DE102019118854A1

DE102019118854A1 - Head-mounted display for use in dynamic application areas

Info

Publication number: DE102019118854A1
Application number: DE102019118854.7A
Authority: DE
Inventors: Gunter Hannig
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-07-11
Filing date: 2019-07-11
Publication date: 2021-01-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Head-Mounted-Display (HMD) zum Einsatz in dynamischen Anwendungsgebieten, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, umfassend:- einen vor dem Gesicht eines Benutzers, insbesondere vor dessen Augen und gegebenenfalls auch vor dessen Stirn und/oder Wangen, anzuordnenden HMD-Hardwareblock, der optische und elektronische Komponenten zum Erzeugen eines virtuellen Anzeigebilds und ein diese Komponenten zusammenhaltendes Gehäuse aufweist; und- eine zur Befestigung und Fixierung des HMD-Hardwareblocks am Kopf des Benutzers und vor seinem Gesicht ausgebildete Halterung, wobei- das HMD mehrere aktive und/oder passive Sollbruchstellen aufweist, die dazu ausgebildet sind, das HMD bei und/oder kurz vor einem Unfall oder einer Kollision mit einem Fremdkörper in mehrere voneinander vollständig abgetrennte Kleinteile zerfallen zu lassen, wobei der HMD-Hardwareblock in mindestens vier, insbesondere mindestens sechs, vorzugsweise mindestens acht der Kleinteile zerfällt und die Halterung vorzugsweise in mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, besonders bevorzugt mindestens vier der Kleinteile zerfällt.The invention relates to a head-mounted display (HMD) for use in dynamic fields of application, in particular in a motor vehicle, comprising: an HMD to be arranged in front of a user's face, in particular in front of his eyes and possibly also in front of his forehead and / or cheeks Hardware block comprising optical and electronic components for generating a virtual display image and a housing holding these components together; and a holder designed to fasten and fix the HMD hardware block on the user's head and in front of his face, the HMD having several active and / or passive predetermined breaking points which are designed to secure the HMD during and / or shortly before an accident or a collision with a foreign body into several completely separated small parts, the HMD hardware block disintegrating into at least four, in particular at least six, preferably at least eight of the small parts and the holder preferably into at least two, in particular at least three, particularly preferably at least four of the small parts fall apart.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Head-Mounted-Display (HMD), d. h. eine Anzeigevorrichtung umfassend einen vor dem Gesicht eines Benutzers anzuordnenden HMD-Hardwareblock aus optischen und elektronischen Komponenten zum Erzeugen eines virtuellen Anzeigebilds und einem diese Komponenten zusammenhaltenden Gehäuse oder Rahmen sowie eine Halterung zur Befestigung und Fixierung des HMD-Hardwareblocks am Kopf des Benutzers und vor seinem Gesicht. Insbesondere kann es sich beim HMD um eine ein Virtual-Reality-(VR-) oder Augmented-Reality- (AR-) Brille handeln.The invention relates to a head-mounted display (HMD), d. H. a display device comprising an HMD hardware block of optical and electronic components to be arranged in front of the face of a user for generating a virtual display image and a housing or frame that holds these components together and a holder for fastening and fixing the HMD hardware block to the user's head and in front of his face . In particular, the HMD can be virtual reality (VR) or augmented reality (AR) glasses.

Technischer HintergrundTechnical background

Es sind Head-Mounted-Displays (HMDs) der obigen Art in Form diverser Augmented-Reality- (AR) und Virtual-Reality- (VR) Geräte bekannt, die brillenartig getragen oder am Kopf des Benutzers angebracht werden. Das bildgebende Display ist dabei entweder fest im HMD verbaut oder es sind Befestigungsmechanismen vorgesehen, die die Nutzung von externen Displays (z. B. eines Smartphones) ermöglichen. Derartige HMDs kommen meist im Gaming- und Entertainment-Bereich zum Einsatz und ermöglichen es ihren Trägern in virtuelle Welten einzutauchen und diese (audio-) visuell zu erleben:Head-mounted displays (HMDs) of the above type are known in the form of various augmented reality (AR) and virtual reality (VR) devices that are worn like glasses or attached to the user's head. The imaging display is either permanently installed in the HMD or fastening mechanisms are provided that enable the use of external displays (e.g. a smartphone). Such HMDs are mostly used in the gaming and entertainment sector and enable their wearers to immerse themselves in virtual worlds and experience them (audio) visually:

Head-Mounted-Displays in Form von VR-Brillen (auch VR-Headsets genannt) sind beispielsweise aus dem Bereich der Computerspiele bekannt und ermöglichen einem Benutzer ein vollständiges Eintauchen in eine virtuelle Welt (Virtual Reality). Ein immersives 3D-Erlebnis wird dabei in der Regel durch das autostereoskopische Abspielen zweier leicht unterschiedlicher 2D-Inhalte auf jeweils für ein Auge des Benutzers vorgesehenen Displays und eine zum komfortablen Betrachten eines vergrößerten virtuellen Anzeigebilds geeignete Linsenoptik erzeugt, die zwischen dem Display und den Augen des Benutzers angeordnet ist. Ferner sind im Vergleich zu VR-Brillen typischerweise deutlich leichter ausgebildete, nach außen durchsichtige und herkömmlichen Brillen stärker ähnelnde AR-Brillen (auch „smart glasses“ genannt) bekannt, die dem Benutzer freie Sicht auf die Umwelt bieten und in diese lediglich ergänzende Zusatzinhalte einblenden (erweiterte Realität oder Augmented Reality).Head-mounted displays in the form of VR glasses (also known as VR headsets) are known, for example, from the field of computer games and enable a user to completely immerse themselves in a virtual world (virtual reality). An immersive 3D experience is usually generated by the autostereoscopic playback of two slightly different 2D content on displays provided for one eye of the user and a lens optic suitable for convenient viewing of an enlarged virtual display image, which is placed between the display and the eyes of the User is arranged. Furthermore, compared to VR glasses, AR glasses (also known as “smart glasses”) that are typically much lighter, are more transparent to the outside and more similar to conventional glasses are known, which offer the user a clear view of the environment and only display additional additional content (augmented reality or augmented reality).

Herkömmliche HMD-Modelle, vor allem VR-Geräte wie VR-Brillen, sind für den stationären Einsatz entwickelt worden und sind daher meist schwer und unhandlich und haben oft eine starre und ausladende „Taucherbrillenform“. Sie bestehen aus diversen starren Komponenten und Bauteilen, wie einem Gehäuse oder einem Rahmen (durch das der Benutzer auf das Display sieht) mit darin befestigten Elektronikplatinen, Kabelverbindungen, optischen Linsen, ggf. einem Display und einer Halterung zur Befestigung am Kopf des Benutzers. Zusätzlich sind häufig Sensoren verbaut, die eine Lage oder Lageveränderungen des HMDs im Raum messen (z. B. IR-Sensoren, Gyroskope, Beschleunigungssensoren, Kameras).Conventional HMD models, especially VR devices such as VR glasses, have been developed for stationary use and are therefore mostly heavy and unwieldy and often have a rigid and expansive "diving glasses" shape. They consist of various rigid components and parts, such as a housing or a frame (through which the user can see the display) with electronic boards, cable connections, optical lenses, possibly a display and a bracket for attachment to the user's head. In addition, sensors are often installed that measure a position or changes in position of the HMD in space (e.g. IR sensors, gyroscopes, acceleration sensors, cameras).

Eine Gefahr bei einem Unfall können insbesondere ein fester Rahmen oder das Gehäuse eines solchen HMDs darstellen, die meist konstruktiv dazu ausgelegt sind, eine maximale Festigkeit für das HMD zu bieten und die Verwindungssteifheit zu gewährleisten. Bei einem frontalen Aufprall des Kopfes samt HMD auf einer festen Oberfläche (z. B. einem ausgelöstem Airbag, einer Sitzrückenlehne oder dem Armaturenbrett) kann dies jedoch durch die punktuelle Belastung zu schweren Verletzungen an Gesichtsknochen, Nase, Augen und Stirn führen. Das HMD würde förmlich in das Gesicht „hineingeschoben“ werden, denn die Festigkeit des Kopfes kann in solchen Fällen schwächer sein als die des HMDs.In the event of an accident, a fixed frame or the housing of such an HMD can in particular represent a risk, which are usually designed to offer maximum strength for the HMD and to ensure torsional rigidity. In the event of a frontal impact of the head including the HMD on a solid surface (e.g. a deployed airbag, a seat backrest or the dashboard), this can lead to severe injuries to the facial bones, nose, eyes and forehead due to the punctual stress. The HMD would literally be “pushed” into the face, because the strength of the head can be weaker than that of the HMD in such cases.

