x- und y-Bewegungswerten wird in einem weiteren Schritt die Verschiebungsgeschwindigkeit des angezeigten Ausschnitts im Standbild bestimmt, beispielsweis in in Pixel pro Sekunde.
Gerade im Anwendungsgebiet der Erfindung ist hierfür eine starke Untersetzung der Kopfgeschwindigkeit zur Verschiebungsgeschwindigkeit des Bildausschnitts notwendig. D. h. auch eine grosse Bewegung des Kopfes mit der Sehhilfe soll nur eine kleine Verschiebung des Bildausschnitts bewirken. Ansonsten besteht die Gefahr, den interessierenden Ausschnitt zu verlieren.
Für die x-Achse gilt, die x-Verschiebungsgeschwindigkeit des angezeigten Ausschnitts im Standbild wird berechnet aus der Multiplikation des gefilterten x- Geschwindigkeitssignals der Kopfbewegung mit einem x-Achsen- Geschwindigkeitsmultiplikator, der individuell einstellbar ist. Der Wert des Multiplikationsfaktors entspricht somit dem
Untersetzungsfaktor für die Untersetzung der gefilterten x-Kopfbewegungsgeschwindigkeit zur x-Verschiebungsgeschwindigkeit des angezeigten Ausschnitts im Standbild.
Für die y-Achse gilt, die y-Verschiebungsgeschwindigkeit des angezeigten Ausschnitts im Standbild wird berechnet aus der Multiplikation des gefilterten y- Geschwindigkeitssignals der Kopfbewegung mit einem y-Achsen- Geschwindigkeitsmultiplikator, der individuell einstellbar ist. Der Wert des Multiplikationsfaktors entspricht somit dem
Untersetzungsfaktor für die Untersetzung der gefilterten y-Kopfbewegungsgeschwindigkeit zur y-Verschiebungsgeschwindigkeit des angezeigten Ausschnitts im Standbild.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Sehhilfe daher ausgebildet zur Bestimmung der Verschiebungsgeschwindigkeit durch eine Multiplikation des Bewegungswertes mit einem Geschwindigkeitsmultiplikator, wobei dies nach der Bewegungs-Schwellwertprüfung und der Tiefpassfilterung erfolgt.
Auf diese Weise kann die Verschiebungsgeschwindigkeit an die konkreten Eigenschaften der einzelnen Elemente der Sehhilfe, wie beispielsweise die Eigenschaften des Bewegungssensors, oder auch an die Anforderungen eines bestimmten Nutzers angepasst werden.
H ierbei ist der Geschwindigkeitsmultiplikator vorzugsweise unabhängig von der eingestellten Vergrösserung und es kann auch pro Achse des Bewegungssensors ein separater Geschwindigkeitsmultiplikator einstellbar sein, sodass beispielsweise für die x- und y-Achsensignale ein separater Geschwindigkeitsmultiplikator verwendbar ist. Selbstverständlich können die Geschwindigkeitsmultiplikatoren für die einzelnen Achsen auch auf denselben Wert eingestellt werden. Wenn, wie weiter oben beschrieben, aus den einzelnen Bewegungswerten ein Geschwindigkeitsvektor erzeugt wird, so wird der Geschwindigkeitsvektor in die einzelnen Anteile pro Achse zerlegt und erst danach mit den zugehörigen
Geschwindigkeitsmultiplikatoren multipliziert. Die Verschiebungsgeschwindigkeit des angezeigten Ausschnitts im Standbild kann auch auf eine konstante, einstellbare und von jeglichen weiteren Faktoren unabhängige Grundgeschwindigkeit als Verschiebungsgeschwindigkeit für den angezeigten Ausschnitt im Standbild eingestellt werden. Diese Grundgeschwindigkeit kann für die x- und y- Achse getrennt eingestellt werden. Für die x-Achse gilt, solange ein gefiltertes x- Geschwindigkeitssignal der Kopfbewegung ungleich 0 vorhanden ist, wird die
Bewegungsrichtung des Signals ermittelt, +1 oder -1, die der Achse entsprechende Grundgeschwindigkeit wird mit dem Vorzeichen multipliziert und bildet so die x- Verschiebungsgeschwindigkeit des angezeigten Ausschnitts im Standbild. Für die y- Achse gilt, solange ein gefiltertes y-Geschwindigkeitssignal der Kopfbewegung ungleich 0 vorhanden ist, wird die Bewegungsrichtung des Signals ermittelt, +1 oder -1, die der Achse entsprechende Grundgeschwindigkeit wird mit dem Vorzeichen multipliziert und bildet so die y-Verschiebungsgeschwindigkeit des angezeigten Ausschnitts im Standbild. In der Regel wird auch bei dieser Ausführungsform eine sehr tiefe Verschiebungsgeschwindigkeit gewählt. Vorteil dieser Variante ist eine zumindest teilweise Entkopplung der Kopfgeschwindigkeit von der Verschiebungsgeschwindigkeit, indem nur die gefilterten Richtungskomponenten "+" oder der Kopfbewegung zur Bildung der
Verschiebungsgeschwindigkeit des angezeigten Ausschnitts im Standbild berücksichtigt werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Sehhilfe daher ausgebildet zur Festlegung der Verschiebungsgeschwindigkeit als eine konstante
Geschwindigkeit, nachfolgend als Grundgeschwindigkeit bezeichnet.
