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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Darstellungsvorrichtung zur Darstellung eines dreidimensionalen virtuellen Szenarios, eine Arbeitsplatzvorrichtung zur Darstellung eines dreidimensionalen virtuellen Szenarios, die Verwendung einer Arbeitsplatzvorrichtung zur Darstellung eines dreidimensionalen virtuellen Szenarios zur Darstellung und Überwachung von Lufträumen sowie die Verwendung einer Arbeitsplatzvorrichtung zur Darstellung eines dreidimensionalen virtuellen Szenarios als Fluglotsenarbeitsplatz.
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Technischer Hintergrund der Erfindung
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Stereoskopische Visualisierungstechniken werden verwendet, um bei einem Betrachter eines stereoskopischen Displays den Eindruck eines dreidimensionalen Szenarios hervorzurufen. Der dreidimensionale Eindruck entsteht bei dem Betrachter dadurch, dass die Augen des Betrachters unterschiedliche Bilder wahrnehmen. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem zwei verschiedene Bilder so in Richtung des Betrachters projiziert werden, dass jedes Auge jeweils nur eines der beiden Bilder wahrnimmt. Weiterhin kann dies dadurch erreicht werden, dass der Betrachter eine Brille mit polarisierten Gläsern aufsetzt und auf einem Display unterschiedlich polarisierte Bilder dargestellt werden und die Polarisation der Bilder und der Brille so aufeinander abgestimmt sind, dass jedes Auge des Betrachters nur jeweils ein Bild wahrnimmt.
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US 6 412 949 B1 zeigt eine Darstellungsvorrichtung basierend auf dem stereoskopischen Prinzip unter Nutzung von Polarisationsfiltern.
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DE 196 08 306 A1 beschreibt ein autostereoskopisches Bildschirmgerät mit einem ersten Bildschirm und einem zweiten Bildschirm, wobei die beiden Bildschirme so angeordnet sind, dass die beiden Bildschirmebenen einen rechten Winkel einschließen. Um dem Betrachter ein aus zwei Bildern bestehendes Gesamtbild zur Verfügung zu stellen, ist ein senkrecht verlaufender halb durchlässiger Spiegel vorgesehen, der so angeordnet ist, dass die Spiegelebene den Winkel zwischen den beiden Bildschirmen halbiert. Damit befindet sich ein Bildschirm hinter dem Spiegel und ein zweiter Bildschirm befindet sich seitlich des Spiegels, so dass der Betrachter im Bereich der Spiegeloberfläche zwei Bilder zu sehen bekommt.
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DE 101 34 488 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Projektion einer digital gespeicherten dreidimensionalen Szene auf mehrere, im Winkel zueinander angeordnete Projektionsflächen. Die Projektionsflächen sind so angeordnet, dass eine Verbindungslinie der Projektionsflächen aus Sicht eines Betrachters senkrecht verläuft.
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DE 10 2004 054 365 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Stereobildbetrachtung basierend auf dem Parallaxabbildungsprinzip, wobei die Oberfläche eines Bildträgerelementes im Wesentlichen konkav ausgebildet ist. Die Vorrichtung weist eine Mehrzahl von Bildstreifen auf, welche aus Sicht eines Betrachters senkrecht auf der Oberfläche des Bildträgerelementes angeordnet sind.
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DE 10 2010 046 721 A1 beschreibt eine Anzeigevorrichtung eines Luftraumüberwachungssystems mit einem Projektor, der zwei unterschiedliche Lichtsignale abgibt, einem Spiegel sowie einer Anzeigefläche, beispielsweise in Form einer Leinwand. Der Spiegel weist einen gekrümmten Verlauf auf und wird von dem Projektor so angestrahlt, dass die Bildinformationen an eine vorgesehene Darstellungsposition auf der Anzeigefläche gespiegelt werden.
