DD224691A1

DD224691A1 - STEREO SIMULATOR, PREFERABLY FOR PRESENTING MOTION TABLES

Info

Publication number: DD224691A1
Application number: DD25734783A
Authority: DD
Inventors: Raimund Koch
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1983-12-01
Filing date: 1983-12-01
Publication date: 1985-07-10

Abstract

Die raeumliche Darstellung natuerlicher und kuenstlicher Objekte bei freier Beweglichkeit von Objekt und Betrachter wird dadurch realisiert, dass eine am Kopf des Betrachters befestigte Bildwiedergabeeinheit sowie eine Anordnung zur Ermittlung der Kopfhaltung vorgesehen sind, die mit einem Rechner verbunden sind. Anwendbar als Lehr-, Ausbildungs-, Trainings- und Unterhaltungsgeraet sowie im Flugleitdienst. Fig. 6The spatial representation of natural and artificial objects with free mobility of object and viewer is realized by the fact that a mounted on the head of the viewer image display unit and an arrangement for determining the head position are provided, which are connected to a computer. Applicable as a teaching, training, training and entertainment device as well as in the flight control service. Fig. 6

Description

Title of the invention;

Stereo-Simulator, vorzugsweise zur Darstellung von BewegungsabläufenStereo simulator, preferably for the representation of motion sequences

Field of application of the invention:

Die Erfindung ist bei der künstliehen Darstellung von Bewegungsabläufen natürlicher Objekte, die aus den verschiedensten Gründen mit dem unbewaffneten Auge nicht beobachtbar sind bzw. bei künstlichen Handlungsabläufen anwendbar, beispielsweise für Pluglotsen in Plugleitdiensten, als Trainigsgerät für Piloten und andere Fahrzeugführer, als Lehr- und Ausbildungsgerät, so beim Orientierungstraining am Sternenhimmel]und als Unterhaltungsmittel, z. B. in der Videotechnik. Sie gestattet eine räumliche und zeitliche Ein· flußnahme des Beobachters auf sein Blickfeld.The invention is in the artificial representation of movements of natural objects that are unobservable for a variety of reasons with the unaided eye or applicable to artificial operations, such as plug-in plug-in services, as training device for pilots and other drivers, as teaching and training device , so during orientation training in the starry sky] and as an entertainment, z. B. in video technology. It allows a spatial and temporal influence of the observer on his field of vision.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen; Es ist bereits bekannt, durch Computersysterne, beispielsweise in der Konstruktion, in der Medizin oder in der Plugzeugführung durch Pluglotsen, synthetische Bilder zu erzeugen. Diese haben den Uachteil, daß eine freie Betrachtung aus verschiedenen Blickwinkeln sowie von jedem beliebigen Standort aus nicht möglich ist. Characteristic of the known technical solutions; It is already known to create synthetic images by computer systems, for example in construction, in medicine or in the plug-guide through plug-and-play. These have the disadvantage that a free view from different angles and from any location is not possible.

Aim of the invention;

Ziel der Erfindung ist es, die aufgeführten Mangel der bekannten technischen Lösungen zu beseitigen.The aim of the invention is to eliminate the listed deficiency of the known technical solutions.

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Explanation of the essence of the invention:

Aufgabe der Erfindung ist die Realisierung einer rechnergestützten Stereosimultation, bei der natürliche und künstliehe Objekte räumlich dargestellt werden und von verschiedenen Positionen aus beobachtbar sind, wobei betrachtetes Objekt sowie Beobachter voneinander unabhängig frei beweglich sein sollen.The object of the invention is the realization of a computer-aided stereo simultation, in which natural and artificial objects are represented spatially and can be observed from different positions, wherein the object under consideration as well as observers should be able to move freely independently of each other.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Stereo-Simulator dadurch gelöst, daß eine am Kopf des Betrachters vor den Augen befestigte BildwiedergaDeeinheit mit zwei Fernsehschirmen so wie diesem zugeordneten Okularen vorgesehen jsfc, die mit einem Rechner verbunden ist, der eine Eingabeeinheit aufweist und daß eine mit dem Rechner verbundene Anordnung zur Ermittlung der Kopfhaltung des Betrachters vorgesehen ist. Vorteilhafte Ausführungen der Anordnung zur Ermittlung der Kopfhaltung ergeben sich dadurch, daß mit dem Kopf ein Sender oder Empfänger elektromagnetischer Strahlung verbunden ist, daß dem Sender ein ortsfester Empfänger oder dem Empfänger ein ortsfester Sender zugeordnet ist und daß jeweils der Empfänger mit dem Rechner verbunden ist, daß der Sender mit dem Kopf verbunden ist und aus • mindestens einen Kantenstrahler besteht, der mit einer Stromversorgungseinheit verbunden ist und daß die Empfängeranordnung aus zumindest horizontal angeordneten Empfängern besteht, die untereinander einen definierten Abstand aufweisen^oder daß der Empfänger aus einer nachführbaren, für . die Strahlung des Senders empfindlichen Antenne besteht« Es ist günstig, daß die Fernsehschirme mit einer Beleuchtnngseinheit verbundene transparente Flüssigkristallschirme sind oder die Fernsehschirme zwei Katodenstrahlröhren sind, die Bildwiedergabeeinheit an einer Brille befestigt ist oder die Bildwiedergabeeinheit an einem Helm befestigt ist. Für Fluglotsen ist es vorteilhaft, daß die Eingabeeinheit über einen Positionsrechner mit mindestens zwei Peilstationen zur Ortung von Luftfahrzeugen verbunden ist.According to the invention the object is achieved with a stereo simulator, that provided at the head of the viewer in front of the eyes BildwiedergaDeeinheit with two television screens such as this associated eyepieces provided jsfc, which is connected to a computer having an input unit and that one with the Calculator-connected arrangement is provided for determining the head posture of the viewer. Advantageous embodiments of the arrangement for determining the head position result from the fact that a transmitter or receiver electromagnetic radiation is connected to the head, that the transmitter is assigned a stationary receiver or the receiver is a stationary transmitter and that in each case the receiver is connected to the computer, that the transmitter is connected to the head and consists of • at least one edge radiator, which is connected to a power supply unit and that the receiver arrangement consists of at least horizontally arranged receivers which have a defined distance from each other ^ or that the receiver of a trackable, for. It is favorable that the television screens are transparent liquid crystal screens connected to a lighting unit, or the television screens are two cathode ray tubes, the image display unit is attached to a pair of glasses, or the image display unit is attached to a helmet. For air traffic controllers, it is advantageous that the input unit is connected via a position calculator with at least two DF stations for locating aircraft.

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Die Einwirkung des Betrachters auf die betrachtete Szene wird dadurch realisiert, daß mit dem Rechner Bedienelemente für den Betrachter zur Steuerung der Bewegungsabläufe verbunden sind und daß die Bedienelemente aus geschwindigkeits- und/oder richtungsändernden Einheiten bestehen·The action of the observer on the scene under consideration is realized by the fact that controls for the observer for controlling the movements are connected to the computer and that the operating elements consist of speed- and / or direction-changing units.

Embodiment:

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained below with reference to the drawings.

In Figur 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele für die Betrachtungseinrichtung und in Figur 3 und 4 zwei Beispiele für den Richtungsgeber dargestellt.FIGS. 1 and 2 show two exemplary embodiments of the viewing device, and FIGS. 3 and 4 show two examples of the direction indicator.

Figur 5 und 6 stellen zwei Beispiele für das SyBtem dar« In Figur 1 ist der grundsätzliche Aufbau einer solchen Betrachtungseinrichtung gezeigt«FIGS. 5 and 6 show two examples of the system. FIG. 1 shows the basic structure of such a viewing device.

Mit dem Brillengestell 1 sind die Okulare 2,3, die transparenten Flüssigkristallbildschirme 4,5 und die beiden Beleuchtungen 8 , 9 in der gezeigten Anordnung verbunden. Die Kabel 6 , 7 führen zum Rechner. Genauso möglich ist nach Figur 2 ein Stirnband 10 das mit dem Okualsren 2 , 3 und den KathodenstrahlröhrenConnected to the spectacle frame 1 are the eyepieces 2, 3, the transparent liquid crystal screens 4, 5 and the two illuminators 8, 9 in the arrangement shown. The cables 6, 7 lead to the computer. Just as possible, according to Figure 2, a headband 10 with the Okualsren 2, 3 and the cathode ray tubes

11 verbunden ist. Die Kabel 12 führen zum Rechner. Die Pixelgröße ist bei beiden Ausführungen von der Okularvörgrößerung abhängig, um noch eine vertretbare Auflösung zu erreichen.11 is connected. The cables 12 lead to the computer. The pixel size is dependent on the Okularvörgrößerung in both versions in order to achieve even a reasonable resolution.