Die Grundgeschwindigkeit ist hierbei für unterschiedliche Richtungen der Verschiebungsgeschwindigkeit vorzugsweise separat festlegbar, wobei sie aber auch für mehrere oder alle Richtungen gleich sein kann. Die Abhängigkeit der Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts des Standbildes über das Standbild von der durch den Bewegungssensor erfassten Bewegung der Sehhilfe besteht in diesem Fall darin, dass nur dann eine Verschiebung stattfindet, solange für die betreffende Richtung nach der Schwellwert-Prüfung und der Tiefpassfilterung ein Bewegungswert resultiert, der eine Bewegung der Sehhilfe anzeigt. Die Höhe der vom Bewegungssensor detektierten Geschwindigkeit spielt indes keine Rolle für die resultierende Verschiebungsgeschwindigkeit, solange sie bei der Schwellwert-Prüfung über dem Schwellwert für die Freigabe der Verschiebung liegt. Allerdings wird hierbei die Richtung der Kopfbewegung und damit der Bewegung der Sehhilfe aus dem betreffenden Bewegungswerten ermittelt und für den Fall einer negativen Richtung, d.h. wenn der Kopf in die andere Richtung bewegt wird, die betreffende Grundgeschwindigkeit mit -1 multipliziert, so dass die Verschiebung des Bildausschnitts in der Gegenrichtung erfolgt.
Bei Personen mit eingeschränkter Reaktionsfähigkeit, was bei älteren Personen häufig der Fall ist, verhindert dies bei einer zu grossen Kopfbewegung das Verlieren einer Textstelle infolge einer zu grossen Verschiebung des Bildausschnitts. Dies, weil auch bei einer grossen, ggf. mit hoher Geschwindigkeit ausgeführten Kopfbewegung nur eine Verschiebung des Bildausschnitts mit der eingestellten Grundgeschwindigkeit, welche typischerweise einen eher tiefen Wert aufweist, ausgeführt wird. Auf diese Weise konnte auch bei Personen mit einem sehr hohen Vergrösserungsbedarf (Sehkraft um 2%) in Kombination mit verminderter Reaktionsfähigkeit und teilweise auch kombiniert mit einem Tremor ein grosser "Leseerfolg" erzielt werden.
Die Schwellwert-Prüfung und die Tiefpassfilterung sind hierbei vorzugsweise aktiviert. Grundsätzlich können aber auch bei dieser Ausführungsform sowohl die Schwellwert- Prüfung als auch die Tiefpassfilterung einzeln aktiviert bzw. deaktiviert werden.
