Mein experimentelles System nimmt langsam Formen an und mittlerweile sind alle wichtigen Bestandteile eingetroffen und getestet. Ich werde jetzt hier kein genaues Bild widerspiegeln, aber mal versuchen, einen groben Überblick verschaffen. Kurz zusammen gefasst, wollen wir ja die Netzhaut abbilden. Allerdings ohne eine Kamera zu verwenden, sondern nur einen einzelnen Detektor.

Das Licht:

Ich hab in meinem System als Lichtquelle eine Standard LED oder besser ein LED-Array, dass man in jedem Elektronikfachhandel (z.B. conrad) kaufen kann. Kosten so um die 15Euro. Die betreibe ich an einem Netzteil (50V, 0.7A), dass man auch fast überall kaufen kann. Die LED hab ich ganz „professionell“ auf einen CPU Kühler geschraubt, den ich aus einem alten Pentium4 PC geschraubt hab, denn die LED wird bis zu 150Grad heiss, daher braucht man einen dicken Kühlkörper. Da ich das Licht in eine gewisse Richtung lenken will, musste ich noch eine Art Gehäuse basteln, dass das Licht nur aus einer münzgrossen Blende lässt. Ausserdem hilft das, die Lichtverteilung im Labor zu regeln, denn wir wollen nur da Licht, wo wir es benötigen und nicht sonst wo.

Amplituden-Modulation:

Der Lichtstrahl trifft dann direkt auf ein „Digital MicroMirror Device“ (DMD/DLP). Dieses besteht aus, in unserem Fall, 1024 x 768 kleinen Spiegeln (ca. 14µm gross), die man individuell ansprechen kann. Die Spiegel kennen im Prinzip nur zwei Zustände: Licht nach A oder B reflektieren. D.h. Entweder ins System reflektieren oder weg vom System. Daher auch der Begriff Amplituden Modulation, da ich nun auf dem DMD verschiedene Pattern/Muster/Bilder projezieren kann, die mir unterschiedlich viel Licht ins System bringen können. Und das Ganze passiert bis zu 22 tausend Mal pro Sekunde, wenn man will. Solche Spiegel werden kommerziell in aktuellen Projektoren/Beamern verbaut.

Aufbau:

Dann wird das modulierte Licht durch mehrere Linsen und Blenden geleitet, um dann letztendlich ins Auge gelenkt zu werden. Optik Bedarf kauft man Üblicherweise entweder bei Thorlabs oder EdmundOptics. Das sind so die Standard Zulieferer. Thorlabs hat den Vorteil, falls im Paket noch Platz ist, schicken die Sŭssigkeiten mit (LabSnacks). Im Moment haben wir noch ein „künstliches“ Auge bestehend aus einer einfachen Linse und in deren Fokusebene ein Stück weisses bedrucktes Papier. Das weisse Papier hat ähnliche Eigenschaften wie die Netzhaut, d.h. es reflektiert das einfallende Licht nicht konkret in eine Richtung wie z.B. ein Spiegel, sondern streut das Licht in alle möglichen Richtungen. Ein Teil davon wird dann wieder zurück durch die Linse reflektiert. Das reflektierte Licht wird dann per Spiegel auf einen Detektor gelenkt.

Detektor:

So, nachdem das Licht sich nur seinen Weg durch Linsen und Blenden, Mikrospiegel und Papier gebahnt hat, kommt es dann geschwächt am Detektor an. Und zwar per Auge kaum sichtbar, da zu schwach. Hat die LED im Betrieb ca. 30Watt, kommen auf Detektorebene weniger als 1mW an. Das ist auch gut so, denn wir wollen ja keinen potentiellen Probanden blind schiessen. Nun bietet sich als Detektor erstmal eine Photodiode an, allerdings hat sich schnell herausgestellt, dass diese nicht empfindlich genug ist. Von daher benutzen wir nun einen Photomultiplier (PMT). Dieser ist nicht nur teurer sondern auch wesentlich empfindlicher, da dieser einzelne Photonen erkennen kann. Daher muss der PMT auch gut von allen fremden Lichtquellen (PC Monitor, Hintergrundlicht von z.B. Standby Leuchten, RJ45 Anschluss LED, etc…) abgeschirmt werden, so dass auch wirklich nur das modulierte Licht, dass von der Netzhaut reflektiert wird, gemessen wird.