Bei der Nutzung in einem fahrenden Fahrzeug oder anderen dynamischen Anwendungen, wie z. B. einem Flugzeug oder Zug, können HMDs mit starrer und ausladender „Taucherbrillenform“ deshalb eine akute Gefahr für den Benutzer und die Mitfahrer im Crashfall darstellen; durch das beträchtliche zusätzliche Gewicht, das am Kopf angebracht wird, könnten neben den oben erwähnten Verletzungen zudem weitere inakzeptable Belastungen für die Wirbelsäule und den Kopf des Benutzers im Verlauf eines Unfalls entstehen.When used in a moving vehicle or other dynamic applications, such as B. an airplane or train, HMDs with rigid and sweeping “diving goggles” can therefore represent an acute danger for the user and passengers in the event of a crash; the considerable additional weight that is attached to the head, in addition to the injuries mentioned above, could also result in further unacceptable loads on the spine and head of the user in the course of an accident.

Für vergleichsweise leicht ausgebildete herkömmliche Sehhilfen (Brillen) oder AR-Brillen sind zur Verletzungsvermeidung beim Einsatz im fahrenden Fahrzeug Lösungsansätze bekannt, die die (AR-)Brille im Falle eines Unfalls noch vor einer zu vermeidenden Kollision mit dem Airbag vom Kopf des Benutzers zum Dachhimmel hin hochziehen oder hochschleudern:

So ist aus DE 101 37 804 A1 eine Vorrichtung zum Entfernen einer Brille vom Kopf einer diese tragenden Person in einem Kraftfahrzeug bekannt, die die Brille im Falle eines Unfalls mittels einer Schnur an den Dachhimmel zieht. Nachteilig ist dabei, dass die Schnur wie ein Sicherheitsgurt permanent getragen werden muss.

For comparatively lightly designed conventional visual aids (glasses) or AR glasses, approaches to avoiding injury when used in a moving vehicle are known which move the (AR) glasses from the user's head to the headliner in the event of an accident before a collision with the airbag to be avoided pull up or throw up:

So it's over DE 101 37 804 A1 a device for removing glasses from the head of a person wearing them in a motor vehicle is known, which in the event of an accident pulls the glasses to the headliner by means of a cord. The disadvantage here is that the cord has to be worn permanently like a seat belt.

Andererseits schlägt DE 10 2017 207 608 A1 eine AR-Brille zum Anzeigen verkehrsbezogener und/oder anderer Daten für einen Passagier eines Kraftfahrzeugs vor, die eine durch ein Auslösesignal einer Kollisionserfassungsvorrichtung aktivierbare Abtrennvorrichtung zum Abtrennen der AR-Brille vom Kopf des Passagiers umfasst. Die spezifisch beschriebene Abtrennvorrichtung umfasst einen Versatzmechanismus zum schnellen Versetzen einer Nasenauflage der AR-Brille nach unten, wodurch die AR-Brille nach oben geschleudert wird. Zusätzlich kann ein durch dasselbe Auslösesignal aktivierbarer Trennmechanismus zum Abtrennen der Ohrenbügel vorgesehen sein und/oder eine durch dasselbe Auslösesignal aktivierbare schützende Einhüllvorrichtung, die die gesamte weggeschleuderte AR-Brille zum Schutz der Passagiere und der Brille selbst nach Art eines Airbags für die AR-Brille umhüllt. Ferner können in der Nasenauflage und in den beiden Bügelscharnieren jeweils eine Sollbruchstelle vorgesehen sein, um das Abtrennen der AR-Brille vom Kopf des Passagiers zusätzlich zu unterstützen. Das in DE 10 2017 207 608 A1 beschriebene Hochschleudern der AR-Brille durch z. B. pyrotechnisch bewirktes Versetzen der Nasenauflage der Brille nach unten ist insbesondere für größer und schwerer ausgebildete HMDs, wie z. B. eine VR-Brille, weniger geeignet.On the other hand, beats DE 10 2017 207 608 A1 AR glasses for displaying traffic-related and / or other data for a passenger of a motor vehicle, which include a detaching device that can be activated by a trigger signal from a collision detection device for detaching the AR glasses from the passenger's head. The specifically described severing device includes a Displacement mechanism for quickly moving a nosepiece of the AR glasses downwards, causing the AR glasses to be thrown upwards. In addition, a separating mechanism that can be activated by the same trigger signal can be provided for separating the ear hooks and / or a protective wrapping device that can be activated by the same trigger signal and envelops the entire thrown AR glasses to protect the passengers and the glasses themselves in the manner of an airbag for the AR glasses . Furthermore, a predetermined breaking point can each be provided in the nose pad and in the two bracket hinges in order to additionally support the separation of the AR glasses from the passenger's head. This in DE 10 2017 207 608 A1 described throwing up the AR glasses by z. B. pyrotechnically caused relocation of the nose pad of the glasses down is especially for larger and heavier trained HMDs, such. B. VR glasses, less suitable.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Head-Mounted-Display (HMD) eingangs genannter Art, insbesondere eine VR-/AR-Brille, bereitzustellen, das durch effektive Schutzmaßnahmen einen möglichst umfassenden Unfallschutz seines Benutzers beim Einsatz in dynamischen Anwendungsgebieten, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, ermöglicht.The object of the present invention is to provide an improved head-mounted display (HMD) of the type mentioned at the beginning, in particular VR / AR glasses, which, through effective protective measures, provide the most comprehensive possible accident protection for its user when used in dynamic areas of application, in particular in a motor vehicle.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch ein Head-Mounted-Display (HMD) gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a head-mounted display (HMD) according to claim 1. Further refinements are given in the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Head-Mounted-Display (HMD) zum Einsatz in dynamischen Anwendungsgebieten, insbesondere in einem Kraftfahrzeug oder aber einem Flugzeug oder Zug etc., vorgesehen. Das HMD umfasst einen vor dem Gesicht eines Benutzers, insbesondere vor dessen Augen und gegebenenfalls auch vor dessen Stirn und/oder Wangen, anzuordnenden HMD-Hardwareblock, der optische und elektronische Komponenten zum Erzeugen eines für den Benutzer sichtbaren virtuellen Anzeigebilds und ein diese Komponenten zusammenhaltendes Gehäuse oder Rahmen aufweist. Ferner umfasst das HMD eine zur Befestigung des HMD-Hardwareblocks am Kopf des Benutzers und zur Fixierung des HMD-Hardwareblocks vor dessen Gesicht ausgebildete Halterung. Die Halterung ist abseits des Gesichts des Benutzers (d. h. z. B. an dessen Schläfen und/oder Ohren und/oder Kopfoberseite und/oder Kopfrückseite) anzuordnen und kann insbesondere starre Halterungsabschnitte wie z. B. Kopf- oder Ohrbügeln und/oder eine elastische Bandhalterung aus Gummi- oder Textilbändern umfassen oder darstellen.According to one aspect of the invention, a head-mounted display (HMD) is provided for use in dynamic areas of application, in particular in a motor vehicle or an airplane or train, etc. The HMD comprises an HMD hardware block to be arranged in front of a user's face, in particular in front of his eyes and possibly also in front of his forehead and / or cheeks, the optical and electronic components for generating a virtual display image visible to the user and a housing that holds these components together or frame. Furthermore, the HMD comprises a holder designed to fasten the HMD hardware block to the head of the user and to fix the HMD hardware block in front of the user's face. The holder is to be arranged away from the face of the user (i.e. e.g. on his temples and / or ears and / or top of the head and / or back of the head) and can in particular comprise rigid holder sections such as e.g. B. include or represent head or ear hooks and / or an elastic strap holder made of rubber or textile straps.

