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Aus dem Stand der Technik sind am Kopf tragbare Vorrichtungen, wie Head-Mounted-Displays, bekannt, wie z.B. VR-Brillen bzw. Datenbrillen, die zur Darstellung einer virtuellen Realität dienen. Diese weisen typischerweise Displays auf, auf denen z.B. von einer externen Datenquelle bereitgestellte Bilddaten z.B. als 2D- oder 3D-Bild dargestellt werden können. Dabei kann ein Benutzer beim Tragen einer solchen Einrichtung nichts von seiner Umgebung visuell wahrnehmen. Um sich dennoch bei Bedarf in seiner Umgebung orientieren zu können, ohne dabei die Vorrichtung abnehmen zu müssen, kann eine Außenkamera das Bild der Realumgebung aufnehmen und dieses durch die Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. Die Aktivierung dieses Modus sollte dabei einerseits möglichst einfach und schnell gehen und andererseits sollte es nicht zu Fehlauslösungen kommen, da sonst die Immersion - sprich das Abtauchen in die virtuelle Realität- gestört würde.
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Am Kopf tragbare Vorrichtungen, insbesondere mit integrierten Außenkameras, sind auch aus der
DE 20 2012 003 317 U1 und der
US 2010/0110368 A1 bekannt. Die
DE 20 2012 003 317 U1 beschreibt dabei eine am Kopf tragbare Anzeigeeinrichtung in Form einer AR(Augmented Reality)-Brille mit einem transparenten Prisma als Anzeigeelement, einer Bilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Bildes, das dem Benutzer auf dem Anzeigeelement anzeigbar ist, und mit dem die durch das Anzeigeelement wahrnehmbare Benutzeransicht kombinierbar ist. Die Brille kann weiterhin eine Außenkamera aufweisen, die ein Bild erfassen kann, wobei das erfasste Bild dann verwendet werden kann, um eine erweitere Realität zu erzeugen, der der von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugte Bilder mit der vom Benutzer wahrgenommenen Ansicht der realen Wert zu interagieren scheinen. Die Brille kann weiterhin eine Taste aufweisen, durch deren Betätigung die Kamera angewiesen wird, ein Bild zu erfassen.
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Die
US 2010/0110368 A1 beschreibt eine am Kopf tragbare Multimedia-Vorrichtung, die die Funktionen vieler einzelner, bekannter elektronischer Einrichtungen wie Smart Phones, MP3-Player, Kameras oder auch GPS-Empfänger kombinieren soll. Diese Multimedia-Vorrichtung kann z.B. auch die Funktionen einer VR-Brille aufweisen. Darüber hinaus weist sie eine Au-ßenkamera auf, mit welcher sich Fotos oder Videos aufnehmen lassen. Für die vielzähligen Funktionen der Multimedia-Vorrichtung stehen dabei auch vielzählige Bedienmöglichkeiten bereit, wie z.B. Touch-Bedienung, Gestenerfassung, Eye-Tracking, Köpfe und Schalter.
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Einzelne Knöpfe und Tasten sind im Fall einer blickdichten VR-Brille jedoch von einem Benutzer schwer zu finden und zu erfühlen, und gerade in Kombination mit vielzähligen anderen Bedieneinheiten und Bedienmöglichkeiten besteht eine große Verwechslungsgefahr, was zu häufigen Fehlauslösungen der Kamera führen kann. Dabei ist nicht nur nachteilig, dass eine Fehlauslösung den Immersionsgrad der Brille mindert, sondern auch, dass eine von einen Benutzer unvorhergesehen Fehlauslösung diesen erschrecken und auch blenden kann, falls beispielsweise die Umgebungshelligkeit deutlich größer ist als die der virtuellen Darstellung, was ebenfalls zu einer starken Minderung des Bedienkomforts führt.
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Gerade bei am Kopf tragbaren Anzeigeeinrichtungen mit vielen Funktionen scheint es daher keine zufriedenstellende Lösung zu geben, um gleichzeitig auch einen möglichst hohen Bedienkomfort für einen Benutzer bereitstellen zu können. Diese Diskrepanz kommt besonders dann sehr stark zum Tragen, wenn es sich bei der Anzeigeeinrichtung beispielsweise um eine blickdichte Brille mit nicht transparenten Displays handelt und es um die Aktivierung der Außenkamera geht, da sich der Benutzer bei nicht aktivierter Au-ßenkamera auch nicht in seiner Umgebung orientieren kann und somit die Aktivierung der Außenkamera selbst und auch die Bedienung weiterer Funktionen erschwert ist.
