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Die Erfindung betrifft ein am Kopf tragbares visuelles Ausgabegerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein visuelles Ausgabesystem mit einem solchen visuellen Ausgabegerät und ein Verfahren zum Anpassen eines am Kopf tragbaren visuellen Ausgabegeräts gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11.
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Aus dem Stand der Technik sind am Kopf tragbare visuelle Ausgabegeräte bekannt, wie z.B. HMDs (Head Mounted Displays), VR-Brillen bzw. Datenbrillen, VR-Helme oder Videobrillen, durch welche sich Bildinhalte auf in die Brille integrierten Displays darstellen lassen und die z.B. Linsen aufweisen, die dargestellte Bilder in einen Bereich der Augen eines Benutzers abbilden. Um dabei auch Sehschwächen eines Benutzers berücksichtigen zu können, sind aus dem Stand der Technik verschiedene Maßnahmen bekannt.
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Die
EP 2 106 132 A1 beschreibt eine am Kopf tragbare Anzeigevorrichtung, welche innenseitig an einer Brille befestigbar ist. Die Anzeigevorrichtung weist dabei ein zentral angeordnetes Gehäuse auf, in welchem Displays angeordnet sind, und seitlich am Gehäuse angeordnete Prismen zur Abbildung der auf den Displays dargestellten Bildern in den Bereich der Augen eines Benutzers. Weiterhin weist die Anzeigevorrichtung Einstellelemente auf, mittels welchen, u.a. zur Sehstärkenanpassung, die Position der Displays zu den Prismen als auch die Position der Prismen selbst einstellbar sind.
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Die
GB 2 295 938 A beschreibt eine am Kopf tragbare Anzeigeeinrichtung, bei der eine Sehstärkenanpassung durch Änderung des Abstandes zwischen dem Display und dem optischen System erfolgt.
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Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Ausgabegeräte, wie 3D-fähige Head Mounted Displays (HMD) bekannt, welche ein zweigeteiltes Display und zwei Streulinsen aufweisen. Die Streulinsen sorgen dafür, dass das auf dem Display wiedergegebene Bild fast in das gesamte Gesichtsfeld eines Benutzers projiziert werden kann, woraus bei dieser neuen Brillen-Generation der besonders hohe Immersionsgrad entsteht. Änderungen von Abständen zwischen dem Display und dem optischen System zur Sehstärkenanpassung hätten dabei jedoch unmittelbaren Einfluss auf den Immersionsgrad und die Bildqualität des projizierten Bildes. Um eine Sehstärkenkorrektur dennoch zu ermöglichen, sind HMDs bekannt, bei welchen die Streulinsen ausgeschraubt und andere Streulinsen mit anderer Brennweite aufgeschraubt werden können. Beispielsweise stellen derzeit gebräuchliche Brillen drei unterschiedliche Linsensätze zur Verfügung, die jedoch nur eine grobe Sehschärfenkorrektur bewirken können und zudem nur eine Sehschärfenkorrektur in einem sehr kleinen Korrekturbereich. Zwar könnte man mehr Linsensätze oder für jede Sehstärke individuell angefertigte Linsen zur Verfügung stellen, jedoch macht dies das Kosten-Nutzen-Verhältnis eines solchen Ausgabegeräts sehr ineffizient. Darüber hinaus ist es auch möglich, eine normale Brille unter diesem HMD zu tragen, was jedoch den Tragekomfort des HMDs stark beeinträchtigt. Darüber hinaus besteht dabei weiterhin das Problem, dass die Illusion nur perfekt ist, wenn sich die Augen eines Benutzers möglichst nah an den Streulinsen befinden. Somit mindert eine unter einem HMD getragene Brille die visuelle Ausgabequalität.
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Die
DE 103 11 972 A1 beschreibt eine HMD-Vorrichtung mit einem am Kopf eines Benutzer befestigbaren Gestell, einer am Gestell befestigten und eine Projektionsoptik aufweisenden Bilderzeugungseinrichtung, einer Verbindungseinrichtung und einer Brille zur Korrektur einer Fehlsichtigkeit des Benutzers, wobei die Brille keine seitlichen Brillenbügel aufweist und mittel der Verbindungseinrichtung lösbar mit dem Gestell verbindbar ist.
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Die
DE 103 49 293 B4 beschreibt ein Stereo-Mikroskopiesystem mit einem Okular, das eine erste Linse positiver Brechkraft, eine zweite Linse negativer Brechkraft und eine dritte Linse änderbarer Brechkraft aufweist, um die Fehler eines in das Okular Einblick nehmenden Auges eines Benutzers zu kompensieren.