Der Richtungsgeber kann aus Sender und Empfänger bestehen, es sind aber auch andere Systeme gebräuchlich. Figur 3 zeigt zwei Kantenstrahler 13 , deren senkrecht zueinander liegenden Strahlenfächer im Teilermirfel 14 vereinigt und auf die Empfängeranordnung 15 projiziert werden. Die Kabel 17 führen zur Stromversorgung und die Kabel 16 zum Rechner. Aus der Lage der von den Strahlenfächer getroffenen Empfängerelemente kann der Computer die Senderichtung ermittelnThe direction generator can consist of transmitter and receiver, but other systems are also used. FIG. 3 shows two edge radiators 13, the beam fans of which are located perpendicular to one another in the divider 14 and projected onto the receiver arrangement 15. The cables 17 lead to the power supply and the cable 16 to the computer. From the position of the struck by the fan beams receiver elements, the computer can determine the transmission direction

Ein einfacheres Beispiel zeigt Figur 4· Dem Sender 18 , dessen Kabel 19 zur Stromversorgung A simpler example is shown in FIG. 4: the transmitter 18, its cable 19 for the power supply

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führt, steht eine nachfuhrbare Antenne 20 gegenüber, die sich stets in die Richtung des maximalen Empfangs dreht. Die dabei eingestellten Winkelelemente werden durch das Kabel 21 an den fiechner gemeldet.leads, faces a nachfuhrbare antenna 20, which always rotates in the direction of maximum reception. The angular elements set are reported by the cable 21 to the fiechner.

Benutzt wird eine Okularbrilie-,vor der zwei Minifernsehschirme angebracht sind.Used is a Okularbrilie-, in front of the two mini TV screens are attached.

Die Auflösung muß dabei entsprechend der Lupenvergrößerung gewählt seinThe resolution must be selected according to the magnification magnification

Der Rechner speist über die entsprechende Grafiksoftware jeden der beiden Schirme mit seinem eigenen Bild (links und rechts)· The computer feeds each of the two screens with its own image via the appropriate graphics software (left and right) ·

Dadurch erhält der Betrachter, der die Brille trägt, eine räumliche Vorstellung von der gezeigten Szene. Weiter trägt der Betrachter, am Kopf befestigt, einen Richtungsgeber, dessen Signal, von Empfängern aufgefangen, dem Rechner die Bestimmung der Haupt blickrichtung ermöglicht«, Dadurch kann der Rechner immer der Kopfhaltung entsprechende Bilder einspeisen,, • Dem Betrachter ist also (in Abhängigkeit von der gespeicherten Szene und der Lage der Empfänger) ein Rundenblick möglich, wobei die gezeigte Bildszene stets mit der Kopfhaltung synchron läuft. Sind weitere Eingabemittel am Computer angeschlossen, z. B. Steuerknüppel und Gaspedal, so kann der Beobachter scheinbar seine Lage im Raum, entsprechend Richtung (Steuerknüppel) und Geschwindigkeit (Pedal) ändern. Dazu rechnet der Computer die Lage der Bildpunkte entsprechend der eingegebenen Position und Blickrichtung kontinuierlich um und speist fortlaufend neue in die Minischirme (dynamischer Betrieb).This gives the viewer who wears the glasses, a spatial idea of the scene shown. Next, the viewer carries, attached to the head, a direction transmitter whose signal, collected by receivers, the calculator allows the determination of the main direction of sight «, Thus, the computer can always feed the head post images, • The viewer is so (depending on the stored scene and the location of the receiver) a round view possible, the picture shown scene always synchronously with the head posture runs. Are more input devices connected to the computer, z. As control stick and accelerator pedal, the observer may seem to change its position in the room, according to the direction (joystick) and speed (pedal). For this purpose, the computer continuously converts the position of the pixels in accordance with the entered position and viewing direction and continuously feeds new into the mini-screens (dynamic operation).