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CH 481 442 A beschreibt einen Flugsimulator, bestehend aus einer Bodenstation und aus einem von der Bodenstation drahtlos fernsteuerbaren Flugmodell. Das Flugmodell ist mit Sensoren und Übertragungselementen ausgerüstet, so dass sämtliche Sicht-, Geräusch- und Instrumenten-Messwerte zu der Bodenstation drahtlos übertragen werden können.
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DE 10 2009 051 644 A1 beschreibt ein Ausbildungssimulationssystem für ein Drohnensystem. Insbesondere wird der Aufbau einer modularen Schnittstelle zwischen einem Drohnensystem und einer Ausbildungssimulation beschrieben.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es kann als eine Aufgabe der Erfindung angesehen werden, eine Darstellungsvorrichtung zum Darstellen eines dreidimensionalen virtuellen Szenarios anzugeben, welche eine verbesserte Darstellung des dreidimensionalen virtuellen Szenarios ermöglicht.
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Es sind eine Darstellungsvorrichtung, eine Arbeitsplatzvorrichtung und eine Verwendung einer Arbeitsplatzvorrichtung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche angegeben. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Darstellungsvorrichtung zur Darstellung eines dreidimensionalen virtuellen Szenarios angegeben, welche einen ersten Darstellungsbereich und einen zweiten Darstellungsbereich zur Darstellung des dreidimensionalen Szenarios aufweist. Dabei liegen der erste Darstellungsbereich in einer ersten Ebene und der zweite Darstellungsbereich in einer zweiten Ebene, wobei die erste Ebene und die zweite Ebene einen Einschlusswinkel α zueinander aufweisen.
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Der erste Darstellungsbereich und der zweite Darstellungsbereich können ein Anzeigeelement sein, welches zur stereoskopischen Visualisierung ausgeführt ist. Bei dem Darstellungsbereich kann es sich damit beispielsweise um ein Display oder eine Projektionsfläche handeln, welche geeignet sind, für eine stereoskopische Visualisierungstechnik genutzt zu werden.
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Insbesondere sind der erste Darstellungsbereich und der zweite Darstellungsbereich so angeordnet, dass zwei Ebenen, in welchen jeweils ein Darstellungsbereich liegt, einen Einschlusswinkel zueinander aufweisen.
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Der Einschlusswinkel ist ungleich Null Grad.
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Der erste Darstellungsbereich und der zweite Darstellungsbereich sind so zueinander angeordnet, dass die erste Ebene und die zweite Ebene, welche jeweils den ersten Darstellungsbereich bzw. den zweiten Darstellungsbereich enthalten, sich so schneiden, dass sie eine Schnittgerade bilden.
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Der Winkel, unter dem sich die erste Ebene und die zweite Ebene schneiden, stellt den Einschlusswinkel α dar.
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Der erste Darstellungsbereich und der zweite Darstellungsbereich können so angeordnet sein, dass sie an der Schnittgeraden der ersten Ebene und der zweiten Ebene aneinander gekoppelt sind. Selbstverständlich können der erste Darstellungsbereich und der zweite Darstellungsbereich auch so angeordnet sein, dass sie nicht aneinander gekoppelt sind.
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Der erfindungsgemäße Aufbau einer Darstellungsvorrichtung für ein dreidimensionales virtuelles Szenario ermöglicht eine längere konzentrierte Betrachtung eines virtuellen dreidimensionalen Szenarios, da der Aufbau der Darstellungsvorrichtung ein ermüdungsarmes und einen Sehapparat des Betrachters schonendes Betrachten einer dreidimensionalen virtuellen Szene unterstützen kann.
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Bei der Darstellung von räumlichen Informationen mittels stereoskopischer Visualisierungstechniken muss in der Regel die beim natürlichen Sehen vorhandene Kopplung von Konvergenz (Stellung der Augachsen eines Betrachters zueinander) und Akkommodation (Einstellung der Brechkraft der Linse) aufgehoben werden.
