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DE102006006753B4 - Method for the holographic detection of movements in a holographic representation - Google Patents

Method for the holographic detection of movements in a holographic representation Download PDF

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DE102006006753B4 DE102006006753.3A DE102006006753A DE102006006753B4 DE 102006006753 B4 DE102006006753 B4 DE 102006006753B4 DE 102006006753 A DE102006006753 A DE 102006006753A DE 102006006753 B4 DE102006006753 B4 DE 102006006753B4
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Abstract

Verfahren zur Detektion von reflektierenden Objekten durch Hologramme dadurch gekennzeichnet, daß die zu detektierende Oberfläche in einem holographisch erzeugten, dreidimensionalen Lichtmuster bei der Bewegung durch dieses Muster eine analog zur Musterintensität charakteristische Änderung der Streuintensität erzeugt, so dass aus der Lage des dreidimensionalen Musters und dem zeitlichen Verlauf der Rückstreuintensität Rückschlüsse über die verschiedenen physikalische Größen der Bewegung (Ort, Geschwindigkeit und Richtung) des Gegenstandes möglich sind. Dabei erfolgt eine Beschränkung der Ausdehnung des Lichtmusters durch einen Formung des Objektstrahls analog zur Abbildung eines Bildes mit eingeschränktem Schärfebereich. Die Detektion erfolgt durch die zum Referenzstrahl komplex-konjugierte, also in ungekehrter Richtung zum Referenzstrahl zurücklaufende Welle, die aufgrund der Reflektion des Fokalpunktes der Abbildung und deren Rückstreuung in das Hologramm entsteht, wobei durch eine Intensitätsmessung das Rückstreulicht analysiert wird und durch eine eindeutige Codierung, welche durch das holografisch erzeugte Lichtmuster erzeugt wird, zu einer Zuordnung des angesprochenen Bildbereichs führt, wobei die Lichtquelle zur Detektion eingesetzt wird.Method for the detection of reflective objects by holograms, characterized in that the surface to be detected in a holographically generated, three-dimensional light pattern when moving through this pattern generates a characteristic change in the scattering intensity analogous to the pattern intensity, so that from the position of the three-dimensional pattern and the temporal Course of the backscatter intensity conclusions about the different physical quantities of the movement (location, speed and direction) of the object are possible. The extent of the light pattern is restricted by shaping the object beam in a manner analogous to the imaging of an image with a restricted focus area. The detection is carried out by the wave complex-conjugate to the reference beam, i.e. returning in the reverse direction to the reference beam, which is caused by the reflection of the focal point of the image and its backscattering into the hologram, whereby the backscattered light is analyzed by an intensity measurement and by a clear coding, which is generated by the holographically generated light pattern, leads to an assignment of the addressed image area, the light source being used for detection.

Description

Anwendungsgebietfield of use

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur räumlichen Bewegungsdetektion reflektierender oder lichtstreuender Körper mittels Hologrammen sowie der möglichen Kombination mit einer holographischen Darstellung gemäß der genannten Ansprüche.The invention relates to a method for spatial movement detection of reflecting or light-scattering bodies by means of holograms and the possible combination with a holographic representation according to the claims mentioned.