Der Pluglotse, der ein Plugzeug mit einem solchen_System führt, kann sich also frei im Luftraum bewegen und diesen aus allen nur denkbaren Blickrichtungen und Positionen kontrollieren, faktisch sogar den Platz des Piloten einnehmen. Außerdem können durch den Rechner Zusatzinformationen (verbal und grafisch), wie die Grenzen von Plugkorridoren, Landebahnen, markante Geländeprofile usw. geliefertThe Pluglotse, which leads a Plugzeug with such a system, can therefore move freely in the airspace and control it from all conceivable view directions and positions, in fact take even the place of the pilot. In addition, the calculator can provide additional information (verbal and graphical), such as the boundaries of plug corridors, runways, prominent terrain profiles, and so on

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werden, die die Orientierung noch weiter verbessern.that will further improve your orientation.

Figur 5 zeigt eine vollständige Anlage, z. B. für einen Fluglotsen.Figure 5 shows a complete system, for. B. for an air traffic controller.

Der Helm 22 , an dem die Bildwiedergabeeinheit 23 und der Richtungsgeber 24 befestigt ist, wird vom Lotsen getragen. Die Bildwiedergabeeinheit 23 ist mit dem Computer 29 verbunden. Ebenso der Steuerknüppel 25, das Gaspedal 26 und die nachführbare Antenne 27 · Der Bfdrechner 29 ist außerdem noch mit dem Positions- rechner 30 verbunden, der seine Informationen von den Peilstationen 31 und 32 erhält.The helmet 22, to which the image display unit 23 and the direction indicator 24 are attached, is carried by the pilot. The image display unit 23 is connected to the computer 29. Likewise, the joystick 25, the accelerator pedal 26 and the trackable antenna 27 · The Bfdrechner 29 is also still connected to the position calculator 30, which receives its information from the DF stations 31 and 32.

Analog, nur mit Kantenstrahlern, ist Figur 6. 28 stellt Stromversorgungen dar.Analog, only with edge emitters, is Figure 6. 28 represents power supplies.

Ein kugelförmiges Gerüst 33 mit Empfängern 34 ist vorgesehen, die mit dem Rechner 29 verbunden sind, der mittels des Richtungsgebers am Helm des Betrachters die Beobachtungsrichtung ermittelt.A spherical framework 33 with receivers 34 is provided, which are connected to the computer 29, which determines the direction of observation by means of the direction sensor on the helmet of the observer.

Die Erfindung ist nicht an die hier dargestellten Aus-• führungsformen gebunden, insbesondere sind auch mechani3che oder magnetische Einrichtungen zur Ermittlung der Kopfhaltung des Betrachters denkbar sowie eine Reihe anderer vom Betrachter auszulösender Bedienelemente.The invention is not bound to the embodiments shown here; in particular, mechanical or magnetic devices for determining the head posture of the observer are also conceivable, as are a number of other operating elements to be triggered by the observer.

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Claims

Invention claim:

1. stereo simulator, preferably for the representation of motion sequences, characterized in that an attached to the head of the viewer in front of the eyes image display unit is provided with two Pernsehschirmen as these associated eyepieces, which is connected to a computer having an input unit and that an arrangement connected to the computer for determining the head posture of the observer is provided «

2. stereo simulator according to item 1, characterized in that a transmitter or receiver electromagnetic radiation is connected to the head, that the transmitter is assigned a stationary receiver or the receiver is a stationary transmitter and that in each case the receiver is connected to the computer ·

3. Stereo simulator according to item 1 and 2, characterized in that the Pernsehschirme are connected to a lighting unit transparent Flussigkristallschirme.

4. Stereo simulator according to item 1 and 2, characterized in that the television screens are two cathode ray tubes «

5. Stereo simulator according to item 1, 3 and 4, characterized in that the image display unit is attached to a pair of glasses.

6. Stereo simulator according to item 1, 3 and 4, characterized in that the image display unit is attached to a helmet,

7. Stereo simulator according to item 2, characterized in that the transmitter is connected to the head and consists of at least one edge emitter, which is connected to a power supply unit and that the receiver assembly consists of at least horizontally arranged point-shaped receivers, which each other a defined distance respectively·

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8. Stereo simulator according to item 2, characterized in that the receiver consists of a trackable, sensitive to the radiation of the transmitter antenna ·

9. stereo simulator according to item 1-8, characterized in that the input unit is connected via a position calculator with at least two DF stations for locating aircraft.

10 · stereo simulator according to item 1-9, characterized in that connected to the computer controls for the viewer to control the movement sequences,

11. Stereo simulator according to item 10, characterized in that the controls consist of speed and / or direction-changing units ·

Y / G / Hp / Fch