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Die Erfindung betrifft ein Anzeigesystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems.
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Anzeigesysteme mit elektronischen Datenbrillen zum Anzeigen von Virtual-Reality-Inhalten oder von Augmented-Reality-Inhalten sind an sich bekannt.
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Beispielsweise zeigt die
DE 10 2013 213 492 A1 ein Verfahren zum Anpassen eines mittels einer elektronischen Datenbrille angezeigten Bildes. Mittels eines Kopfverfolgungssystems wird ein Träger der Datenbrille aufgenommen und aus der Aufnahme wird eine Kopfpose des Trägers der Datenbrille extrahiert. Unter Berücksichtigung der extrahierten Kopfpose wird mittels der Datenbrille eine Augmented-Reality-Darstellung angezeigt.
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Die
US 8 179 604 B1 zeigt ein Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Datenbrille. Die Datenbrille ist mit einer Infrarotkamera ausgestattet, welche dazu ausgelegt ist, von einem Marker reflektierte Strahlen zu erfassen. Bei dem Marker kann es sich beispielsweise um einen Ring handeln, den eine die Datenbrille tragende Person auf einen ihrer Finger aufstecken kann. Mittels der Infratorkamera können dadurch Handgesten der Person erfasst und beim Ansteuern der Datenbrille berücksichtigt werden.
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Die
DE 10 2007 033 486 A1 zeigt ein Verfahren zum Ermitteln einer relativen Anordnung einer Kamera zu einem Objekt. Zudem wird mittels der Kamera das Objekt gefilmt, wobei das gefilmte Objekt sowie eine virtuelle Information zusammen mittels einer elektronischen Datenbrille angezeigt werden.
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Um bei der Anzeige von virtuellen Inhalten bzw. Augmented-Reality-Inhalten eine möglichst realistische Darstellung zu erzielen, ist üblicherweise eine möglichst genaue Positionserfassung der elektronischen Datenbrille erforderlich. Insbesondere wenn die Positionserfassung einer elektronischen Datenbrille einen großen Bewegungsbereich eines Trägers einer elektronischen Datenbrille abdecken soll, ist dies üblicherweise mit einem hohen technischen Aufwand und entsprechend hohen Kosten verbunden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Anzeigesystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems bereitzustellen, mittels welchen eine genaue Positionserfassung einer elektronischen Datenbrille mit einem geringen technischen Aufwand ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Anzeigesystem sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Anzeigesystem umfasst eine elektronische Datenbrille und eine Sensoreinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, eine Positionsveränderung der elektronischen Datenbrille zu erfassen, solange diese in einem Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung angeordnet ist. Des Weiteren umfasst das Anzeigesystem eine Steuereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, eine Anzeigeeinrichtung der elektronischen Datenbrille in Abhängigkeit von der erfassten Position anzusteuern. Ferner umfasst das Anzeigesystem eine Verstelleinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, eine Ausrichtung der Sensoreinrichtung korrespondierend zur erfassten Positionsveränderung der elektronischen Datenbrille derart zu verändern, dass der Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung der Positionsveränderung der Datenbrille folgt.
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Die Sensoreinrichtung ist dabei an sich dazu ausgelegt, fortlaufend eine Position der elektronischen Datenbrille zu erfassen, sofern diese im Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung angeordnet ist. Basierend auf der permanenten Positionserfassung der elektronischen Datenbrille kann die Sensoreinrichtung eine Positionsveränderung der elektronischen Datenbrille erfassen. Die Steuereinrichtung kann Teil der elektronischen Datenbrille oder auch beispielsweise Teil einer von der elektronischen Datenbrille verschiedenen Rechnereinrichtung sein. In Abhängigkeit von der gerade erfassten Position der elektronischen Datenbrille wird diese mittels der Steuereinrichtung derart angesteuert, dass mittels der elektronischen Datenbrille angezeigte Inhalte an die gerade erfasste Position der elektronischen Datenbrille angepasst werden.