Die Erfindung wurde anhand des Beispiels der AMD beschrieben. Dies soll jedoch nicht als einschränkend angesehen werden. Die erfindungsgemässe Sehhilfe kann bei einer Vielzahl von Sehbehinderungen eingesetzt werden, wobei sie aufgrund der vielen Möglichkeiten zur Individualisierung und Konfiguration sehr breit einsetzbar ist. Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsvariante der erfindungs- gemässen Sehhilfe;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Sehhilfe; Fig. 3 die Wirkung der Filter und des Abstandssensors;
Fig. 4 die Bestimmung der Verschiebungsgeschwindigkeit mittels Detektion der
Bewegungsrichtung und
Fig. 5 die funktionellen Einheiten eines Mikroprozessors für die Verarbeitung der vom Bewegungssensor empfangenen Bewegungssignale. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Sehhilfe 1.
Die Sehhilfe 1 umfasst ein Gehäuse 12, in bzw. an welchem die einzelnen Elemente der Sehhilfe 1 angeordnet sind. Dazu gehören ein Kameramodul 2, ein Mikroprozessor 3, ein Bildspeicher 4, eine Display 5, manuell bedienbare Bedienungselemente 6, ein Näherungssensor 7, ein Gyrosensor 8, eine Augenmuschel 9 sowie eine Audioeinheit 10. Mit dem Kameramodul 2 werden Videos und Bilder eines interessierenden Bereichs aufgenommen und zum Mikroprozessor 3 geleitet. Dieser führt ggf. eine Bildbearbeitung durch und speichert das Video oder einen Ausschnitt davon als Standbild im Bildspeicher 4. Ein im Bildspeicher 4 gespeichertes Standbild kann vom Mikroprozessor 3 ausgelesen und auf dem Display 5 ausgegeben werden, wobei das Standbild zuvor ggf. einer weiteren Bearbeitung unterworfen wird. Eine solche Bearbeitung umfasst beispielsweise eine digitale Filterung des Standbildes wie etwa eine Kontrastverstärkung oder auch die Vergrösserung eines Ausschnitts des Standbildes, wobei dann der vergrösserte Ausschnitt auf dem Display 5 ausgegeben wird.
Auch ein vom Kameramodul 2 aufgenommenes Video lässt sich vom Mikroprozessor 3 im Bildspeicher 4 speichern oder vom Mikroprozessor 3 direkt, d. h. in Echtzeit, auf dem Display 5 anzeigen.
Mit Hilfe der Bedienungselemente 6 kann der Benutzer beispielsweise die Aufnahme des Standbildes aus dem Videostream des Kameramoduls 2 auslösen und er kann eine oder mehrere gewünschte Filterungen bzw. Modifikation des auf dem Display 5 angezeigten Bildausschnitts steuern oder die gewünschte Vergrösserung des Standbildes zur Anzeige des entsprechenden Bildausschnitts einstellen.
Die Audioeinheit 10 dient zur Eingabe von Sprachbefehlen, sodass der Benutzer die Sehhilfe 1 auch mittels Sprache bedienen kann. Wie mit den Bedienungselementen kann der Benutzer beispielsweise die Aufnahme des Standbildes aus dem Videostream des Kameramoduls 2 auslösen, eine oder mehrere gewünschte Filterungen bzw. Modifikation des auf dem Display 5 angezeigten Bildausschnitts steuern oder die gewünschte Vergrösserung des Standbildes zur Anzeige des entsprechenden Bildausschnitts einstellen.
Die Audioeinheit 10 kann im Prinzip auch weggelassen werden, falls auf die Sprachbedienung der Sehhilfe verzichtet werden kann. Die Bedienungselemente 6 sind jedoch typischerweise immer vorhanden.
Der Näherungssensor 7 detektiert den Abstand des der Sehhilfe 1 vom Auge des Benutzers und gibt diesen an den Mikroprozessor 3 weiter, welcher dann bestimmt, ob die Sehhilfe 1 am Auge anliegt oder vom Auge abgesetzt ist. Je nachdem stoppt der Mikroprozessor 3 die Ausgabe des Bildausschnittes auf dem Display 5 oder fährt damit weiter.
Zur Steuerung der Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts über das Standbild dient der Gyrosensor 8, der die Bewegungen der Sehhilfe 1 detektiert. Der Gyrosensor 8 ist ein zweiachsiger-Gyrosensor und detektiert die Bewegung der Sehhilfe 1 in x-Richtung 14, was aus Sicht des Benutzers einer links/rechts Bewegung der Sehhilfe 1 entspricht, sowie in y- Richtung 15, was aus Sicht des Benutzers einer auf/ab Bewegung der Sehhilfe 1 entspricht und welche entsprechend senkrecht zur Zeichnungsebene der Figur 1 steht und durch einen Kreis dargestellt ist.