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Die
US 8,262,234 B2 beschreibt eine HMD-Vorrichtung mit einer Lichtquelle, einer Bilderzeigungseinrichtung, einem optischen System und einem Okular, wobei das optische System eine Linse mit variabler Brennweite aufweist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein am Kopf tragbares visuelles Ausgabegerät, ein visuelles Ausgabesystem mit einem solchen visuellen Ausgabegerät und ein Verfahren zum Anpassen eines am Kopf tragbaren visuellen Ausgabegeräts bereitzustellen, welche für einen Benutzer eine Erhöhung der visuellen Ausgabequalität einhergehend mit einem möglichst hohen Kosten-Nutzen-Verhältnis ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein am Kopf tragbares Ausgabegerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein visuelles Ausgabesystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 und ein Verfahren zum Anpassen eines am Kopf tragbaren visuellen Ausgabegeräts mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße am Kopf tragbare visuelle Ausgabegerät zur Simulation zumindest eines Teils eines Kraftfahrzeugs weist eine Anzeigeeinrichtung mit einem ersten und einen zweiten Teilbereich auf, wobei die Anzeigeeinrichtung dazu ausgelegt ist, in einem jeweiligen Teilbereich ein einem jeweiligen Auge zugeordnetes Bild bereitzustellen. Weiterhin weist das Ausgabegerät ein optisches System auf, welches in einer Abbildungsrichtung in zumindest einem vorgegebenen Abstand zur Anzeigeeinrichtung angeordnet ist, und welches dazu ausgelegt ist, Licht eines auf dem ersten Teilbereich der Anzeigeeinrichtung bereitgestellten Bildes auf einen einem ersten Auge zugeordneten, ersten Bereich zu lenken und Licht eines auf dem zweiten Teilbereich der Anzeigeeinrichtung bereitgestellten Bildes auf einen einem zweiten Auge zugeordneten, zweiten Bereich zu lenken. Dabei sind der erste und der zweite Teilbereich der Anzeigeeinrichtung auf einer ersten Seite des optischen Systems angeordnet und der erste und zweite Bereich auf einer in Abbildungsrichtung der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite des optischen Systems angeordnet. Des Weiteren weist das optische System zumindest eine erste Linse, welche einem ersten Auge zugeordnet ist, und zumindest eine zweite Linse, welche einem zweiten Auge zugeordnet ist, auf, wobei die Ausgabegerät derart ausgebildet ist, dass die erste und die zweite Linse jeweils auf eine vorgegebene Sehschärfenkorrektur des jeweils der Linse zugeordneten Auges eines Benutzers einstellbar ist. Weiterhin weist das Ausgabegerät eine Halteeinrichtung auf, mittels welcher die erste und/oder die zweite Linse gehaltert ist, wobei die Halteeinrichtung derart lösbar an einem Gehäuse des Ausgabegeräts befestigt ist, dass sie aus dem Gehäuse entnehmbar ist, sodass bei verminderter Längserstreckung die Augen eines Benutzers näher am optischen System positionierbar sind als bei nicht verminderter Längserstreckung des Ausgabegeräts.
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Mit anderen Worten sind dabei die Linsen selbst auf eine vorgegebene Sehschärfenkorrektur einstellbar, insbesondere durch Ändern der Brennweite dieser Linsen, ohne z.B. dabei die Position der Linsen, insbesondere relativ zu anderen Komponenten des Ausgabegeräts, verändern zu müssen. Derartige Linsen sind z.B. von der Firma Optotune AG bekannt. Diese Linsen weisen dabei eine flexible Membran auf, deren Oberflächengeometrie geändert werden kann, wodurch die Brennweite der Linse verändert werden kann. Die Kosten einer solchen Linse übersteigen jedoch die Kosten einer herkömmlichen nicht einstellbaren Linse aktuell um ein Vielfaches.
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Die Erfindung macht sich dabei jedoch die Erkenntnis zu Nutze, dass sich das Kosten-Nutzen-Verhältnis nicht nur steigern lässt, indem Kosten möglichst gering gehalten werden, sondern indem der Nutzen um ein Vielfaches gesteigert wird. Derartige Anwendungsfälle sind beispielsweise dann gegeben, wenn ein solches Ausgabegerät nicht nur im privaten Bereich genutzt wird, sondern zu gewerblichen Zwecken. Beispielsweise lässt sich ein derartiges Ausgabegerät auch in der Automobilbranche, insbesondere zu Simulations- und Verkaufszwecken von Kraftfahrzeugen nutzen, indem ein Autohändler ein solches Ausgabegerät bereitstellt, mit welchem sich dann Kunden jedes beliebige Fahrzeugmodell mit allen möglichen Ausstattungsvarianten virtuell simulieren lassen können, so dass sich Kunden virtuell Fahrzeuge betrachten können, auch wenn der Händler die gewünschten Modelle oder bestimmte Ausstattungsvarianten gerade nicht vor Ort zur Verfügung hat. Gerade aber in solchen Anwendungsfällen ist es relevant, dass dem Kunden dabei ein möglichst hoher Tragekomfort, ein möglichst guter Seheindruck mit möglichst hoher Bild- und Abbildungsqualität geboten wird und vor allem, dass das Ausgabegerät auf eine Vielzahl unterschiedlichen Kunden hinsichtlich ihrer Sehschwächen einstellbar ist, insbesondere so, dass diese Einstellung möglichst zeitsparend möglich ist.