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Die Augachsen sind beim Sehen so zueinander gelegen, dass beide Augen ein betrachtetes Objekt direkt ansehen. In Abhängigkeit der Entfernung eines Betrachters von dem betrachteten Objekt ändert sich die Stellung der Augachsen zueinander, da die Augen eines Menschen einen seitlichen Abstand voneinander aufweisen. Dabei ist die Konvergenz umso stärker ausgeprägt, je geringer die Entfernung der Augen von einem beobachteten Objekt ist. Bei sehr geringen Entfernungen eines betrachteten Objektes von den Augen eines Betrachters, d. h. Entfernungen von wenigen Zentimetern, beispielsweise drei bis fünf Zentimetern, ist die Konvergenz sehr stark ausgeprägt und das Betrachten eines solchen sehr nahen Objektes führt beim Betrachter zum sog. Schielen.
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Die Entfernung zu einem betrachteten Objekt hat neben dem Einfluss auf die Stellung der Augachsen zueinander, d. h. auf die Konvergenz, auch einen Einfluss auf die Einstellung der Brechkraft der Linse des Auges, d. h. die Akkommodation.
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Konvergenz und Akkommodation sind beim natürlichen Sehen gewöhnlicherweise so aneinander gekoppelt, dass widersprüchliche Informationen, wie z. B. eine stark ausgeprägte Konvergenz und eine gering ausgeprägte Akkommodation, bei einem Betrachter eines Objektes zu Ermüdungen des Sehapparates, Übelkeit und Kopfschmerzen führen können. Die widersprüchlichen Informationen ergeben sich dabei daraus, dass die Konvergenz auf eine geringe Entfernung zum betrachteten Objekt hinweist und die Akkommodation genau entgegengesetzt auf eine große Entfernung zu dem betrachteten Objekt hinweist.
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Ein Widerspruch zwischen Konvergenz und Akkommodation kann sich insbesondere bei der Betrachtung von dreidimensionalen virtuellen Szenen ergeben. Dies liegt daran, dass die Konvergenz sich aus dem virtuellen Ort des virtuellen Objektes ergibt und die Akkommodation sich hingegen aus der Entfernung zu der bildgebenden Oberfläche ergibt.
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Es liegt in der Natur der Sache, dass bei stereoskopischen Visualisierungstechniken, welche ein virtuelles dreidimensionales Szenario erzeugen, der virtuelle Ort eines virtuellen Objektes in den seltensten Fällen deckungsgleich mit dem realen Ort der bildgebenden Oberfläche ist.
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Eine Darstellungsvorrichtung mit einem ersten Darstellungsbereich und einem zweiten Darstellungsbereich, welche relativ zueinander abgewinkelt angeordnet sind, kann den Konflikt zwischen Konvergenz und Akkommodation bei der Betrachtung eines dreidimensionalen virtuellen Szenarios reduzieren, da eine bildgebende Oberfläche, d. h. der erste Darstellungsbereich oder der zweite Darstellungsbereich, aus der Blickrichtung eines Betrachters auf das virtuelle Szenario einen geringeren Abstand zu einem betrachteten virtuellen Objekt aufweisen.
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Die Darstellungsvorrichtung kann selbstverständlich auch mehr als zwei Darstellungsbereiche aufweisen, beispielsweise drei, vier, fünf oder eine noch höhere Anzahl von Darstellungsbereichen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind der erste Darstellungsbereich und der zweite Darstellungsbereich eben.
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Dies bedeutet, dass die bildgebende Oberfläche bzw. die Visualisierungsoberfläche der Darstellungsbereiche in Form einer Ebene ausgeführt sind.
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Die Darstellungsbereiche können aber auch in Form eines Kreisbogens oder in Form eines Hohlzylinderbogens, der dreidimensionalen Entsprechung des Kreisbogens, ausgeführt sein. Ebenso können die Darstellungsbereiche als hohle Halbkugel ausgeführt sein, wobei die bildgebende Oberfläche auf einer Oberfläche des Darstellungsbereiches angeordnet ist, welche zu einem Mittelpunkt des Hohlzylinderbogens bzw. der Halbkugel weist.