Stand der TechnikState of the art

Die dreidimensionale Orts-Detektion reflektierender Körper ist durch viele Verfahren möglich, genannt seien hier das Verfahren der Triangulation, der Streifentriangulation (beispielhaft DE 196 08 632 B4 , CA 2 475 391 A1 ), die stereoskopische Vermessung durch Kameras oder durch Laufzeitmessungen eines scannenden Laserstrahls. Insbesondere die Kombination solcher Techniken mit dem der holographischen Darstellung ist in US 63 77 238 B1 beschrieben worden. Bei den dort beschriebenen Hologrammen handelt es sich um die Darstellung virtueller in der Luft schwebender Tastenfelder, bei denen der Benutzer durch ein scheinbares Berühren dieser Tastenfelder andere Geräte steuern kann. Das Verfahren kombiniert eine dreidimensionale, holographische Darstellung mit einer davon getrennt aufgebauten dreidimensionalen Detektionstechnik.The three-dimensional location detection of reflecting bodies is possible through many processes, the process of triangulation, strip triangulation (for example DE 196 08 632 B4 , CA 2 475 391 A1 ), the stereoscopic measurement by cameras or by runtime measurements of a scanning laser beam. In particular, the combination of such techniques with that of holographic representation is in US 63 77 238 B1 has been described. The holograms described there are the representation of virtual keypads floating in the air, in which the user can control other devices by seeming to touch these keypads. The method combines a three-dimensional, holographic representation with a three-dimensional detection technique that is constructed separately from it.

In US 2005 / 0 002 074 A1 wird die Idee einer holografischen Eingabeebene aus dem zuvor beschriebenen Patent US 63 77 238 B1 weiter ausgestaltet, es werden die Kombination verschiedenster Verfahren zur Detektion und Anzeige beschrieben.In US 2005/0 002 074 A1 becomes the idea of a holographic input plane from the patent described above US 63 77 238 B1 further developed, it describes the combination of various methods for detection and display.

Ein mittels optischer Verfahren auf eine Oberfläche projiziertes Eingabefeld mit optischer Detektion der Usereingabe ist in US 2002 / 0 075 240 A1 beschrieben, hier erfolgt die Anzeige der Eingabefläche jedoch nicht holografisch, sondern eben als Projektion auf eine Fläche. Jedoch kann die Erzeugung des Projektionsstrahlbündels erfindunggemäß mittels diffraktiver Elemente erfolgen.An input field projected onto a surface using optical methods with optical detection of the user input is shown in US 2002/0 075 240 A1 described, here the input surface is not displayed holographically, but as a projection onto a surface. However, according to the invention, the projection beam can be generated by means of diffractive elements.

Eine Orts- und Geschwindigkeitsdetektion mittels holografischer oder interferometrischer Verfahren, die die Phase einer rückgestreuten Lichtwelle zur Orts- oder Geschwindigkeitsdetektion von Objekten ausnutzen, ist beispielhaft in folgenden Verfahren beschrieben.A location and speed detection by means of holographic or interferometric methods, which use the phase of a backscattered light wave for location or speed detection of objects, is described by way of example in the following methods.

So wird im Patent US 35 11 569 A durch Phasen-Detektion des Dopplershifts die Geschwindigkeit von Objekten bestimmt, wobei eine zweite frequenzverschobene Licht-Quelle zur Überlagerung genutzt wird. In DE 199 46 262 A1 wird die Geschwindigkeit von Streupartikeln durch ein holografisches Abbild der Rückstreuwellen an mindesten zwei Positionen bestimmt.So is the patent US 35 11 569 A the speed of objects is determined by phase detection of the Doppler shift, with a second frequency-shifted light source being used for superimposition. In DE 199 46 262 A1 the speed of scattering particles is determined by a holographic image of the backscatter waves at at least two positions.

Im Patent US 53 78 888 A wird die fortlaufende elektronische Aufnahme des Hologramms eines Objektes verwendet, um über eine Rückprojektion der konjugierten Bildwelle mittels eines Spatial-Light-Modulators auf das Objekt ein Tracking des Objektes zuIn the patent US 53 78 888 A the continuous electronic recording of the hologram of an object is used to track the object via a back projection of the conjugate image wave by means of a spatial light modulator onto the object