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Gerade in einem solchen Anwendungsfall stellt das erfindungsgemäße Ausgabegerät ein besonders hohes Kosten-Nutzen-Verhältnis bereit. Die Erfindung ermöglicht es somit auf vorteilhafte Weise, dass das Ausgabegerät sehr einfach und sehr schnell auf eine Sehschärfenkorrektur eines Benutzers, insbesondere beliebig viele Benutzer, eingestellt werden kann, vor allem ohne dabei einzelne Linsen auswechseln zu müssen. Darüber hinaus können dadurch die beiden Linsen unabhängig voneinander auf eine entsprechende Sehschärfenkorrektur für ein jeweiliges Auge eingestellt werden. Dies erlaubt eine deutlich präzisere Sehschärfenkorrektur und vor allem sind auch dem einstellbaren Bereich einer Sehschärfenkorrektur keine Grenzen gesetzt, da man nicht auf eine vorbestimmte Anzahl an austauschbaren Korrekturlinsen beschränkt ist. Des Weiteren ist es im Gegensatz zur Option, eine Brille unter dem Ausgabegerät zu tragen, hier für jeden Benutzer möglich, die Augen so nah wie möglich an den Linsen zu positionieren, insbesondere ergeben sich keine Distanzunterschiede je nach Benutzer, so dass das optische System auf einen vorgegebenen Augenabstand zu den Linsen optimiert werden kann, und so jedem Benutzer unabhängig von seiner Sehschwäche ein optimaler Seheindruck mit möglichst hohem Immersionsgrad ermöglicht wird.
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Des Weiteren kann das Gehäuse das optische System und die Anzeigeeinrichtung zumindest zum Teil umschließen und eine Öffnung aufweisen, so dass durch diese Öffnung die visuelle Ausgabe an einen Benutzer bereitgestellt ist. Die Halteeinrichtung für die erste und/oder zweite Linse kann dabei beispielsweise mit der ersten und/oder zweiten Linse durch die Öffnung ausschraubbar und dem Gehäuse entnehmbar sein. Das Ausgabegerät kann auch so ausgestaltet sein, dass die Halterung mit den Linsen in das Gehäuse einsteckbar und in gleicher Weise zum Entnehmen aus dem Gehäuse wieder herausziehbar ist, z.B. durch eine weitere, z.B. schlitzförmige, Öffnung im Gehäuse. Dabei kann für die erste und die zweite Linse jeweils eine separate Haltevorrichtung vorgesehen sein oder sie können mit einer gemeinsamen Haltevorrichtung gehaltert sein. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, die erste und die zweite Linse einfach dem Ausgabegerät zu entnehmen. Dies ist besonders vorteilhaft, da nicht für jeden Benutzer eine Sehschärfenkorrektur bereitgestellt werden muss. So kann für einen Benutzer, der keine Sehschärfenkorrektur benötigt, einfach die erste und zweite Linse dem Ausgabegerät entnommen werden. Dies stellt beispielsweise die Möglichkeit bereit, z.B. bei einem Autohändler mehrere Ausgabegeräte bereitzustellen, damit mehrere Kunden gleichzeitig ein Ausgabegerät nutzen können. Da jedoch nicht für jeden Kunden eine Sehstärkenkorrektur vorgesehen sein muss, da beispielsweise manche Kunden gut sehen oder Kontaktlinsen tragen, ist es möglich, eine geringere Anzahl an einstellbaren ersten und zweiten Linsen als die Anzahl an Ausgabegeräten bereitzustellen, wobei dann die erste und zweite Linse nach Bedarf in ein Ausgabegerät gesteckt werden können. Auch dadurch können Kosten gespart werden, wodurch wiederum das Kosten-Nutzen-Verhältnis gesteigert werden kann. Zudem steigert dies den Tragekomfort für einen Benutzer, der keine Sehschärfenkorrektur benötigt, da durch das Entnehmen der ersten und zweiten Linse auch das Gewicht des Ausgabegeräts reduziert wird.
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Erfindungsgemäß ist das Ausgabegerät derart ausgebildet, dass eine Längserstreckung des Ausgabegeräts in Abbildungsrichtung bei dem Gehäuse entnommener Halteeinrichtung verminderbar ist. Dadurch wird es ermöglicht, dass der Abstand der Augen eines Benutzers zum optischen System bei entnommener erster und zweiter Linse reduziert werden kann, wodurch sich der Immersionsgrad des Ausgabegeräts erhöhen lässt. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn ein Benutzer keine Sehschärfenkorrektur benötigt. Dies kann beispielsweise auf einfache Weise dadurch realisiert werden, indem eine Polsterung, z.B. aus Schaumstoff, oder eine andersartige Auflagefläche, welche die Öffnung des Gehäuses zumindest zum Teil umläuft und beim Tragen des Ausgabegeräts durch einen Benutzer auf dessen Gesicht aufliegt, austauschbar ausgestaltet ist und z.B. als Polsterung in zwei unterschiedlichen Dicken vorliegt, so dass durch ein Austauschen der Polsterung gegen eine dünnere Polsterung der Abstand der Augen zum optischen System reduziert wird.
