Dispositivo y procedimiento para la determinación de la orientación de un ojo.

Dispositivo para la determinación de la ubicación y/o de la orientación de un ojo (680) con:

un sistema de detector (651) para el registro de un rayo de luz irradiado por una parte del ojo,

un sistema de proyección, que proyecta informaciones de imagen perceptibles sobre un ojo de un usuario, con un irradiador (653) para la emisión de luz y

una disposición conductora de luz de proyección para la desviación y/o el enfoque de los rayos de luz emitidos, que comprende uno o varios elementos (623) holográficos; y

una cámara que está configurada para la toma de una imagen del entorno, estando configurado el dispositivo de forma portátil,

la imagen tomada por la cámara se procesa de tal manera que se identifican patrones significativos del entorno, se establecen cambios de orientación del dispositivo con respecto al entorno mediante la imagen tomada por la cámara, y se establece la orientación del ojo con respecto al entorno mediante el rayo de luz registrado y la imagen tomada por la cámara, comparándose la imagen tomada por la cámara con una imagen del entorno reflejada en la retina o la córnea del ojo.

Dispositivo y procedimiento para la determinación de la orientación de un ojo.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para la determinación de la ubicación y/u orientación, particularmente de la dirección de observación de un ojo mediante captación en serie de un rayo de luz irradiado por una parte del ojo.

Estado de la técnica El conocimiento de la orientación momentánea de un ojo es una condición necesaria para una pluralidad de las más diversas aplicaciones:

En medicina, durante el tratamiento de visiones defectuosas, desprendimientos de retina, degeneraciones maculares, etc. es necesario registrar cambios de orientación voluntarios y, sobre todo, involuntarios del ojo, para poder guiar posteriormente, por ejemplo, un rayo láser de forma adecuada de tal forma que incida respectivamente sobre el mismo punto sobre la retina o recorra una determinada trayectoria sobre la retina.

En psicología, la orientación del ojo permite diversas deducciones - de este modo, por ejemplo, un repentino giro intenso indica un incipiente ataque epiléptico o un desmayo. Se puede obtener una información considerablemente más extensa además a partir de la dirección de observación del ojo, que puede determinarse, por ejemplo, gracias a la mediatriz de la pupila. Con ello se puede analizar, por ejemplo, el patrón de reconocimiento de personas de ensayo al observar determinadas imágenes.

Además, el conocimiento de la dirección de observación ofrece la posibilidad de usar la información de dónde está mirando el observador en ese momento, para identificar el objeto fijado, ya sea un determinado punto de menú sobre una pantalla (virtual) , un aparato a activar (interruptor de luz etc.) un objetivo seleccionado de un tirador de misiles o similares.

Además, el conocimiento de la orientación y, particularmente, de la dirección de observación del ojo posibilita por ejemplo proyectar informaciones visuales al interior del ojo, que están correlacionadas con la imagen del entorno percibida o la orientación virtual del observador (por ejemplo, durante el uso de gafas de realidad virtual o similares) , de tal manera que las imágenes proyectadas al interior aparentemente descansan en el espacio o con respecto a un objeto o la imagen reflejada al interior cambia de forma correspondiente a la dirección de observación del usuario de las gafas de realidad virtual.

Por ello, para el registro de la orientación del ojo ya se han desarrollado diversos dispositivos y procedimientos:

El documento DE 196 31 414 A1 menciona sensores que se fijan directamente en el globo ocular. Estos representan, por un lado, naturalmente un considerable riesgo y alteración de la persona de ensayo, por otro lado, tampoco pueden registrar la dirección de observación del ojo (por ejemplo, en el caso de personas estrábicas) y, además, son bastante imprecisos con respecto a los movimientos oculares involuntarios frecuentemente mínimos.

Además, se menciona la toma integral de la imagen de reflejo de la retina mediante cámaras CCD, lo que, por un lado, es adecuado debido a la elevada exposición para la imagen de reflejo de poca intensidad luminosa, por otro lado, contiene una cantidad de datos muy elevada y, debido a ello, reducidas velocidades de procesamiento así como problemas de distorsión.