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Im Falle, dass die Darstellungsbereiche nicht in Form einer Ebene ausgeführt sind, stellen die erste Ebene und die zweite Ebene jeweils eine Tangentialebene der Darstellungsbereiche dar. Insbesondere kann in dem Fall, dass die Darstellungsbereiche nicht in Form einer Ebene ausgeführt sind, jeder Darstellungsbereich eine Vielzahl von Tangentialebenen haben. Beispielsweise kann jede Bildzeile der bildgebenden Oberfläche eines Darstellungsbereiches eine Tangentialebene haben.
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Kreisbogenförmig ausgeführte Darstellungsbereiche können dann insbesondere so zueinander angeordnet sein, dass eine erste Tangentialebene des ersten Darstellungsbereiches und eine zweite Tangentialebene des zweiten Darstellungsbereiches einen Einschlusswinkel α zueinander aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt der Einschlusswinkel α zwischen 90° und 150°.
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Damit spannen der erste Darstellungsbereich und der zweite Darstellungsbereich, welcher den Einschlusswinkel α zu dem ersten Darstellungsbereich aufweist, sowie die Augenposition des Betrachters einen Darstellungsraum auf. Der Darstellungsraum ist dabei derjenige Raum, in welchem das virtuelle dreidimensionale Szenario dargestellt wird, d. h. in welchem ein virtueller Ort der virtuellen Objekte in dem dreidimensionalen Szenario dargestellt werden kann.
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Selbstverständlich kann das dreidimensionale virtuelle Szenario auch so dargestellt werden, dass die virtuellen Objekte sich aus Sicht des Betrachters hinter der Visualisierungsoberfläche des Darstellungsbereichs befinden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beträgt der Einschlusswinkel α, den der erste Darstellungsbereich und der zweite Darstellungsbereich zueinander aufweisen, 120°.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Darstellungsvorrichtung in einem Abwinklungsbereich zwischen dem ersten Darstellungsbereich und dem zweiten Darstellungsbereich einen abgerundeten Übergang auf.
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Werden der erste Darstellungsbereich und der zweite Darstellungsbereich aneinander gekoppelt, kann dies dazu führen, dass zwischen den Darstellungsbereichen eine real vorhandene Kante, welche auch als solche sichtbar ist, sich als Störfaktor bei der Betrachtung des dreidimensionalen virtuellen Szenarios darstellt.
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Ein abgerundeter Übergang zwischen dem ersten Darstellungsbereich und dem zweiten Darstellungsbereich vermeidet es, dass eine Kante sichtbar ist und kann dadurch den dreidimensionalen Eindruck der virtuellen Szene bei dem Betrachter verbessern.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Darstellungsvorrichtung zum Darstellen des dreidimensionalen virtuellen Szenarios mittels stereoskopischer Visualisierungstechniken ausgeführt.
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Daneben können auch spezielle Projektionstechniken genutzt werden, welche geeignet sind, bei einem Betrachter einen dreidimensionalen Eindruck einer virtuellen Szene zu erwecken. Insbesondere kann jede Visualisierungstechnik zur Erweckung eines dreidimensionalen Eindruckes bei einem Betrachter genutzt werden, welche eine bildgebende Oberfläche bzw. eine Visualisierungsoberfläche nutzt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Arbeitsplatzvorrichtung zur Darstellung eines dreidimensionalen virtuellen Szenarios mit einer Darstellungsvorrichtung für ein dreidimensionales virtuelles Szenario wie oben und im Folgenden beschrieben angegeben.
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Die Arbeitsplatzvorrichtung kann beispielsweise auch Überwachung von beliebigen Szenarien durch einen oder mehrere Benutzer eingesetzt werden.
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Die Arbeitsplatzvorrichtung wie oben und im Folgenden beschrieben kann selbstverständlich über eine Mehrzahl von Darstellungsvorrichtungen verfügen, daneben aber auch eines oder mehrere herkömmliche Displays zur Darstellung zusätzlicher zweidimensionaler Informationen aufweisen.
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Weiterhin kann die Arbeitsplatzvorrichtung Eingabeelemente aufweisen, die zur Interaktion mit dem dreidimensionalen virtuellen Szenario benutzt werden können.
