DE102015118520A1

DE102015118520A1 - Head-mounted display device

Info

Publication number: DE102015118520A1
Application number: DE102015118520.2A
Authority: DE
Inventors: Manuel Pabst; Michael Haubner
Original assignee: Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
Current assignee: Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2017-05-04

Abstract

Kopfbefestigbare Anzeigevorrichtung 1 mit einem im Sichtfeld des Benutzers 3 angeordneten Anzeigeelement 4 zur Anzeige von virtuellen Bildinhalten 19, die realen Bildinhalten 18 überlagert angezeigt werden und Verfahren zur Anzeige von virtuellen Bildinhalten 19, die realen Bildinhalten 18 überlagert angezeigt werden mit einer kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtung 1, die ein Anzeigeelement im Sichtfeld des Benutzers 3 umfasst, wobei die Anzeigevorrichtung 1 einen Stabilisator 16.1, 16.2, 17 zur Stabilisierung einer Einblendungsposition 20 der virtuellen Bildinhalte 19 gegenüber den realen Bildinhalten 18 bei einer Bewegung der Anzeigevorrichtung 1 aufweist.A head-mounted display device 1 having a display element 4 arranged in the field of view of the user 3 for displaying virtual image contents 19 superimposed on real image contents 18 and displaying virtual image content display methods 19 superimposed on real image contents 18 with a head mounted display device 1 a display element in the field of view of the user 3, wherein the display device 1 has a stabilizer 16.1, 16.2, 17 for stabilizing an insertion position 20 of the virtual image content 19 relative to the real image content 18 during a movement of the display device 1.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kopfbefestigbare Anzeigeeinrichtung mit einem im Sichtfeld des Benutzers angeordneten Anzeigeelement zur Anzeige von virtuellen Bildinhalten, die realen Bildinhalten überlagert angezeigt werden. Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Anzeige von virtuellen Bildinhalten, die realen Bildinhalten überlagert angezeigt werden, mit einer kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtung, die ein Anzeigeelement im Sichtfeld des Benutzers umfasst. The present invention relates to a head mounted display device having a display element arranged in the field of vision of the user for displaying virtual image contents superimposed on real image contents. A further subject of the invention is a method for displaying virtual image contents which are displayed superimposed on real image contents, with a head-mounted display device comprising a display element in the field of vision of the user.

Kopfbefestigbare Anzeigevorrichtungen, wie beispielsweise Head-Mounted-Displays (HMDs), sind aus vielen Bereichen des Standes der Technik bekannt. So werden kopfbefestigbare Anzeigevorrichtungen beispielsweise zum Betrachten von Video- oder Fernsehinhalten, als Helme für Piloten oder zur Betrachtung künstlich erzeugter Umgebungen verwendet. Auch im militärischen Bereich ist der Einsatz solcher Systeme bekannt. Head-mounted display devices, such as head-mounted displays (HMDs), are known in many areas of the prior art. For example, head mounted display devices are used for viewing video or television content, as helmets for pilots, or for viewing artificially generated environments. Also in the military area, the use of such systems is known.

Dabei werden derartige Vorrichtungen immer häufiger zur Darstellung oder zur Vermittlung einer sogenannten erweiterten Realität (Augmented Reality) verwendet. Im Gegensatz zu vollständig virtuellen Realitäten, bei welcher der Benutzer einen insgesamt künstlich erzeugten Sinneseindruck, insbesondere einen insgesamt künstlich erzeugten optischen Eindruck erfährt, ist es für den Benutzer beim Wahrnehmen einer erweiterten Realität möglich, die natürliche optische Sinneswahrnehmung im Sichtfeld wahrzunehmen und zudem diese mit computergenerierten virtuellen Bildinhalten zu überlagern. Bei derartigen virtuellen Bildinhalten kann es sich beispielsweise um Schriftzüge, Grafiken, Personen oder virtuelle Gegner oder sonstige Informationen handeln, die der Realität oder realen Bildinhalten überlagert werden. In this case, such devices are increasingly used to display or to convey a so-called augmented reality (Augmented Reality). In contrast to completely virtual realities, in which the user experiences an overall sensory impression, in particular an artificially generated visual impression, it is possible for the user, perceiving an augmented reality, to perceive the natural visual sensory perception in the field of vision and, moreover, this with computer-generated overlay virtual image content. Such virtual image contents may be, for example, lettering, graphics, people or virtual opponents or other information that is superimposed on reality or real image content.

Bei solchen kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtungen wird grundsätzlich zwischen zwei Typen unterschieden. Bei den sogenannten Videodurchsicht-Systemen oder Video-See-Through-Systemen (VST) erfasst eine Videokamera die realen Bildinhalte im Sichtfeld des Benutzers. Das mit der Videokamera erzeugte Signal in Form der erzeugten Daten wird dann im Rahmen einer Nachbearbeitung verändert, so dass das Signal oder die Daten auch die Informationen der darzustellenden virtuellen Bildinhalte umfassen. Im Anschluss an eine derartige Bearbeitung wird dem Benutzer ein Videosignal in Form einer Videoabbildung des geänderten Videosignals auf einer entsprechenden Anzeigevorrichtung als einziges wahrzunehmendes optisches Signal im Sichtfeld angezeigt. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2010 016 113 A1 zu Trainingszwecken bekannt. In such head-mounted display devices is basically distinguished between two types. In so-called Video Viewing Systems or Video See Through Systems (VST), a video camera captures the real image content in the user's field of view. The signal generated by the video camera in the form of the generated data is then changed as part of a post-processing, so that the signal or the data also includes the information of the displayed virtual image content. Following such processing, the user is presented with a video signal in the form of a video image of the changed video signal on a corresponding display device as the only optical signal to be perceived in the field of view. Such a device is for example from the DE 10 2010 016 113 A1 known for training purposes.

Der zweite Typ kopfbefestigbare Anzeigevorrichtungen für die Anzeige von Inhalten einer erweiterten Realität beispielsweise für die Anzeige von virtuellen Bildinhalten die realen Bildinhalten überlagert angezeigt werden, umfasst ein teildurchsichtig ausgebildetes Anzeigeelement, mit dem es dem Benutzer möglich ist, direkt die realen Bildinhalte im Sichtfeld wahrzunehmen. Der Benutzer kann daher die realen Bildinhalte ohne Beeinträchtigung wahrnehmen. Die anzuzeigenden virtuellen Bildinhalte werden anhand einer geeigneten Erzeugungsoptik erzeugt und dem Benutzer auf dem teildurchsichtig ausgebildeten Anzeigeelement zur Anzeige gebracht. Derartige kopfbefestigbare Anzeigevorrichtungen werden im Allgemeinen als Optische-Durchsicht-Systeme oder als Optical-See-Through-Systeme (OST) bezeichnet. The second type of head mounted display devices for displaying augmented reality content, for example, for displaying virtual image content superimposed on the real image content, comprises a semi-transparent display element that allows the user to directly perceive the real image content in the field of view. The user can therefore perceive the real picture content without being affected. The virtual image contents to be displayed are generated on the basis of suitable generation optics and displayed to the user on the partially transparent display element. Such head mounted display devices are generally referred to as optical see-through systems or optical sea-through (OST) systems.