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Die erste und zweite Linse können dabei die einzigen Linsen des optischen Systems darstellen und zusätzlich zur Einstellbarkeit auf eine jeweilige Sehschärfenkorrektur, derart ausgebildet sein, dass die auf der Anzeigeeinrichtung bereitgestellten Bilder einem Benutzer in einen Großteil seines Gesichtsfeldes projiziert werden. Das optische System kann aber auch zusätzliche Linsen aufweisen, insbesondere zwei die jeweils zwischen der ersten bzw. zweiten Linse und der Anzeigeeinrichtung angeordnet sind, und die die erforderliche Verzerrung der auf der Anzeigeeinrichtung bereitgestellten Bilder zur Projektion dieser in den Großteil des Gesichtsfelds eines Benutzers bewirken, so dass durch die jeweilige Einstellung der ersten und zweiten Linse nur eine Sehschärfenkorrektur umgesetzt wird. Wird beispielsweise für einen Benutzer eine Sehschärfenkorrektur von -1,5 Dioptrien für das linke Auge und eine Sehschärfenkorrektur von -3 Dioptrien auf dem rechten Auge benötigt, so kann die erste Linse auf die Sehschärfenkorrektur von -1,5 Dioptrien und die zweite Linse auf die Sehschärfenkorrektur von -3 Dioptrien eingestellt werden.
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Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die erste und die zweite Linse jeweils derart ausgebildet sind, dass diese jeweils auf eine vorgegebene Sehschärfenkorrektur durch eine Veränderung einer jeweiligen Oberflächengeometrie der ersten und der zweiten Linse einstellbar sind. Dies stellt eine besonders einfache Möglichkeit dar, die Brennweite einer jeweiligen Linse auf eine jeweils vorgegebene Sehschärfenkorrektur anzupassen. Insbesondere können dabei verschiedene konkave und konvexe Oberflächengeometrien der ersten und der zweiten Linse eingestellt werden, wodurch sich Sehschärfenkorrekturen sowohl für weitsichtige und/oder auch für kurzsichtige Benutzer einstellen lassen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Ausgabegerät zumindest eine Betätigungseinrichtung auf, mittels welcher zumindest eine vorgegebene Sehschärfenkorrektur für zumindest ein Auge änderbar ist. Dabei kann das Ausgabegerät derart ausgestaltet sein, dass mittels des Betätigungselements eine Sehschärfenkorrektur für zumindest ein Auge dem Ausgabegerät vorgebbar ist. Dabei können auch zwei Betätigungseinrichtungen für die erste und zweite Linse vorgesehen sein. Die Betätigungseinrichtung kann z.B. als ein Schalter, ein Zweiwegetaster, ein Vierwegetaster, ein drehbares Rad, usw., ausgebildet sein, mittels welchen ein Benutzer die gewünschte Sehschärfenkorrektur selbst einstellen kann, insbesondere für jedes Auge separat. Es kann eine solche Betätigungseinrichtung auch nur zur Feineinstellung vorgesehen sein, so dass für ein jeweiliges Auge eine Sehstärkenkorrektur vorgegeben wird, z.B. an einer externen Einrichtung, an das Ausgabegerät übermittelt wird, welche die erste und zweite Linse automatisch entsprechend einstellt und durch die zusätzliche Betätigungseinrichtung noch eine manuelle Feineinstellung durch den Benutzer vorgenommen werden kann. Eine besonderes vorteilhafte Variante ergibt sich dabei gerade durch die Betätigungseinrichtung in Kombination mit dem zuvor genannten Ausführungsbeispiel, bei dem eine oder mehrere Sehschärfenkorrekturen für ein jeweiliges Auge in einem Speicher abgelegt sein kann. Dann kann die Betätigungseinrichtung dazu ausgelegt sein, dass mittels der Betätigungseinrichtung zwischen jeweilig im Speicher abgelegten Paaren von Sehstärkekorrekturen gewechselt werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Ausgabegerät als die zumindest eine Betätigungseinrichtung eine erste und zweite Stelleinrichtung auf, mittels welchen jeweils eine Oberflächengeometrie der ersten und zweiten Linse in Abhängigkeit einer vorgegebenen Sehschärfenkorrektur einstellbar ist. Die Stelleinrichtung ist dabei bevorzugt so mit der ersten und/oder zweiten Linse gekoppelt, dass durch eine Bewegung der Stelleinrichtung die Oberflächengeometrie der ersten und/oder zweiten Linse änderbar ist. Dies stellt eine besonders einfache Ausgestaltung des Einstellmechanismus der ersten und zweiten Linse auf jeweils eine Sehschärfenkorrektur dar.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Ausgabegerät einen Speicher auf, wobei in dem Speicher zumindest eine vorgegebene Sehschärfenkorrektur für jeweils ein Auge eines Benutzers ablegbar ist, wobei insbesondere das Ausgabegerät dazu ausgelegt ist, bei zumindest einer für ein jeweiliges Auge im Speicher abgelegten Sehschärfenkorrektur diese aus dem Speicher auszulesen und die erste und die zweite Linse jeweils auf die für das jeweilige Auge ausgelesene Sehschärfenkorrektur einzustellen. Beispielsweise können so eine oder mehrere Voreinstellungen für eine Sehschärfenkorrektur in einem Speicher abgelegt werden, z.B. durch eine Eingabe dieser Sehschärfenkorrekturen an einer externen Einrichtung und Übermittlung dieser von der externen Einrichtung zum Ausgabegerät, das diese Sehschärfenkorrekturen im Speicher ablegt und bei Bedarf, d.h. nach einem vorbestimmten Kriterium, abruft. Wollen beispielsweise mehrere Benutzer mit unterschiedlich benötigten Sehschärfekorrekturen ein Ausgabegerät im Wechsel benutzen, z.B. eine Familie, die sich ein betreffendes Fahrzeug virtuell simulieren lassen möchte, und dabei ein Ausgabegerät abwechselnd nutzt, so kann z.B. für jeden Benutzer eine vorgegebene Sehschärfenkorrektur im Speicher abgelegt werden und z.B. durch Betätigung eines Betätigungselements an der Brille, die einem Benutzer entsprechende Sehschärfenkorrektur eingestellt werden. So muss nicht jedes Mal, wenn ein Benutzer erneut das Ausgabegerät benutzen möchte, seine korrespondierende Sehschärfenkorrektur erneut vorgegeben werden.