Das HMD der hierin dargelegten Art weist mehrere aktive und/oder passive Sollbruchstellen auf, die dazu ausgebildet sind, das HMD im Verlauf und/oder bereits kurz/unmittelbar vor einem Unfall oder einer Kollision mit einem Fremdkörper (wie z. B. einem Airbag oder einer Vordersitz-Rückenlehne in einem Kraftfahrzeug) in mehrere voneinander vollständig abgetrennte Kleinteile zerfallen zu lassen. Konkret sorgen die aktiven und/oder passiven Sollbruchstellen dafür, dass ein HMD kurz vor oder im Verlauf eines Crashfalls kontrolliert in deutlich kleinere Teile (Kleinteile) zerfällt. Dabei zerfällt der HMD-Hardwareblock in mindestens vier, insbesondere mindestens sechs oder sogar mindestens acht dieser Kleinteile.The HMD of the type set out herein has several active and / or passive predetermined breaking points, which are designed to open the HMD in the course of and / or shortly / immediately before an accident or a collision with a foreign body (such as an airbag or a front seat backrest in a motor vehicle) to disintegrate into several completely separated small parts. Specifically, the active and / or passive predetermined breaking points ensure that an HMD breaks down in a controlled manner into significantly smaller parts (small parts) shortly before or during a crash. The HMD hardware block is broken down into at least four, in particular at least six or even at least eight of these small parts.

Dadurch können selbst im Falle besonders großer und schwerer HMDs, insbesondere VR-Brillen, die Kleinteile, in die der HMD-Hardwareblock zerfällt, so klein sein, dass sie keine relevanten Verletzungen mehr erzeugen können. Insbesondere kann dadurch das eingangs beschriebene Problem eines kompakten, festen Körpers vor dem Gesicht des Benutzers im Crashfall beseitigt werden und ein zuverlässiger Unfallschutz für den Benutzer oder andere Personen gewährleistet sein, sodass der Einsatz solcher HMDs im dynamischen Bereich möglich wird.As a result, even in the case of particularly large and heavy HMDs, in particular VR glasses, the small parts into which the HMD hardware block disintegrates can be so small that they can no longer cause relevant injuries. In particular, the problem of a compact, solid body in front of the user's face in the event of a crash described above can be eliminated and reliable accident protection for the user or other persons can be ensured, so that the use of such HMDs in the dynamic range is possible.

Das Entfernen der Kleinteile vom Kopf des Benutzers bei oder nach dem Zerfallen des HMDs kann zum einen aufgrund der Trägheit der Kleinteile im Crashfall bereits dadurch bewirkt werden, dass die vollständig abgetrennten Kleinteile nicht mehr die im Crashfall enorme Beschleunigung/Verzögerung erfahren, der der Körper des Benutzers ausgesetzt ist, sondern ungebremst weiterfliegen. Zudem kann das Entfernen der abgetrennten Kleinteile vom Kopf des Benutzers durch die Einwirkungen beispielsweise des expandierenden Airbags des Kraftfahrzeugs auf das HMD unterstützt oder ermöglicht werden. Die Kleinteile, in die das HMD der hierin dargelegten Art zerfällt, können daher idealerweise so gewählt sein, dass sie optimal bei Druck von vorne (wie durch den Fahrzeugairbag o.ä.) vom Kopf des Trägers zur Seite/ nach Hinten abgleiten können.The removal of the small parts from the head of the user during or after the disintegration of the HMD can, on the one hand, be achieved due to the inertia of the small parts in the event of a crash that the completely separated small parts no longer experience the enormous acceleration / deceleration that the body of the User is exposed, but continue to fly unchecked. In addition, the removal of the separated small parts from the user's head can be supported or made possible by the effects of, for example, the expanding airbag of the motor vehicle on the HMD. The small parts into which the HMD of the type set out here breaks down can therefore ideally be selected so that they can slide off the wearer's head to the side / to the rear when pressure is applied from the front (such as from the vehicle airbag or the like).

Die genannten Kleinteile des HMD-Hardwareblocks können im zusammenhängenden Zustand des HMDs insbesondere symmetrisch bezüglich einer vertikalen Gesichtsmittellinie angeordnet sein, um ein möglichst widerstandsfreies und rasches Abgleiten der abgetrennten Kleinteile zu beiden Seiten des Benutzerkopfs nach hinten zu ermöglichen.The mentioned small parts of the HMD hardware block can be arranged in the connected state of the HMD, in particular symmetrically with respect to a vertical center line of the face, in order to allow the separated small parts to slide backwards on both sides of the user's head as quickly and with as little resistance as possible.

Die aktiven und/oder passiven Sollbruchstellen können dabei insbesondere an Stellen besonderer Belastung für den eingangs beschriebenen Fall eines frontalen Aufpralls des Kopfes samt HMD auf einer festen Oberfläche (z. B. einem ausgelöstem Airbag, einer Sitzrückenlehne oder dem Armaturenbrett) vorgesehen sein, so dass hier Teile des HMD-Hardwareblocks nachgeben bzw. brechen oder sich trennen, bevor die Belastung auf den Kopf verletzungsrelevante Schwere erreichen kann. Diese Sollbruchstellen können idealerweise so angeordnet sein, dass sie mehreren der folgenden Anforderungen genügen:

- die zerfallenen Kleinteile sind so klein, dass sie keine relevanten Verletzungen mehr erzeugen können;
- der Zerfall unterstützt das Loslösen des HMDs vom Kopf des Benutzers:
- die Halterungs-Bügel oder -Bänder werden gelöst; und/oder
- einzelne (beispielsweise flache) Kleinteile des HMD-Hardwareblocks können bei Druck von vorn an den Kopfseiten abgleiten anstatt sich gegen Schädelknochen zu drücken oder untereinander zu verkeilen.

The active and / or passive predetermined breaking points can be used in particular at points of particular stress for the above-described case of a frontal impact of the head including the HMD on a solid surface (e.g. a triggered airbag, a seat back or the dashboard) be provided so that here parts of the HMD hardware block give way or break or separate before the stress on the head can reach injury-relevant severity. These predetermined breaking points can ideally be arranged so that they meet several of the following requirements:

- the disintegrated small parts are so small that they can no longer cause relevant injuries;
- the disintegration supports the detachment of the HMD from the user's head:
- the mounting brackets or straps are released; and or
- Individual (e.g. flat) small parts of the HMD hardware block can slide off the sides of the head when pressed from the front instead of pressing against the skull bones or wedging one another.

Einige mögliche Ausgestaltungsbeispiele hierzu werden nachfolgend angegeben. Die Sollbruchstellen können als aktive, passive oder eine Kombination aus beiden Varianten ausgelegt sein, wie ebenfalls nachfolgend erläutert.Some possible configuration examples for this are given below. The predetermined breaking points can be designed as active, passive or a combination of both variants, as also explained below.

Insbesondere kann auch die Halterung des HMD in mindestens zwei, insbesondere mindestens drei oder sogar mindestens vier der Kleinteile zerfallen. Diese können insbesondere im Falle einer elastischen Bandhalterung zu den vom HMD-Hardwareblock stammenden Kleinteilen gehören, also integraler Teil dieser bleiben, oder aber zusätzliche, allein von der Halterung stammende Kleinteile des zerfallenden HMDs darstellen.In particular, the holder of the HMD can also disintegrate into at least two, in particular at least three or even at least four of the small parts. In the case of an elastic band holder, in particular, these can belong to the small parts originating from the HMD hardware block, i.e. remain an integral part of it, or they can represent additional small parts of the disintegrating HMD originating solely from the holder.

Mögliche Anwendungen können beliebige HMDs der eingangs beschriebenen Art umfassen, die brillenartig getragen oder anders am Kopf des Benutzers angebracht werden. Der HMD-Hardwareblock kann also insbesondere mindestens ein bildgebendes Display der eingangs genannten Art umfassen, das entweder fest im HMD-Hardwareblock verbaut ist oder durch geeignete Befestigungsmechanismen vorläufig darin befestigt ist, die die Nutzung von externen Displays (z. B. eines Smartphones) ermöglichen. Im Gehäuse oder dem Rahmen (durch den der Benutzer auf das Display sieht) können beispielsweise optische und elektronische Komponenten wie Elektronikplatinen, Kabelverbindungen, optische Linsen, gegebenenfalls auch Sensoren, die eine Lage oder Lageveränderungen des HMDs im Raum messen (z. B. IR-Sensoren, Gyroskope, Beschleunigungssensoren, Kameras), befestigt sein. Es kann sich beim HMD insbesondere um eine Virtual-Reality-Brille (VR-Brille) oder eine Augmented-Reality-Brille (AR-Brille) handeln.Possible applications can include any HMDs of the type described at the outset, which are worn like glasses or otherwise attached to the head of the user. The HMD hardware block can therefore in particular comprise at least one imaging display of the type mentioned at the beginning, which is either permanently installed in the HMD hardware block or is temporarily fastened therein by suitable fastening mechanisms that enable the use of external displays (e.g. a smartphone) . In the housing or the frame (through which the user sees the display), for example, optical and electronic components such as electronic boards, cable connections, optical lenses, and possibly also sensors that measure a position or changes in position of the HMD in space (e.g. IR Sensors, gyroscopes, acceleration sensors, cameras). The HMD can in particular be virtual reality glasses (VR glasses) or augmented reality glasses (AR glasses).