Beiden Formen von kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtungen zur Anzeige von virtuellen Bildinhalten, die realen Bildinhalten überlagert angezeigt werden, ist gemein, dass für viele Anwendungszwecke eine ortsgenaue Darstellung der virtuellen Bildinhalte gegenüber den realen Bildinhalten gewünscht ist. Dies bedeutet, dass die virtuellen Bildinhalte oftmals an einer wohldefinierten Einblendungsposition bezüglich der realen Bildinhalte angezeigt und darüber hinaus an besagter Einblendungsposition verharrend angezeigt werden sollen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass sich der Benutzer durch ein Trainingsgelände oder Trainingsgebäude bewegt und dort auf virtuelle Gegner oder virtuelle Gegenstände trifft. Mit der Ausnahme von Fahrzeugen entspricht es dabei insbesondere bei Gegenständen der visuellen Erfahrung des Benutzers, dass diese unbewegt an einem Ort verbleiben, auch wenn der Benutzer seine Blickrichtung oder sein Sichtfeld bezüglich des Gegenstands verändert. Diese bekannte oder vertraute Wahrnehmung soll dem Benutzer nach Möglichkeit auch bei der Wahrnehmung von virtuellen Bildinhalten einer erweiterten Realität erfahrbar gemacht werden. It is common to both forms of head mounted display devices for displaying virtual image content displayed superimposed on real image content that, for many applications, an accurate representation of the virtual image content over the real image content is desired. This means that the virtual image contents are often displayed at a well-defined display position with respect to the real image contents and, moreover, should be displayed as persisting at said insertion position. For example, it can be provided that the user moves through a training area or training building and encounters virtual enemies or virtual objects there. With the exception of vehicles, it is particularly in the case of objects of the user's visual experience that they remain unmoved in one place, even if the user changes his line of sight or his field of vision with respect to the object. This familiar or familiar perception should be made available to the user as far as possible in the perception of virtual image content of an augmented reality.

Dazu wird bei bekannten Systemen beispielsweise bei kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtungen zunächst die Position des Benutzers samt der Blickrichtung des Benutzers, welcher der Ausrichtung des Sichtfeldes des Benutzers entspricht, ausgehend von seiner Position bestimmt. Dazu dienen bekannte Tracking-Sensoren und optische Tracking-Systeme sowohl unter Verwendung von in der realen Welt angeordneten Markern als auch ohne derartige Marker. Ausgehend von der festgestellten Position und der Ausrichtung des Sichtfeldes des Benutzers wird dann die Einblendungsposition darzustellender virtueller Bildinhalte auf der Anzeigevorrichtung bestimmt und die virtuellen Bildinhalte entsprechend erzeugt und mit den realen Bildinhalten überlagert angezeigt. For this purpose, in known systems, for example head-mounted display devices, first the position of the user, together with the viewing direction of the user, which corresponds to the orientation of the field of view of the user, determined from its position. Known tracking sensors and optical tracking systems serve this purpose both using markers arranged in the real world and without such markers. Based on the detected position and the orientation of the field of view of the user, then the insertion position of virtual image content to be displayed on the display device is determined and the virtual image content is generated accordingly and superimposed with the real image content.

Bekannte kopfbefestigbare Anzeigevorrichtungen der oben genannten Art haben sich in der Praxis durchaus bewährt, allerdings ist der zeitliche Versatz oder die Latenzzeit zwischen der Erfassung von Position und Blickrichtung des Benutzers einerseits und der Darstellung der virtuellen Bildinhalte andererseits verbesserungsfähig, da es schon bei einer geringen Latenz zu deutlich sichtbaren Fehlpositionierungen der Einblendungsposition und damit zu Fehlpositionierungen der virtuellen Bildinhalte kommt. Dies tritt insbesondere bei einer Veränderung des Sichtfeldes des Benutzers, ausgelöst beispielsweise durch eine Kopfbewegung des Benutzers auf. In diesem Fall erscheint der virtuelle Bildinhalt nicht ortsfest an der gewünschten oder beabsichtigten Einblendungsposition. Known head-mounted display devices of the above type have proven quite useful in practice, however, the temporal offset or the latency between the detection of position and viewing direction of the user on the one hand and the representation of the virtual image content on the other hand can be improved, since it is already at a low latency clearly visible mispositioning of the insertion position and thus to incorrect positioning of the virtual image content comes. This occurs in particular when the user's field of vision changes, for example triggered by a head movement of the user. In this case, the virtual image content does not appear stationary at the desired or intended overlay position.

Stattdessen erfasst der Benutzer eine Art „Nachziehen“ des virtuellen Bildinhalts, während der Veränderung des Sichtfeldes oder während der Kopfdrehung. Diese vom Benutzer wahrnehmbare unnatürliche Bewegung der virtuellen Bildinhalte führt nicht nur dazu, dass die erweiterte Realität an Glaubwürdigkeit für den Benutzer verliert, sondern auch dazu, dass durch die wahrgenommene Diskrepanz zwischen den realen Bildinhalten und den virtuellen Bildinhalten eine Störung des Gleichgewichtorgans im Innenohr hervorgerufen wird. Letzteres kann unmittelbar zu einem Unwohlsein beim Benutzer oder zu der sogenannten Simulatorkrankheit führen. Instead, the user detects a kind of "dragging" of the virtual image content, during the change of the field of view or during the head rotation. This unnatural movement of the virtual image content perceptible by the user not only causes the augmented reality to lose credibility for the user, but also causes a disturbance of the balance organ in the inner ear due to the perceived discrepancy between the real image content and the virtual image content , The latter can directly lead to a malaise in the user or to the so-called simulator disease.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine kopfbefestigbare Anzeigevorrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren anzugeben, die eine verbesserte ortsfeste Anzeige von virtuellen Bildinhalten gegenüber realen Bildinhalten ermöglichen. The object of the present invention is therefore to provide a head-mounted display device and a corresponding method, which enable an improved stationary display of virtual image content compared to real image content.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Anzeigevorrichtung einen Stabilisator zur Stabilisierung der Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte gegenüber den realen Bildinhalten bei einer Bewegung der Anzeigevorrichtung umfasst. This object is achieved in a device of the type mentioned above in that the display device comprises a stabilizer for stabilizing the Einblendungsposition the virtual image content compared to the real image content in a movement of the display device.