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Die
DE 696 19 618 T2 beschreibt ein vor Zusammenstößen warnendes System für eine auf dem Kopf getragene Wiedergabeeinrichtung. Dabei kann die Wiedergabeeinrichtung auf einem Schirm eine virtuelle Umwelt darstellen. Steht ein Zusammenstoß des Benutzers mit der physikalischen Umwelt bevor, was durch eine Zusammenstoßdetektionsstufe detektiert werden kann, kann dem Benutzer durch die Wiedergabeeinrichtung ein Warnhinweis ausgegeben werden, z.B. in visueller oder akustischer Form. Zusätzlich kann in einer derartigen Alarmphase auch von der Darstellung der virtuellen Umwelt auf die Darstellung der physikalischen Umwelt gewechselt werden, z.B. indem Fensterteile der Wiedergabeeinrichtung auf durchsichtig geschaltet werden oder indem die dargestellten Bilder der virtuellen Umwelt durch Bilder der physikalischen Umwelt, die von an der Wiedergabeeinrichtung angeordneten Videokameras aufgenommen werden, ersetzt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine am Kopf tragbare Anzeigeeinrichtung mit einer Bildaufnahmeeinrichtung und ein Verfahren zum Anzeigen eines von einer Bildaufnahmeeinrichtung einer am Kopf tragbaren Anzeigeeinrichtung aufgenommenen Umgebungsbilds bereitzustellen, welche eine möglichst komfortable Benutzung der Anzeigeeinrichtung für den Benutzer ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine am Kopf tragbare Anzeigeeinrichtung und ein Verfahren zum Anzeigen zumindest eines von einer Bildaufnahmeeinrichtung einer am Kopf tragbaren Anzeigeeinrichtung aufgenommenen Umgebungsbilds gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer am Kopf tragbaren Anzeigeeinrichtung mit einer Bildaufnahmeeinrichtung, die dazu ausgelegt ist, zumindest ein Umgebungsbild zumindest eines Teils einer Umgebung der Anzeigeeinrichtung aufzunehmen. Dabei ist die Anzeigeeinrichtung weiterhin dazu ausgelegt, von einer externen Datenquelle an der Anzeigeeinrichtung bereitgestellte Bilddaten in einem ersten Betriebsmodus darzustellen, wobei die Anzeigeeinrichtung dazu ausgelegt ist, in einem zweiten Betriebsmodus das zumindest eine von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommene Umgebungsbild darzustellen. Des Weiteren weist die Anzeigeeinrichtung eine Bedieneinheit auf, die dazu ausgelegt ist, eine Bedienhandlung eines Benutzers zu erfassen, wobei die Anzeigeeinrichtung dazu ausgelegt ist, bei einer durch die Bedieneinheit erfassten Bedienhandlung vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus zu wechseln. Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Anzeigen zumindest eines von einer Bildaufnahmeeinrichtung einer am Kopf tragbaren Anzeigeeinrichtung aufgenommenen Umgebungsbilds von zumindest einem Teil einer Umgebung der Anzeigeeinrichtung durch die Anzeigeeinrichtung, wobei in einem ersten Betriebsmodus der Anzeigeeinrichtung von einer externen Datenquelle an der Anzeigeeinrichtung bereitgestellte Bilddaten dargestellt werden und in einem zweiten Betriebsmodus das zumindest eine von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommene Umgebungsbild dargestellt wird. Dabei wechselt bei einer durch eine Bedieneinheit der Anzeigeeinrichtung erfassten Bedienhandlung eines Benutzers und für den Fall, dass sich die Anzeigeeinrichtung im ersten Betriebsmodus befindet, die Anzeigeeinrichtung vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus.
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Die erfindungsgemäße am Kopf tragbare Anzeigeeinrichtung ist dabei derart eingerichtet, dass bei einem Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus zumindest zu einem Zeitpunkt zumindest ein Teil der an der Anzeigeeinrichtung bereitgestellten Bilddaten und zumindest ein Teil eines von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Umgebungsbilds gleichzeitig dargestellt sind.
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Durch die gleichzeitige Darstellung zumindest zu einem Zeitpunkt wird es auf vorteilhafte Weise ermöglicht, einen abrupten Wechsel zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus und somit eine abrupte, instantane Darstellung des Umgebungsbildes zu vermeiden. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass sich, selbst wenn sich eine Fehlbedienung bzw. eine versehentliche Aktivierung des zweiten Betriebsmodus durch einen Benutzer nicht vermeiden lässt, der Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus für einen Benutzer gerade im Fall einer versehentlichen Auslösung deutlich komfortabler und weniger unangenehm gestalten lässt. Beispielsweise wird so ein gradueller oder auch kontinuierlicher oder auch für eine gewisse Zeitdauer andauernder Wechsel zwischen den Bilddarstellungen der Anzeigeeinrichtung ermöglicht, wodurch ein Benutzer gerade bei einer Fehlauslösung weniger erschrickt und auch eine mögliche Blendung durch extreme Helligkeitsunterschiede in den Bilddarstellungen somit effektiv vermieden werden kann. Die Problematik einer möglichen Blendung besteht darüber hinaus auch bei absichtlicher Aktivierung der Darstellung des Umgebungsbildes, weshalb auch in diesem Fall durch die Erfindung die Gefahr einer möglichen Blendung effizient reduziert wird. Durch diese Ausgestaltung der am Kopf tragbaren Anzeigeeinrichtung wird somit der Bedien- und Benutzungskomfort für einen Benutzer deutlich gesteigert.
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Die am Kopf tragbare Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise ein HMD, wie z.B. eine VR-Brille bzw. Datenbrille oder VR-Helm und dergleichen sein. Die am Kopf tragbare Anzeigeeinrichtung ist dabei bevorzugt als eine blickdichte Anzeigeeinrichtung, insbesondere mit lichtundurchlässigen Anzeigeelementen, wie z.B. einem oder mehreren lichtundurchlässigen Displays ausgestaltet, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Die Bildaufnahmeeinrichtung kann dabei vorderseitig am Gehäuse und ggf. zum Teil im Gehäuse angeordnet sein oder in einer vorderseitigen Öffnung im Gehäuse zurückversetzt angeordnet sein. Insbesondere ist die Bildaufnahmeeinrichtung, wie z.B. eine Außenkamera, so angeordnet, dass diese beim Tragen der Anzeigeeinrichtung an einem Kopf des Benutzers, der in Richtung der im Gehäuse angeordneten Anzeigeelemente blickt, ebenfalls in Blickrichtung des Benutzers so angeordnet ist, dass das Umgebungsbild in Blickrichtung des Benutzers aufgenommen werden kann.
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Darüber hinaus ist die Anzeigeeinrichtung bevorzugt derart ausgebildet, dass im ersten Betriebsmodus ausschließlich die von der externen Datenquelle bereitgestellten Bilddaten, im Folgenden zur Vereinfachung als VR-Bild bezeichnet, dargestellt werden. Ist die Anzeigeeinrichtung mit zwei Anzeigeelementen, insbesondere Displays, ausgebildet, so ist bevorzugt im zweiten Betriebsmodus der Anzeigeeinrichtung auf zumindest einem der Anzeigeelemente ausschließlich das Umgebungsbild dargestellt.