  1. 1. Es ist je nach der Wahl der Detektionstechnik schwierig, die Eingabeseite perfekt an das dargestellte virtuelle Objekt anzupassen. So erlaubt zum Beispiel die Verwendung von IR-Abstandssensoren nur die Feinsteuerung des Abstandes, nicht aber die genaue Detektion senkrecht dazu möglich, wie sie zum Beispiel ein Schieberegler erfordern würde. Zudem ist die Zahl verwendbarer Detektionbereiche stark von der verwendeten Detektortechnik abhängig und stellt damit auch ein wesentlichen Kostenfaktor bei der Konstruktion virtueller Bedienfelder dar.1. Depending on the selection of the detection technique, it is difficult to adapt the input page perfectly to the displayed virtual object. For example, the use of IR distance sensors only allows fine control of the distance, but not precise detection perpendicular to it, as would be required, for example, by a slider. In addition, the number of usable detection areas is heavily dependent on the detector technology used and thus also represents a significant cost factor in the construction of virtual control panels.
  2. 2. Durch den getrennten Aufbau von Ausgabe- und Eingabeeinheit ist es zudem nicht physikalisch auszuschliessen, dass durch eine Dejustage des Hologramms, des Referenzstrahls oder Störung der Detektionseinheit unbemerkte Fehleingaben ermöglicht werden. So könnten vom Benutzer korrekt bezüglich der Darstellung durchgeführte Eingaben zu anderen als den beabsichtigten Ergebnissen führen. Dies ist gerade in Bereichen mit erhöhter Sicherheitsanforderung (Medizin, Passworteingabe, Arbeitsbereiche mit möglicher Personengefährdung) ein großer Nachteil.2. Due to the separate structure of the output and input unit, it cannot be physically ruled out that unnoticed incorrect inputs are possible due to a misalignment of the hologram, the reference beam or a disruption of the detection unit. Entries correctly carried out by the user with regard to the display could lead to results other than those intended. This is a major disadvantage, especially in areas with increased security requirements (medicine, password entry, work areas with possible personal danger).
  3. 3. Bei der Umschaltung der holographischen Darstellung durch Multiplexing (siehe beigefügten Patentantrag: Verfahren zu Darstellung interaktiver Inhalte, Marcus Werner, Mechernich) ist für jede der dargestellten Objekte entweder eine eigene Detektionsapparatur oder eine Detektion der Bewegungen im gesamten Bedienungsbereich notwendig. In dieser Situation entsteht die zusätzliche Gefahr, dass durch Verlust der Synchronisation von Anzeige- und Detektionseinheit Eingabeereignisse den falschen Anzeigehologrammen zugeordnet werden können.3. When switching the holographic display by multiplexing (see attached patent application: method for displaying interactive content, Marcus Werner, Mechernich), either a separate detection device or a detection of the movements in the entire operating area is necessary for each of the displayed objects. In this situation, there is the additional risk that input events can be assigned to the wrong display holograms due to the loss of synchronization of the display and detection unit.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Die Aufgabe der Erfindung darin, die Detektion von Oberflächen durch ein Hologramm so zu ermöglichen, dass

  • • Die eindeutige Detektion eines Körpers oder seiner Bewegung in einem bestimmten Bereich eines Hologramms durch ein im Hologramm integriertes Verfahren möglich ist.
  • • Eine beliebige Anordnung, Form, Richtungsselektivität und Zahl der Detektionsbereiche möglich ist.
  • • Gleichzeitig zur Detektion die Darstellung von Inhalten mit dem gleichen holographischen Medium, also eine Superposition von Detektions- und Ausgabehologramm möglich ist.
  • • Die Zuordnung verschiedener holographischer Eingabeebenen zu den Darstellungsebenen so miteinander verbunden werden kann, das Zuordnungsfehler (z.B. durch Softwarefehler der Steuerelektronik) physikalisch ausgeschlossen sind.
The object of the invention is to enable the detection of surfaces by a hologram in such a way that
  • • The unambiguous detection of a body or its movement in a specific area of a hologram is possible using a method integrated in the hologram.
  • • Any arrangement, shape, directional selectivity and number of detection areas is possible.
  • • Simultaneously with the detection, the display of content with the same holographic medium, that is, a superposition of detection and output holograms, is possible.
  • • The assignment of different holographic input levels to the display levels can be linked to one another in such a way that assignment errors (eg due to software errors in the control electronics) are physically excluded.