Da der Stabilisator zur Stabilisierung der Einblendungsposition bei einer Bewegung der Anzeigevorrichtung eingerichtet ist, wird es ermöglicht, dass auch von einer Kopfbewegung abgesehen, andere Störeinflüsse, die zu einer nicht konstanten Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte gegenüber den realen Bildinhalten führen, berücksichtigt und vom Stabilisator ausgeglichen oder zumindest minimiert werden können. So kann beispielsweise auch eine Bewegung des Anzeigeelements gegenüber dem Auge oder gegenüber einem konstanten Sichtfeld des Benutzers aufgrund von Vibrationen beispielsweise durch Erschütterung, zu einer Veränderung der Einblendungsposition bezüglich der realen Bildinhalte führen. Durch den erfindungsgemäßen Stabilisator werden jedoch auch solche Abweichungen von der gewollten Einblendungsposition unterdrückt. Since the stabilizer is arranged to stabilize the insertion position during a movement of the display device, it is possible that apart from a head movement, other interference that leads to a non-constant insertion position of the virtual image content compared to the real image content, considered and compensated by the stabilizer or at least be minimized. Thus, for example, a movement of the display element relative to the eye or to a constant field of view of the user due to vibrations, for example due to vibration, can lead to a change in the insertion position with respect to the real image contents. By means of the stabilizer according to the invention, however, even such deviations from the intended insertion position are suppressed.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass die Anzeigeeinrichtung einen Sensor zur Erfassung der Bewegung der Anzeigevorrichtung umfasst. Durch das Vorsehen eines Sensors zur Erfassung der Bewegung der Anzeigevorrichtung wird einerseits sichergestellt, dass durch die kopfbefestigbare Anordnung der Anzeigevorrichtungen auch eine Bewegung des Kopfes des Benutzers mit dem Sensor erfasst wird. Wie oben bereits beschrieben hat die Anordnung des Sensors zur Erfassung der Bewegung der Anzeigevorrichtung allgemein jedoch auch den Vorteil, dass eine Bewegung der Anzeigevorrichtung gegenüber dem Benutzer erfasst wird und eine entsprechende Stabilisierung der Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte ermöglicht wird. An advantageous embodiment of the device provides that the display device comprises a sensor for detecting the movement of the display device. By providing a sensor for detecting the movement of the display device, on the one hand, it is ensured that movement of the head of the user with the sensor is also detected by the head-mounted arrangement of the display devices. However, as described above, the arrangement of the sensor for detecting the movement of the display device in general also has the advantage that a movement of the display device relative to the user is detected and a corresponding stabilization of the insertion position of the virtual image content is enabled.

Vorteilhafterweise ist der Sensor derart mit dem Stabilisator verbunden, dass die Sensorsignale als Steuersignale des Stabilisators verwendbar sind. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn der Sensor möglichst unmittelbar mit dem Stabilisator verbunden ist und die Sensorsignale dementsprechend möglichst unmittelbar als Steuersignale des Stabilisators verwendbar sind. Dadurch kann einerseits die Latenzzeit zwischen der Erfassung einer Bewegung der Anzeigevorrichtung und der Stabilisierung der Einblendungsposition durch den Stabilisator minimiert werden. Andererseits ermöglicht eine derart unmittelbare Verbindung zwischen dem Sensor und dem Stabilisator eine Stabilisierung der Einblendungsposition der virtuellen Inhalte mit verhältnismäßig wenig Aufwand. Advantageously, the sensor is connected to the stabilizer such that the sensor signals can be used as control signals of the stabilizer. It is particularly advantageous if the sensor is connected as directly as possible with the stabilizer and the sensor signals are accordingly as directly as control signals of the stabilizer usable. As a result, on the one hand, the latency between the detection of a movement of the display device and the stabilization of the insertion position can be minimized by the stabilizer. On the other hand, such a direct connection between the sensor and the stabilizer allows a stabilization of the insertion position of the virtual contents with relatively little effort.

Der Stabilisator kann beispielsweise als mechanischer Stabilisator ausgeführt sein. Mechanische Stabilisatoren eignen sich besonders durch ihre kurzen Ansprechzeiten für die Anwendung zur Stabilisierung der Einblendungsposition. Darüber hinaus ermöglicht ein mechanischer Stabilisator eine Vielzahl unterschiedlicher Möglichkeiten zur Stabilisierung der Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte gegenüber den realen Bildinhalten, wie im Rahmen weiterer Ausführungsformen der kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtungen noch erläutert werden wird. The stabilizer may for example be designed as a mechanical stabilizer. Mechanical stabilizers are particularly suitable because of their short response times for the application to stabilize the insertion position. In addition, a mechanical stabilizer allows a variety of different ways to stabilize the insertion position of the virtual image content compared to the real image content, as will be explained in the context of further embodiments of the head mounted display devices.

Der mechanische Stabilisator kann zudem als elektromechanischer Aktuator ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Piezo-Element als elektromechanischer Aktuator dienen, der eine angelegte elektrische Spannung in eine mechanische Bewegung umsetzt. Insgesamt bevorzugt werden solche elektromechanischen Aktuatoren, die ein besonders schnelles Ansprechvermögen aufweisen. Die Verwendung derartiger elektromechanischer Aktuatoren ermöglicht die Stabilisierung der Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte gegenüber den realen Bildinhalten auch bei einer schnellen Bewegung der Anzeigevorrichtung. The mechanical stabilizer can also be designed as an electromechanical actuator. For example, a piezoelectric element can serve as an electromechanical actuator, which converts an applied electrical voltage into a mechanical movement. Overall, preferred are those electromechanical actuators which have a particularly fast response. The use of such electromechanical actuators allows the stabilization of the insertion position of the virtual image content compared to the real image content even with a fast movement of the display device.

Der elektromechanische Aktuator kann besonders vorteilhaft als Motor, insbesondere als Linearmotor ausgestaltet sein. Auch derartige elektromechanische Aktuatoren zeichnen sich durch ein besonderes schnelles Ansprechverhalten aus und eignen sich damit als Stabilisator für kopfbefestigbare Anzeigevorrichtungen. The electromechanical actuator can be designed particularly advantageous as a motor, in particular as a linear motor. Such electromechanical actuators are characterized by a particularly fast response and are thus suitable as a stabilizer for head-mounted display devices.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der mechanische Stabilisator zur Veränderung der Position des Anzeigeelements gegenüber dem Benutzer eingerichtet ist. In an advantageous embodiment, it is provided that the mechanical stabilizer is arranged to change the position of the display element relative to the user.

Eine derartige Beeinflussung des Anzeigeelements bietet sich besonders für solche OST-Systeme an, bei denen die virtuellen Bildinhalte unmittelbar auf einem teildurchsichtigen Anzeigeelement erzeugt werden, wie beispielsweise einem teildurchsichtigen Display. Dies bedeutet, dass eine durch den Stabilisator erzeugte Bewegung oder Veränderung der Position des Anzeigeelements bei optischen See-Through-Systemen nur in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anzeigeelement wünschenswert ist. Handelt es sich bei dem Anzeigeelement lediglich um eine Art Projektionsfläche, auf die die virtuellen Bildinhalte projiziert werden, so kann die Veränderung der Position des Anzeigeelements keine Stabilisierung der Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte bewirken. Denn hierbei würde lediglich die Projektionsfläche verschoben, was jedoch keine Beeinflussung oder Stabilisierung der Einblendungsposition nach sich ziehen würde. Ist jedoch das Anzeigeelement beispielsweise als teildurchlässiges Display ausgestaltet, bei dem die virtuellen Bildinhalte aus den einzelnen Bildpunkten des Displays generiert werden, so kann die Veränderung der Position des Anzeigeelements gegenüber dem Benutzer durch den Stabilisator die gewünschte Stabilisierung der Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte gegenüber den realen Bildinhalten zur Folge haben und damit auch bei OST-Systemen vorteilhaft und wünschenswert sein. Such influencing of the display element is particularly suitable for such OST systems in which the virtual image contents are generated directly on a partially transparent display element, such as a partially transparent display. This means that a movement generated by the stabilizer or change the position of the display element in optical see-through systems only depending on the respective display element is desirable. If the display element is only a type of projection surface onto which the virtual image contents are projected, the change in the position of the display element can not stabilize the insertion position of the virtual image contents. Because in this case only the projection would be shifted, but this would not influence or stabilize the display position would entail. If, however, the display element is embodied, for example, as a partially transparent display in which the virtual image contents are generated from the individual pixels of the display, then the change of the position of the display element relative to the user by the stabilizer can provide the desired stabilization of the insertion position of the virtual image contents compared to the real image contents result in and thus be advantageous and desirable for OST systems.