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Das zumindest eine Umgebungsbild kann weiterhin auch als Bildsequenz verstanden werden. Mit anderen Worten ist die Bildaufnahmeeinrichtung dazu ausgelegt, eine insbesondere zeitlich kontinuierliche Bildsequenz der Umgebung aufzunehmen und die Anzeigeeinrichtung ist dazu ausgelegt im zweiten Betriebsmodus diese Bildsequenz, insbesondere in Echtzeit, darzustellen, wobei bei der gleichzeitigen Darstellung des VR-Bildes und des Umgebungsbildes für zumindest einen Zeitpunkt für den Fall dass die gleichzeitige Darstellung eine bestimmte Zeitdauer andauert zumindest ein Teil des VR-Bildes und zumindest ein Teil der jeweiligen Umgebungsbilder der Bildsequenz, die in dieser Zeitdauer von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommen wurde, dargestellt werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzeigeeinrichtung derart eingerichtet, dass bei dem Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus die an der Anzeigeeinrichtung bereitgestellten Bilddaten ausgeblendet werden, während zeitgleich das zumindest eine von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommene Umgebungsbild eingeblendet wird. Auf diese Weise kann ein besonders angenehmer und harmonischer Übergang vom ersten in den zweiten Betriebsmodus bereitgestellt werden. Für die Ausgestaltung dieses Wechsels stehen darüber hinaus noch vielzählige weitere Möglichkeiten bereit. Insbesondere kann es dabei vorgesehen sein, dass die Anzeigeeinrichtung dazu ausgelegt ist, beim Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus die Anteile der jeweiligen Darstellungen des Umgebungsbildes und des VR-Bildes in gegenläufiger Weise zu ändern. Beispielsweise wird ausgehend vom ersten Betriebsmodus, in welchem ausschließlich das VR-Bild durch die Anzeigeeinrichtung dargestellt ist, beim Wechseln in den zweiten Betriebsmodus der Anteil des dargestellten VR-Bildes reduziert und dazu gegenläufig der Anteil des dargestellten Umgebungsbildes erhöht, bis z.B. im zweiten Betriebsmodus nur noch ausschließlich das Umgebungsbild durch zumindest ein Anzeigeelement der Anzeigeeinrichtung dargestellt ist. Die sich gegenläufig ändernden Anteile können dabei beispielsweise auf die Anzeigefläche der jeweiligen Darstellungen auf Anzeigeelementen der Anzeigeeinrichtung bezogen sein, oder bei einer sich flächenmäßig überlagernden Darstellung des VR-Bildes und des Umgebungsbildes, insbesondere in Form einer Überblendung, auch auf einen Transparenzgrad der jeweiligen Darstellung des VR-Bildes und des Umgebungsbildes bezogen sein. Dabei kann die Anzeigeeinrichtung z.B. dazu ausgebildet sein, beim Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus den Transparenzgrad der jeweiligen Darstellungen des VR-Bildes und des Umgebungsbildes gegenläufig zu ändern, so dass ausgehend vom ersten Betriebsmodus der Transparenzgrad des VR-Bildes graduell oder kontinuierlich erhöht wird, bis dieses nicht mehr sichtbar, also vollständig transparent ist, und gleichzeitig der Transparentgrad des dem VR-Bild überlagerten Umgebungsbild ausgehend von vollkommen transparent bis zu vollständig untransparent bei Erreichen des zweiten Betriebsmodus reduziert wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzeigeeinrichtung derart eingerichtet, dass der Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus eine vorgegebene Zeitdauer andauert, während welcher zumindest ein Teil der an der Anzeigeeinrichtung bereitgestellten Bilddaten und zumindest ein Teil eines von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Umgebungsbilds gleichzeitig dargestellt sind. Dabei kann beispielsweise die vorgegebene Zeitdauer fest vorgegeben sein, so dass bei einem Erfassen einer vorbestimmten Bedienhandlung des Benutzers durch die Bedieneinheit der Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus durch die Anzeigeeinrichtung initiiert wird und nach der vorbestimmten Zeitdauer abgeschlossen ist. Die vorgegebene Zeitdauer kann dabei beispielsweise in der Größenordnung von 0,5 Sekunden bis 1,5 Sekunden liegen. Eine Zeitdauer in dieser Größenordnung gewährleistet dabei vorteilhafter Weise eine ausreichend schnelles Darstellen des Umgebungsbildes, wenn dies vom Benutzer erwünscht ist, und gleichzeitig ist eine derartige Zeitdauer im Gegensatz zu einer abrupten instantanen Darstellung des Umgebungsbildes ausreichend lang bemessen, um im Fall eines versehendlichen Auslösens durch den Benutzer ein Erschrecken oder eine Blendung des Benutzers zu verhindern.
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Die Bedieneinheit kann dabei beispielsweise als Gestenerfassungseinrichtung ausgebildet sein. Die vorbestimmte Bedienhandlung kann z.B. eine bewegte Geste, insbesondere eine beim Tragen der Anzeigeeinrichtung am Kopf vor dem Kopf, insbesondere aufwärts, bewegte Hand darstellen. Eine derartige Geste, wie beispielsweise beim Hochklappen eines Schilds oder Sichtfensters eines Helms, ist dabei für einen Benutzer besonders eingängig und intuitiv zum Aktivieren des zweiten Betriebsmodus. Ein besonders großer Vorteil bei dieser Ausgestaltung der Bedieneinheit und dieser vorbestimmten Bedienhandlung liegt aber zudem vor allem darin, dass zur Erfassung dieser Geste gleichzeitig auch die Bildaufnahmeeinrichtung, somit gleichzeitig auch als Teil der Bedieneinheit der Anzeigeeinrichtung, genutzt werden kann, was sowohl Kosten als auch Bauraum und Gewicht der Anzeigeeinrichtung einspart.