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Die Arbeitsplatzvorrichtung kann eine sog. Computermaus, eine Tastatur oder verwendungstypische Interaktionsgeräte, beispielsweise diejenigen eines Fluglotsenarbeitsplatzes, aufweisen.
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Ebenso kann es sich bei allen Displays um herkömmliche Displays oder um berührungsempfindliche Displays (sog. Touchscreens) handeln.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Arbeitsplatzvorrichtung wie oben und im Folgenden beschrieben zur Darstellung und Überwachung von Lufträumen angegeben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Arbeitsplatzvorrichtung wie oben und im Folgenden beschrieben zur Verwendung als Fluglotsenarbeitsplatz angegeben.
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Die Tätigkeit eines Fluglotsen kann höchste Konzentration über einen längeren Zeitraum erfordern. Die Arbeitsplatzvorrichtung wie oben und im Folgenden beschrieben kann dabei eine dreidimensionale Darstellungsweise des Luftraumes anbieten, welche eine natürliche Abbildung des Luftraumes ermöglicht und den Betrachter der virtuellen Szene auch bei längerer Tätigkeit vor Ermüdung des Sehapparates schützt.
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Damit kann die Arbeitsplatzvorrichtung insbesondere die Leistungsfähigkeit eines Fluglotsen bei der Überwachung des ihm zugewiesenen Luftraumes erhöhen. Selbstverständlich kann die Arbeitsplatzvorrichtung auch für andere Zwecke verwendet werden, beispielsweise für die Überwachung und Steuerung unbemannter Luftfahrzeuge.
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Ebenso kann die Arbeitsplatzvorrichtung auch zur Steuerung von Komponenten wie beispielsweise einer Kamera oder sonstiger Sensoren, welche Bestandteil eines unbemannten Luftfahrzeugs sind, verwendet werden.
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Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 zeigt eine Darstellungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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2 zeigt eine Darstellungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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3 zeigt eine Darstellungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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4 zeigt eine Seitenansicht einer Arbeitsplatzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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5 zeigt eine Seitenansicht einer Arbeitsplatzvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Werden in der folgenden Figurenbeschreibung gleiche Bezugszeichen verwendet, so betreffen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Die Darstellungen sind schematisch und nicht maßstabsgetreu.
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1 zeigt eine Darstellungsvorrichtung 100 mit einem ersten Darstellungsbereich 111 und einem zweiten Darstellungsbereich 112.
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Der erste Darstellungsbereich und der zweite Darstellungsbereich sind so angeordnet, dass sie einen Einschlusswinkel α 115 zueinander aufweisen. Damit spannen der erste Darstellungsbereich, der zweite Darstellungsbereich und eine Augenposition 195 eines Betrachters der Darstellungsvorrichtung einen Darstellungsraum 130 auf, in welchem eine virtuelle dreidimensionale Szene mit virtuellen Objekten 301 dargestellt wird.
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Der Konflikt zwischen Konvergenz und Akkommodation bei einem Betrachter eines dreidimensionalen virtuellen Szenarios im Darstellungsraum 130 kann dadurch erheblich reduziert werden, dass der erste Darstellungsbereich und der zweite Darstellungsbereich zueinander abgewinkelt angeordnet sind.
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Die Konvergenz ergibt sich aus der Entfernung von den Augen 195 eines Betrachters zu dem virtuellen Ort des betrachteten virtuellen Objektes 301 entlang einer Blickrichtung 170 des Betrachters. Die Akkommodation hingegen ergibt sich aus der Entfernung der bildgebenden Oberfläche, in 1 ist dies der zweite Darstellungsbereich 112, vom Auge 195 eines Betrachters in Blickrichtung 170.
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Naturgemäß führt die virtuelle Darstellung eines dreidimensionalen Szenarios zu einem Konflikt zwischen Konvergenz und Akkommodation, da das virtuelle dreidimensionale Szenario eine Tiefeninformation erhält, ohne dass diese Tiefeninformation real vorhanden ist, da die bildgebende Oberfläche eines Darstellungsbereiches rein zweidimensional ausgeführt ist.