Alternativ oder additiv kann zudem vorgesehen sein, dass der mechanische Stabilisator zur Veränderung der Position eines optischen Elements im Strahlengang zur Erzeugung der virtuellen Bildinhalte auf dem Anzeigeelement eingerichtet ist. Eine derartige Ausgestaltung des Stabilisators bietet sich insbesondere für kopfbefestigbare Anzeigevorrichtungen an, bei denen die virtuellen Bildinhalte im weitesten Sinne im Rahmen eines Projektionsvorgangs oder mittels einer Projektionsoptik erzeugt oder auf dem Anzeigeelement angezeigt werden. In diesem Fall befinden sich im Strahlengang zwischen einer Projektionsquelle oder einem Projektionselement und dem Anzeigeelement eine Mehrzahl optischer Elemente, wie beispielsweise Linsen, Spiegel und/oder Strahlteiler. Bei einer derartigen Ausgestaltung, aber auch bei alternativen Ausführungsformen kopfbefestigbarer Anzeigevorrichtungen kann es besonders vorteilhaft sein, wenn ein mechanischer Stabilisator oder eine Mehrzahl von mechanischen Stabilisatoren die Position von einem oder mehreren dieser optischen Elemente verändert. Die Veränderung der Position des oder der optischen Elemente führt dabei zu einer Veränderung der Abbildungseigenschaften im Strahlengang zur Erzeugung der virtuellen Bildinhalte auf dem Anzeigeelement. Durch die Veränderung der Abbildungseigenschaften kann wiederum eine Stabilisation der Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte gegenüber den reellen Bildinhalten gewährleistet werden. Alternatively or additionally, it can also be provided that the mechanical stabilizer is set up to change the position of an optical element in the beam path for generating the virtual image contents on the display element. Such a design of the stabilizer is particularly suitable for head-mounted display devices in which the virtual image contents are generated in the broadest sense as part of a projection process or by means of projection optics or displayed on the display element. In this case, in the beam path between a projection source or a projection element and the display element are a plurality of optical elements, such as lenses, mirrors and / or beam splitter. In such an embodiment, but also in alternative embodiments head mounted display devices, it may be particularly advantageous if a mechanical stabilizer or a plurality of mechanical stabilizers changes the position of one or more of these optical elements. The change in the position of the optical element (s) leads to a change in the imaging properties in the beam path for generating the virtual image content on the display element. By changing the imaging properties, in turn, a stabilization of the insertion position of the virtual image content compared to the real image content can be ensured.

Der mechanische Stabilisator kann auch zur Veränderung der Position eines Projektionselements, insbesondere einer organischen Leuchtdiode (OLED) zur Erzeugung der virtuellen Bildinhalte ausgebildet sein. Auch durch die Veränderung der Position eines Projektionselements zur Erzeugung der virtuellen Bildinhalte kann eine effektive Stabilisierung der Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte erreicht werden. The mechanical stabilizer can also be designed to change the position of a projection element, in particular an organic light-emitting diode (OLED), for generating the virtual image contents. Also by changing the position of a projection element for generating the virtual image contents, an effective stabilization of the insertion position of the virtual image contents can be achieved.

Alternativ oder zusätzlich kann ein elektronischer Stabilisator vorgesehen sein. Im Gegensatz zu mechanischen Stabilisatoren zeichnen sich elektronische Stabilisatoren dadurch aus, dass sie in Ermangelung beweglicher Teile besonders vorteilhaft im Hinblick auf Wartung und Verschleiß sind. Zudem eignen sich rein elektronische Stabilisatoren bei kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtungen für Anwendungen im Bereich erweiterter Realitäten auch deshalb, weil die virtuellen Bildinhalte insgesamt computerbasiert oder elektronisch generiert werden, so dass eine Zwischenschaltung und/oder Nachschaltung eines elektronischen Stabilisators vor der Anzeige der virtuellen Bildinhalte auf dem Anzeigeelement mit geringem Aufwand realisierbar ist. Alternatively or additionally, an electronic stabilizer may be provided. In contrast to mechanical stabilizers, electronic stabilizers are characterized by the fact that, in the absence of moving parts, they are particularly advantageous in terms of maintenance and wear. In addition, purely electronic stabilizers are suitable for head mounted display devices for applications in the field of extended realities also because the virtual image content as a whole computer-based or generated electronically, so that interposition and / or downstream of an electronic stabilizer before the display of the virtual image content on the display with little effort is feasible.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, dass der elektronische Stabilisator zur Veränderung der Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte gegenüber den realen Bildinhalten eingerichtet ist. Dies bedeutet, dass eine zunächst aufgrund der Position und der Blickrichtung oder des Sichtfelds des Benutzers bestimmte Einblendungsposition von virtuellen Bildinhalten durch den Stabilisator verändert und/oder angepasst wird, um die Bewegung der Anzeigevorrichtung, insbesondere veranlasst durch eine Kopfbewegung des Benutzers, zu kompensieren oder auszugleichen. According to an advantageous embodiment, it may be provided that the electronic stabilizer is set up to change the insertion position of the virtual image contents in relation to the real image contents. That is, an overlay position of virtual image content determined by the user's position and viewing direction or field of vision is changed and / or adjusted by the stabilizer to compensate for or compensate for movement of the display device caused, in particular, by head movement of the user ,

Als vorteilhaft ist der elektronische Stabilisator zur Translation und/oder Rotation der Bildpunkte auf einem Projektionselement, insbesondere einer OLED, zur Erzeugung der virtuellen Bildinhalte eingerichtet. Eine solche Ausgestaltung des Stabilisators hat den Vorteil, dass eine schnelle und einfache Stabilisierung erfolgen kann, auch wenn die anzuzeigenden virtuellen Bildinhalte einen erheblichen Umfang erreichen oder auf einer erheblichen Datenmenge resultieren. Denn die Translation und/oder Rotation aller Bildpunkte auf einem Projektionselement oder einer OLED kann ohne eine Berücksichtigung des Inhalts der einzelnen Bildpunkte schnell und unkompliziert durchgeführt werden. Damit wird dem vordringlichsten Ziel des Stabilisators Rechnung getragen, der darin liegt, dass die Stabilisation der Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte möglichst in Echtzeit oder mit möglichst geringen Latenzzeiten erfolgt. As advantageous is the electronic stabilizer for translation and / or rotation of Pixels on a projection element, in particular an OLED, set up to generate the virtual image content. Such an embodiment of the stabilizer has the advantage that rapid and simple stabilization can take place, even if the virtual image contents to be displayed reach a considerable volume or result in a considerable amount of data. Because the translation and / or rotation of all pixels on a projection element or an OLED can be performed quickly and easily without taking into account the content of the individual pixels. Thus, the most urgent goal of the stabilizer is taken into account, which is that the stabilization of the insertion position of the virtual image content is possible in real time or with the lowest possible latency.