Der Gyrosensor 8 erzeugt für die x-Richtung 14 wie auch für die y-Richtung 15 ein Bewegungssignal und leitet diese an den Mikroprozessor 3 weiter. Dieser führt je nach den an der Sehhilfe 1 vorgenommenen Einstellungen wahlweise eine digitale Schwellwertfilterung und/oder eine digitale Tiefpassfilterung der Bewegungssignale durch, bestimmt auf Basis der entsprechend gefilterten Bewegungssignale die Verschiebungsgeschwindigkeit des vergrösserten Ausschnitts und gibt den entsprechend verschobenen Ausschnitt auf dem Display 5 aus.
Das Display 5 ist in diesem Fall ein Near-to-eye-Display und ist beispielsweise flach im Gehäuse, d.h. parallel zur Zeichnungsebene der Figur 1, angeordnet. Damit der durch die Augenmuschel 9 in das Gehäuse 12 gerichtete, parallel zum Display 5 verlaufende Blick des Benutzers zum Display 5 gelangt, umfasst die Sehhilfe 1 beispielsweise einen entsprechend im Gehäuse 12 angeordneten Spiegel (nicht dargestellt), der den Blick des Benutzers auf das Display 5 umlenkt. Die umgelenkten Strahlen werden über eine nach dem Spiegel im Gehäuse 12 angeordnete Optik auf das Auge angepasst (nicht dargestellt).
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Sehhilfe 13.
Die Sehhilfe 13 ist weitgehend identisch mit der in Fig. 1 dargestellten Sehhilfe 1. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Sehhilfe 13 einen analogen Filterblock 17 aufweist. Die vom Gyrosensor 8 erzeugten Bewegungssignale für die detektierte Bewegung der Sehhilfe 13 in x-Richtung 14 wie auch in y-Richtung 15 werden in diesem Beispiel nicht direkt an den Mikroprozessor 3, sondern an den Filterblock 17 übergeben. Dieser umfasst ein analoges Schwellwertfilter sowie ein analoges Tiefpassfilter und führt je nach Einstellung der Sehhilfe 13 die Schwellwertfilterung und/oder die Tiefpassfilterung durch und gibt die entsprechend gefilterten Bewegungssignale an den Mikroprozessor 3 weiter, welcher daraus die Verschiebungsgeschwindigkeit berechnet und den vergrösserten Ausschnitt entsprechend auf dem Display 5 ausgibt oder die Bildausgabe blockiert bzw. einfriert.
Figur 3 zeigt die Wirkung der Filter und des Abstandssensors. Dabei zeigt Figur 3a schematisch den Verlauf eines vom Gyrosensor gelieferten, ungefilterten Bewegungssignals, hier beispielhaft das Bewegungssignal 24 für die x-Achse. Figur 3b zeigt das gefilterte Bewegungssignal 37 und Figur 3c zeigt das daraus extrahierte Richtungssignal 39 für die Richtung des detektierten Bewegungssignals.
In dem dargestellten Diagramm in Fig. 3a ist in der Florizontalen die Zeit 20 dargestellt und in der Vertikalen die Geschwindigkeit 21 des ungefilterten Bewegungssignals 24 in Grad pro Sekunde. Zu Beginn hält der Benutzer die Sehhilfe am Auge und setzt diese zu einem späteren Zeitpunkt 22 ab. Der Pfeil 27 markiert den Zeitabschnitt, in welchem das Gerät am Auge anliegt und der Pfeil 29 markiert den Zeitabschnitt, in welchem das Gerät vom Auge abgesetzt ist. Dargestellt ist auch der Bewegungsschwellwert 31, 33 welcher im vorliegenden Fall identisch ist für den Übergang von "Bewegung" zu "abgesetzt" sowie den Übergang von "abgesetzt" zu "Bewegung". Der Bewegungsschwellwert 33 dient hierbei für die detektierte Bewegung der Sehhilfe nach rechts und der Bewegungsschwellwert 31 für die detektierte Bewegung der Sehhilfe nach links. Einer Bewegung nach rechts sind hierbei positive Bewegungswerte zugeordnet, einer Bewegung nach links negative Bewegungswerte.