Lösung des AufgabeSolution of the task

Durch Hologramme ist eine beliebige Formung der rekonstruierten Lichtwelle möglich. Insbesondere lassen sich Lichtwellen mit hoher Divergenz (entspricht einer hohen Apertur des Hologramms) zur Erzeugung von Mustern verwenden, die nur in einem kleinen Bildbereich scharf dargestellt werden, in allen anderen Bildbereichen dagegen durch die optische Unschärfe „verschwimmen“. Dies ist z.B. durch eine Abbildung eines zweidimensionalen Bildes mit einem Objektiv zu erreichen, die Abbildung des Bildes ist dann nur in einem bestimmten Abstand scharf, wobei der Toleranzbereich über die Apertur der Optik bestimmt werden kann (dies entspricht dem forografischen Begriff der Tiefenschärfe). Zeichnet man eine solche Abbildung holographisch auf, bleiben die beschriebenen Eigenschaften erhalten, ohne daß man die Aufnahmappartur (Bildvorlage mit Codesequenz, Objektiv) bei der Wiedergabe benötigt.Any desired shaping of the reconstructed light wave is possible by means of holograms. In particular, light waves with high divergence (corresponding to a high aperture of the hologram) can be used to generate patterns that are only sharply displayed in a small image area, but “blur” in all other image areas due to the optical blurring. This can be achieved, for example, by imaging a two-dimensional image with a lens, the image of the image is then only sharp at a certain distance, whereby the tolerance range can be determined via the aperture of the optics (this corresponds to the forographic term depth of field). If such an image is recorded holographically, the described properties are retained without the need for the recording apparatus (image template with code sequence, lens) for playback.

Diese Muster sollen nun so gestaltet werden, dass beim Durchgang einer reflektierenden Oberfläche ein eindeutiges Retlektionssignal zur Identifikation erzeugt wird. Dies ist ähnlich dem Vorgang beim Scannen eines Barcodes zu sehen, das dreidimensionale Muster ist der Barcode, der Gegenstand sozusagen der Scanner. Das Signal wird durch eine Intensitätsmessung des Rückstreulichts analysiert und führt durch eine eindeutige Codierung zu einer Zuordnung des angesprochenen Bildbereiches, zudem können Aussagen über weitere Parameter wie die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung oder der Richtung der Bewegung gemacht werden. Im folgenden bezeichnen wir solche kodierten Bereiche als „fokussierter Kodierungsbereich“, abgekürzt als FKB.These patterns should now be designed in such a way that a clear reflection signal is generated for identification when passing through a reflective surface. This is similar to the process of scanning a barcode, the three-dimensional pattern is the barcode, the object is the scanner, so to speak. The signal is analyzed by measuring the intensity of the backscattered light and, by means of a clear coding, leads to an assignment of the addressed image area. Statements can also be made about other parameters such as speed or acceleration or the direction of movement. In the following we refer to such coded areas as “focused coding area”, abbreviated as FKB .

Hologramme sind für die beschriebene Detektionsmethode besonders geeignet. Formt ein darstellendes Hologramm eine Objektwelle mit einem Brennpunkt, werden von diesem Brennpunkt zurücklaufende Strahlen durch das Hologramm wieder in Richtung des Refercnzstrahls abgebeugt. Dies liegt an den physikalischen Eigenschaften eines Hologramms, das beim Beleuchten mit der komplex-konjugierten Objektwelle (entspricht der zeitlichen Umkehrung der Lichtwelle) einen komplex-konjugierten Referenzstrahl erzeugt. Normalerweise ist die Darstellung komplex-konjugierter Wellen sehr aufwendig, aber bei der Reflektion von Brennpunkten einer Abbildung entspricht der reflektierte Strahl immer der komplex-konjugierten Welle, da die Reflektion einer solchen Kugelwelle im Brennpunkt wieder eine Kugelwelle mit gleicher Brennpunktlage darstellt. Da FKB's als eine Ansammlung von Brennpunkten auf einer bestimmten Bahn verstanden werden können, sorgt die beschriebene holographische Möglichkeit zur Verwendung einer komplex-konjugierten Referenzwelle zur Detektion für einen besonders hohen Signal-Störabstand, denn:

  1. 1. Nur Reflektionsignale aus dem Bereich des Brennpunktes werden in eine komplex-konjugierte Welle umgewandelt die parallel zum Referenzstrahl in entgegengesetzter Richtung verläuft.
  2. 2. Der zur Detektion eingesetzte Sensor kann stets an der gleichen Position aufgestellt werden, da unterschiedliche Stellen eines FKB in den gleichen Refcrenzstrahlwinkel zurückgeworfen werden. Daher ist eine perfekte Fokussierung des rücklaufenden Strahls (z.B. durch Auskoplung mit einem teildurchlässigen Spiegel und anschließender Fokussierung auf den Detektor) möglich.
  3. 3. Die Lichtquelle selbst kann zur Detektion eingesetzt werden. So kann die zur Leistungsregelung verwendetet „Monitordiode“ eines Halbleiterlasers zur Detektion herangezogen werden, oder die Rückwirkung der Interferenz zwischen der hin- und der zurücklaufenden Welle auf den Stromverbrauch eines Halbleiterlasers.
Holograms are particularly suitable for the detection method described. If a representative hologram forms an object wave with a focal point, rays returning from this focal point are deflected again by the hologram in the direction of the reference beam. This is due to the physical properties of a hologram which, when illuminated with the complex-conjugate object wave (corresponds to the time reversal of the light wave), generates a complex-conjugate reference beam. Normally, the representation of complex-conjugate waves is very expensive, but when reflecting focal points of an image, the reflected beam always corresponds to the complex-conjugate wave, since the reflection of such a spherical wave at the focal point again represents a spherical wave with the same focal point position. There FKB 's can be understood as a collection of focal points on a certain path, the described holographic possibility of using a complex-conjugate reference wave for detection ensures a particularly high signal-to-noise ratio, because:
  1. 1. Only reflection signals from the area of the focal point are converted into a complex conjugate wave that runs parallel to the reference beam in the opposite direction.
  2. 2. The sensor used for detection can always be set up in the same position, since one is in different places FKB be reflected in the same reference beam angle. Therefore a perfect focusing of the returning beam (eg by coupling out with a partially transparent mirror and then focusing on the detector) is possible.
  3. 3. The light source itself can be used for detection. For example, the “monitor diode” of a semiconductor laser used for power control can be used for detection, or the effect of the interference between the forward and backward waves on the power consumption of a semiconductor laser.