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Besonders vorteilhaft ist diese Ausgestaltung aber auch für Benutzer, welche für unterschiedliche Entfernungen unterschiedliche Sehstärkenkorrekturen benötigen, z.B. gleichzeitig weit- und kurzsichtig sind, und üblicherweise eine Bifokalbrille oder Gleitsichtbrille benötigen. Für derartige Benutzer kann dann z.B. eine jeweilige Sehstärkenkorrektur für jeweilige unterschiedliche Entfernungsbereiche vorgegeben werden, im Speicher abgelegt werden und durch Betätigen des Betätigungselements ausgewählt oder durchgewechselt werden. So kann für virtuell in der Ferne simulierte Objekte eine diesem Fernbereich zugeordnete Sehschärfenkorrektur durch das Ausgabegerät eingestellt werden und beim Ausgeben von virtuell im Nahbereich simulierten Objekten einfach durch Umschalten auf die andere abgespeicherte für die dem Nahbereich zugeordnete vorgegebene Sehschärfenkorrektur gewechselt werden.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein visuelles Ausgabesystem mit einem erfindungsgemäßen am Kopf tragbaren visuellen Ausgabegerät oder einem seiner Ausgestaltungen und mit einer Messeinrichtung. Die Messeinrichtung ist dabei dazu ausgelegt, Brillengläser einer bereitgestellten Brille derart zu vermessen, dass mittels der Messeinrichtung für jeweils ein Brillenglas der bereitgestellten Brille zumindest eine Sehschärfenkorrektur bestimmbar ist. Des Weiteren ist die Messeinrichtung mit dem Ausgabegerät derart gekoppelt, dass zumindest eine durch die Messeinrichtung bestimmte Sehschärfenkorrektur für jeweils ein Auge automatisch am Ausgabegerät als die vorgegebene Sehschärfenkorrektur für jeweils ein Auge bereitstellbar ist. Die Messeinrichtung kann beispielsweise einen Scheitelbrechwertmesser umfassen, mit welchem sich die Brillenstärke einfach ermitteln lassen kann. So kann beispielsweise mittels der Messeinrichtung für jeweils ein Brillenglas eine Sehschärfenkorrektur bestimmt und nach der Bestimmung automatisch dem Ausgabegerät übermittelt werden, das auf Basis dieser vorgegebenen Sehschärfenkorrekturen die jeweilige erste und zweite Linse einstellt. Die Messeinrichtung kann auch dazu ausgelegt sein, für ein jeweiliges Brillenglas mehrere Sehschärfenkorrekturen zu bestimmten, z.B. im Fall von Mehrstärken- oder Multifokalbrillen. Durch die Messeinrichtung können so vorteilhafterweise Sehschärfenkorrekturen bestimmt, insbesondere ohne dass ein Benutzer am Messvorgang beteiligt ist, und dem Ausgabegerät vorgegeben werden, ohne dass ein Benutzer seine benötigten Sehschärfenkorrekturen kennen muss. Insbesondere ist dabei auch keine Eingabeeinrichtung erforderlich, über welche Sehstärkekorrekturen eingegeben werden müssen, sondern die von der Messeinrichtung bestimmten Sehschärfekorrekturen können direkt von der Messeinrichtung zum Ausgabegerät übermittelt werden. Darüber hinaus ist somit auch keine in das Ausgabegerät integrierte Messeinrichtung erforderlich, wodurch eine in gleicher Weise komfortable Bestimmung der Sehschärfenkorrektur ermöglicht wird und sich gleichzeitig durch das von dem Ausgabegerät separate Vorsehen der Messeinrichtung das Gewicht der Ausgabeeinrichtung reduzieren lässt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Ausgabegerät dazu ausgelegt, eine Information über eine jeweilige, vorgegebene Sehschärfenkorrektur des jeweils der ersten und zweiten Linse zugeordneten Auges eines Benutzers von einer von dem Ausgabegerät verschiedenen Einrichtung zu empfangen, wobei insbesondere das Ausgabegerät eine Steuereinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, die erste und zweite Stelleinrichtung auf Basis einer empfangenen Information über die jeweilige, vorgegebene Sehschärfenkorrektur derart anzusteuern, dass die erste und zweite Linse auf die jeweilige Sehschärfenkorrektur eingestellt werden. Dabei kann das Ausgabegerät mit einer externen Einrichtung koppelbar sein, insbesondere so, dass eine Datenübertragung von der externen Einrichtung zum Ausgabegerät möglich ist. Dadurch kann das Ausgabegerät bei Empfang einer solchen Information die erste und zweite Linse jeweils automatisch auf die vorgegebene Sehschärfenkorrektur einstellen. Dies stellt eine besonders einfache und komfortable Einstellmöglichkeit der ersten und zweiten Linse dar, da so ein aufwendiger manueller Einstellvorgang vermieden werden kann. Da das visuelle Ausgabegerät Bilder bzw. Bildfolgen, wie Videos oder 3D-Simulationen ausgeben kann, deren Daten von einer externen Einrichtung, wie z.B. einem Rechner oder einer Simulationseinrichtung zum Bereitstellen von Simulationsdaten, an das Ausgabegerät übermittelt werden können, kann auf gleiche Weise auch ein solcher Rechner genutzt werden, um die Information über die Sehschärfenkorrektur eines Augenpaares an das Ausgabegerät zu übermitteln. Beispielsweise kann so eine Sehschärfenkorrektur für ein jeweiliges Auge eines Benutzers bequem am Rechner eingegeben werden, automatisch an das Ausgabegerät übermittelt werden, welches daraufhin automatisch die erste und die zweite Linse einstellt.