Alternativ zur Translation und/oder Rotation der Bildpunkte auf einem Projektionselement kann auch eine Translation und/oder Rotation der Bildpunkte des Anzeigeelements erfolgen. Dies bietet sich an, wenn in einem OST-System beispielsweise ein teildurchsichtiges Display als Anzeigeelement zum Einsatz kommt. Alternatively to the translation and / or rotation of the pixels on a projection element, a translation and / or rotation of the pixels of the display element can also take place. This is useful if, for example, a partly transparent display is used as the display element in an OST system.

Darüber hinaus wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass eine Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte gegenüber den realen Bildinhalten bei einer Bewegung der Anzeigevorrichtung mit einem Stabilisator stabilisiert wird. Moreover, in order to achieve the abovementioned object, it is proposed in a method of the type mentioned at the outset that an insertion position of the virtual image contents be stabilized with respect to the real image contents when the display device moves with a stabilizer.

Auch hier ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit der kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtungen erläuterten Vorteile. Again, the already explained in connection with the head mounted display devices advantages.

In diesem Zusammenhang ist es ferner von Vorteil, wenn zur Stabilisierung die Position des Anzeigeelements verändert wird. Dies bietet sich insbesondere bei VST-Systemen an. Auch bei kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtungen, bei denen das Anzeigeelement als teildurchlässiges Display mit einzelnen, steuerbaren Bildpunkten ausgebildet ist und nicht lediglich als Projektionsfläche oder Projektionshintergrund für die virtuellen Bildinhalte dient, bietet sich eine Bewegung des Anzeigeelements oder eine Veränderung der Position des Anzeigeelements zur Stabilisierung der Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte an. In this context, it is also advantageous if the position of the display element is changed for stabilization. This is particularly suitable for VST systems. Even with head-mounted display devices in which the display element is designed as a partially transparent display with individual, controllable pixels and not just serves as a projection or projection background for the virtual image content, offers a movement of the display element or a change in the position of the display element to stabilize the Einblendungsposition virtual image content.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass zur Stabilisierung die Position eines optischen Elements im Strahlengang zur Erzeugung der virtuellen Bildinhalte auf dem Anzeigeelement verändert wird. Eine solche Stabilisierung ist für kopfbefestigbare Anzeigevorrichtungen besonders vorteilhaft, bei denen die virtuellen Bildinhalte im Rahmen eines Projektionsvorgangs auf dem Anzeigeelement dargestellt werden. A further advantageous embodiment of the method provides that the position of an optical element in the beam path for generating the virtual image content on the display element is changed for stabilization. Such stabilization is particularly advantageous for head-mounted display devices in which the virtual image contents are displayed on the display element as part of a projection process.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass zur Stabilisierung die Position eines Projektionselements, insbesondere einer OLED, zur Erzeugung der virtuellen Bildinhalte verändert wird. A further advantageous embodiment of the method provides that the position of a projection element, in particular an OLED, for generating the virtual image content is changed for stabilization.

Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren vorsieht, zur Stabilisierung die Bildpunkte auf einem Projektionselement zur Erzeugung der virtuellen Bildinhalte zu verschieben und/oder zu rotieren. Eine elektronische Rotation der Bildpunkte bietet sich im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens einerseits an, wenn die Anzeige der virtuellen Bildinhalte durch einen Projektionsvorgang erzeugt werden, da die Rotation und/oder die Translation aller Bildpunkte schnell und mit geringem Aufwand vorgenommen werden kann. Gleichermaßen bietet sich eine solche Stabilisierung auch dann an, wenn die kopfbefestigbare Anzeigevorrichtung ein teildurchlässiges Display mit einzeln aktiv ansteuerbaren Bildpunkten aufweist. It is also advantageous, when the method provides, for the purpose of stabilization, to shift and / or to rotate the pixels on a projection element for generating the virtual image contents. An electronic rotation of the pixels is in the context of the proposed method, on the one hand, when the display of the virtual image contents are generated by a projection process, since the rotation and / or translation of all pixels can be made quickly and with little effort. Likewise, such a stabilization is also suitable if the head-mounted display device has a partially transparent display with individually activatable pixels.

Weitere Vorteile und Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie auch eines erfindungsgemäßen Verfahrens, werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der beigefügten, stark schematisierten Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert werden. Darin zeigen: Further advantages and details of a device according to the invention, as well as a method according to the invention, will be explained below with the aid of the attached, highly schematic drawings of exemplary embodiments. Show:

1 in schematischer Darstellung eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtung; 1 a schematic representation of a first embodiment of a head mounted display device according to the invention;

2 eine beispielhafte Darstellung einer Überlagerung aus realen Bildinhalten und virtuellen Bildinhalten mit einer erfindungsgemäßen kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtung. 2 an exemplary representation of an overlay of real image content and virtual image content with a head mounted display device according to the invention.

Kopfbefestigbare Anzeigevorrichtungen 1 sind aus vielen Bereichen des täglichen Lebens bekannt. Mögliche, bekannte Ausgestaltungen solcher kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtungen 1 sind beispielsweise HMDs (Head-Mounted-Displays), welche als Helme, Datenbrillen oder dergleichen ausgebildet sein können. Kopfbefestigbare Anzeigevorrichtungen 1 werden häufig für die Darstellung einer erweiterten Realität oder die Anzeige von Augmented Reality-Inhalten verwendet. Auch in weiten Teilen des Militärs finden solche kopfbefestigbare Anzeigevorrichtungen 1 bereits Einsatz. Head-mounted display devices 1 are known from many areas of daily life. Possible, known embodiments of such head-mounted display devices 1 For example, HMDs (head-mounted displays), which may be designed as helmets, data glasses or the like. Head-mounted display devices 1 are often used to represent augmented reality or display augmented reality content. Also in large parts of the military find such head-mounted display devices 1 already in use.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anzeigevorrichtungen 1 hat es sich jedoch gezeigt, dass bei der Anzeige von virtuellen Bildinhalten, die realen Bildinhalten überlagert angezeigt werden, eine Bewegung der Anzeigevorrichtung nicht ausreichend berücksichtigt werden kann, woraus eine unrealistische überlagerte Anzeige von virtuellen und realen Bildinhalten resultiert, die letztlich auch zu Unwohlsein und Schwindelgefühlen beim Benutzer führen kann. In the known from the prior art display devices 1 However, it has been shown that in the display of virtual image content, the real image content is displayed superimposed, a movement of the display device can not be sufficiently considered, from which An unrealistic superimposed display of virtual and real image content results, which can ultimately lead to discomfort and dizziness in the user.