Vorteileadvantages

  1. 1. Durch die dreidimensionalen Eigenschaften der holographischen Abbildung und der hohen verfügbaren Apertur ist eine beliebige Gestaltung und Anordnung der FKB's möglich. So kann durch entsprechende Anordnung des FKB nicht nur eine senkrecht zur Hologrammfläche ausgeführte Bewegung, sondern auch eine parallel ausgeführte Bewegung eine eindeutige Codesequenz generieren. Zudem ist lassen sich FKB so gestalten, das nur eine bestimmte Bewegung z.B. mit definierten Start-Zwischen- und Schlusspunkten über eine vorgeschriebene Mindestdistanz einen bestimmtem Code generieren.1. Due to the three-dimensional properties of the holographic image and the high available aperture, any design and arrangement of the FKB 's possible. By arranging the FKB not only a movement carried out perpendicular to the hologram surface, but also a movement carried out in parallel generate a unique code sequence. In addition, you can FKB Design in such a way that only a certain movement, for example with defined start, intermediate and end points, over a prescribed minimum distance generate a certain code.
  2. 2. Wird das „Darstellungshologramm“ zusammen mit dem „Decodierungshotogramm“ aufgezeichnet sind Darstellung und Decodierung nur gleichzeitig rekonstruierbar und damit untrennbar verbunden. Ein Benutzer eines interaktiven Systems kann dadurch sicher sein, dass seine Eingaben exakt mit den zur Orientierung dargestellten Objekten korrelieren.2. If the "display hologram" is recorded together with the "decoding photogram", the display and decoding can only be reconstructed at the same time and are thus inseparably linked. A user of an interactive system can thus be sure that his inputs correlate exactly with the objects displayed for orientation.
  3. 3. Die Detektion des Code-Signals kann durch die Messung der im Referenzstrahl zurücklaufenden Energie erfolgen, da die von einem Brennpunkt zurücklaufende Welle vom Hologramm aus physikalischen Gründen wieder exakt in Richtung des Referenzstrahls zurückgeworfen wird. Dadurch ist garantiert, das das Signal einen hohen Störabstand aufweist. Zudem ist eine selektive Signalanalyse bei holographischen Darstellungen möglich, die mehrere Referenzstrahlen zur Rekonstruktion verwenden.3. The code signal can be detected by measuring the energy returning in the reference beam, since the wave returning from a focal point is reflected back exactly in the direction of the reference beam by the hologram for physical reasons. This guarantees that the signal has a high signal-to-noise ratio. In addition, selective signal analysis is possible in the case of holographic representations that use several reference beams for reconstruction.
  4. 4. Das Decodierungshologramm braucht wegen der hohen Apertur nur eine geringe Lichtstärke zu verwenden um eine detektierbare Rückstreuung zu erhalten. Dies senkt den Lichtbedarf und erlaubt so zum Beispiel die Verwendung fast der gesamten Lichtleistung zur eventuellen Darstellung zur Orientierung verwendeten dreidimensionaler Objekte.4. Because of the high aperture, the decoding hologram only needs to use a low light intensity in order to obtain detectable backscattering. This lowers the light requirement and thus allows, for example, almost the entire light output to be used for the possible representation of three-dimensional objects used for orientation.
  5. 5. Die tatsächlichen Ausmasse eines Decodierungsbereichs sind nur durch die Auflösungsgrenze der holographischen Darstellung beschränkt. Da die holographische Darstellung in nahezu beugungsbegrenzter Qualität durch die Verwendung schmalbandiger Lichtquellen möglich ist, ist der für ein „Bit“ benötigte Raum in der Größenordnung der Lichtwellenlänge. Die FKB können daher Ausdehnungen vom sub-mm-Bereich bis zur vollen Hologrammausdehnung haben. Da die FKB so klein sein können, dass sie vom Betrachter nicht als Codestruktur wahrgenommen werden, kann man sie auch einfach als Bildanteil der vom Hologramm dargestellten Objekte verwenden und so im Objekt „verstecken“.5. The actual dimensions of a decoding area are only limited by the resolution limit of the holographic representation. Since the holographic representation is possible in almost diffraction-limited quality through the use of narrow-band light sources, the space required for a “bit” is in the order of magnitude of the light wavelength. The FKB can therefore have expansions from the sub-mm range to the full hologram expansion. Since the FKB can be so small that the observer cannot perceive them as a code structure, they can also simply be used as part of the image of the objects represented by the hologram and thus "hidden" in the object.
  6. 6. Die Anzahl der eindeutig decodierbaren Bereiche ist zwar beschränkt, jedoch ergeben sich schon bei einer Bitanzahl von 100 entsprechend 2100 = 1,2 * 1030 verschiedene Kodierungen, mit einer benötigten Ausdehnung des FKB von unter 1/10 mm. Mit solchen Codes kann man durch Verschlüsselung ein Erraten von Codesequencen zu verhindern. Durch den großen Codierungsraum ist auch die gleichzeitige Erfassung verschiedener Kodierungssequenzen in einem Empfangskanal möglich, denn die Überlagerung verschiedener Codes kann durch die Unterscheidbarkeit gültiger und ungültiger Codesequenzen mathematisch entfaltet werden. Somit erlaubt der Einsatz der FKB den Aufbau eines dredimensionalen Scanners, z.B. zur Gesichtcrkennung oder zum dreidimensionalen Zeichnen mit dem Finger.6. The number of unambiguously decodable areas is limited, but with a bit number of 100, corresponding to 2 100 = 1.2 * 10 30 different encodings, with a required expansion of the FKB of less than 1/10 mm. With such codes, encryption can be used to prevent guessing of code sequences. The large coding space also enables different coding sequences to be recorded simultaneously in one receiving channel, because the superimposition of different codes can be mathematically developed through the differentiation between valid and invalid code sequences. Thus, the use of the FKB the construction of a three-dimensional scanner, e.g. for face recognition or for three-dimensional drawing with the finger.
  7. 7. Zur Vermeidung von nicht-authorisierten Zugriffen z.B. durch von Fremdlichtquellen eingestrahlte Sequenzen kann der Referenzsstrahl mit einem zufällig erzeugten Code moduliert werden, woduch eine zweifelsfreie Indentifizierung von Fremdlichtquellen durch das Fehlen dieser Zusatzcodierung möglich wird.7. To avoid unauthorized access, e.g. through sequences irradiated by extraneous light sources, the reference beam can be modulated with a randomly generated code, which enables unambiguous identification of extraneous light sources due to the lack of this additional coding.