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Der Einschlusswinkel α 115, in welchem der erste Darstellungsbereich und der zweite Darstellungsbereich relativ zueinander angeordnet sind, kann dazu führen, dass der Konflikt zwischen Konvergenz und Akkommodation dadurch verringert wird, dass ein erster Abstand 180 zwischen dem virtuellen Ort des virtuellen Objektes 301 und der bildgebenden Oberfläche eines Darstellungsbereiches aufgrund der abgewinkelten Lage der Darstellungsbereiche zueinander reduziert wird.
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1 zeigt neben dem abgewinkelten zweiten Darstellungsbereich 112 einen hypothetischen gestrichelt eingezeichneten Darstellungsbereich 112a, welcher keinen Einschlusswinkel relativ zu dem ersten Darstellungsbereich 111 aufweist. In anderen Worten liegen der erste Darstellungsbereich 111 und der hypothetische Darstellungsbereich 112a in der gleichen Ebene.
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Wie aus 1 deutlich ersichtlich ist, ist ein zweiter Abstand 180a zwischen einem virtuellen Objekt 301 und dem hypothetischen Darstellungsbereich 112a deutlich größer als ein erster Abstand 180 zwischen dem virtuellen Objekt 301 und dem zu dem ersten Darstellungsbereich abgewinkelten zweiten Darstellungsbereich 112.
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Der im Vergleich zum zweiten Abstand 180a deutlich verkleinerte erste Abstand 180 zwischen dem virtuellen Objekt 301 und der bildgebenden Oberfläche kann zu einem geringeren Widerspruch zwischen Konvergenz und Akkommodation bei einem Betrachter des dreidimensionalen Szenarios führen und somit eine längere konzentrierte Betrachtung der dreidimensionalen Szene ermöglichen und dabei den Sehapparat des Betrachters mehr schonen als eine Darstellungsvorrichtung mit nicht zueinander abgewinkelten Darstellungsbereichen.
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2 zeigt eine Darstellungsvorrichtung 100 mit einem ersten Darstellungsbereich 111 und einem zweiten Darstellungsbereich 112, wobei die Darstellungsbereiche in einem Abwinklungsbereich 113 einen abgerundeten Übergang aufweisen.
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Der Abwinklungsbereich 113 stellt dabei den Bereich dar, in dem der erste Darstellungsbereich und der zweite Darstellungsbereich aneinander gekoppelt sind.
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Der abgerundete Übergang zwischen dem ersten Darstellungsbereich und dem zweiten Darstellungsbereich mag insbesondere vermeiden, dass eine real sichtbare Kante zwischen den Darstellungsbereichen den dreidimensionalen Eindruck des virtuellen Szenarios negativ beeinflusst.
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Um einen möglichst störungsfreien und für die Augen eines Betrachters wenig irritierenden dreidimensionalen Eindruck der dargestellten virtuellen Szene zu erhalten, sind nach Möglichkeit real sichtbare Gegenstände aus dem Darstellungsraum 130 zu entfernen.
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Schon eine Kante zwischen dem ersten Darstellungsbereich und dem zweiten Darstellungsbereich kann sich negativ auf die Kopplung von Konvergenz und Akkommodation bei dem Betrachter der virtuellen Szene auswirken, da durch die Entfernung zwischen realem Ort der sichtbaren Kante und dem virtuellen Ort eines virtuellen Objektes ein Konflikt im Sehapparat des Betrachters entsteht.
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3 zeigt eine Darstellungsvorrichtung 100, welche kreisbogenförmig ausgeführt ist.
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Der erste Darstellungsbereich und der zweite Darstellungsbereich gehen dabei nahtlos ineinander über. Durch die kreisbogenförmig ausgestaltete bildgebende Oberfläche der Darstellungsvorrichtung 100 in 3 wird ebenfalls ein Widerspruch zwischen Konvergenz und Akkommodation im Sehapparat eines Benutzers dadurch reduziert, dass ein virtueller Ort eines virtuellen Objektes im Darstellungsraum 130 aus Sicht eines Betrachters 195 einen möglichst geringen Abstand von der bildgebenden Oberfläche der Darstellungsvorrichtung aufzeigt.