El documento que se ha mencionado anteriormente, por tanto, propone un dispositivo en el que una imagen del entorno reflejada por la retina se explora en serie mediante un dispositivo de exploración, se modifica electrónicamente y, a continuación, se vuelve a proyectar al interior del ojo.

En este caso, sin embargo, no se determina la orientación del ojo, particularmente la dirección de observación, sino que únicamente se proyecta una imagen del entorno reflejada y procesada a continuación en el mismo haz luminoso de vuelta a un ojo, para garantizar una superposición con la imagen percibida realmente.

En la solicitud WO02 097511 están descritos también diversos procedimientos y dispositivos para la adaptación de un sistema óptico a la dirección de observación del ojo humano.

El documento WO 99/42315, contiene más detalles con respecto al estado de la técnica, que propone un procedimiento para el control o el mando de sistemas mediante informaciones de imagen, en el que se registra un objeto o una escena con el ojo humano a través de una gafa optoelectrónica y la imagen de reflejo de la retina se toma para la obtención de informaciones de imagen. Las informaciones de imagen se evalúan y se comparan con datos almacenados. Las informaciones de imagen se toman en un proceso de exploración de la imagen de reflexión de la retina y se suministran a un sistema de procesamiento y almacenamiento de imágenes. Se propone el desencadenamiento de una función deseada mediante registro óptico; la función de mando de un aparato con los ojos en un punto adecuado y activación de un único elemento de mando. A este respecto, el patrón reflejado por la retina se evalúa en la zona de la fóvea central de ambos ojos. Una parte del ciclo de toma de la imagen puede usarse para localizar y seguir la abertura de la pupila y centrar en la misma el eje de simetría de la exploración de imagen. También se propone el ajuste de una alta resolución en la zona de la visión más aguda en la fóvea central, que sin embargo disminuye intensamente hacia los bordes del campo visual en la retina.

Por tanto, el objetivo de la presente invención es poner a disposición un dispositivo y un procedimiento con los que se pueda determinar de forma rápida y precisa la ubicación y/o la orientación, particularmente la dirección de observación, de un ojo.

Resumen de la invención De acuerdo con la invención, este objetivo se resuelve mediante el dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 y el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10. En las reivindicaciones dependientes están descritas formas de realización preferentes de la invención.

La invención reivindicada se puede comprender mejor mediante los ejemplos de realización descritos a continuación de un dispositivo o de un procedimiento para la determinación de la orientación de un ojo. En general, los ejemplos de realización descritos describen ejemplos de realización preferentes de la invención. Sin embargo, el lector atento observará que algunos aspectos de los ejemplos de realización descritos van más allá del alcance de protección de las reivindicaciones. Siempre que los ejemplos de realización descritos realmente vayan más allá del alance de protección de las reivindicaciones, los ejemplos de realización descritos han de considerarse una información adicional de fondo y no representan por sí mismos ninguna definición de la invención.

En un dispositivo o en un procedimiento para la determinación de la ubicación y/o la orientación, particularmente de la dirección de observación de un ojo, un punto inicial o final de un rayo de luz irradiado por una parte del ojo y registrado por un sistema de detector y/o de un rayo de luz proyectado por un sistema de proyección sobre o al interior del ojo, describe un patrón de movimiento de un movimiento de exploración y/o de proyección prácticamente de forma bidimensional en el ojo cuando se cambia en el tiempo la dirección del rayo de luz de acuerdo con el movimiento de exploración o de proyección.

Un dispositivo o un procedimiento para la determinación de la ubicación y/o la orientación, particularmente de la dirección de observación de un ojo de acuerdo con la presente invención, por tanto, se basa en que una señal luminosa irradiada por una parte del ojo se registra con ayuda de un sistema de detector y se evalúa. Además del sistema de detector, un dispositivo de acuerdo con la invención también comprende un sistema de proyección.

El término “ubicación” u “orientación”, a este respecto, puede referirse a la ubicación o la orientación del ojo con respecto al dispositivo (posición relativa) o con respecto al entorno (posición absoluta) . A continuación, por motivos de simplicidad, ubicación y/o orientación en ocasiones están resumidas en orientación, por tanto, el término “orientación” puede referirse constantemente a la orientación cinemática, la ubicación cinemática o a ambas.