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Darüber hinaus hat eine derartige vorbestimmte Bedienhandlung noch den weiteren Vorteil, dass auch dadurch die Gefahr eine Blendung des Benutzers durch eine sehr hohe Umgebungshelligkeit weiter reduziert wird. Denn zusätzlich zur vorbestimmten Zeitdauer, die der Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus andauert, wodurch auch eine abrupte Helligkeitsänderung der Darstellung vermieden wird, kann eine sehr hohe Umgebungshelligkeit zusätzlich durch die vor der Außenkamera bewegten Hand zumindest für die Zeitdauer der Ausführung der Geste vorteilhafterweise reduziert werden.
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Eine dazu komplementäre Geste, wie eine Abwärtsbewegung einer Hand vor dem Kopf, eignet beispielsweise sich auf gleiche Weise vorteilhaft zum Aktivieren des Wechsels vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus der Anzeigeeinrichtung.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Bedieneinheit derart ausgebildet, dass ein jeweiliger Transparenzgrad bei einer überlagerten Darstellung der an der Anzeigeeinrichtung bereitgestellten Bilddaten und des zumindest einen Umgebungsbildes durch die vorgegebene Bedienhandlung steuerbar ist. Der Transparenzgrad einer jeweiligen Darstellung kann sich in einem Wertebereich, z.B. von 0-1, bewegen, wobei die Summe der beiden jeweiligen Transparenzgrade immer konstant, in diesem Beispiel 1, ist.
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So kann der Benutzer auf vorteilhafte Weise den Grad der Einblendung des Umgebungsbildes selbst steuern. Insbesondere muss in diesem Fall keine Zeitdauer vorgegeben sein, die der Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus andauert, sondern die Dauer dieses Wechsels kann durch die Bedienhandlung des Benutzers selbst gesteuert werden. Dadurch dass so der Vorgang des Wechsels vom ersten in den zweiten Betriebsmodus oder auch umgekehrt vom Benutzer selbst gesteuert werden kann, können Fehlbedienungen auf noch effizientere Weise vermieden werden. Auch die Gefahr einer Blendung des Benutzers reduziert sich dadurch enorm, da dieser die Wechselgeschwindigkeit selbst bestimmen kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Bedieneinheit dazu ausgebildet, eine Entfernung einer Hand eines Benutzers von einem vorbestimmten Bereich der Anzeigeeinrichtung zu erfassen und in Abhängigkeit der erfassten Entfernung den jeweiligen Transparenzgrad zu bestimmen. Die Anzeigeeinrichtung ist weiterhin bevorzugt dazu ausgebildet, nach der Bestimmung des jeweiligen Transparenzgrads das VR-Bild und das Umgebungsbild mit dem jeweils bestimmten Transparenzgrad anzuzeigen, und insbesondere den jeweiligen Transparenzgrad des dargestellten VR-Bildes und des Umgebungsbildes in Abhängigkeit der erfassten Entfernung zu regeln. Dabei kann die erfasste Entfernung mit dem jeweiligen Transparenzgrad beispielsweise linear skaliert sein.
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Der vorbestimmte Bereich der Anzeigeeinrichtung kann dabei beispielsweise einen oberseitigen, im Wesentlichen flachen, Bereich des Gehäuses der Anzeigeeinrichtung darstellen, d.h. bei am Kopf getragener Anzeigeeinrichtung oben, und z.B. auf Stirnhöhe des Benutzers. Durch diesen Ort der Anordnung des vorbestimmten Bereichs kann wiederum die Gefahr von Fehlauslösungen reduziert werden, z.B. im Gegensatz zu einer vorderseitigen Anordnung. Die Bedieneinheit kann also dazu ausgelegt sein, eine Annäherung einer Hand an diesen vorbestimmten Bereich zu erkennen und beispielsweise bei erkannter Annäherung an diesen Bereich in einem korrespondierendem Ausmaß eine Einblendung des Umgebungsbildes und ein Ausblenden des VR-Bildes zu bewirken. Entfernt ein Benutzer seine Hand wiederum vom vorbestimmten Bereich, so nimmt der Transparenzgrad des Umgebungsbildes wiederum zu, was bedingt, dass das Umgebungsbild ausgeblendet und das VR-Bild eingeblendet wird. Durch diese Ausbildung der Bedieneinheit mit z.B. einer Annäherungssensorik kann eine gezielte Steuerung des Ein- und Ausblendevorgangs des Umgebungsbilds, also der Wechsel zwischen dem ersten und zweiten Betriebsmodus und auch umgekehrt durch den Benutzer gesteuert werden. Der Wechselvorgang muss also bewusst vom Benutzer vorgenommen werden, was wiederum die Gefahr von Fehlbedienungen reduziert. Zudem kann der Benutzer den Wechsel, z.B. in einer gewünschten Geschwindigkeit, nach seinen Wünschen ausgestalten, was den Bendienkomfort steigert, da dies sowohl einen sehr schnellen Wechsel ermöglicht, wenn dies der Benutzer wünscht, sowie auch einen sehr langsamen Wechsel, z.B. wenn sich der Benutzer geblendet fühlt und das Umgebungsbild daher langsamer einblenden möchte. Darüber hinaus ist diese Ausgestaltung der benutzergesteuerten Einblendung in Abhängigkeit einer erfassten Entfernung der Hand des Benutzers von dem vorbestimmten Bereich auch denkbar in Kombination mit einer andersartig ausgestalteten Einblendung des Umgebungsbildes, wie z.B. einer Änderung der gleichzeitig, flächig nicht überlagerten, dargestellten Anteile an VR-Bild und Umgebungsbild bezogen auf eine Anzeigefläche.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzeigeeinrichtung derart eingerichtet, dass bei einer erfassten Berührung des vorbestimmten Bereichs der Anzeigeeinrichtung durch eine Hand eines Benutzers der Transparenzgrad derart bemessen ist, dass zumindest auf einem Anzeigeelement ausschließlich das zumindest eine Umgebungsbild durch die Anzeigeeinrichtung dargestellt wird. Auch dies stellt wiederum eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung dar, um die Wahrscheinlichkeit für Fehlbedienungen durch den Benutzer zu reduzieren und den Bedienkomfort zu steigern, denn zum vollständigen Einblenden des Umgebungsbildes ist wiederum eine gezielte und bewusste Bedienhandlung durch den Benutzer erforderlich. Zudem kann durch die Annäherungssensorik der Bedieneinheit bereits eine Annäherung an den vorbestimmten Bereich erfasst werden und das Umgebungsbild mit korrespondierendem Transparenzgrad eingeblendet werden. Der Benutzer kann also bereits bevor das Umgebungsbild vollständig eingeblendet ist, erkennen, dass er durch seine Bedienhandlung ggf. versehentlich diesen Einblendevorgang bewirkt. Dass also eine tatsächliche Berührung des vorbestimmten Bereichs zum vollständigen Einblenden bzw. Darstellen des Umgebungsbildes erforderlich ist, verhindert somit eine ungewollte und abrupte Darstellung des Umgebungsbildes auf besonders einfache und effektive Weise.