Gemäß einer Ausführungsform weisen die Kleinteile des HMD-Hardwareblocks an deren dem Gesicht des Benutzers zugewandten Seiten eine flache und/oder von der Gesichtsmitte ausgehend nach außen abgeflachte geometrische Form auf. Eine solche geometrische Ausgestaltung kann nach dem Zerfall des HMDs ein seitliches und/oder rückwärtiges Abgleiten dieser Kleinteile am und/oder vom Kopf des Benutzers begünstigen. Zur Vermeidung nachträglicher Verletzungsgefahr durch abgetrennte Kleinteile können diese insbesondere auch außenseitig, d. h. an deren vom Gesicht des Benutzers abgewandten Seiten, abgeflacht und/oder frei von scharfen Kanten ausgestaltet sein.According to one embodiment, the small parts of the HMD hardware block have a flat and / or outwardly flattened geometric shape on their sides facing the face of the user. Such a geometric configuration can facilitate these small parts sliding off to the side and / or rearward on and / or from the user's head after the disintegration of the HMD. In order to avoid the risk of subsequent injury due to separated small parts, these can in particular also be placed on the outside, i.e. H. be designed on the sides facing away from the user's face, flattened and / or free of sharp edges.

Gemäß einer weiteren, besonders gut mit der obigen kombinierbaren Ausführungsform teilen die aktiven und/oder passiven Sollbruchstellen den HMD-Hardwareblock in einer vertikalen Richtung entlang der Nase und/oder entlang einer Wange des Benutzers jeweils in mindestens zwei im zusammenhängenden Zustand des HMDs übereinander liegende Kleinteile auf. Davon kann nach dem Zerfall des HMDs beispielsweise das jeweils mindestens eine untere Kleinteil am Kopf des Benutzers seitlich oder nach unten abgleiten, während das jeweils mindestens eine obere Kleinteil an der Kopfoberseite oder über dem Kopf des Benutzers nach hinten abgleiten kann.According to a further embodiment, which can be combined particularly well with the above, the active and / or passive predetermined breaking points divide the HMD hardware block in a vertical direction along the nose and / or along a cheek of the user into at least two small parts lying one above the other in the connected state of the HMD on. Of these, after the disintegration of the HMD, the at least one lower small part can slide sideways or downwards on the user's head, while the at least one upper small part can slide backwards on the top of the head or above the user's head.

Insbesondere kann das Gewicht der einzelnen Kleinteile jeweils einen vorbestimmten Gewichtsmaximalwert von beispielsweise 300 Gramm, insbesondere 200 Gramm oder sogar 100 Gramm nicht überschreiten. Alternativ oder zusätzlich kann insbesondere eine lineare Gesamtabmessung (etwa eine Diagonallänge) der einzelnen Kleinteile jeweils einen vorbestimmten Maximalwert von beispielsweise 10 cm, insbesondere 8 cm oder sogar 6 cm nicht überschreiten. Dadurch kann beispielsweise die Verletzungsgefahr durch einzelne abgetrennte Kleinteile deutlich reduziert werden.In particular, the weight of the individual small parts cannot exceed a predetermined maximum weight value of, for example, 300 grams, in particular 200 grams or even 100 grams. As an alternative or in addition, in particular a linear overall dimension (for example a diagonal length) of the individual small parts in each case cannot exceed a predetermined maximum value of, for example, 10 cm, in particular 8 cm or even 6 cm. This can, for example, significantly reduce the risk of injury from individually separated small parts.

Insbesondere kann die Halterung des HMDs starre Halterungsabschnitte aufweisen, die sich beim Zerfallen des HMDs in Kleinteile vollständig vom HMD-Hardwareblock lösen. Alternativ oder zusätzlich kann die Halterung insbesondere eine elastische Bandhalterung darstellen oder aufweisen. Beide Varianten können insbesondere das Lösen des HMDs vom Kopf des Benutzers beim Zerfallen des HMDs in Kleinteile erleichtern.In particular, the mounting of the HMD can have rigid mounting sections which are completely detached from the HMD hardware block when the HMD disintegrates into small parts. Alternatively or in addition, the holder can in particular represent or have an elastic strap holder. Both variants can make it easier to detach the HMD from the user's head when the HMD breaks down into small parts.

Gemäß einer Ausführungsform weist das HMD mehrere der aktiven Sollbruchstellen sowie eine zum Empfangen und/oder Generieren eines Auslösesignals und zu einem dadurch bewirkten Betätigen der aktiven Sollbruchstellen ausgebildete Auslöseeinrichtung auf. Dabei bewirkt das Betätigen der aktiven Sollbruchstellen das Zerlegen des HMDs in dessen Kleinteile an diesen Stellen und die aktiven Sollbruchstellen können hierzu beispielsweise pyrotechnische Elemente und/oder elektrisch lösbare Verbindungen umfassen.According to one embodiment, the HMD has a plurality of the active predetermined breaking points as well as a triggering device designed to receive and / or generate a trigger signal and thereby actuate the active predetermined breaking points. Activating the active predetermined breaking points causes the HMD to be dismantled into its small parts at these points and the active predetermined breaking points can for this purpose include pyrotechnic elements and / or electrically detachable connections.

Aktive Sollbruchstellen ermöglichen es, dass bereits kurze Zeit vor einem Unfall oder einer kritischen Fahrzeugverzögerung die oben beschriebenen Schutzmechanismen aktiv werden können. Somit wird der oben beschriebene zerlegende Vorgang ausgelöst, ohne dass ein von außen wirkender Anpressdruck des HMDs an den Kopf des Benutzers nötig wäre.Active predetermined breaking points make it possible for the protective mechanisms described above to become active even a short time before an accident or critical vehicle deceleration. The above-described dismantling process is thus triggered without the need for an externally acting contact pressure of the HMD on the head of the user.

Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die aktiven Sollbruchstellen derart ausgebildet, dass jegliche Kraftentwicklung bei deren Betätigung parallel zur Kopfoberfläche oder tangential zum Kopf des Benutzers ausgerichtet ist und das Zerlegen des HMDs in dessen Kleinteile durch das gegenseitige Abstoßen der jeweils benachbarten Kleinteile in entgegengesetzte Richtungen tangential entlang des Kopfs bewirkt wird. Dadurch kann jegliche Krafteinwirkung auf den Kopf des Benutzers und dessen einzelne Organe, insbesondere auch die gesamte Nasenpartie, beim Zerfall des HMDs minimiert oder im Wesentlichen ausgeschlossen werden. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass im zusammenhängenden Zustand des HMDs aneinander grenzende Grenzflächen zweier benachbarter Kleinteile sich im Wesentlichen senkrecht zum Benutzerkopf erstrecken und die zugehörige aktive Sollbruchstelle zu einer Kraftentwicklung senkrecht auf diese Grenzflächen ausgelegt ist.In a further development of this embodiment, the active predetermined breaking points are designed in such a way that any force development when they are actuated is aligned parallel to the head surface or tangentially to the head of the user and the dismantling of the HMD into its small parts through the mutual repelling of the neighboring small parts tangentially along in opposite directions of the head is effected. As a result, any force acting on the head of the user and his individual organs, in particular also the entire nose area, can be minimized or essentially excluded when the HMD breaks down. This can be implemented, for example, in that in the coherent state of the HMD, adjacent boundary surfaces of two adjacent small parts extend essentially perpendicular to the user head and the associated active predetermined breaking point is designed perpendicular to these boundary surfaces for a force development.