Mit der erfindungsgemäßen kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtung 1 soll die Darstellung realer Bildinhalte und dazu überlagerter virtueller Bildinhalte für den Benutzer verbessert werden. Hierzu soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung, welches in 1 gezeigt ist, eingegangen werden. Die Darstellung der 2 veranschaulicht die Funktionsweise der Anzeigevorrichtung 1 und skizziert dazu eine Kombination aus virtuellen Bildinhalten und realen Bildinhalten. With the head-mounted display device according to the invention 1 To improve the presentation of real image content and superimposed virtual image content for the user. For this purpose, the following is based on an embodiment of the device, which in 1 shown will be received. The presentation of the 2 illustrates the operation of the display device 1 and outlines a combination of virtual image content and real image content.

In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtung 1 in einer schematisierten Darstellung gezeigt. Die kopfbefestigbare Anzeigevorrichtung 1 setzt sich aus mehreren einzelnen Bestandteilen zusammen, welche jeweils verschiedene Funktionen aufweisen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Anzeigevorrichtung 1 ein Anzeigeelement 4, eine Tracking-Kamera 5, einen ersten teildurchlässigen Spiegel 10, einen zweiten teildurchlässigen Spiegel 11, eine Linsenanordnung 9, ein Projektionselement 7 sowie eine Augenerfassungskamera 12 auf. In the 1 is an embodiment of a head mounted display device according to the invention 1 shown in a schematic representation. The head mounted display device 1 is composed of several individual components, each having different functions. In the present embodiment, the display device 1 a display element 4 , a tracking camera 5 , a first semitransparent mirror 10 , a second semitransparent mirror 11 , a lens arrangement 9 , a projection element 7 as well as an eye-tracking camera 12 on.

Die Tracking-Kamera 5 sowie die Augenerfassungskamera 12 dienen dabei in Verbindung mit gegebenenfalls weiteren, nicht dargestellten Sensoren und Markern dazu, die Position sowie die Blickrichtung 2 oder das daraus abgeleitete Sichtfeld des Benutzers 3 zu bestimmen. Die Trackingkamera 5 erfasst dabei die reale Umwelt anhand des beispielhaft dargestellten Lichtwegs 6. Die Augenerfassungskamera bildet unter anderem die Ausrichtung der Pupille im Auge ab, was anhand des beispielhaften Lichtwegs 13 dargestellt ist. The tracking camera 5 as well as the eye-tracking camera 12 serve in conjunction with optionally further, not shown, sensors and markers to the position and the line of sight 2 or the user's derived field of view 3 to determine. The tracking camera 5 captures the real environment using the exemplified light path 6 , Among other things, the eye-tracking camera images the orientation of the pupil in the eye, which is based on the exemplary light path 13 is shown.

Ausgehend von der ermittelten Position und dem Sichtfeld kann mittels einer externen und ebenfalls nicht dargestellten Vorrichtung eine Auswahl der darzustellenden virtuellen Bildinhalte sowie die Bestimmung der Einblendungsposition erfolgen. Bei der externen Vorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Recheneinheit handeln, die insbesondere zur Verarbeitung und Bearbeitung von Bildinhalten ausgelegt ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Recheneinheit nicht extern angeordnet oder ausgebildet ist, sondern in die kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtung 1 integriert ist. Wiederum basierend auf diesen Ergebnissen kann ein Datensignal generiert und an das Projektionselement 7 der kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtung 1 gesendet werden. Dazu kann vorgesehen sein, dass eine kabelgebundene oder kabellose Datenverbindung zwischen der Recheneinheit und der kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtung 1, insbesondere dem Projektionselement, ausgebildet ist. Based on the determined position and the field of view can be done by means of an external and also not shown device, a selection of the displayed virtual image content and the determination of the insertion position. The external device may be, for example, a computing unit that is designed in particular for processing and processing image contents. However, it can also be provided that the arithmetic unit is not arranged or constructed externally, but in the head-mounted display device 1 is integrated. Again, based on these results, a data signal can be generated and sent to the projection element 7 the head mounted display device 1 be sent. For this purpose, it can be provided that a wired or wireless data connection between the arithmetic unit and the head-mounted display device 1 , in particular the projection element is formed.

Vom Projektionselement 7 ausgehend erstreckt sich bis hin zum Anzeigeelement 4 der Projektionsweg 8, der einen Strahlengang zur Erzeugung der virtuellen Bildinhalte auf dem Anzeigeelement 4 aufspannt, wobei die von dem Projektionselement 7 erzeugte Strahlung das Linsensystem 14 mit den Linsen 9 und die halbdurchlässigen Spiegel 10 und 11 passiert, bevor die virtuellen Bildinhalte auf den Anzeigeelement 4 an der gewünschte Einblendungsposition angezeigt werden. From the projection element 7 starting extends up to the display element 4 the projection path 8th providing a beam path for generating the virtual image content on the display element 4 spans, taking the from the projection element 7 Radiation generated the lens system 14 with the lenses 9 and the half-transparent mirrors 10 and 11 happens before the virtual image content on the display element 4 displayed at the desired display position.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 kann beispielsweise in Form einer Brille, eines Helms oder dergleichen ausgebildet sein und auf den Kopf des Benutzers 3 aufgesetzt werden. Bei der Anzeigevorrichtung 1 der 1 handelt es sich dementsprechend um ein sog. OST-System, bei dem das halbdurchlässige Anzeigeelement 4 in Verbindung mit dem halbdurchlässigen Spiegel 10 einerseits dafür sorgen, dass der Benutzer 3 die virtuellen Bildinhalte auf dem Anzeigeelement 4 wahrnehmen kann und die halbdurchlässige Ausführung des Anzeigeelements 4 und des Spiegels 10 gleichermaßen dafür sorgen, dass der Benutzer die auf der ihm abgewandten Seite des Anzeigeelements 4 befindliche reale Umgebung oder realen Bildinhalte ebenfalls wahrnehmen kann. The display device according to the invention 1 For example, it may be in the form of glasses, a helmet or the like and on the user's head 3 be put on. In the display device 1 of the 1 Accordingly, it is a so-called. OST system in which the semipermeable display element 4 in conjunction with the semi-transparent mirror 10 on the one hand, ensure that the user 3 the virtual image content on the display element 4 and the semipermeable execution of the display element 4 and the mirror 10 equally ensure that the user on the side facing away from the display element 4 real environment or real image content.