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Bei einer besonders vorteilhaften weiteren Ausgestaltung dieser Variante ist es bevorzugt, dass das Umgebungsbild nur für die Zeitdauer der Berührung des vorbestimmten Bereichs durch den Benutzer vollständig dargestellt wird, also der zweite Betriebsmodus aktiviert ist. Entfernt der Benutzer wiederum seine Hand vom vorbestimmten Bereich, so wird das Umgebungsbild wieder ausgeblendet. Die Aktivierung des zweiten Betriebsmodus ist damit besonders sicher und wenig fehleranfällig ausgestaltet, Fehlauslösungen sind zum einen durch die Annäherungssensorik frühzeitig durch den Benutzer zu erkennen, und selbst versehentliche Berührungen führen nicht zu einem permanenten aktiviert Bleiben des zweiten Betriebsmodus, wenn der Benutzer den vorbestimmten Bereich nur kurzzeitig berührt. Zudem kann dabei die Tatsache genutzt werden, dass eine Darstellung eines Umgebungsbilds bei einer derartigen am Kopf tragbaren Anzeigeeinrichtung in der Regel nur kurzzeitig von Nöten ist, so dass die Darstellung des Umgebungsbildes nur für die Dauer der Berührung des vorbestimmten Bereichs durch den Benutzer eine in Bezug auf die Bediensicherheit und den Bedienkomfort besonders vorteilhafte Lösung darstellt. Zudem vereinfacht sich damit auch der Wechsel vom zweiten Betriebsmodus zurück in den ersten Betriebsmodus enorm, denn der Benutzer muss einfach nur wieder seine Hand entfernen und es muss dazu weder ein zusätzliches Bedienelement oder eine zusätzliche Bedienhandlung vorgesehen werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzeigeeinrichtung derart eingerichtet, dass, wenn eine Hand eines Benutzers eine Entfernung größer als ein vorbestimmter Wert zum vorbestimmten Bereich der Anzeigeeinrichtung aufweist, der jeweilige Transparenzgrad derart bemessen ist, dass ausschließlich die an der Anzeigeeinrichtung bereitgestellten Bilddaten durch die Anzeigeeinrichtung dargestellt werden. Mit anderen Worten, hat der Benutzer seine Hand wieder weit genug vom vorbestimmten Bereich entfernt, so ist wieder in den ersten Betriebsmodus der Anzeigeeinrichtung übergegangen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Anzeigeeinrichtung Lautsprecher auf, die zur Ausgabe akustischer Signale ausgebildet sind. Durch diese Ausgestaltung kann auf vorteilhafte Weise durch die Lautsprecher ein zum VR-Bild korrespondierender Klang, Ton, Geräusch, usw. ausgegeben werden, z.B. je nach Anwendung, was die Erlebnisqualität der durch die Anzeigeeinrichtung bereitgestellten VR-Umgebung noch zusätzlich steigert. Alternativ oder zusätzlich kann die Anzeigeeinrichtung auch eine Schnittstelle zum Koppeln mit Lautsprechern aufweisen und dazu ausgelegt sein Signale zur akustischen Ausgabe durch Lautsprecher an der Schnittstelle bereitzustellen. Dadurch kann die Anzeigeeinrichtung mit jeder Art Lautsprecher, z.B. Ear-Phones oder Kopfhörer, gekoppelt werden.
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Dabei ist die Anzeigeeinrichtung bevorzugt mit einer aktiven Geräuschunterdrückungsfunktion ausgebildet. Auf diese Weise können Umgebungsgeräusche zumindest zum Teil kompensiert werden, was die Erlebnisqualität noch zusätzlich verbessert. Zur aktiven Geräuschunterdrückung kann die Anzeigeeinrichtung dabei weiterhin zumindest ein Mikrofon aufweisen, welches dazu ausgelegt ist, Umgebungsgeräusche aufzunehmen, wobei die Anzeigeeinrichtung dazu ausgelegt ist, ein zu den aufgenommenen Umgebungsgeräuschen komplementäres Signal zu erzeugen und an der Schnittstelle zum Koppeln mit den Lautsprechern bereitzustellen und/oder durch bereits integrierte Lautsprecher auszugeben, insbesondere zusätzlich zu den eigentlichen auszugebenden Geräuschen, Klängen usw.