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Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass gängige als Sensoreinrichtungen dienende Erfassungseinheiten dahingehend limitiert sind, dass sie die Position der elektronischen Datenbrille nur in einem bestimmten Erfassungsbereich erfassen können. Wenn nun die Position der elektronischen Datenbrille in einem größeren Bereich erfasst werden soll, beispielsweise weil ein Träger der elektronischen Datenbrille sich in einem relativ großen Bereich bewegen können soll, sind in der Regel aufwendige und kostenintensive Sensorcluster-Aufbauten aus mehreren aufeinander abgestimmten Sensoren erforderlich. Dem Problem wird erfindungsgemäß durch die Verstelleinrichtung entgegnet, welche dazu ausgelegt ist, eine jeweilige Ausrichtung der Sensoreinrichtung korrespondierend zur erfassten Positionsveränderung der elektronischen Datenbrille derart zu verändern, dass der Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung der Positionsveränderung der Datenbrille folgt. Mit anderen Worten ist es also erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verstelleinrichtung die Sensoreinrichtung immer derart dynamisch ausrichten kann, dass auch bei einer Positionsveränderung der Datenbrille diese im Erfassungsbereich der Sensorenrichtung verbleibt. Die Verstelleinrichtung kann dafür beispielsweise einen oder auch mehrere Motoren aufweisen, um die Sensoreinrichtung korrespondierend zur erfassten Positionsveränderung der elektronischen Datenbrille auszurichten, also zu bewegen. In Folge dessen kann für sehr viele Situationen sichergestellt werden, dass sich auch bei einer Veränderung der Position der elektronischen Datenbrille diese im Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung befindet. Der durch die Sensoreinrichtung abdeckbare Erfassungsbereich zur Positionserfassung der elektronischen Datenbrille kann durch die erfindungsgemäße Lösung also erheblich vergrößert werden, ohne dass dafür mehrere Sensoreinrichtungen notwendig wären. Dadurch lassen sich besonders großflächige, lebensnahe Simulationsumgebungen kostengünstig umsetzen, sei es für Augmented-Reality- oder auch für Virtual-Reality-Anwendungen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Sensoreinrichtung zumindest um eine Drehachse schwenkbar gelagert und die Verstelleinrichtung dazu ausgelegt ist, die Erfassungseinrichtung um die Drehachse zu verschwenken. Beispielsweise kann die Sensoreinrichtung um ihre Hochachse verschwenkbar gelagert sein, wobei die Verstelleinrichtung die Sensoreinrichtung in Abhängigkeit von der erfassten Positionsveränderung der elektronischen Datenbrille um diese Hochachse verschwenken kann. Darüber hinaus wäre es auch denkbar, dass die Sensoreinrichtung beispielsweise mittels eines Kugelgelenks gelagert ist, wobei die Verstelleinrichtung dazu ausgelegt ist, die Sensoreinrichtung um alle drei Raumachsen zu verschwenken. In letzterem Fall kann die Ausrichtung der Sensoreinrichtung besonders flexibel an die jeweils erfasste Positionsveränderung der elektronischen Datenbrille angepasst werden, so dass für besonders viele Fälle sichergestellt werden kann, dass die elektronische Datenbrille im Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung verbleibt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Sensoreinrichtung translatorisch unbeweglich gelagert ist. Dadurch kann die Sensoreinrichtung besonders stabil gelagert sein, da diese lediglich zumindest einen Drehfreiheitsgrad aber keinen translatorischen Freiheitsgrad aufweist. Dies trägt dazu bei, eine besonders exakte Positionserfassung der elektronischen Datenbrille sicherstellten zu können.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung einen Infrarotsensor aufweist, welcher dazu ausgelegt ist, zumindest eine an der elektronischen Datenbrille angeordnete Leuchtdiode zu erfassen und basierend darauf die Position der elektronischen Datenbrille zu bestimmen. Durch eine fortlaufende Positionsbestimmung der elektronischen Datenbrille kann auch die Positionsveränderung der elektronischen Datenbrille ermittelt werden. Zudem kann der Infrarotsensor auch dazu ausgelegt sein, mehrere an der elektronischen Datenbrille angeordnete Leuchtdioden zu erfassen und basierend darauf eine Ausrichtung der elektronischen Datenbrille zu bestimmen. Unter Berücksichtigung der Ausrichtung der elektronischen Datenbrille kann die Anzeigeeinrichtung der elektronischen Datenbrille mittels der Steuereinrichtung angesteuert werden, so dass beispielsweise virtuelle Darstellungen oder auch Augmented-Reality-Darstellungen in Abhängigkeit von der erfassten Ausrichtung der elektronischen Datenbrille angezeigt werden können. Dies trägt dazu bei, dass eine besonders realitätsnahe Darstellung mittels der elektronischen Datenbrille erzeugt werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung einen einzigen Sensor zur Positionserfassung der elektronischen Datenbrille aufweist. Dadurch, dass die Sensoreinrichtung korrespondierend zur erfassten Positionsveränderung der elektronischen Datenbrille ausgerichtet werden kann, kann je nach Anwendungsfall auch ein einziger Sensor ausreichen, um eine exakte Positionserfassung der elektronischen Datenbrille sicherstellen zu können. Dadurch kann eine besonders kostengünstige Sensoreinrichtung bereitgestellt werden.