AusführungsbeispieleEmbodiments

In Zeichnung I ist die Anordnung eines Hologramms mit einer holographischen Darstellung und einem einem eingebetteten FKB gezeigt. Die Darstellung des FKB ist stark vergrößert dargestellt, um die Codestruktur zu visualisieren. Der von der Lichtquelle L ausgehende Referenzsstrahl beleuchtet das Hologramm H. Dadurch wird das virtuelle Tastfeld VT und der Fokussierte Kodebereich FKB rekonstruiert. Bewegt sich ein Gegenstand G durch den Bereich des FKB wird das Rückstreulicht RS über das Hologramm in eine konjugiert-komplexe Referenzwelle KK umkodiert und über den teildurchlässigen Strahlteiler in den Detektor D reflektiert. Die Intensität entspricht der im FKB gespeicherten Codesequenz, wenn der Gegenstand mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit vom Punkt A zum Punkt B bewegt wird.In drawing I is the arrangement of a hologram with a holographic representation and an embedded one FKB shown. The representation of the FKB is shown greatly enlarged to visualize the code structure. The reference beam emanating from the light source L illuminates the hologram H . This creates the virtual touchpad VT and the Focused Code Area FKB reconstructed. An object moves G through the area of the FKB becomes the backscattered light RS via the hologram into a complex conjugate reference wave KK recoded and via the partially transparent beam splitter into the detector D. reflected. The intensity corresponds to that of the im FKB stored code sequence when the object moves at a steady speed from the point A. to the point B. is moved.

In Zeichnung 2 ist bespielhaft die Kombination von drei FKB (A,B und C) und die zugehörigen erzeugbaren Codesequenzen gezeigt. Eine Beschränkung in der dreidimensionalen Anordnung der Anzahl und der Gestaltung der Tastfelder ist nur durch die Darstellungsmöglichkeiten des Hologramms und des zur Verfügung stehenden Coderaums gegeben. Die Darstellung und Decodierung einer virtuellen Tastatur analog zur PC-Tastatur ist zum Beispiel mit Standardhologrammen problemlos möglich.In drawing 2, the combination of three is exemplary FKB ( A. , B. and C. ) and the associated code sequences that can be generated are shown. A limitation in the three-dimensional arrangement of the number and the design of the touch fields is only given by the display options of the hologram and the available code space. The representation and decoding of a virtual keyboard in the same way as a PC keyboard is possible with standard holograms, for example.