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4 zeigt eine Arbeitsplatzvorrichtung 200 für einen Betrachter bzw. Bediener eines dreidimensionalen virtuellen Szenarios.
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Die Arbeitsplatzvorrichtung 200 weist eine Darstellungsvorrichtung 100 mit einem ersten Darstellungsbereich 111 und einen zweiten Darstellungsbereich 112 auf, wobei der zweite Darstellungsbereich relativ zum ersten Darstellungsbereich in Richtung des Benutzers so abgewinkelt ist, dass die beiden Darstellungsbereiche einen Einschlusswinkel α 115 aufzeigen.
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Der erste Darstellungsbereich 111 und der zweite Darstellungsbereich 112 spannen durch ihre zueinander abgewinkelte Lage mit einer Betrachterposition 195, d. h. der Augenposition des Betrachters, einen Darstellungsraum 130 für das dreidimensionale virtuelle Szenario auf.
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Bei dem Darstellungsraum 130 handelt es sich damit um dasjenige Raumvolumen, in dem die sichtbare dreidimensionale virtuelle Szene dargestellt wird.
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Ein Bediener, welcher die Sitzgelegenheit 190 während der Benutzung der Arbeitsplatzvorrichtung 200 nutzt, kann neben dem Darstellungsraum 130 für das dreidimensionale virtuelle Szenario auch einen Arbeitsplatzbereich 140 nutzen, auf dem sich weitere berührungsempfindliche oder herkömmliche Displays befinden können.
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Der Einschlusswinkel α 115 kann derart bemessen sein, dass sämtliche virtuellen Objekte im Darstellungsraum 130 innerhalb einer Armreichweite des Benutzers der Arbeitsplatzvorrichtung 200 liegen. Insbesondere bei einem Einschlusswinkel α, welcher zwischen 90 Grad und 150 Grad liegt, ergibt sich eine gute Anpassung an die Armreichweite des Benutzers. Der Einschlusswinkel α kann beispielsweise auch an die individuellen Bedürfnisse eines einzelnen Benutzers angepasst werden und dabei den Bereich von 90 Grad bis 150 Grad sowohl unter- als auch überschreiten. In einem Ausführungsbeispiel beträgt der Einschlusswinkel α 120 Grad.
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Die möglichst große Überlagerung der Armreichweite bzw. des Greifraumes des Bedieners mit dem Darstellungsraum 130 unterstützt ein intuitives, ermüdungsarmes und ergonomisches Betrachten der virtuellen Szene und Bedienen der Arbeitsplatzvorrichtung 200.
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Insbesondere die abgewinkelte Geometrie der Darstellungsvorrichtung 100 vermag es, den Konflikt zwischen Konvergenz und Akkommodation bei der Nutzung stereoskopischer Visualisierungstechniken zu reduzieren.
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Die abgewinkelte Geometrie der Darstellungsvorrichtung kann den Konflikt zwischen Konvergenz und Akkommodation bei einem Betrachter einer virtuellen dreidimensionalen Szene dadurch minimieren, dass die virtuellen Objekte aufgrund der abgewinkelten Geometrie möglichst nahe an dem bildgebenden Darstellungsbereich positioniert werden.
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Da sich die Position der virtuellen Objekte und insgesamt die Geometrie des virtuellen Szenarios aus jeder speziellen Anwendung ergibt, kann die Geometrie der Darstellungsvorrichtung, beispielsweise der Einschlusswinkel α, an die jeweilige Anwendung angepasst werden.
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Bei der Luftraumüberwachung kann das dreidimensionale virtuelle Szenario beispielsweise so dargestellt werden, dass der zweite Darstellungsbereich 112 der virtuell dargestellten Erdoberfläche oder einer Referenzfläche im Raum entspricht.