Ganz zu Beginn hält die Person die Sehhilfe ruhig, wobei in dieser Phase ein Ruhezittern 23 zu erkennen ist, welches jedoch keinen der Bewegungsschwellwert 31, 33 überschreitet. Dann bewegt der Benutzer seinen Kopf samt Sehhilfe nach rechts, sodass entsprechend ein Anstieg des Bewegungssignals 24 resultiert, wobei der positive Bewegungsschwellwert 33 überschritten wird. Diesem Anstieg ist wiederum ein Zittern überlagert. Kurz vor dem Zeitpunkt 22 verlangsamt der Benutzer seine Kopfbewegung nach rechts und setzt die Sehhilfe zum Zeitpunkt 22 schliesslich ab. Dargestellt ist hierbei der resultierende Abfall des Bewegungssignals 24 kurz vor wie auch nach dem Zeitpunkt 22. Zum Zeitpunkt 22 wird entsprechend der auf dem Display dargestellte Bildausschnitt eingefroren. Dann kann der Benutzer eine Neupositionierung 25 seines Kopf bzw. seiner Körperhaltung vornehmen, sodass er dann den gespeicherten Bildausschnitt bequem betrachten und durch Kopfbewegungen verschieben kann, wenn er die Sehhilfe wieder angesetzt hat.
Figur 3b zeigt das gefilterte Bewegungssignal 37. Die Filterung besteht dabei in einer Schwellwertfilterung sowie einer Tiefpassfilterung. In der Florizontalen ist wiederum die Zeit 20 dargestellt und in der Vertikalen die Geschwindigkeit 35 des gefilterten Bewegungssignals 37 in Grad pro Sekunde. Gut erkennbar ist gegenüber dem ungefilterten Bewegungssignal 24, dass das gefilterte Bewegungssignal 37 aufgrund der Tiefpassfilterung gut geglättet und das der Bewegung überlagerte Zittern praktisch vollständig eliminiert ist.
Das Bewegungssignal 37 ist zu Beginn gleich Null, da das Bewegungssignal 24 während dem Ruhezittern 23 keinen der Bewegungsschwellwert 31, 33 überschreitet. Wenn der Benutzer seinen Kopf nach rechts zu drehen beginnt, überschreitet das Bewegungssignal 24 den Bewegungsschwellwert 33 und die geglättete Geschwindigkeit des Bewegungssignals 37 steigt an. Sie variiert etwas bis sie zum Zeitpunkt 22 auf Null zurückgeht, wenn der Benutzer die Sehhilfe absetzt und entsprechend die Verschiebung des Bildausschnitts gestoppt werden soll.
Die Verschiebungsgeschwindigkeit des vergrösserten Bildausschnitts auf dem Display entspricht dabei qualitativ dem gefilterten Bewegungssignal 37.
Figur 3c zeigt das aus dem gefilterten Bewegungssignal 37 extrahierte Richtungssignal 39. In der Florizontalen ist wiederum die Zeit 20 dargestellt und in der Vertikalen die Bewegungsrichtung 41. Ein Wert von +1 zeigt dabei an, dass eine Bewegung nach rechts vorliegt, ein Wert von -1, dass eine Bewegung nach links vorliegt. Der Wert Null bedeutet, dass eben auf Basis des gefilterten Bewegungssignals 37 keine Bewegung festgestellt wurde.
Das Richtungssignal 39 ist zu Beginn wieder gleich Null, da keiner der Bewegungsschwellwerte 31, 33 überschritten wird. Wenn der Benutzer seinen Kopf nach rechts zu drehen beginnt, springt das Richtungssignal 39 auf einen positiven Wert 1, welcher eben anzeigt, dass eine Bewegung in x-Richtung detektiert worden ist. Das Richtungssignal 39 bleibt auf 1, bis der Benutzer die Sehhilfe zum Zeitpunkt 22 absetzt und das Richtungssignal 39 daher wieder auf Null zurückgeht.