Bei einer alternativen oder zusätzlichen Weiterbildung dieser Ausführungsform ist die Auslöseeinrichtung zum Empfangen von Signalen mehrerer verschiedenartiger Unfallindikatorquellen und beispielsweise ferner zum Auswerten (etwa Vergleichen) dieser Signale und einem von dieser Auswertung abhängigen Generieren eines Auslösesignals ausgebildet. Durch Nutzung von Signalen mehrerer verschiedener Quellen kann beispielsweise eine höhere Wahrscheinlichkeit der Vorhersage eines drohenden Unfalls erreicht werden und etwa dem unnötigen Zerfallen des HMD bei einer zufälligen schnellen Kopfbewegung wie z. B. beim Niesen etc. vorgebeugt werden. Am Beispiel eines fahrenden Kraftfahrzeugs können als verschiedenartige Unfallindikatorquellen beispielswiese folgende Quellen dienen:

- Auf Fahrzeugseite können die gleichen Sensoren und Detektionsalgorithmen genutzt werden, die auch für die fahrzeugseitigen Pre-Crash-Maßnahmen genutzt werden. Durch eine Verbindung des HMDs mit dem Kraftfahrzeug (z. B. durch kabelgebundene oder auf Funktechnik basierende Schnittstellen) können diese Daten an die Auslöseeinrichtung des HMDs übertragen und von dieser dann für die Auslösung der aktiven Sollbruchstellen genutzt werden.
- In vielen HMDs sind darüber hinaus typischerweise eigene Sensoren verbaut (z. B. Gyroskope, Beschleunigungssensoren, Kameras), die bei sehr hohen Messwerten auf einen aktuell stattfindenden Unfall schließen lassen können. Auch hier ermöglicht diese Information ein Auslösen der aktiven Sollbruchstellen noch vor einem tatsächlichen Aufprall des HMD/ Kopfes im Fahrzeug.
- Als dritte Möglichkeit können Sensorwerte von mit dem HMD drahtlos oder drahtgebunden gekoppelten Smartphones genutzt werden, die im Kraftfahrzeug mitgeführt werden oder die bereits als Display in einem HMD-Rahmen eingesetzt sind. Auch sie besitzen oftmals Gyroskope und Beschleunigungssensoren, aus deren Messwerten sich Unfallsituationen ableiten lassen.

In an alternative or additional development of this embodiment, the triggering device is designed to receive signals from several different types of accident indicator sources and, for example, also to evaluate (e.g. compare) these signals and generate a triggering signal as a function of this evaluation. By using signals from several different sources, for example, a higher probability of predicting an impending accident can be achieved and, for example, the unnecessary disintegration of the HMD in the event of an accidental, rapid head movement, e.g. B. be prevented when sneezing etc. Using the example of a moving motor vehicle, the following sources can serve as various accident indicator sources:

- On the vehicle side, the same sensors and detection algorithms can be used that are also used for the vehicle's pre-crash measures. By connecting the HMD to the motor vehicle (e.g. via wired or radio-based interfaces), this data can be transmitted to the release device of the HMD and then used by this to release the active predetermined breaking points.
- In addition, many HMDs typically have their own sensors built into them (e.g. gyroscopes, acceleration sensors, cameras) which, if the measured values are very high, can indicate that an accident is currently taking place. Here too, this information enables the active predetermined breaking points to be triggered before the HMD / head actually impacts the vehicle.
- As a third possibility, sensor values can be used from smartphones coupled wirelessly or wired to the HMD, which are carried in the motor vehicle or which are already used as a display in an HMD frame. They too often have gyroscopes and acceleration sensors, from whose measured values accident situations can be derived.

So kann für eine optimale Auslösung bzw. Verhinderung einer unerwünschten Auslösung der „Zerfallsautomatik“ der aktiven Sollbruchstellen die insgesamt vorhandene Sensorik des Fahrzeugs (z. B Fahrzeugverzögerung, Crashsensorik, Bremsaktivität des Fahrers, Kameradaten des Fahrzeugs innen und außen), des HMDs sowie weiterer typischer Hardware (z. B. Smartphone des HMD-Nutzers und der Mitfahrer) genutzt werden.For optimal triggering or prevention of undesired triggering of the "automatic disintegration" of the active predetermined breaking points, the overall existing sensors of the vehicle (e.g. vehicle deceleration, crash sensors, braking activity of the driver, camera data of the vehicle inside and outside), the HMD and other typical Hardware (e.g. smartphone of the HMD user and the passengers) are used.

Gemäß einer Ausführungsform weist das HMD mehrere der passiven Sollbruchstellen auf, jeweils in Form konstruktionsbedingter, beabsichtigter Schwachstellen oder Mechanismen zwischen den einzelnen Kleinteilen des HMDs, an welchen Schwachstellen oder Mechanismen das HMD bei Überschreitung eines für das Verlassen des Normalbetriebs charakteristischen vorbestimmten Schwellenwerts der mechanischen Belastung zum Brechen, Knicken, Reißen oder Klappen ausgebildet ist. Passive Sollbruchstellen können somit das gezielte Falten, Abgleiten, Zerfallen oder Ablösen des HMDs im Crashfall unterstützen oder ermöglichen. Sie sind idealerweise an mehreren Stellen des HMDs angebracht und erlauben die Nutzung des HMDs im Normalbetrieb. Im Crashfall kann durch sie jedoch die mögliche Gefährdung durch das HMD für den Träger minimiert werden.According to one embodiment, the HMD has several of the passive predetermined breaking points, in each case in the form of design-related, intended weak points or mechanisms between the individual small parts of the HMD, at which weak points or mechanisms the HMD for exiting normal operation when a predetermined threshold value of the mechanical load is exceeded Breaking, kinking, tearing or flapping. Passive predetermined breaking points can therefore support or enable the targeted folding, sliding off, disintegration or detachment of the HMD in the event of a crash. They are ideally attached at several points on the HMD and allow the HMD to be used during normal operation. In the event of a crash, however, they can minimize the possible risk of the HMD for the wearer.

Die passiven und aktiven Sollbruchstellen lassen sich in einem HMD kombinieren und können so den optimalen Schutz bieten. Vorhandene Crashprädiktion kann für die selbststände, aktive Auslösung der aktiven Sollbruchstellen genutzt werden und kurz darauf kann die Schutzfunktion durch passive Sollbruchstellen ergänzt werden. Da passive Sollbruchstellen unabhängig von einer Stromversorgung sind, können sie auch wirksam sein, wenn das HMD stromlos ist.The passive and active predetermined breaking points can be combined in an HMD and can thus offer optimal protection. Existing crash prediction can be used for the independent, active triggering of the active predetermined breaking points and shortly afterwards the protective function can be supplemented by passive predetermined breaking points. Since passive predetermined breaking points are independent of a power supply, they can also be effective when the HMD is de-energized.

Bei einer spezifischen Ausgestaltung können zumindest einige der aktiven und/oder passiven Sollbruchstellen untereinander derart verknüpft sein, dass beim Aufgehen (für passive Sollbruchstellen) bzw. Auslösen (für aktive Sollbruchstellen) einer dieser Sollbruchstellen auch die übrigen Sollbruchstellen simultan aufgehen bzw. ausgelöst werden. Dadurch kann das kontrollierte Auseinanderfallen eines HMDs zusätzlich beschleunigt und optimiert und/oder die Sicherheit des Benutzers zusätzlich erhöht werden. Beispielsweise kann es bei dieser Ausgestaltung implementiert sein, dass das Brechen einer passiven Sollbruchstelle durch einen Frontal- oder Seitenschlag auf den HMD-Hardwareblock zum sofortigen Aufgehen aller anderen passiven Sollbruchstellen durch eine eingebaute mechanische Reißkette und/oder zum sofortigen Generieren eines Auslösesignal für alle aktiven Sollbruchstellen führt.In a specific embodiment, at least some of the active and / or passive predetermined breaking points can be linked to one another in such a way that when one of these predetermined breaking points opens (for passive predetermined breaking points) or when one of these predetermined breaking points is triggered (for active predetermined breaking points), the other predetermined breaking points also open or are triggered simultaneously. As a result, the controlled falling apart of an HMD can be accelerated and optimized and / or the safety of the user can be additionally increased. For example, it can be implemented in this embodiment that the breaking of a passive predetermined breaking point by a frontal or side impact on the HMD hardware block for the immediate opening of all other passive predetermined breaking points by a built-in mechanical tear chain and / or for the immediate generation of a trigger signal for all active predetermined breaking points leads.

Insbesondere kann das HMD als eine VR-Brille ausgebildet sein, deren HMD-Hardwareblock zum vollständigen Eintauchen des Benutzers in eine virtuelle Welt ausgebildet ist und hierzu insbesondere visuell undurchsichtig ausgebildet ist.In particular, the HMD can be designed as VR glasses, the HMD hardware block of which is designed for the user to completely immerse himself in a virtual world and, for this purpose, is designed in particular to be visually opaque.