Ambas posiciones, en caso necesario, con conocimiento de la ubicación u orientación del dispositivo con respecto al entorno, que se puede establecer, por ejemplo, mediante un dispositivo de determinación de la orientación adecuado (triangulación por láser, radar, receptor de Global Positioning System (GPS) o similares) , se pueden transformar... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la determinación de la ubicación y/o de la orientación de un ojo (680) con:

un sistema de detector (651) para el registro de un rayo de luz irradiado por una parte del ojo,

un sistema de proyección, que proyecta informaciones de imagen perceptibles sobre un ojo de un usuario,

con un irradiador (653) para la emisión de luz y

una disposición conductora de luz de proyección para la desviación y/o el enfoque de los rayos de luz emitidos, que comprende uno o varios elementos (623) holográficos; y

una cámara que está configurada para la toma de una imagen del entorno, estando configurado el dispositivo de forma portátil,

la imagen tomada por la cámara se procesa de tal manera que se identifican patrones significativos del entorno,

se establecen cambios de orientación del dispositivo con respecto al entorno mediante la imagen tomada por la cámara,

y se establece la orientación del ojo con respecto al entorno mediante el rayo de luz registrado y la imagen tomada por la cámara, comparándose la imagen tomada por la cámara con una imagen del entorno reflejada en la retina o la córnea del ojo.

2. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, proyectándose las informaciones de imagen perceptibles teniendo en cuenta los cambios de la orientación establecidos de tal manera que las informaciones de imagen para el usuario parecen en reposo con respecto al entorno.

3. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, con un dispositivo de determinación de la orientación para la determinación de la ubicación y/o la orientación del dispositivo con respecto al entorno.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, usándose para la proyección y registro al menos parcialmente el mismo haz luminoso.

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, comprendiendo el sistema de detector adicionalmente un dispositivo conductor de luz de detector y formando el dispositivo conductor de luz de detector una parte de la disposición conductora de luz de proyección, al entrar la luz emitida por el irradiador en sentido opuesto en paralelo en el haz luminoso de la luz registrada por el sistema de detector delante, en o detrás del dispositivo conductor de luz de detector.

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, siendo el elemento holográfico un revestimiento holográfico sobre un soporte.

7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, pudiéndose modificar electrónicamente el comportamiento de reflexión del elemento holográfico.

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, siendo el dispositivo parte de una agenda electrónica portátil o un ordenador portátil.

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, estando configurado el dispositivo en forma de una gafa o estando dispuesto o integrado en un casco.

10. Procedimiento para la determinación de la ubicación y/o la orientación de un ojo (680) mediante un dispositivo configurado de forma portátil, con las etapas:

registro de un rayo de luz irradiado por una parte del ojo mediante un sistema de detector (651) ,

toma de una imagen del entorno mediante una cámara,

proyección de informaciones de imagen perceptibles sobre un ojo de un usuario mediante un sistema de proyección con un irradiador (653) para la emisión de luz y una disposición conductora de luz de proyección para la desviación y/o enfoque de los rayos de luz emitidos, que comprende uno o varios elementos holográficos (623) ,

procesamiento de la imagen tomada por la cámara de tal manera que se identifican patrones significativos del entorno y

establecimiento de cambios de la orientación del dispositivo con respecto al entorno mediante la imagen tomada por la cámara,

establecimiento de la orientación del ojo con respecto al entorno mediante el rayo de luz registrado y la imagen tomada por la cámara, comparándose la imagen tomada por la cámara con una imagen del entorno reflejada en la retina o en la córnea del ojo.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, con la etapa:

proyección de las informaciones de imagen perceptibles mediante los cambios de orientación establecidos de tal manera que las informaciones de imagen para el usuario parecen en reposo con respecto al entorno.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 u 11, con la etapa:

determinación de la ubicación y/u orientación del dispositivo con respecto al entorno mediante el uso de un 10 dispositivo de determinación de la orientación correspondiente al dispositivo.