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Dabei kann es weiterhin vorgesehen sein, dass die Lautsprecher durch eine zugeordnete separate Bedieneinheit aktivierbar und/oder deaktivierbar sind. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, die Funktion der Lautsprecher mit der Funktion des Wechsels zwischen erstem und zweiten Betriebsmodus der Anzeigeeinrichtung zu koppeln, da somit zusätzliche Bedieneinheiten eingespart werden können, eine Verwechslungsgefahr bezüglich der Bedienung durch den Benutzer reduziert ist und die Bedienung der Anzeigeeinrichtung sich für den Benutzer dadurch deutlich vereinfacht.
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Daher sieht es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Anzeigeeinrichtung zumindest ein Mikrofon aufweist, das dazu ausgelegt ist, Umgebungsgeräusche der Anzeigeeinrichtung aufzunehmen, wobei die Anzeigeeinrichtung dazu ausgelegt ist, im zweiten Betriebsmodus kein akustisches Signal oder das durch das Mikrofon aufgenommene Umgebungsgeräusch als akustisches Signal durch die Lautsprecher auszugeben bzw. an der Schnittstelle für die Lautsprecher bereitzustellen und im ersten Betriebsmodus ein das aufgenommene Umgebungsgeräusch zumindest zum Teil kompensierendes akustisches Signal auszugeben bzw. an der Schnittstelle für die Lautsprecher bereitzustellen. Da davon auszugehen ist, dass mit einer Einblendung bzw. Darstellung des Umgebungsbilds zumindest eine Ausgabe vom zum VR-Bild korrespondierenden Ton durch die Lautsprecher unerwünscht sind, stellt diese Kopplung der Funktionssteuerung der Lautsprecher an den ersten und zweiten Betriebsmodus eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung dar. Zudem ist auch eine Ausgabe der aufgenommenen Umgebungsgeräusche durch die Lautsprecher im zweiten Betriebsmodus besonders vorteilhaft, da so einer dumpfen akustischen natürlichen Wahrnehmung der Umgebungsgeräusche bedingt durch die im oder am Ohr befindlichen Lautsprecher entgegengewirkt werden kann und so ein Benutzer Umgebungsgeräusche deutlich besser durch die Lautsprecher wahrnehmen kann. Zudem ermöglicht dies eine viel bessere gegen Umgebungsgeräusche isolierte Ausgestaltung der Lautsprecher. Eine derartige Isolierung steigert im ersten Betriebsmodus die Erlebnisqualität durch einen zusätzlich verbesserten Klangeindruck und im zweiten Betriebsmodus können Umgebungsgeräusche dennoch deutlich vom Benutzer wahrgenommen werden. Durch eine bessere akustische Isolierung der Lautsprecher kann beispielsweise auch auf die Funktionalität der aktiven Geräuschunterdrückung verzichtet werden, was eine kostengünstigere Ausgestaltung der Anzeigeeinrichtung ermöglicht, oder die aktive Geräuschunterdrückung als zusätzliche Funktionalität der Anzeigeeinrichtung genutzt werden, um eine noch bessere Akustik der Lautsprecher im ersten Betriebsmodus bereitstellen zu können.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Anzeigen zumindest eines von einer Bildaufnahmeeinrichtung einer am Kopf tragbaren Anzeigeeinrichtung aufgenommenen Umgebungsbilds von zumindest einem Teil einer Umgebung der Anzeigeeinrichtung durch die Anzeigeeinrichtung, wird in einem ersten Betriebsmodus der Anzeigeeinrichtung von einer externen Datenquelle an der Anzeigeeinrichtung bereitgestellte Bilddaten dargestellt und in einem zweiten Betriebsmodus das zumindest eine von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommene Umgebungsbild dargestellt. Weiterhin wechselt bei einer durch eine Bedieneinheit der Anzeigeeinrichtung erfassten Bedienhandlung eines Benutzers und für den Fall, dass sich die Anzeigeeinrichtung im ersten Betriebsmodus befindet, die Anzeigeeinrichtung vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus. Dabei werden bei einem Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus zumindest zu einem Zeitpunkt zumindest ein Teil der an der Anzeigeeinrichtung bereitgestellten Bilddaten und zumindest ein Teil eines von der Bildaufnahmeeinrichtung aufgenommenen Umgebungsbilds gleichzeitig dargestellt.
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Die für die erfindungsgemäße am Kopf tragbare Anzeigeeinrichtung beschriebenen Ausgestaltungen, Merkmale, Merkmalskombinationen und deren Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Darüber hinaus ermöglichen die für die erfindungsgemäße am Kopf tragbare Anzeigeeinrichtung und ihre Ausgestaltungen genannten gegenständlichen Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere Verfahrensschritte.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer am Kopf tragbaren Anzeigeeinrichtung 10 mit einer integrierten Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere einer Kamera 12, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Anzeigeeinrichtung 10 weist dabei ein Gehäuse 14 auf, in welchem Anzeigeelemente in Form von Displays angeordnet sind. Das Gehäuse 14 weist dabei eine oder mehrere den Augen eines Benutzers beim Tragen der Anzeigeeinrichtung 10 zugewandte Öffnungen auf, um die Displays einsehen zu können, ggf. durch eine ebenfalls im Gehäuse 14 angeordnete Optik. Die Anzeigeeinrichtung 10 ist dabei weiterhin mit externen Datenquellen koppelbar, wodurch die Anzeigeeinrichtung 10 Bildinhalte von externen Datenquellen beziehen und auf den Anzeigeelementen als VR-Bild, insbesondere zwei- und/oder dreidimensional, darstellen kann. In gleicher Weise kann die Anzeigeeinrichtung 10 auch dazu ausgelegt sein, Daten bezüglich einer akustischen Ausgabe von einer externen Datenquelle zu beziehen und diese durch Lautsprecher der Anzeigeeinrichtung 10 auszugeben und/oder an einer Schnittstelle 15 der Anzeigeeinrichtung 10 zum Koppeln mit Lautsprechern bereitzustellen. Die Anzeigeeinrichtung 10 weist weiterhin eine Halte- und Befestigungseinrichtung auf, hier in der Form eines an Seitenabschnitten 14a des Gehäuses 14 befestigten Trägerbandes 16, mittels welchem die Anzeigeeinrichtung 10 am Kopf eines Benutzers befestigbar ist.