FigurenlisteFigure list

Der obige Aspekt der Erfindung und dessen Ausführungsformen und spezifische Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispiels näher erläutert. Die Zeichnungen sind rein schematisch, sie sind insbesondere nicht als maßstabsgetreu zu lesen. Es zeigen:

1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Head-Mounted-Displays (HMD) gemäß der Erfindung in einem zusammenhängenden Zustand;
2 eine schematische perspektivische Ansicht des HMDs der 1 in dessen zusammenhängendem und am Kopf eines Benutzers angebrachtem Zustand im Normalbetrieb;
3 eine Ansicht gemäß der 2 zu einem Zeitpunkt direkt nach dem Zerfallen des HMDs in dessen Kleinteile; und
4 eine Ansicht gemäß der 3 zu einem späteren Zeitpunkt mit vom Kopf des Benutzers bereits entfernten Kleinteilen des HMDs.

The above aspect of the invention and its embodiments and specific configurations are explained in more detail below with reference to an example shown in the accompanying drawings. The drawings are purely schematic; in particular, they should not be read as being true to scale. Show it:

1 a schematic perspective view of a head-mounted display (HMD) according to the invention in a connected state;
2 a schematic perspective view of the HMD of FIG 1 in its connected state and attached to the head of a user in normal operation;
3 a view according to 2 at a time immediately after the HMD disintegrated into its small parts; and
4th a view according to 3 at a later point in time with small parts of the HMD already removed from the user's head.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Alle weiter oben in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen erwähnten verschiedenen Ausführungsformen, Varianten und spezifischen Ausgestaltungsmerkmale des Head-Mounted-Displays (HMD) gemäß dem oben im Detail dargelegten Aspekt der Erfindung können bei dem in 1 bis 4 gezeigten Beispiel implementiert sein. Sie werden daher nachfolgend nicht alle nochmals wiederholt. Das Gleiche gilt entsprechend für die weiter oben bereits angegebenen Begriffsdefinitionen und Wirkungen in Bezug auf einzelne Merkmale, die in 1-4 gezeigt sind. All of the various embodiments, variants and specific design features of the head-mounted display (HMD) mentioned above in the description and in the following claims according to the aspect of the invention detailed above can be used in the case of the in 1 to 4th be implemented in the example shown. They are therefore not all repeated again below. The same applies accordingly to the definitions of terms and effects already given above in relation to individual features that are described in 1-4 are shown.

1 zeigt in einer stark vereinfachten schematischen perspektivischen Ansicht ein Beispiel eines Head-Mounted-Displays 1 (HMDs) gemäß der Erfindung in dessen zusammenhängendem, d. h. einem Normalbetrieb als Anzeigevorrichtung entsprechendem Zustand. 1 shows in a greatly simplified schematic perspective view an example of a head-mounted display 1 (HMDs) according to the invention in its coherent state, ie corresponding to normal operation as a display device.

2 zeigt eine entsprechende Ansicht des HMDs 1 der 1 in dessen zusammenhängendem und am Kopf eines Benutzers 2 angebrachtem Zustand beim Normalbetrieb. Das HMD 1 kann in diesem Beispiel insbesondere als eine VR-Brille (Virtual Reality) ausgebildet sein, wie weiter unten nochmals beschrieben. 2 shows a corresponding view of the HMD 1 the 1 in its coherent and on the head of a user 2 appropriate condition during normal operation. The HMD 1 can in this example be designed in particular as VR glasses (virtual reality), as described again below.

Wie in 2 gezeigt, weist das HMD 1 einen vor dem Gesicht des Benutzers 2, in diesem konkreten Beispiel sowohl vor dessen Augen als auch vor dessen Stirn und einem Teil der Wangen, angeordneten HMD-Hardwareblock 3 auf, der optische und elektronische Komponenten (in den Figuren verdeckt, bzw. nicht im Detail dargestellt) zum Erzeugen eines für den Benutzer 2 sichtbaren virtuellen Anzeigebilds (nicht gezeigt) und ein diese Komponenten zusammenhaltendes Gehäuse 4 umfasst. Ferner umfasst das HMD 1 eine zur Befestigung des HMD-Hardwareblocks 3 am Kopf des Benutzers 2 und zur Fixierung des HMD-Hardwareblocks 3 vor dessen Gesicht ausgebildete Halterung 5. Die Halterung 5 ist im Normalbetrieb abseits des Gesichts des Benutzers 2 (d. h. z. B. an dessen Schläfen und/oder Ohren und/oder Kopfoberseite und/oder Kopfrückseite) angeordnet und ist im vorliegenden Beispiel als eine elastische Bandhalterung aus Gummi- oder Textilbändern ausgebildet, was besonders komfortabel, leicht und/oder platzsparend für den Benutzer 2 sein kann und zugleich durch Abwesenheit starrer Elemente wie Kopf- oder Ohrbügel auch zur Reduktion einer Verletzungsgefahr des Benutzers 2 und anderer Personen in Unfallsituationen beitragen.As in 2 shown, the HMD 1 one in front of the user's face 2 , in this specific example both in front of his eyes and in front of his forehead and part of the cheeks, the HMD hardware block 3 on, the optical and electronic components (hidden in the figures, or not shown in detail) for generating a for the user 2 visible virtual display image (not shown) and a housing holding these components together 4th includes. The HMD also includes 1 one to attach the HMD hardware block 3 on the user's head 2 and to fix the HMD hardware block 3 bracket formed in front of his face 5 . The bracket 5 is away from the user's face during normal operation 2 (ie for example on the temples and / or ears and / or the top of the head and / or the back of the head) and in the present example is designed as an elastic strap holder made of rubber or textile straps, which is particularly comfortable, light and / or space-saving for the user 2 can be and at the same time, due to the absence of rigid elements such as head or ear hooks, also to reduce the risk of injury to the user 2 and other people in accident situations.

Das HMD 1 kann in diesem Beispiel insbesondere als eine VR-Brille ausgebildet sein, deren HMD-Hardwareblock 3 zum vollständigen (audio-)visuellen Eintauchen des Benutzers 2 in eine virtuelle Welt ausgebildet ist und daher visuell undurchsichtig für den Benutzer 2 nach außen ausgebildet ist und eine in 1-2 gezeigte deutlich nach vorn vor dem Gesicht des Benutzers 2 ragende, robuste „Taucherbrillenform“ hat. Ein immersives 3D-Erlebnis wird dabei beispielsweise in an sich bekannter Weise durch das autostereoskopische Abspielen zweier leicht unterschiedlicher 2D-Inhalte auf jeweils für ein Auge des Benutzers 2 vorgesehenen Displayteilen und eine zum komfortablen Betrachten eines vergrößerten virtuellen Anzeigebilds geeignete Linsenoptik erzeugt, die zwischen dem Display und den Augen des Benutzers 2 angeordnet ist. Der HMD-Hardwareblock 3 umfasst daher (in den Figuren verdeckte) optische und elektronische Komponenten, wie z. B. Elektronikplatinen, Kabelverbindungen, optische Linsen, ein Display etc. Zusätzlich können darin auch Sensoren verbaut sein, die eine Lage oder Lageveränderungen des HMDs 1 im Raum messen (z. B. IR-Sensoren, Gyroskope, Beschleunigungssensoren, Kameras).The HMD 1 can in this example be designed in particular as VR glasses, their HMD hardware block 3 for complete (audio) visual immersion of the user 2 is designed in a virtual world and is therefore visually opaque to the user 2 is formed outwards and one in 1-2 Shown clearly forward in front of the user's face 2 has an outstanding, robust "diving goggle shape". An immersive 3D experience is created, for example, in a manner known per se, through the autostereoscopic playback of two slightly different 2D contents, each for one eye of the user 2 provided display parts and a for comfortable viewing of an enlarged virtual display image suitable lens optics generated between the display and the eyes of the user 2 is arranged. The HMD hardware block 3 therefore includes (hidden in the figures) optical and electronic components, such as B. electronic circuit boards, cable connections, optical lenses, a display, etc. In addition, sensors can also be built into it that detect a position or changes in position of the HMD 1 measure in space (e.g. IR sensors, gyroscopes, acceleration sensors, cameras).