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Ausgabegerät eine Messeinrichtung, die dazu ausgelegt ist, im an einem Kopf eines Benutzers getragenen Zustand des Ausgabegeräts eine Sehschärfenkorrektur für jeweils ein Auge des Benutzers zu bestimmen, wobei insbesondere das Ausgabegerät dazu ausgelegt ist, die erste und die zweite Linse auf die jeweils bestimmte Sehschärfenkorrektur einzustellen. Dadurch kann vorteilhafterweise die erste und zweite Linse vollautomatisch auf die jeweilige Sehschärfenkorrektur eingestellt werden.
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Darüber hinaus gelten die für das erfindungsgemäße visuelle Ausgabegerät genannten Merkmale, Merkmalskombinationen und deren Vorteile in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Ausgabesystem.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Anpassen eines am Kopf tragbaren Ausgabegeräts zur Simulation zumindest eines Teils eines Kraftfahrzeugs, wobei das Ausgabegerät eine Anzeigeeinrichtung mit einem ersten und einen zweiten Teilbereich zum Bereitstellen jeweils eines einem jeweiligen Auge zugeordneten Bilds in einem jeweiligen Teilbereich aufweist, ein optisches System, welches in einer Abbildungsrichtung in zumindest einem vorgegebenen Abstand zur Anzeigeeinrichtung angeordnet ist, und welches dazu ausgelegt ist, Licht eines auf dem ersten Teilbereich der Anzeigeeinrichtung bereitgestellten Bildes auf einen einem ersten Auge zugeordneten, ersten Bereich zu lenken und Licht eines auf dem zweiten Teilbereich der Anzeigeeinrichtung bereitgestellten Bildes auf einen einem zweiten Auge zugeordneten, zweiten Bereich zu lenken, wobei der erste und der zweite Teilbereich der Anzeigeeinrichtung auf einer ersten Seite des optischen Systems angeordnet sind und wobei der erste und zweite Bereich auf einer in Abbildungsrichtung der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite des optischen Systems angeordnet sind. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Sehschärfenkorrektur für jeweils ein erstes und ein zweites Auge eines Benutzers vorgegeben und zumindest eine erste Linse des optischen Systems, welche dem ersten Auge zugeordnet ist, und zumindest eine zweite Linse des optischen Systems, welche dem zweiten Auge zugeordnet ist, auf die jeweils vorgegebene Sehschärfenkorrektur durch das Ausgabegerät eingestellt, wobei das Ausgabegerät eine Halteeinrichtung aufweist, mittels welcher die erste und/oder die zweite Linse gehaltert ist, wobei die Halteeinrichtung derart lösbar an einem Gehäuse des Ausgabegeräts befestigt ist, dass sie aus dem Gehäuse entnehmbar ist.
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Die für das erfindungsgemäße visuelle Ausgabegerät und das erfindungsgemäße Ausgabesystem genannten Merkmale, Merkmalskombinationen und deren Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Des Weiteren ermöglichen die für das erfindungsgemäße Ausgabegerät und für das erfindungsgemäße Ausgabesystem genannten gegenständlichen Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere Verfahrensschritte.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen, wobei gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische und perspektivische Darstellung von Komponenten eines am Kopf tragbaren visuellen Ausgabegeräts zur Simulation zumindest eines Teils eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 2 eine schematische und perspektivische Darstellung eines visuellen Ausgabesystems mit einem am Kopf tragbaren visuellen Ausgabegerät mit den in 1 dargestellten in ein Gehäuse integrierten Komponenten gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung von Komponenten eines am Kopf tragbaren visuellen Ausgabegeräts 10, wie z.B. ein Head Mounted Display, eine VR-Brille bzw. Datenbrillen, ein VR-Helm oder eine Videobrille, zur Simulation zumindest eines Teils eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 zeigt weiterhin ein visuelles Ausgabesystem 11 mit einem visuellen Ausgabegerät 10, bei dem die in 1 dargestellten Komponenten in ein Gehäuse 15 des Ausgabegeräts 10 integriert sind und am Gehäuse 15 ein Trägerelement 21 zur Befestigung des Ausgabegeräts 10 an einem Kopf eines Benutzers angeordnet ist.