Software:

Wenn man das sicher gestellt hat, kann man dann eine Lichtintensität per Modulation messen und daraus per Software ein Bild der Netzhaut berechnen. Die Software ist in unserem Fall in C++ geschrieben und kontrolliert den DMD, den PMT, speichert die Messungen und berechnet das Bild.


 

Soweit, so grob. Ein „Proof of Concept“ ist vorhanden, allerdings klappt das im Moment nur relativ befriedigend. Es gilt noch einige Fehlerquellen zu eliminieren und/oder zu minimieren, um bessere Ergebnisse zu erhalten. Allerdings werden wir demnächst zum echten Auge wechseln und innerhalb der nächsten Wochen erste Probemessungen vornehmen, um dann unter realen Bedingungen die Machbarkeit weiter zu evaluieren.

Knapp 7 Wochen sind rum.

Ich hab mich soweit gut eingelebt: Job und die neue Umgebung sind spannend und aufregend (ich darf mich gerade viel mit C++ in VS2010 rum schlagen [das ist der vielleicht nicht sooo spannenende Teil]). Gehalt gibt es auch und das Wetter ist auch gut. Also meistens, denn seit gut einer Woche regnet es hier ab und dann.
Einen Spanisch-Kurs hab ich noch nicht angefangen, werde aber voraussichtlich nach Ostern mit einem Beginnerkurs starten.

Ich bin die nächste Woche drei Tag an der Uni in Castellon de la Plana, um mir dort vor Ort zeigen zu lassen, wie die hiesige Gruppe Fragestellungen gelöst hat, auf die wir gerade noch treffen. Die Leute dort haben den Grundstock zu unserem Experiment gelegt und davon wollen wir und ich natürlich profitieren.

Nur mal so eine kurze Zusammenfassung, welche Software ich hier verwende.

Die Basis-Software:

  • Windows 8 / Linux Mint 14 (Mate Desktop)
    Standard Betriebssystem ist und bleibt Windows. Das liegt vorallem daran, dass ein Grossteil der folgenden Programme – leider – Windows voraussetzt.
    Linux benutze ich auf meinem Heim-Laptop in Kombination mit Windows 8.
  • MS Office / LibreOffice
    Standard Office Paket eben. Word, Excel und Powerpoint. Kennt jeder, kann jeder (mehr oder minder). Vorallem bei aelteren Personen herrscht der Glaube, dass es nichts vergleichbares gibt. Aber auch die meisten Magazine wollen die Manuskripte als Word-Dokumente. Auch hier gilt: leider. Aber gibt es halt bereitgestellt von der Uni und von daher wird es auch genutzt.
    LibreOffice (oder auch OpenOffice) sind mittlerweile ordentliche, kostenfreie Office Pakete. Und fuer ein bisschen Text verfassen, Diagramme erstellen (siehe Software OriginPro) und Praesentation erstellen, reicht das ja sowieso.
  • LabView
    Die Software, die quasi die ganzen Experimente ablaufen laesst und dabei Daten sammelt. Man klickt ein bisschen die Komponenten zusammen, verbindet die virtuell und dann drueckt man „Start“ und schon laeuft das. Also vereinfacht gesagt. Praktisch und leicht zu erlernen. Uneingeschraenkter Marktfuehrer, da gibt es nix Vergleichbares. Das hat den Vorteil, dass saemtliche Hardware (Kamera, Detektoren usw), also quasi alles, was einen USB Anschluss hat, mit einem LabView Treiber fuer Windows kommt. Einfach Installieren -> Funktioniert! Ich moechte es nicht missen. Aber halt nicht ganz billig (Ist halt so, wenn man das Monopol hat).
  • OriginPro
    Das Tool zur Datenanalyse. Diagramme, Graphen, Datenfittings, Fehlergraphen etc… (man sollte nicht Excel verwenden, wenn man das auf dem Computer hat.)  Ein taeglicher Begleiter bei der Experiment-Daten-Auswertung. Kostet halt auch wieder ne Stange Geld.
  • Matlab / Scilab
    Die technische Programmiersprache. Komplizierte Rechnungen, Kalkulationen, die auch gerne Tage dauern. Kein Problem. Matlab kann quasi alles. Berechnen, Simulieren, Fittings, Diagramme, Fehlerrechnung bla bla bla…
    Wie OriginPro, kann auch Matlab direkt in LabView integriert werden und somit den Workflow (wenn man es wirklich braucht) erhoehen. Lizenzen gibt es ueber die Uni.
    Scilab ist der kostenfreie Pendant. Die Syntax ist aehnlich wie Matlab, allerdings fehlt es immer noch an breiter Unterstuetzung, obwohl sich da in letzter Zeit Einiges tut. Und Scilab ist bei Weitem noch nicht so maechtig wie Matlab.