Das HMD 1 ist zum Einsatz in dynamischen Anwendungsgebieten, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, aber auch in Zügen, Bussen, Flugzeugen etc. ausgebildet und weist hierzu mehrere aktive und/oder passive Sollbruchstellen 6 (in 1 und 2 durch gestrichelte Linien stark vereinfacht schematisch angedeutet) auf, die dazu ausgebildet sind, das HMD 1 im Verlauf und/oder bereits kurz/unmittelbar vor einem Unfall oder einer Kollision mit einem Fremdkörper (wie z. B. einem ausgelösten Airbag oder einer Vordersitz-Rückenlehne in einem Kraftfahrzeug) in mehrere (hier rein beispielhaft sieben) voneinander vollständig abgetrennte Kleinteile 3a-3f und 5a zerfallen zu lassen, wie in 3 und 4 gezeigt. Dabei zerfällt allein der HMD-Hardwareblock 3 in diesem konkreten Beispiel in sechs dieser Kleinteile 3a, 3b, 3c, 3d, 3e und 3f.The HMD 1 is designed for use in dynamic areas of application, in particular in a motor vehicle, but also in trains, buses, airplanes, etc. and has several active and / or passive predetermined breaking points for this purpose 6th (in 1 and 2 indicated schematically in a highly simplified manner by dashed lines), which are designed for the HMD 1 in the course of and / or shortly / immediately before an accident or a collision with a foreign body (e.g. a triggered airbag or a front seat backrest in a motor vehicle) into several (here purely by way of example seven) small parts that are completely separated from one another 3a-3f and 5a to disintegrate, as in 3 and 4th shown. The HMD hardware block alone disintegrates 3 in this specific example in six of these small parts 3a, 3b, 3c, 3d, 3e and 3f.

3 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des HMDs 1 gemäß der 2, jedoch zu einem anderen Zeitpunkt, der direkt nach dem Zerfallen des HMDs 1 in dessen Kleinteile 3a-3f und 5a liegt. 3 shows another perspective view of the HMD 1 according to the 2 , but at a different time, immediately after the disintegration of the HMD 1 in its small parts 3a-3f and 5a lies.

4 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des HMDs 1 gemäß der 3 zu einem noch späteren Zeitpunkt, zu dem sich die Kleinteile 3a-3f und 5a bereits vom Gesicht des Benutzers 2 entfernt haben. 4th shows another perspective view of the HMD 1 according to the 3 at an even later date when the small parts 3a-3f and 5a already from the user's face 2 have removed.

Durch die große Anzahl (in diesem Beispiel sechs Stück) der in diesem Beispiel untereinander etwa gleich großen Kleinteile 3a, 3b, 3c, 3d, 3e und 3f, in die der vor der Gesichtspartie des Benutzers 2 angeordnete HMD-Hardwareblock 3 zerfällt, können die einzelnen Kleinteile 3a-3f selbst bei einer vergleichsweise großen und schweren VR-Brille der 1-2 so klein sein, dass sie keine relevanten Verletzungen mehr erzeugen können. Beispielsweise kann das Gewicht der einzelnen Kleinteile jeweils einen vorbestimmten Gewichtsmaximalwert von etwa 300 Gramm, 200 Gramm oder sogar 100 Gramm nicht überschreiten. Alternativ oder zusätzlich kann insbesondere eine lineare Gesamtabmessung (etwa eine Diagonallänge) der einzelnen Kleinteile jeweils einen vorbestimmten Maximalwert von beispielsweise 10 cm, 8 cm oder sogar 6 cm nicht überschreiten.Due to the large number (in this example six pieces) of the small parts 3a, 3b, 3c, 3d, 3e and 3f, which are approximately the same size in this example, into which the one in front of the user's face 2 arranged HMD hardware block 3 disintegrates, the individual small parts can 3a-3f even with comparatively large and heavy VR glasses the 1-2 be so small that they can no longer cause relevant injuries. For example, the weight of the individual small parts cannot exceed a predetermined maximum weight value of approximately 300 grams, 200 grams or even 100 grams. Alternatively or in addition, a linear overall dimension (for example a diagonal length) of the individual small parts in particular cannot exceed a predetermined maximum value of, for example, 10 cm, 8 cm or even 6 cm.

In diesem Beispiel zerfällt auch die Halterung 5 des HMDs 1 in insgesamt drei der Kleinteile 3a-3f und 5a des HMDs 1, von denen zwei zu den vom HMD-Hardwareblock 3 stammenden Kleinteilen 3c und 3f gehören, d. h. mit diesen verbunden bleiben, und ein zusätzliches, allein von der Halterung 5 stammendes Kleinteil 5a entsteht.In this example, the bracket also disintegrates 5 of the HMD 1 in a total of three of the small parts 3a-3f and 5a of the HMD 1 , two of which to those from the HMD hardware block 3 originating small parts 3c and 3f belong, ie remain connected to them, and an additional one, solely from the bracket 5 originating small part 5a arises.

Das Entfernen der Kleinteile 3a-3f und 5a vom Kopf des Benutzers 2 bei oder nach dem Zerfallen des HMDs 1 kann bereits aufgrund der Trägheit der Kleinteile 3a-3f und 5a im Crashfall allein dadurch bewirkt werden, dass die vollständig abgetrennten Kleinteile 3a-3f und 5a nicht mehr dieselbe (im Crashfall beträchtliche) Beschleunigung/Verzögerung erfahren, der der Körper/Kopf des Benutzers 2 ausgesetzt ist, sondern ungebremst weiterfliegen. Zudem kann das Entfernen der abgetrennten Kleinteile 3a-3f und 5a vom Kopf des Benutzers 2 durch die Einwirkungen beispielsweise eines expandierenden Airbags des Kraftfahrzeugs auf das HMD 1 unterstützt oder ermöglicht werden. Die Kleinteile, in die das HMD 1 zerfällt, können daher idealerweise so gestaltet und angeordnet sein, dass sie optimal bei Druck von vorne (wie durch den Fahrzeugairbag o.ä.) vom Kopf des Trägers zur Seite/ nach Hinten abgleiten können.Removing the small parts 3a-3f and 5a from the user's head 2 during or after the disintegration of the HMD 1 can already due to the inertia of the small parts 3a-3f and 5a In the event of a crash, this can only be achieved by the fact that the completely separated small parts 3a-3f and 5a no longer experience the same acceleration / deceleration (considerable in the event of a crash) as the user's body / head 2 exposed, but continue to fly unrestrained. You can also remove the separated small parts 3a-3f and 5a from the user's head 2 by the effects of, for example, an expanding airbag of the motor vehicle on the HMD 1 supported or made possible. The small parts into which the HMD 1 disintegrates, can therefore ideally be designed and arranged in such a way that they can optimally slide off the wearer's head to the side / back when pressure is applied from the front (such as from the vehicle airbag or the like).

So können die genannten Kleinteile 3a-3f des HMD-Hardwareblocks 3, wie in 1-2 gezeigt, im zusammenhängenden Zustand des HMDs 1 etwa symmetrisch bezüglich einer vertikalen Gesichtsmittellinie angeordnet sein, um ein möglichst widerstandsfreies und rasches Abgleiten der abgetrennten Kleinteile 3a-3f zu beiden Seiten des Benutzerkopfs nach hinten zu ermöglichen.So can the mentioned small parts 3a-3f of the HMD hardware block 3 , as in 1-2 shown in the connected state of the HMD 1 be arranged approximately symmetrically with respect to a vertical center line of the face in order to allow the separated small parts to slide off as quickly and without resistance as possible 3a-3f to allow both sides of the user's head to the rear.

Ferner können die Kleinteile 3a-3f des HMD-Hardwareblocks 3 an deren dem Gesicht des Benutzers 2 zugewandten Seiten flach und/oder von der Gesichtsmitte ausgehend nach außen abgeflacht sein. Eine solche geometrische Ausgestaltung kann nach dem Zerfall des HMDs 1 ein seitliches und/oder rückwärtiges Abgleiten dieser Kleinteile 3a-3f am und/oder vom Kopf des Benutzers 2 begünstigen. Zur Vermeidung nachträglicher Verletzungsgefahr durch abgetrennte Kleinteile 3a-3f sind sie in diesem Beispiel auch außenseitig, d. h. an deren vom Gesicht des Benutzers 2 abgewandten Seiten, abgeflacht und/oder frei von scharfen Kanten ausgestaltet.Furthermore, the small parts 3a-3f of the HMD hardware block 3 on the face of the user 2 facing sides be flat and / or flattened outwards starting from the center of the face. Such a geometric configuration can after the disintegration of the HMD 1 side and / or backward sliding of these small parts 3a-3f on and / or from the user's head 2 favor. To avoid subsequent risk of injury from small parts that have been separated off 3a-3f in this example they are also on the outside, ie on their face of the user 2 facing away from the sides, flattened and / or designed free of sharp edges.