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Damit eignet sich die erfindungsgemäße Arbeitsplatzvorrichtung insbesondere für die längerfristige, ermüdungsarme Betrachtung und Bearbeitung von dreidimensionalen virtuellen Szenarien mit integrierter räumlicher Darstellung geografisch referenzierter Daten, wie z. B. Luftfahrzeugen, Wegpunkten, Kontrollzonen, Bedrohungsräumen, Geländetopografien und Wettergeschehen, mit einfachen intuitiven Interaktionsmöglichkeiten bei gleichzeitiger Darstellung eines Überblicksbereiches und eines Detailbereiches.
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Die Arbeitsplatzvorrichtung wie oben und im Folgenden beschrieben ermöglicht damit ein großes stereoskopisches Darstellungsvolumen bzw. einen Darstellungsraum. Weiterhin ermöglicht es die Arbeitsplatzvorrichtung, dass eine virtuelle Referenzfläche in dem virtuellen dreidimensionalen Szenario, beispielsweise eine Geländeoberfläche, in derselben Ebene positioniert wird wie der real vorhandene Darstellungsbereich.
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Damit kann eine Entfernung der virtuellen Objekte von der Oberfläche der Darstellungsbereiche reduziert werden und so ein Konflikt zwischen Konvergenz und Akkommodation bei dem Betrachter reduziert werden. Weiterhin werden dadurch störende Einflüsse auf den dreidimensionalen Eindruck reduziert, weiche sich dadurch ergeben, dass der Bediener mit einer Hand in den Darstellungsraum hineingreift und das Auge des Betrachters somit einen realen Gegenstand, d. h. die Hand des Bedieners, und virtuelle Objekte zeitgleich wahrnimmt.
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5 zeigt eine Arbeitsplatzvorrichtung 200 mit einer Darstellungsvorrichtung 100 und einen Betrachter 501 des dargestellten dreidimensionalen virtuellen Szenarios. Die Darstellungsvorrichtung 100 weist einen ersten Darstellungsbereich 111 und einen zweiten Darstellungsbereich 112 auf, welche gemeinsam mit den Augen des Bedieners 501 den Darstellungsraum 130 aufspannen, in welchem sich die virtuellen Objekte 301 des dreidimensionalen virtuellen Szenarios befinden.
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Ein Abstand des Benutzers 501 von der Darstellungsvorrichtung 100 kann dabei so bemessen sein, dass es dem Benutzer möglich ist, mit wenigstens einem seiner Arme einen Großteil oder den ganzen Darstellungsraum 130 zu erreichen. Damit kann es dem Betrachter ermöglicht werden, mit Objekten des virtuellen Szenarios zu interagieren.
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Die Darstellungsvorrichtung wie oben und im Folgenden beschrieben kann selbstverständlich auch ausgeführt sein, virtuelle Objekte darzustellen, deren virtueller Ort sich aus Sicht des Benutzers hinter der Visualisierungsoberfläche der Darstellungseinheit befindet. In diesem Fall ist jedoch keine direkte Interaktion des Benutzers mit den virtuellen Objekten möglich, da der Benutzer nicht durch die Darstellungseinheit hindurch greifen kann.
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Die reale Position der Hand 502 des Benutzers, die reale Position der Darstellungsvorrichtung 100 und die virtuelle Position der virtuellen Objekte 301 in dem virtuellen dreidimensionalen Szenario können dabei möglichst gering voneinander abweichen, so dass ein Konflikt zwischen Konvergenz und Akkommodation im Sehapparat des Benutzers auf ein Minimum reduziert wird.
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Der Aufbau der Arbeitsplatzvorrichtung kann eine längerfristige konzentrierte Benutzung der Arbeitsplatzvorrichtung wie oben und im Folgenden beschrieben unterstützen, indem die Nebeneffekte eines Konfliktes zwischen Konvergenz und Akkommodation, wie beispielsweise Kopfschmerzen und Übelkeit, bei dem Benutzer reduziert werden.