Claims (5)

Verfahren zur Detektion von reflektierenden Objekten durch Hologramme dadurch gekennzeichnet, daß die zu detektierende Oberfläche in einem holographisch erzeugten, dreidimensionalen Lichtmuster bei der Bewegung durch dieses Muster eine analog zur Musterintensität charakteristische Änderung der Streuintensität erzeugt, so dass aus der Lage des dreidimensionalen Musters und dem zeitlichen Verlauf der Rückstreuintensität Rückschlüsse über die verschiedenen physikalische Größen der Bewegung (Ort, Geschwindigkeit und Richtung) des Gegenstandes möglich sind. Dabei erfolgt eine Beschränkung der Ausdehnung des Lichtmusters durch einen Formung des Objektstrahls analog zur Abbildung eines Bildes mit eingeschränktem Schärfebereich. Die Detektion erfolgt durch die zum Referenzstrahl komplex-konjugierte, also in ungekehrter Richtung zum Referenzstrahl zurücklaufende Welle, die aufgrund der Reflektion des Fokalpunktes der Abbildung und deren Rückstreuung in das Hologramm entsteht, wobei durch eine Intensitätsmessung das Rückstreulicht analysiert wird und durch eine eindeutige Codierung, welche durch das holografisch erzeugte Lichtmuster erzeugt wird, zu einer Zuordnung des angesprochenen Bildbereichs führt, wobei die Lichtquelle zur Detektion eingesetzt wird.Method for the detection of reflective objects by holograms, characterized in that the surface to be detected in a holographically generated, three-dimensional light pattern when moving through this pattern generates a characteristic change in the scattering intensity analogous to the pattern intensity, so that from the position of the three-dimensional pattern and the temporal Course of the backscatter intensity conclusions about the different physical quantities of the movement (location, speed and direction) of the object are possible. The extent of the light pattern is restricted by shaping the object beam analogously to the imaging of an image with a restricted focus area. The detection is carried out by the wave complex-conjugate to the reference beam, i.e. returning in the reverse direction to the reference beam, which is caused by the reflection of the focal point of the image and its backscattering into the hologram, whereby the backscattered light is analyzed by an intensity measurement and by a clear coding, which by the holographic generated light pattern is generated, leads to an assignment of the addressed image area, wherein the light source is used for detection. Verfahren zur Kombination des nach Anspruch 1 aufgebauten Hologramms mit anderen Hologrammen dadurch gekennzeichnet, daß die Hologramme entweder im gleichen Medium aufgezeichnet oder fest verbunden montiert werden und das ein oder mehrere Hologramme dem Zweck der dreidimensionalen Darstellung und/oder der optischen Führung dienen.Method for combining the after Claim 1 built-up holograms with other holograms, characterized in that the holograms are either recorded in the same medium or mounted firmly connected and the one or more holograms serve the purpose of three-dimensional representation and / or optical guidance. Verfahren zur Kombination der Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß viele solche Bereiche in einem oder mehreren Hologrammen, sowie einem oder mehreren Referenzstrahlen kombiniert werden um Bewegungsdaten aus vielen verschiedenen Einzelbereichen zu analysieren oder verschiedene Kombinationen solcher Bereiche analysieren zu können.Procedure for combining the procedures according to Claim 1 and 2 characterized in that many such areas are combined in one or more holograms and one or more reference beams in order to be able to analyze movement data from many different individual areas or to be able to analyze different combinations of such areas. Verfahren nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzstrahl zusätzlich zeitlich oder räumlich moduliert wird.Procedure according to Claim 1 - 3 characterized in that the reference beam is additionally modulated in time or space. Verfahren nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß die zu Detektion notwendige Objektbewegung relativ zu den beschriebenen Aufbauten entfallen kann, indem ein Bewegung der Lichtmuster durch geeignete Massnahmen bewirkt wird.Procedure according to Claim 1 - 4th characterized in that the object movement required for detection relative to the structures described can be omitted in that a movement of the light pattern is effected by suitable measures.
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