Figur 4 zeigt die Bestimmung der Verschiebungsgeschwindigkeit mittels Detektion der Bewegungsrichtung. Figur 4a ist identisch mit Fig. 3a und zeigt wiederum schematisch den Verlauf des vom Gyrosensor gelieferten, ungefilterten Bewegungssignals 24. Figur 4b ist ist identisch mit Fig. 3c und zeigt das aus dem ungefilterten Bewegungssignals 24 extrahierte Richtungssignal 39, d. h. wiederum beispielhaft für die x-Achse.
Für die Beschreibung der Figuren 4a und 4 b wird folglich auf die Beschreibung der Figuren 3a und 3c verwiesen.
Figur 4 c schliesslich zeigt die aus dem Richtungssignal 39 extrahierte, resultierende Verschiebungsgeschwindigkeit 49, mit welcher der vergrösserte Bildausschnitt aufgrund des ungefilterten Bewegungssignals 24 über das Standbild verschoben wird. In der Florizontalen ist wiederum die Zeit 20 dargestellt und in der Vertikalen die Verschiebungsgeschwindigkeit 43 in Pixel pro Sekunde.
Solange das Richtungssignal 39 Null ist, ist auch die resultierende Verschiebungsgeschwindigkeit 49 gleich Null. Sobald jedoch ein Richtungssignal vorliegt, hier beispielsweise steigt das Richtungssignal 39 auf +1, sobald der Benutzer seinen Kopf nach rechts bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird auch die resultierende Verschiebungsgeschwindigkeit 49 bestimmt auf den Wert der in der Sehhilfe eingestellten, konstanten Grundgeschwindigkeit 45. Im vorliegenden Beispiel steigt die resultierende Verschiebungsgeschwindigkeit 49 auf den positiven Wert der Grundgeschwindigkeit 45, weil die Bewegung nach rechts geht. Sobald das Richtungssignal zum Zeitpunkt 22 auf Null abfällt, fällt auch die resultierende Verschiebungsgeschwindigkeit 49 auf Null ab. Figur 5 zeigt die funktionellen Einheiten eines Mikroprozessors, wie er in der Erfindung verwendbar ist, für die Verarbeitung der vom Bewegungssensor empfangenen Bewegungssignale. Diese umfassen einen Empfangsblock 51, ein Tiefpassfilter 53, ein Schwellwertfilter 55 sowie einen Multiplikationsblock 57. Die Figuren 5a und 5b zeigen dabei unterschiedliche Konfigurationen der einzelnen Funktionsblöcke in Bezug auf deren Reihenfolge.
In Figur 5a werden die vom Bewegungssensor ermittelten Bewegungssignale vom Empfangsblock 51 entgegengenommen und von diesem an das Tiefpassfilter 53 weitergeleitet. Das tiefpassgefilterte Bewegungssignal wird dem Schwellwertfilter 55 übergeben, welches die gefilterten Bewegungssignale an den Multiplikationsblock 57 weitergibt zur Multiplikation mit einem Geschwindigkeitsmultiplikator. Das resultierende Bewegungssignal wird dann von weiteren Funktionsblöcken des Mikroprozessors verarbeitet, um die Verschiebungsgeschwindigkeit für die Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts über das Standbild zu bestimmen.
In Figur 5b werden die vom Bewegungssensor ermittelten Bewegungssignale vom Empfangsblock 51 an das Schwellwertfilter 55 weitergeleitet. Das schwellwertgefilterte Bewegungssignal wird dem Tiefpassfilter 53 übergeben, welches die gefilterten Bewegungssignale an den Multiplikationsblock 57 weitergibt zur Multiplikation mit einem Geschwindigkeitsmultiplikator. Das resultierende Bewegungssignal wird dann von weiteren Funktionsblöcken des Mikroprozessors verarbeitet, um die Verschiebungsgeschwindigkeit für die Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts über das Standbild zu bestimmen.
Die gestrichelten Linien zwischen dem Empfangsblock 51 und dem Multiplikationsblock 57 mit Abzweigungen zum Tiefpassfilter 53 und zum Schwellwertfilter 55 deuten an, dass das Tiefpassfilter 53 und/oder das Schwellwertfilter 55 wahlweise überbrückt werden können zur Deaktivierung dieser Funktionsblöcke.