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Vorzugsweise handelt es sich bei der elektronischen Datenbrille um eine Augmented-Reality-Brille oder um eine Virtual-Reality-Brille. Es können also entweder virtuelle Umgebungen oder auch Augmented-Reality-Inhalte mittels der elektronischen Datenbrille angezeigt werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems wird eine Positionsveränderung einer in einem Erfassungsbereich einer Sensoreinrichtung angeordneten elektronischen Datenbrille mittels der Sensoreinrichtung erfasst. Eine Anzeigeeinrichtung der elektronischen Datenbrille wird in Abhängigkeit von der erfassten Positionsveränderung mittels einer Steuereinrichtung angesteuert. Darüber hinaus wird die Sensoreinrichtung mittels einer Verstelleinrichtung korrespondierend zur erfassten Positionsveränderung der elektronischen Datenbrille derart ausgerichtet, dass der Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung der Datenbrille folgt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Anzeigesystems sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, wobei das Anzeigesystem insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombination sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Perspektivansicht einer Person, welche eine elektronische Datenbrille aufgesetzt hat, wobei mittels einer Sensoreinrichtung eine Position der elektronischen Datenbrille erfasst wird;
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2 eine Perspektivansicht einer mittels der elektronischen Datenbrille angezeigten virtuellen Umgebung, innerhalb welcher ein virtuelles Kraftfahrzeug angeordnet ist; und in
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3 eine schematische Draufsicht auf die Sensoreinrichtung und die Person, welche die elektronische Datenbrille aufgesetzt hat, wobei ein kegelförmiger Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung schematisch gekennzeichnet ist.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Eine Person 10, welche eine elektronische Datenbrille 12 aufgesetzt hat, ist in einer schematischen Perspektivansicht in 1 gezeigt. Die Person 10 kann sich innerhalb eines Erfassungsraums 14 frei bewegen, welcher als eine Art Simulationsumgebung dient. Im Erfassungsraum 14 ist zudem eine schematisch angedeutete Sensoreinrichtung 16 angeordnet, welche dazu ausgelegt ist, eine Position sowie eine Positionsveränderung der elektronischen Datenbrille 12 zu erfassen. Die Sensoreinrichtung 16 ist um eine Drehachse 18 verschwenkbar gelagert, wobei die Sensoreinrichtung 16 mittels einer Verstelleinrichtung 20 um die Drehachse 18 verschwenkbar ist. Die elektronische Datenbrille 12, die Sensoreinrichtung 16, und die Verstelleinrichtung 20 sind Teil eines nicht näher bezeichneten Anzeigesystems. Das Anzeigesystem umfasst des Weiteren noch eine nicht dargestellte Steuereinrichtung zum Ansteuern der elektronischen Datenbrille 12. Auf die Ansteuerung der elektronischen Datenbrille 12 mittels der Steuereinrichtung wird im Zusammenhang mit 2 noch näher eingegangen.
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In 2 ist in einer Perspektivansicht eine virtuelle Umgebung 22 dargestellt, innerhalb welcher ein virtuelles Kraftfahrzeug 24 angeordnet ist. Die virtuelle Umgebung 22 mitsamt dem darin angeordneten virtuellen Kraftfahrzeug 24 wird mittels der elektronischen Datenbrille 12 angezeigt. Zur Verdeutlichung einer virtuellen Beobachtungsposition, aus welcher die Person 10 auf das virtuelle Kraftfahrzeug 24 blickt, ist die Person 10 innerhalb der virtuellen Umgebung 22 dargestellt. Dies dient jedoch lediglich zu Illustrationszwecken, um die virtuelle Beobachtungsposition der Person 10 innerhalb der virtuellen Umgebung 22 zu kennzeichnen.