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Das Ausgabegerät 10 weist dabei eine Anzeigeeinrichtung 12 mit einem ersten Teilbereich 12a und einen zweiten Teilbereich 12b auf. Dabei kann in einem jeweiligen Teilbereich 12a und 12b ein einem jeweiligen Auge 13a und 13b eines Benutzers zugeordnetes Bild 14a und 14b bereitgestellt werden. Diese Ausgestaltung ermöglicht dabei die Ausgabe von 3D-Bildern durch das Ausgabegerät 10. Weiterhin weist das Ausgabegerät 10 ein optisches System 16 auf, welches in einer Abbildungsrichtung, hier die dargestellte x-Richtung, in zumindest einem vorgegebenen Abstand d zur Anzeigeeinrichtung 12 angeordnet ist, und welches dazu ausgelegt ist, Licht eines auf dem ersten Teilbereich 12a der Anzeigeeinrichtung 12 bereitgestellten Bildes 14a auf einen dem ersten Auge 13a zugeordneten, ersten Bereich zu lenken und Licht eines auf dem zweiten Teilbereich 12b der Anzeigeeinrichtung 12 bereitgestellten Bildes 14b auf einen dem zweiten Auge 13b zugeordneten, zweiten Bereich zu lenken. Dabei sind der erste und der zweite Teilbereich 12a und 12b der Anzeigeeinrichtung 12 auf einer ersten Seite S1 des optischen Systems 16 angeordnet und der erste und zweite Bereich auf einer in Abbildungsrichtung x der ersten Seite S1 gegenüberliegenden, zweiten Seite S2 des optischen Systems angeordnet. Das optische System umfasst in diesem Beispiel zwei Linsenpaare 17 und 18. Das erste Linsenpaar 17 dient dabei dazu, die erforderliche Verzerrung der auf der Anzeigeeinrichtung 12 bereitgestellten Bilder 12a, 12b zur Projektion dieser in den Großteil des Gesichtsfelds eines Benutzers zu bewirken. Zwischen den zwei Teilbereichen 12a und 12b der Anzeigeeinrichtung 12 ist dabei ein in Abbildungsrichtung x von der Anzeigefläche hervorstehender Trennsteg 19 angeordnet. Dieser bewirkt, dass Licht des auf dem ersten Teilbereich 12a bereitgestellten Bildes 14a nicht auf die zweite Linse 17b des ersten Linsenpaares 17 trifft und dass Licht des aus dem zweiten Teilbereich 12b der Anzeigeeinrichtung 12 bereitgestellten Bildes 14b nicht auf die erste Linse 17a des ersten Linsenpaares 17 trifft, damit diese Bilder 14a und 14b auch separat für jedes Auge 13a und 13b bereitgestellt und projiziert werden können, um dreidimensionale Darstellungen zu realisieren. Das zweite Linsenpaar 18 umfasst nun zwei einstellbare Linsen 18a und 18b. Dabei ist eine erste einstellbare Linse 18a dem ersten Auge 13a zugeordnet und eine zweite Linse 18b dem zweiten Auge 13b. Durch eine Einstellung der ersten und zweiten Linse 18a, 18b durch das Ausgabegerät 10 kann vorteilhafterweise eine Sehschärfenkorrektur für ein jeweiliges Auge 13a, 13b eines Benutzers mit Sehschwäche umgesetzt werden.
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Um eine einstellbare Linse 13a, 13b auf eine vorgegebene Sehschärfenkorrektur einzustellen, kann es vorgesehen sein, dass die Oberflächengeometrie der einstellbaren Linse 13a, 13b durch eine Stelleinrichtung veränderbar ist. Die Stelleinrichtung kann dabei in die Halteeinrichtung 20 der einstellbaren Linsen 13a, 13b integriert sein. Die Linsen 13a, 13b und die Stelleinrichtung können dabei so ausgestaltet sein, dass sich die Oberflächengeometrie der Linsen von konkav bis konvex kontinuierlich ändern lässt. Beispielsweise können dadurch Sehschärfenkorrekturen im Bereich zwischen -20 und 20 Dioptrien eingestellt werden.
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Die Halteeinrichtung 20 kann weiterhin so ausgebildet sein, dass sie zusammen mit den einstellbaren Linsen 18a, 18b dem Gehäuse 15 entnehmbar ist. Dadurch kann für einen Benutzer, der keiner Sehschärfenkorrektur bedarf, auf vorteilhafte Weise das Gewicht des Ausgabegeräts 10 reduziert werden. Weiterhin kann es auch vorgesehen sein, dass sich das Ausgabegerät 10 bei entnommener Halteeinrichtung 20 in Abbildungsrichtung x verkürzen lässt, z.B. indem der Gesichtsauflageaufsatz 22 gegen einen in Abbildungsrichtung x dünneren getauscht wird. Dadurch kann es erreicht werden, dass der Benutzer seine Augen 13a, 13b näher am ersten Linsenpaar 17 positionieren kann, wodurch der Seheinruck und der daraus resultierende Immersionsgrad erhöht werden kann.