In welcher Reihenfolge die vom Empfangsblock 51 erhaltenen Bewegungssignale verarbeitbar sind, ist in der Sehhilfe einstell- bzw. konfigurierbar. Zu beachten ist weiter, dass die Tiefpass- und Schwellwertfilterung sowohl auf einen aus den Bewegungssignalen erzeugten Geschwindigkeitsvektor, als auch einzeln auf die unterschiedlichen Richtungskomponenten anwendbar ist.
Weitere funktionelle Einheiten wie beispielsweise die Schnittstelle zum Bildspeicher, zum Display etc. sind in Figur 5 nicht dargestellt.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass es die Erfindung erlaubt, eine portable Sehhilfe zu schaffen, die es auch Personen mit einem hohen Vergrösserungsbedarf und allenfalls weiteren Einschränkungen wie einem Tremor oder Bewegungseinschränkungen ermöglicht, einen interessierenden Erfassungsbereich bequem und vollständig sowie in für die betreffende Person ausreichender Vergrösserung zu betrachten.

Claims

Patentansprüche
1. Portable Sehhilfe (1) mit einem Kameramodul (2) zur Aufnahme eines Videos, einem Bildspeicher (4) zur Speicherung des Videos, einer Bildbearbeitungsvorrichtung (3) zur Erzeugung eines Standbildes eines Abschnitts des Videos sowie zur Erzeugung eines vergrösserten Ausschnitts des Standbildes, einem Bewegungssensor (8) und einer
Anzeigeeinheit (5) zur Anzeige des vergrösserten Ausschnitts des Standbilds, wobei der auf der Anzeigeeinheit anzeigbare, vergrösserte Ausschnitt in Abhängigkeit einer vom Bewegungssensor (8) erfassten Bewegung der Sehhilfe (1) über das Standbild mit einer Verschiebungsgeschwindigkeit verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sehhilfe Schaltmittel (7) umfasst zum Stoppen der Anzeige des vergrösserten
Ausschnitts des Standbildes auf der Anzeigeeinheit (5) und zur Speicherung des zuletzt angezeigten vergrösserten Ausschnitts, sowie zur Weiterführung der Anzeige des gespeicherten, zuletzt angezeigten vergrösserten Ausschnitts des Standbildes auf der Anzeigeeinheit (5).
2. Portable Sehhilfe nach Anspruch 1, wobei die Schaltmittel einen Sensor (7) umfassen zur Detektion eines Abstands der Sehhilfe zu einem Objekt, insbesondere zu einem Gesicht eines Benutzers der Sehhilfe, wobei die Anzeige des vergrösserten Ausschnitts des Standbildes auf der Anzeigeeinheit (5) stoppbar ist und der zuletzt angezeigte vergrösserte Ausschnitt speicherbar ist, sobald der Abstand einen ersten Schwellwert (31, 33) überschreitet und die Anzeige des gespeicherten, zuletzt angezeigten vergrösserten Ausschnitts des Standbildes auf der Anzeigeeinheit fortführbar ist, sobald der Abstand einen zweiten Schwellwert (31, 33) unterschreitet.
3. Portable Sehhilfe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bildbearbeitungsvorrichtung einen Mikroprozessor (3) zur Modifikation des auf der Anzeigeeinheit (5) anzeigbaren Videos oder Standbildes umfasst, wobei die
Modifikation des Videos oder Standbildes die Erzeugung des vergrösserten Ausschnitts des Standbildes durch digitales Zoomen umfasst.
4. Portable Sehhilfe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sie ein oder mehrere Bedienelemente (6, 10) umfasst zur Einstellung einer oder einer Mehrzahl von Modifikationen, insbesondere umfasst die Sehhilfe ein Bedienelement zur Einstellung einer Vergrösserung des vergrösserten Ausschnitts.
5. Portable Sehhilfe nach Anspruch 4, wobei wenigstens eines der Bedienelemente (6), insbesondere das Bedienelement zur Einstellung der Vergrösserung des vergrösserten Ausschnitts, zur manuellen Bedienung durch einen Benutzer der Sehhilfe ausgebildet ist.