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Sobald mittels der Sensoreinrichtung 16 eine Positionsveränderung der elektronischen Datenbrille 12 im Erfassungsraum 14 erfasst wird, wird die elektronische Datenbrille 12 mittels einer hier nicht näher gezeigten Steuereinrichtung derart angesteuert, dass die virtuelle Beobachtungsposition innerhalb der virtuellen Umgebung 22 korrespondierend zur realen Positionsveränderung der Person 10 im realen Erfassungsraum 14 angepasst wird. Durch Umherwandern der Person 10 innerhalb des Erfassungsraums 14 kann die Person 10 also sich virtuell um das virtuelle Kraftfahrzeug 24 herumbewegen. Insbesondere wenn der Erfassungsraum 14 relativ große Abmaße aufweist, kann sich das Problem ergeben, dass die Sensoreinrichtung 16 gegebenenfalls die Positionsveränderung und die Position der elektronischen Datenbrille 12 nicht mehr zuverlässig erfassen kann, insbesondere wenn sich die Person 10 mitsamt der elektronischen Datenbrille 12 aus einem Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung 16 herausbewegt.
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In 3 ist der Erfassungsraum 14 in einer schematischen Draufsicht gezeigt. In der vorliegenden Darstellung ist der Erfassungsbereich 26 der Sensoreinrichtung 16 schematisch angedeutet. Der Erfassungsbereich 26 kann beispielsweise kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Wie zu erkennen, ist die Person 10 mitsamt der elektronischen Datenbrille 12 innerhalb des Erfassungsbereichs 26 der Sensoreinrichtung 16 angeordnet. Solange die elektronische Datenbrille 12 innerhalb des Erfassungsbereichs 26 der Sensoreinrichtung 16 angeordnet ist, kann die Position der elektronischen Datenbrille 12 und somit auch eine Positionsveränderung der elektronischen Datenbrille 12 mittels der Sensoreinrichtung 16 zuverlässig erfasst werden.
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Um die Positionserfassung der elektronischen Datenbrille 12 in einem besonders großen Bereich sicherstellen zu können, ist die Sensoreinrichtung 16 – wie bereits im Zusammenhang mit 1 erwähnt – um die Drehachse 18 verschwenkbar gelagert. Die hier nicht dargestellte Verstelleinrichtung 20 ist dazu ausgelegt, eine Ausrichtung der Sensoreinrichtung 16 korrespondierend zur erfassten Positionsveränderung derart zu verändern, dass der Erfassungsbereich 26 der Sensoreinrichtung 16 der Positionsveränderung der Datenbrille 12 folgt. Vorzugsweise wird die Sensoreinrichtung 16 dabei mittels der Verstelleinrichtung 20 immer derart um die Drehachse 18 verschwenkt, dass sich die Datenbrille 12 zumindest im Wesentlichen mittig zwischen zwei Begrenzungsflächen 28, 30 des Erfassungsbereichs 26 befindet. Bewegt sich also die Person 10 gemäß der Darstellung in 3 nach rechts, so wird die Sensoreinrichtung 16 mittels der Verstelleinrichtung 20 entsprechend im Uhrzeigersinn um die Drehsachse 18 verschwenkt, so dass die elektronische Datenbrille 12 trotz der Positoinsveränderung zumindest im Wesentlichen mittig zwischen den beiden Begrenzungsflächen 28, 30 des Erfassungsbereichs 26 verbleibt. Mit anderen Worten wird also die Sensoreinrichtung 16 in Abhängigkeit von einer erfassten Positionsveränderung der elektronischen Datenbrille 12 immer derart verschwenkt, dass der Erfassungsbereich 26 der Positionsveränderung der elektronischen Datenbrille 12 folgt. Der Erfassungsbereich 26 kann vorzugsweise um 360° um die Drehachse 18 verschwenkt werden, so dass im Verhältnis zur eigentlichen Größe des Erfassungsbereichs 26 der Sensoreinrichtung 16 ein sehr großer Bereich zur Positionserfassung der elektronischen Datenbrille 12 abgedeckt werden kann. Mit nur einer einzigen Sensoreinrichtung 16 kann somit eine sehr genaue Positionserfassung der elektronischen Datenbrille 12 auch bei einem relativ großen Erfassungsraum 14 abgedeckt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013213492 A1 [0003]
- US 8179604 B1 [0004]
- DE 102007033486 A1 [0005]