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Die Sehschärfenkorrekturen für ein jeweiliges Auge 13a, 13b können des Weiteren mittels einer in das Ausgabegerät 10 integrierten Messeinrichtung bestimmt werden. Dann kann gleich im Anschluss an die Bestimmung eine Einstellung der Linsen 18a, 18b durch das Ausgabegerät 10 vorgenommen werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Ausgabegerät 10 Betätigungselemente 23 aufweist, mittels welchen ein Benutzer selbst die für seine Augen 13a, 13b benötigten Sehschärfekorrekturen in das Ausgabegerät eingeben oder einstellen kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Ausgabegerät 10 eine Datenschnittstelle aufweist, mittels welcher das Ausgabegerät Informationen über die Sehschärfenkorrektur für ein jeweiliges Auge und somit für eine jeweilige einstellbare Linse von einer externen Einrichtung 24 empfangen kann. Diese Ausgestaltung ist dabei besonders vorteilhaft, da dies eine besonders einfache und für einen Benutzer komfortable Art des Vorgebens der Sehschärfenkorrekturen darstellt. Dabei kann es vorgesehen sein, dass in eine externe Einrichtung 24 die gewünschten Sehschärfenkorrekturen für ein jeweiliges Auge 13a, 13b eingegeben werden, z.B. als Zahlenwert in Dioptrien. Die eingegebenen Sehschärfenkorrekturen können dann automatisch an das Ausgabegerät 10 übermittelt werden, welches dann automatisch die jeweiligen Linsen 18a, 18b auf die vorgegebenen Sehschärfekorrekturen einstellt. So muss ein Benutzer nicht selbst Einstellungen am Ausgabegerät 10 vornehmen und z.B. über Drehräder versuchen die für seine Augen 13a, 13b passenden Einstellungen zu finden.
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Sollte ein Benutzer seine Sehschärfenkorrekturen nicht kennen, so ist es besonders vorteilhaft, wenn die externe Einrichtung eine Messeinrichtung 26 umfasst oder mit dieser gekoppelt ist, wie z.B. einen Scheitelbrechwertmesser, die anhand einer vorgegebenen Brille die Sehschärfenkorrekturen für ein jeweiliges Auge 13a, 13b ermitteln kann. So kann beispielsweise für ein jeweiliges Brillenglas eine Sehschärfekorrektur ermittelt werden. Diese kann dann durch die Messeinrichtung 26 einem Benutzer ausgegeben werden, der diese wiederum in die externe Einrichtung 24 eingeben kann, welche wiederum diese Information an das Ausgabegerät 10 übermittelt. Besonders einfach und komfortabel ist es jedoch, wenn die Messeinrichtung 26 entweder mittelbar über die externe Einrichtung 24 oder unmittelbar mit dem Ausgabegerät 10 gekoppelt ist, so dass durch die Messeinrichtung 26 bestimmte Sehstärkekorrekturen ohne erforderliche Zwischenhandlung durch einen Benutzer direkt an das Ausgabegerät 10 übermittelt werden.
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Darüber hinaus kann das Ausgabegerät 10 auch einen Speicher aufweisen, in dem Sehschärfenkorrekturen abgelegt werden können, insbesondere paarweise. Dadurch können mehrere Benutzer ihre Sehschärfenkorrekturen vorgeben, die dann im Speicher abgelegt und bei Bedarf abgerufen werden können. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn mehrere Benutzer mehrmalig und/oder im Wechsel das selbe Ausgabegerät 10 benutzen. Dann kann ein Benutzer sein gespeichertes Sehschärfenkorrekturenpaar auswählen, z.B. an der externen Einrichtung 24 oder durch ein Betätigungselement 23 an dem Ausgabegerät 10 selbst. Darüber hinaus können durch einen vorgesehenen Speicher auch mehrere Sehschärfenkorrekturpaare für einen einzelnen Benutzer abgelegt werden, z.B. ein Sehschärfenkorrekturenpaar für einen Nahbereich und einen Fernbereich, im Falle dass der Benutzer sowohl weit- als auch kurzsichtig ist. Dann kann der Benutzer z.B. mittels eines am Ausgabegerät 10 vorgesehen Betätigungselements 23 zwischen beiden Sehschärfenkorrekturenpaaren je nach Bedarf umschalten, z.B. je nachdem ob durch das Ausgabegerät 10 virtuell nahegelegene oder ferngelegene Bildobjekte projiziert werden.
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Insgesamt wir so ein visuelles Ausgabegerät bereitgestellt, dass durch die auf jede Sehschärfekorrektur auf vielseitige und komfortable Weise einstellbaren Linsen für jeden Benutzer einen optimalen Seheindruck mit besonders hohen Immersionsgrad bereitstellen kann. Insbesondere stellt dieses Ausgabegerät gerade bei Anwendungen im gewerblichen Bereich z.B. zur virtuellen Darstellung von Kraftfahrzeugen oder der Simulation von Kraftfahrzeuginnenräumen- und Ausstattungen bei einem Autohändler eine besonders hohe Kosten-Nutzen-Effizienz bereit, denn gerade in solchen Anwendungsbereichen ist es relevant, dass dem Kunden dabei ein möglichst hoher Tragekomfort, ein möglichst guter Seheindruck mit möglichst hoher Bild- und Abbildungsqualität geboten wird und vor allem, dass das Ausgabegerät auf eine Vielzahl unterschiedlichen Kunden hinsichtlich ihrer Sehschwächen auf möglichst einfache und komfortable Weise einstellbar ist.