6. Portable Sehhilfe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sehhilfe Signalisierungsmittel (5, 10) umfasst zur Ausgabe eines visuellen, akustischen oder audiovisuellen Signals, wenn der über das Standbild verschobene, vergrösserte Ausschnitt des Standbildes einen Rand des Standbildes erreicht.
7. Portable Sehhilfe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sehhilfe ausgebildet ist zur Bestimmung eines der vom Bewegungssensor (8) erfassten Bewegung der Sehhilfe entsprechenden Bewegungswertes und die Sehhilfe ein Tiefpassfilter (53) umfasst zur Tiefpassfilterung des Bewegungswertes, wobei der vergrösserte Ausschnitt über das Standbild in Abhängigkeit des tiefpassgefilterten Bewegungswertes verschiebbar ist.
8. Portable Sehhilfe nach Anspruch 7, wobei die Sehhilfe ein Schwellwertfilter (55) zur Durchführung einer Bewegungs-Schwellwertprüfung (55) umfasst, wobei die Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts über das Standbild freigebbar ist, wenn der Bewegungswert grösser als ein erster Bewegungsschwellwert (31, 33) ist und die Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts über das Standbild blockierbar ist, wenn der Bewegungswert kleiner als ein zweiter Bewegungsschwellwert (31, 33) ist.
9. Portable Sehhilfe nach Anspruch 8, wobei der Bewegungssensor ein mehrachsiger Bewegungssensor (8) ist und zur Erzeugung eines x-Achsensignals (24) entsprechend einer Bewegung der Sehhilfe in einer ersten Bewegungsrichtung sowie zur Erzeugung eines y-Achsensignals entsprechend einer Bewegung der Sehhilfe in einer zweiten Bewegungsrichtung ausgebildet ist, wobei sich die zweite Bewegungsrichtung von der ersten Bewegungsrichtung unterscheidet und die Sehhilfe ausgebildet ist zur Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts über das Standbild in Abhängigkeit des x-Achsensignals (24) und des y-Achsensignals.
10. Portable Sehhilfe nach Anspruch 9, wobei die Sehhilfe ausgebildet ist zur Tiefpassfilterung des x-Achsensignals und des y-Achsensignals und zur Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts über das Standbild in Abhängigkeit des tiefpassgefilterten x-Achsensignals und des tiefpassgefilterten y-Achsensignals.
1 1. Portable Sehhilfe nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Sehhilfe ausgebildet ist zur Bildung eines Geschwindigkeitsvektors des x-Achsensignals und des y-Achsensignals, zur Tiefpassfilterung des Geschwindigkeitsvektors und zur Verschiebung des vergrösserten Ausschnitts über das Standbild in Abhängigkeit des tiefpassgefilterten Geschwindigkeitsvektors.
12. Portable Sehhilfe nach einem der Ansprüche 9 - 1 1, wobei die Sehhilfe ausgebildet ist zur wahlweisen Durchführung der Bewegungs-Schwellwertprüfung (55) vor oder nach der Tiefpassfilterung (53).
13. Portable Sehhilfe nach einem der Ansprüche 9 - 12, wobei die Sehhilfe ausgebildet ist zur Deaktivierung bzw. Aktivierung der Bewegungs-Schwellwertprüfung (55) und unabhängig davon zur Deaktivierung bzw. Aktivierung der Tiefpassfilterung (53).
14. Portable Sehhilfe nach einem der Ansprüche 7 - 13, wobei die Sehhilfe ausgebildet ist zur Bestimmung der Verschiebungsgeschwindigkeit durch eine Multiplikation (57) des Bewegungswertes nach der Bewegungs-Schwellwertprüfung (55) und der Tiefpassfilterung (53) mit einem Geschwindigkeitsmultiplikator.
15. Portable Sehhilfe nach einem der Ansprüche 7 - 13, wobei die Sehhilfe ausgebildet ist zur Festlegung der Verschiebungsgeschwindigkeit als eine konstante Grundgeschwindigkeit, wobei die Grundgeschwindigkeit für unterschiedliche Richtungen der Verschiebungsgeschwindigkeit insbesondere separat festlegbar ist.
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