 

Der Rest, der das Leben einfach machen sollte:

  • Launchy / Synapse
    Eins der ersten Dinge, die ich immer installiere: Launchy (oder mein favorisiertes Linux Pendant: Synapse). Ich mag das nicht, wenn ich erst die Maus bewegen muss, dann auf ein Programmsymbol doppel klicken muss (oder im Startmenue wuehlen muss), damit die Software startet. Man hat doch die Finger eh fast immer an der Tastatur, daher oeffne ich Launchy (Control+Leertaste) und tippe den gewuneschten Programmnamen (oder nur die ersten paar Buchstaben) ein und druecke Enter. Viel schneller!
  • Google Chrome – Addons: Adblock, Ghostery, Tweetdeck, Magic Actions for Youtube, Neat Bookmarks
    Mein Zugang zum WWW. Chrome (oder Chromium). Warum? Einfach: Laeuft tadellos schnell auf Windows, Linux, Android (und OSX). Laesst sich per Extensions(Addons) den eigenen Beduerfnissen anpassen. Zudem synchronisiert er sich. D.h gerade noch einen Bookmark in der Uni am Windows Rechner gesetzt, nach Hause kommen und den Bookmark am Linux Rechner vorfinden. Praktisch! (Geht auch mit Firefox und Firefox-Sync. Ich weiss.)
    Besonders wichtig finde ich den Werbeblocker (Adblock).Das Betrachten von Internetseiten wird dadurch wesentlich angenehmer. Der Rest an Addons ist Geschmackssache.
  • Thunderbird – Addons: Lightning, Dropbox for Filelink, Provider for Google Calendar, Timezone Definitions for Mozilla Calendar
    Mein Email-Programm (quasi das Outlook fuer Halbprofis ;)). Hilft mir 4 Email-Adressen einfach und auf einem Blick zu verwalten. Kombiniert mit den Addons ist es auch mein digitaler Organizer, sprich Kalender und Aufgabenverwalter.
  • Dropbox
    Die Cloudloesung meiner Wahl. Backup fuer meine Daten. Die Software laeuft auf Windows, Linux, OsX, Android etc. und ermoeglicht mir auf allen Geraeten den gleichen Stand meiner Daten.
  • Calibre / Qiqqa
    Calibre ist eigentlich ein E-Book Verwalter und Konverter. Ich benutze es, um meine Papers zu sortieren, verwalten und Bibliographien zu exportieren. Meine Papers-Sammlung liegt in der Dropbox und laesst sich somit von allen Rechner stets aktuell nutzen, da Calibre auf Windows, OsX und Linux laeuft. Da ich mir nicht sicher bin, wie sinnvoll das Programm fuer mich ist, nutze ich parallel noch Qiqqa. Qiqqa ist explizit dafuer ausgelegt, wissentschaftliche Papers zu verwalten. Ausserdem koennen Sachen wie Autor, Magazin usw automatisiert ergaenzt werden. Ab und zu kann das sehr hilfreich sein. Die Sammlung liegt in der eigenen Qiqqa-Cloud (kostenlos nur 200MB gross) und kann in Moment nur per Windows oder Android genutzt werden.
    Und bevor jemand fragt: Ich mag Endnote nicht.
  • JabRef
    Und weil ich mir eben nicht schluessig bin, was der beste bzw. einfachste Referenzen Manager ist, nutze ich ab und zu noch JabRef.
  • Sumatra PDF
    Loesche Adobe Reader und installiere Sumatra PDF!