Damit werden die virtuellen Bildinhalte den realen Bildinhalten überlagert angezeigt. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die Anzeigevorrichtung 1 dadurch gelöst, dass die Vorrichtung ein oder eine Mehrzahl von Stabilisatoren 16, 17 aufweist, die die Stabilisierung der Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte gegenüber den realen Bildinhalten bei einer Bewegung der Anzeigevorrichtung sicherstellt. Im Beispiel der 1 sind Stabilisatoren 16 an dem teildurchlässigen Spiegel 10, dem teildurchlässigen Spiegel 11 und dem Projektionselement 7 angeordnet. Es kann alternativ jedoch auch nur ein einziger Stabilisator vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich zu dem Ausführungsbeispiel der 1 ist es auch möglich, einen Stabilisator an einer Linse 9 und/oder am Linsensystem 14 anzuordnen, um die gewünschte Stabilisierung zu erreichen. Bei den Stabilisatoren 16.1, 16.2 handelt es sich um mechanische Stabilisatoren, die entsprechend dazu eingerichtet sind, die Position des Projektionselements 7, die Position des teildurchlässigen Spiegels 10 oder die Position des teildurchlässigen Spiegels 11 zu verändern. Durch eine solche Positionsänderung wird die Abbildung zwischen dem Projektionselement 7 und dem Anzeigeelement 4 verändert, wodurch die Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte auf dem Anzeigeelement 4 stabilisiert wird. This displays the virtual image content superimposed on the real image content. The object of the present invention is achieved by the display device 1 achieved in that the device one or a plurality of stabilizers 16 . 17 which ensures the stabilization of the insertion position of the virtual image contents in relation to the real image contents during a movement of the display device. In the example of 1 are stabilizers 16 on the semitransparent mirror 10 , the semitransparent mirror 11 and the projection element 7 arranged. Alternatively, however, only a single stabilizer may be provided. Alternatively or in addition to the embodiment of 1 It is also possible to use a stabilizer on a lens 9 and / or on the lens system 14 to achieve the desired stabilization. With the stabilizers 16.1 . 16.2 These are mechanical stabilizers, which are set up according to the position of the projection element 7 , the position of the semitransparent mirror 10 or the position of the partially transmissive mirror 11 to change. By such a change in position, the image becomes between the projection element 7 and the display element 4 changed, whereby the insertion position of the virtual image content on the display element 4 is stabilized.

Die mechanischen Stabilisatoren 16.1 können beispielsweise als schnell ansprechende Aktuatoren in Form von Linearmotoren ausgebildet sein. Der am teildurchlässigen Spiegel 11 angeordnete mechanische Stabilisator 16.2 ist in dem Beispiel der 1 als Piezo-mechanischer Stabilisator ausgeführt. The mechanical stabilizers 16.1 For example, they can be designed as fast-response actuators in the form of linear motors. The partially transparent mirror 11 arranged mechanical stabilizer 16.2 is in the example of 1 designed as a piezo-mechanical stabilizer.

Zudem ist in 1 ein elektronischer Stabilisator 17 vorgesehen. Der elektronische Stabilisator 17 ist dazu eingerichtet, die einzeln aktivierbaren, insbesondere steuerbaren Bildpunkte des Projektionselements 7 zu verschieben und/oder zu rotieren. Auch dadurch kann eine Stabilisierung der Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte auf dem Anzeigeelement 4 erreicht werden, da in diesem Fall bereits die vom Projektionselement 7 ausgehenden Strahlen oder ausgehende Strahlung verschoben und/oder rotiert ist, was nach dem Durchlaufen des Strahlengangs dem Projektionsweg 8 zwischen dem Projektionselement und dem Anzeigeelement 4 zu einer veränderten und/oder stabilisierten Anzeige der virtuellen Bildinhalte führt. Moreover, in 1 an electronic stabilizer 17 intended. The electronic stabilizer 17 is adapted to the individually activatable, in particular controllable pixels of the projection element 7 to move and / or rotate. This also stabilizes the insertion position of the virtual image contents on the display element 4 be reached, since in this case already the projection from the element 7 outgoing beams or outgoing radiation is shifted and / or rotated, which after passing through the beam path the projection path 8th between the projection element and the display element 4 results in a modified and / or stabilized display of the virtual image content.

Um die Bewegung der Anzeigevorrichtung zu erfassen, ist im Beispiel der 1 vorgesehen, dass ein Sensor 15 an dem Anzeigeelement 4 angebracht ist, um die Bewegung der Anzeigevorrichtung zu erfassen. Der Sensor 15 kann beispielsweise als Gyroskop ausgestaltet sein und zudem mit einer nicht dargestellten schnellarbeitenden Verarbeitungseinheit verknüpft sein. In order to detect the movement of the display device is in the example of 1 provided that a sensor 15 on the display element 4 is mounted to detect the movement of the display device. The sensor 15 For example, it can be designed as a gyroscope and can also be linked to a high-speed processing unit (not shown).

In der 1 wird anhand der punktliniert dargestellten Linien die direkte oder möglichst unmittelbare Verbindung zwischen dem Sensor 15 und dem Stabilisatoren 16 oder dem Stabilisator 17 veranschaulicht. Denn die Stabilisierung der Einblendungsposition der virtuellen Bildinhalte kann umso effektiver erfolgen, je schneller eine vom Sensor 15 erfasste Bewegung an einen mechanischen Stabilisator 16 oder einen elektronischen Stabilisator 17 übermittelt und von letzterem eine entsprechende Stabilisierung vorgenommen wird. In the 1 is the direct or as close as possible connection between the sensor based on the lines shown in dotted lines 15 and the stabilizer 16 or the stabilizer 17 illustrated. Because the stabilization of the insertion position of the virtual image content can be made more effective, the faster one of the sensor 15 detected movement to a mechanical stabilizer 16 or an electronic stabilizer 17 transmitted by the latter and stabilized accordingly.

2 zeigt beispielhaft eine schematische Anzeige, wie sie der Benutzer 3 bei der Benutzung einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 wahrnehmen kann. Dabei werden reale Bildinhalte 18 angezeigt. Die realen Bildinhalte 18 würde der Benutzer 3 in gleicher Weise wahrnehmen oder sehen, wenn er die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung nicht benutzen würde. In der Anzeige sind zudem virtuelle Bildinhalte 19 den realen Inhalten 18 überlagert dargestellt. 2 shows by way of example a schematic display as the user 3 when using a display device according to the invention 1 can perceive. This will be real image content 18 displayed. The real picture content 18 would the user 3 perceive or see in the same way if he would not use the display device according to the invention. The ad also contains virtual image content 19 the real content 18 superimposed.

Die virtuellen Bildinhalte 19 sollen dabei an einem bestimmten, statischen und unveränderlichen Ort, der sogenannten Einblendungsposition 20, angezeigt und den realen Bildinhalten 18 überlagert werden. Die Einblendungsposition 20 ist eine Position, die einen Bezug zur realen Welt und realen Bildinhalten 18 herstellt. Um den Bezug zwischen der realen Welt oder den realen Bildinhalten 18 und der Einblendungsposition 20 herzustellen, können in der realen Welt Marker 21 angeordnet sein. Die Marker 21 können beispielsweise für das menschliche Auge sichtbar oder unsichtbar ausgebildet sein. Die kopfbefestigbare Anzeigevorrichtung 1 kann die Marker 21 registrieren und daraus die Einblendungsposition 20 der virtuellen Bildinhalte 19 bestimmen. The virtual image content 19 are supposed to be at a certain, static and unchanging place, the so-called overlay position 20 , displayed and the real picture content 18 be superimposed. The insertion position 20 is a position that relates to the real world and real picture content 18 manufactures. To the relation between the real world or the real image content 18 and the insertion position 20 can produce in the real world marker 21 be arranged. The markers 21 For example, they may be visible or invisible to the human eye. The head mounted display device 1 can the markers 21 register and from this the insertion position 20 the virtual image content 19 determine.