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Des Weiteren kann die Bildaufnahmeeinrichtung, insbesondere die Kamera 12, an einer Vorderseite 14b des Gehäuses 14 und/oder zum Teil im Gehäuse 14, oder wie hier dargestellt, in einer Öffnung 14c in der Vorderseite 14b des Gehäuses 14 zurückversetzt angeordnet sein, so dass beim Tragen der Anzeigeeinrichtung 10 durch einen Benutzer die Kamera 12 ein Umbebungsbild der Umgebung des Benutzers in Blickrichtung aufnehmen kann. Weiterhin kann ein von der Kamera 12 aufgenommenes Umgebungsbild ebenfalls durch die Anzeigeeinrichtung 10 dargestellt werden. Dadurch kann sich ein Benutzer bei Bedarf auch beim Tragen dieser blickdichten Anzeigeeinrichtung 10 in seiner Umgebung orientieren. Dabei ist die Anzeigeeinrichtung 10 dazu ausgelegt, in einem ersten Betriebsmodus, insbesondere ausschließlich, das VR-Bild anzuzeigen und in einem zweiten Betriebsmodus das Umgebungsbild. Der Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus erfolgt dabei auf eine Bedienhandlung des Benutzers hin.
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Vorteilhafterweise ist die Anzeigeeinrichtung 10 dabei derart ausgestaltet, dass dieser Wechsel nicht abrupt und instantan erfolgt, sondern das Umgebungsbild kontinuierlich oder graduell zunehmen eingeblendet werden kann, während das VR-Bild ausgeblendet wird.
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Für die Art des Einblendens des Umgebungsbildes gibt es dabei mehrere Möglichkeiten. Beispielsweise kann beim Übergang vom ersten in den zweiten Betriebsmodus das Einblenden des Umgebungsbildes und das gleichzeitige Ausblenden des VR-Bildes in der Weise erfolgen, dass die Anzeigefläche, auf der das Umgebungsbild dargestellt ist, zunimmt während die Anzeigefläche, auf der das VR-Bild dargestellt ist, abnimmt bis schließlich im zweiten Betriebsmodus das Umgebungsbild auf der gesamten Anzeigefläche zumindest eines Anzeigeelements der Anzeigeeinrichtung 10 dargstellt ist. Das Ein- und Ausblenden kann aber auch in Form einer lokal überlagerten Darstellung erfolgen, so dass das VR-Bild und das Umgebungsbild beim Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus auf derselben Anzeigefläche überlagert mit jeweils zugeordneten Transparenzgraden dargestellt sind. Die Transparenzgrade sind dabei so bemessen, dass im ersten Betriebsmodus ausschließlich das VR-Bild dargestellt ist und im zweiten Betriebsmodus ausschließlich das Umgebungsbild, wobei sich die Transparenzgrade beim Übergang vom ersten in den zweiten Betriebsmodus in korrespondierender, gegenläufiger Weise ändern.
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Um dieses Ein- und Ausblenden umzusetzen, sind nun zwei besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Anzeigeeinrichtung 10 näher erläutert. Zum einen kann die Bedieneinheit so ausgestaltet sein, dass bei einem Erfassen einer vorbestimmten Bedienhandlung eines Benutzers der Wechselvorgang vom ersten in den zweiten Betriebsmodus, und auch umgekehrt, initiiert und automatisch durchgeführt wird. Die Bedieneinheit kann bei dieser Ausgestaltung in beliebiger Weise ausgebildet sein, wie z.B. mit einem Betätigungselement, wie einem Knopf oder einem Schalter, mit einem berührsensitiven Betätigungselement, mit einer Annäherungssensorik, mit Sprachsteuerung, Eye-Tracking und dergleichen. Besonders vorteilhaft ist dabei beispielsweise eine Ausbildung der Bedieneinheit mit einer Gestenerfassungseinrichtung. Zur Gestenerfassung kann beispielsweise auch gleichzeitig die Kamera 12 der Anzeigeeinrichtung 10 verwendet werden, was eine besonders einfache, kostengünstige und bauraumsparende Ausgestaltung der Anzeigeeinrichtung 10 ermöglicht. In diesem Fall kann die vorbestimmte Bedienhandlung eine vor dem Kopf aufwärts bewegte Hand darstellen, um den Wechsel vom ersten in den zweiten Betriebsmodus zu initiieren, und eine abwärts bewegte Hand, um umgekehrt den Wechsel vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus zu initiieren. Diese Gesten sind dabei besonders eingängig und intuitiv und vor allem hat eine Gestenbedienung den Vorteil, dass der Benutzer, der mit der blickdichten Anzeigeeinrichtung 10 nichts sieht, nicht nach einem Betätigungselement wie einem Taster oder einer Touchfläche der Anzeigeeinrichtung 10 suchen muss.