    Kleiner, feiner und schneller, fuer mich vollkommen ausreichender, PDF-Dokumenten Reader (Liest auch .djvu-files). Den ganzen Wulst, den Adobe da immer installieren will, geht mal gar nicht. Auch der FoxitReader ist mir mittlerweile zu aufgeblasen. Und .pdf’s editieren, hab ich bis jetzt noch nie genutzt. Der Programmierer hat am Ender meines PhD eine Spende verdient.
  • LaTeX / TeXMaker
    Textsatzprogramm. Damit hab ich schon meine Dipl-Arbeit geschrieben und werde damit auch eventuell mal meine Doktor-Arbeit schreiben. Ohne das jetzt gross ausfuehren zu wollen, sag ich mal: Man kann mit Word mittlerweile schoene wissenschaftliche Dokumente verfassen, man kann es aber auch professioneller mit TeX machen. Sicherlich Geschmackssache. Und Derjenige, der nur ein bisschen Briefe schreibt, braucht sich sicherlich auch nicht mit dem „programmieren“ in TeX befassen.
  • Inkscape
    Vektorgrafikprogramm. Das open-source Pendant zu CorelDraw oder Adobe Illustrator. Braucht man einfach ab und zu, um mal schnell ein Setup oder sonstwas anzufertigen.
  • Gimp (im Vollbildmodus Einzelfenstermodus natuerlich)
    Photoshop fuer Arme (aber deswegen nicht schlechter). Ob Bilder zurecht schneiden, Aufloesung aendern, Groesse anpassen, Bilderformate anpassen/konvertieren usw…
  • ImageJ
    Tool fuer die schnelle Bildanalyse. Mal zwei Bilder vergleichen? Pixel zaehlen? Subtrahieren/Addieren usw von Bilder? Fourier-Transformation? Histogramme? Alles machbar mit ImageJ.
  • VLC / iTunes
    Musik, sei es Radio-Stream oder einzelne .mp3 oder .wav, werden bei mir per VLC abgespielt. Ebenso saemtlich Videodateien. Kleiner, aber maechtiger Allrounder.
    iTunes verwaltet noch meine Musiksammlung und meine Fernsehabos (Neues aus der Anstalt und Pelzig haelt sich). Aber die Musiksammlung liegt auch schon bei GooglePlay und ist somit recht einfach (wenn man ne Internetverbindung hat) von allen Rechnern erreichbar.
  • Handbrake
    Software, um Videos zu konvertieren oder bearbeiten. Ab und zu ist es einfach notwendig, gewonnene Videostreams (z.B. von der Netzhaut) in bestimmte Formate zu bringen. Das kann man mit Handbrake machen oder auch nicht. Fuer Musik nutze ich dazu Audacity.

  • 7-zip
    DAS Pack- bzw Komprimierprogramm.
  • FreeFileSync
    Programm zum Synchronisieren zwischen verschiedenen Ordnern. Nutze ich, um mein Backup aktuell zu halten.
  • Google Picasa
    Zur Verwaltung meiner Bilder. Ich bin zwar kein grosser Fan von Picasa, aber ich hab noch nix kostenlos Besseres fuer Windows gefunden, dass mir gefaellt.
  • Greenshot
    Manchmal braucht man einfach einen Screenshot, den man auch gleich bearbeiten will.

Was fehlt?
Wir programmieren hier nichts. Kein Pascal, kein C++, kein Java. Lediglich das bisschen Matlab, das ab und zu anfaellt (So sieht der Code aber dann auch aus ^^). Und LabView ist mehr klick und verbinden, als haendisch zu programmieren. Aber Alles in Allem, nichts Ungewoehnliches.