Die unrealistische Darstellung der virtuellen Bildinhalte 19 wird mit einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 dadurch unterbunden oder zumindest minimiert, dass die oben beschriebenen Stabilisatoren 16.1, 16.2 und 17 die Einblendungsposition 20 anpassen oder verändern, wenn sich die Anzeigevorrichtung 1 gegenüber den realen Bildinhalten 18 bewegt beispielsweise wenn der Benutzer 3 den Kopf dreht. Mit der Stabilisierung der Einblendungsposition 20 wird erreicht, dass die Relativanordnung der realen Bildinhalte 18 zu den virtuellen Bildinhalten 19 unverändert bleibt, auch wenn sich die Anzeigevorrichtung bewegt. Während der Bewegung der kopfbefestigbaren Anzeigevorrichtung 1 wird durch die Rückkopplung zwischen dem Sensor 15 und dem Stabilisator 17 oder den Stabilisatoren 16.1, 17 die Einblendungsposition 20 in so kurzer Zeit stabilisiert, dass die Latenzzeiten bei der Erstellung der virtuellen Bildinhalte 19 oder der virtuellen und realen Bildinhalte 18, 19 nicht mehr zu einer wahrnehmbaren Veränderung der Einblendungsposition 20 bezüglich der realen Bildinhalte 18 führt. The unrealistic representation of the virtual image content 19 is with a display device according to the invention 1 thereby preventing or at least minimizing that the stabilizers described above 16.1 . 16.2 and 17 the insertion position 20 adjust or change when the display device 1 compared to the real picture content 18 For example, if the user moves 3 turns his head. With the stabilization of the insertion position 20 is achieved that the relative arrangement of the real image content 18 to the virtual image content 19 remains unchanged, even if the display device moves. During movement of the head mounted display device 1 is due to the feedback between the sensor 15 and the stabilizer 17 or the stabilizers 16.1 . 17 the insertion position 20 stabilized in such a short time that the latency in the creation of virtual image content 19 or the virtual and real image content 18 . 19 no longer a perceptible change in the insertion position 20 regarding the real picture content 18 leads.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Kopfbefestigbare Anzeigevorrichtung Head-mounted display device
2 2: Blickrichtung line of sight
3 3: Benutzer user
4 4: Anzeigeelement display element
5 5: Tracking-Kamera Tracking camera
6 6: Lichtweg light path
7 7: Projektionselements projection element
8 8th: Projektionsweg projection path
9 9: Linsenanordnung lens assembly
10 10: Spiegel mirror
11 11: Spiegel mirror
12 12: Augenerfassungskamera Eye detection camera
13 13: Lichtweg light path
14 14: Linsensystem lens system
15 15: Sensor sensor
16.116.1: mechanischer Stabilisator mechanical stabilizer
16.216.2: mechanischer Stabilisator mechanical stabilizer
17 17: elektronischer Stabilisator electronic stabilizer
18 18: reale Bildinhalte real picture content
19 19: virtuelle Bildinhalte virtual image content
20 20: Einblendungsposition insertion position
21 21: Marker marker

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010016113 A1 [0004]

Claims

Head-mounted display device with a field of view of the user ( 3 ) arranged display element ( 4 ) for displaying virtual image content ( 19 ), the real image content ( 18 ) are indicated superimposed by a stabilizer ( 16.1 . 16.2 . 17 ) for stabilizing an overlay position ( 20 ) of the virtual image content ( 19 ) compared to the real image content ( 18 ) during a movement of the display device ( 1 ).

Head-mounted display device according to claim 1, characterized by a sensor ( 15 ) for detecting the movement of the display device ( 1 ).

Head-mounted display device according to claim 2, characterized in that the sensor ( 15 ) in such a way with the stabilizer ( 16.1 . 16.2 . 17 ) is connected, that sensor signals as control signals of the stabilizer ( 16.1 . 16.2 . 17 ) are usable.

Head-mounted display device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the stabilizer as a mechanical stabilizer ( 16.1 . 16.2 ) is executed.

Head-mounted display device according to claim 4, characterized in that the mechanical stabilizer ( 16.1 . 16.2 ) comprises an electromechanical actuator.

Head-mounted display device according to claim 5, characterized in that the electromechanical actuator is designed as a motor, in particular as a linear motor.

Head-mounted display device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the mechanical stabilizer ( 16.1 . 16.2 ) for changing the position of the display element ( 4 ) to the user ( 3 ) is set up.

Head-mounted display device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the mechanical stabilizer ( 16.1 . 16.2 ) for changing the position of an optical element in the beam path for generating the virtual image content on the display element ( 4 ) is set up.

Head-mounted display device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the mechanical stabilizer ( 16.1 . 16.2 ) for changing the position of a projection element ( 7 ), in particular an OLED for generating the virtual image content ( 19 ) is set up.

Head-mounted display device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the stabilizer as electronic stabilizer ( 17 ) is trained.

Head-mounted display device according to claim 10, characterized in that the electronic stabilizer ( 17 ) for changing the insertion position ( 20 ) of the virtual image content ( 19 ) compared to the real image content ( 18 ) is set up.

Head-mounted display device according to claim 10 or 11, characterized in that the electronic stabilizer ( 17 ) for translating and / or rotating the pixels on a projection element ( 7 ) for generating the virtual image content ( 19 ) or the display element ( 4 ) is set up.

Method for Displaying Virtual Image Content ( 19 ), the real image content ( 18 ) are displayed superimposed with a head mounted display device ( 1 ), which is a display element ( 4 ) in the field of view of the user ( 3 ) characterized in that an overlay position ( 20 ) of the virtual image content ( 19 ) compared to the real image content ( 18 ) during a movement of the display device ( 1 ) with a stabilizer ( 16.1 . 16.2 . 17 ) is stabilized.

A method according to claim 13, characterized in that for stabilization, the position of the display element ( 4 ) is changed.

A method according to claim 13 or 14, characterized in that for stabilizing the position of an optical element in the beam path for generating the virtual image content ( 19 ) on the display element ( 4 ) is changed.

Method according to one of Claims 13 to 15, characterized in that the position of a projection element ( 7 ), in particular an OLED for generating the virtual image content ( 19 ) is changed.

A method according to claim 13 to 16, characterized in that for stabilization the insertion position ( 20 ) of the virtual image content ( 19 ) compared to the real image content ( 18 ) is changed electronically.

A method according to claim 17, characterized in that for stabilization the pixels on a projection element ( 7 ) or the display element ( 4 ) for generating the virtual image content ( 19 ) and / or rotated.