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Zum anderen kann es vorgesehen sein, dass die Bedieneinheit derart ausgebildet ist, dass diese eine vorbestimmte Bedienhandlung des Benutzers erfasst, wobei der Vorgang des Wechsels vom ersten in den zweiten Betriebsmodus, und auch umgekehrt, in Abhängigkeit von der erfassten Bedienhandlung steuerbar ist. Die Bedieneinheit kann dazu beispielsweise, wie in 1 dargestellt, in einem vorbestimmten Bereich 18 an der Oberseite 14d des Gehäuses 14 eine Annäherungssensorik aufweisen, mittels welcher ab einem vorbestimmten Abstand, wie z.B. ab einer Entfernung von weniger als 10 cm, eine Annäherung der Hand eines Benutzers erfasst werden kann. Insbesondere kann diese dazu ausgelegt sein, einen Abstand zum vorbestimmten Bereich 18 zu erfassen und diesem Abstand einen jeweiligen Transparenzgrad des VR-Bildes und des Umgebungsbildes zuordnen. Daraufhin kann die Anzeigeeinrichtung 10 das VR-Bild und das Umgebungsbild mit den jeweils zugeordneten Transparentgraden darstellen. Der jeweilige Transparenzgrad des gleichzeitig dargestellten VR- Bildes und des Umgebungsbildes wird also in Abhängigkeit vom Abstand der Hand eines Benutzers vom vorbestimmten Bereich 18 gesteuert. Nähert ein Benutzer also beispielsweise seine Hand an den vorbestimmten Bereich 18 zunehmend an, so wird in korrespondierender Weise das Umgebungsbild mit fortwährend abnehmendem Transparenzgrad durch die Anzeigeeinrichtung 10 dargestellt, während gleichzeitig der Transparenzgrad des VR-Bilds erhöht wird, bis die Hand des Benutzers den vorbestimmten Bereich 18 berührt und dann nur noch das Umgebungsbild durch die Anzeigeeinrichtung 10 dargestellt ist. Entfernt der Benutzer seine Hand wieder vom vorbestimmten Bereich 18, wird in korrespondierender Weise das Umgebungsbild wieder ausgeblendet und das VR-Bild eingeblendet.
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Der vorbestimmte Bereich 18, in dem die Annäherungssensorik der Bedieneinheit angeordnet ist, kann sich dabei relativ großflächig über die Oberseite 14d des Gehäuses 14 erstrecken, insbesondere über einen Großteil der Oberseite 14d oder auch über die gesamte Oberseite 14d. Dies erleichtert die Bedienung für einen Benutzer, der somit seine Bedienhandlung nicht sonderlich präzise ausführen muss. Mit dem Vorsehen dieses vorbestimmten Bereichs 18 an der Oberseite des Gehäuses 14 können Fehlbedienungen oder Fehlauslösungen zudem besonders effektiv vermieden werden. Zudem kann die Bedieneinheit dazu ausgebildet sein, eine Annäherung einer Hand von einer Annäherung eines anderen Objekts, wie z.B. den Haaren eines Benutzers, zu unterscheiden bzw. nur die Annäherung einer Hand zu erfassen, um die Gefahr von Fehlauslösungen noch weiter zu minimieren.
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Weiterhin kann die Anzeigeeinrichtung 10, wie bereits erwähnt, auch Lautsprecher umfassen oder zumindest eine Schnittstelle 15 zum Koppeln mit Lautsprechern. Die Lautsprecher können beispielsweise am Trägerband 16 befestigt sein. Sie können aber auch auf einfache Weise als separate Ear-Phones oder Kopfhörer bereitgestellt sein und mit der entsprechenden an der Anzeigeeinrichtung 10 vorgesehenen Schnittstelle 15 koppelbar sein. Die Tonsignalausgabe durch die Anzeigeeinrichtung 10 kann nun auf vorteilhafterweise mit dem ersten und zweiten Betriebsmodus gekoppelt sein. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass zum VR-Bild zugehörige akustische Signale, durch an der Schnittstelle 15 nur dann bereitgestellt werden bzw. nur dann durch mit der Anzeigeeinrichtung 10 gekoppelte Lautsprecher ausgegeben werden, wenn sich die Anzeigeeinrichtung 10 aktuell im ersten Betriebsmodus befindet, d.h. gerade auch nur das VR-Bild dargestellt wird. Wird in den zweiten Betriebsmodus gewechselt, kann die Lautsprecherausgabe deaktiviert werden oder ein durch ein Mikrofon 20 der Anzeigeeinrichtung 10 aufgenommenes Umgebungsgeräusch ausgegeben werden. Dadurch hört der Benutzer also die Umgebungsgeräusche seiner Umgebung bei eingeblendetem Umgebungsbild und bei eingeblendetem VR-Bild hört er den dem VR-Bild zugeordneten Ton.
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Zusätzlich kann die Anzeigeeinrichtung 10 auch eine aktive Geräuschunterdrückungsfunktion aufweisen, wodurch an der Schnittstelle 15 Geräuschkompensationssignale bereitgestellt werden können und durch die Lautsprecher zusammen mit dem dem VR-Bild zugeordneten Ton ausgegeben werden können, um Umgebungsgeräusche zu reduzieren oder vollständig zu kompensieren. Die Geräuschunterdrückungsfunktion ist dabei bevorzugt nur im ersten Betriebsmodus aktiv und wird beim Wechsel in den zweiten Betriebsmodus deaktiviert.
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Durch diese Ausgestaltungen kann eine am Kopf tragbare Anzeigeeinrichtung bereitgestellt werden, mit der sowohl das visuelle als auch das akustische Erlebnis einer virtuellen Realität in seiner Qualität gesteigert werden kann, besonders einfache, intuitive und in Bezug auf Fehlauslösungen sehr sichere Bedienmöglichkeiten für einen Benutzer bereitstellt, und vor allem durch die Möglichkeit des kontinuierlichen Darstellungswechsels von VR-Bild auf Umgebungsbild und umgekehrt den Benutzungskomfort, auch im Falle von Fehlbedienungen, enorm steigert.