Zudem teilen in 1-2 die aktiven und/oder passiven Sollbruchstellen 6 den HMD-Hardwareblock 3 in vertikalen Richtungen entlang der Nase und entlang der Wangen des Benutzers 2 jeweils in zwei übereinander liegende Kleinteile 3a-3c, 3e-3c, 3b-3d und 3f-3d auf. Davon kann nach dem Zerfall des HMDs 1 das jeweils untere Kleinteil 3a, 3b, 3e und 3d am Kopf des Benutzers 2 seitlich und/oder nach unten abgleiten (wie in 3 und 4 gezeigt), während das jeweils obere Kleinteil 3c, 3d an der Kopfoberseite oder über dem Kopf des Benutzers 2 nach hinten abgleiten kann (wie in 3 und 4 gezeigt).Also share in 1-2 the active and / or passive predetermined breaking points 6th the HMD hardware block 3 in vertical directions along the nose and along the cheeks of the user 2 each in two small parts 3a-3c, 3e-3c, 3b-3d and 3f-3d lying one above the other. Of this, after the disintegration of the HMD 1 the lower small part 3a, 3b, 3e and 3d on the user's head 2 slide sideways and / or downwards (as in 3 and 4th shown), while the upper small part 3c, 3d on the top of the head or above the head of the user 2 can slide backwards (as in 3 and 4th shown).

Die Sollbruchstellen 6 können in diesem Beispiel als aktive, passive oder eine Kombination dieser beiden Varianten von Sollbruchstellen ausgelegt sein:

Im Falle aktiver Sollbruchstellen 6 weist das HMD 1 eine zum Empfangen und/oder Generieren eines Auslösesignals und zu einem dadurch bewirkten Betätigen der aktiven Sollbruchstellen ausgebildete Auslöseeinrichtung 7 auf.
Dabei weisen die aktiven Sollbruchstellen beispielsweise pyrotechnische Elemente und/oder elektrisch lösbare Verbindungen, die durch die Auslöseeinrichtung nach Empfang bzw. Generierung des Auslösesignals betätigt werden,
wodurch das Zerlegen des HMDs 1 in dessen Kleinteile 3a-3f und/oder 5a an diesen Stellen bewirkt wird.

The predetermined breaking points 6th can in this example be designed as active, passive or a combination of these two variants of predetermined breaking points:

In the case of active predetermined breaking points 6th instructs the HMD 1 a triggering device designed to receive and / or generate a triggering signal and to actuate the active predetermined breaking points as a result 7th on.
The active predetermined breaking points have, for example, pyrotechnic elements and / or electrically releasable connections that are actuated by the release device after receipt or generation of the release signal,
thereby disassembling the HMD 1 in its small parts 3a-3f and or 5a is effected in these places.

Aktive Sollbruchstellen 6 ermöglichen es, dass bereits kurze Zeit vor einem Unfall oder einer kritischen Fahrzeugverzögerung der beschriebene zerlegende Vorgang ausgelöst wird und das HMD 1 wie in 4 gezeigt vom Kopf des Benutzers 2 entfernt wird, ohne dass ein von außen wirkender Anpressdruck auf das HMD 1 nötig wäre.Active predetermined breaking points 6th enable the disassembling process described to be triggered a short time before an accident or critical vehicle deceleration, and the HMD 1 as in 4th shown from the user's head 2 is removed without applying any external pressure on the HMD 1 would be necessary.

Dabei sind die aktiven Sollbruchstellen 6 in diesem Beispiel derart ausgebildet, dass jegliche Kraftentwicklung bei deren Betätigung parallel zur Kopfoberfläche oder tangential zum Kopf des Benutzers 2 ausgerichtet ist und das Zerlegen des HMDs 1 in dessen Kleinteile 3a-3f und 5a durch das gegenseitige Absto-ßen der jeweils benachbarten Kleinteile 3a-3f und 5a in entgegengesetzte Richtungen tangential entlang des Kopfs bewirkt wird. Dadurch kann jegliche Krafteinwirkung auf den Kopf des Benutzers 2 und dessen einzelne Organe, insbesondere auch die gesamte Nasenpartie, beim Zerfall des HMDs 1 ausgeschlossen werden. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass im zusammenhängenden Zustand des HMDs 1 gemäß 1-2 aneinander grenzende Grenzflächen zweier benachbarter Kleinteile 3a-3f und 5a sich im Wesentlichen senkrecht zum Benutzerkopf erstrecken und die zugehörige aktive Sollbruchstelle 6 zu einer Kraftentwicklung senkrecht auf diese Grenzflächen und damit tangential am Kopf des Benutzers 2 ausgelegt ist.Here are the active predetermined breaking points 6th in this example designed in such a way that any force development when actuated parallel to the head surface or tangential to the head of the user 2 aligned and disassembling the HMD 1 in its small parts 3a-3f and 5a due to the mutual repelling of the neighboring small parts 3a-3f and 5a is effected in opposite directions tangentially along the head. This means that any force can be exerted on the user's head 2 and its individual organs, especially the entire nose area, when the HMD disintegrates 1 be excluded. This can be implemented, for example, in that in the connected state of the HMD 1 according to 1-2 adjoining boundary surfaces of two neighboring small parts 3a-3f and 5a extend essentially perpendicular to the user's head and the associated active predetermined breaking point 6th to a force development perpendicular to these interfaces and thus tangential to the head of the user 2 is designed.

Zu einer optimalen Auslösung bzw. Verhinderung einer unerwünschten Auslösung der „Zerfallsautomatik“ der aktiven Sollbruchstellen 6 kann im vorliegenden Beispiel die insgesamt vorhandene Sensorik beispielsweise des Kraftfahrzeugs (z. B Fahrzeugverzögerung, Crashsensorik, Bremsaktivität des Fahrers, Kameradaten des Fahrzeugs innen und außen), des HMDs 1 selbst (oben genannte Lagesensoren) sowie weiterer typischer Hardware (z. B. Smartphone des Benutzers 2 und weiterer Mitfahrer) genutzt werden.For optimal triggering or prevention of undesired triggering of the "automatic disintegration" of the active predetermined breaking points 6th In the present example, the entire existing sensor system, for example of the motor vehicle (e.g. vehicle deceleration, crash sensor system, braking activity of the driver, camera data of the vehicle inside and outside), the HMD 1 themselves (above-mentioned position sensors) and other typical hardware (e.g. the user's smartphone 2 and other passengers).

Im Falle passiver Sollbruchstellen 6 sind diese als konstruktionsbedingte, beabsichtigte Schwachstellen oder Mechanismen zwischen den einzelnen Kleinteilen 3a-3f und 5a des HMDs 1 ausgebildet, an welchen Schwachstellen oder Mechanismen das HMD 1 bei Überschreitung eines für das Verlassen des Normalbetriebs charakteristischen vorbestimmten Schwellenwerts der mechanischen Belastung zum Brechen, Knicken, Reißen oder Klappen ausgebildet ist. Passive Sollbruchstellen 6 können somit das gezielte Falten, Abgleiten, Zerfallen oder Ablösen des HMDs 1 im Crashfall unterstützen oder ermöglichen.In the case of passive predetermined breaking points 6th are these as design-related, intended weak points or mechanisms between the individual small parts 3a-3f and 5a of the HMD 1 trained which weak points or mechanisms the HMD 1 is designed to break, buckle, tear or flap when a predetermined threshold value of the mechanical load that is characteristic of leaving normal operation is exceeded. Passive predetermined breaking points 6th This allows the targeted folding, sliding, disintegration or detachment of the HMD 1 support or enable in the event of a crash.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Head-Mounted-Display (HMD)Head-Mounted-Display (HMD)
22: Benutzeruser
33: HMD-HardwareblockHMD hardware block
3a-3f3a-3f: Kleinteile, in die der HMD-Hardwareblock zerfälltSmall parts into which the HMD hardware block disintegrates
44th: Gehäuse des HMD-HardwareblocksHousing of the HMD hardware block
55: Halterung des HMDsHolder of the HMD
5a5a: allein von der Halterung stammendes KleinteilSmall part coming from the bracket alone
66th: aktive und/oder passive Sollbruchstellenactive and / or passive predetermined breaking points
77th: AuslöseeinrichtungRelease mechanism

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 10137804 A1 [0007]
DE 102017207608 A1 [0008]

Claims

Head-mounted display (1) for use in dynamic application areas, in particular in a motor vehicle, comprising: - an HMD hardware block (3) to be arranged in front of the face of a user (2), in particular in front of his eyes and possibly also in front of his forehead and / or cheeks, the optical and electronic components for generating a virtual one that is visible to the user (2) Display image and a housing (4) or frame holding these components together; and - A holder (5) designed for fastening and fixing the HMD hardware block (3) on the head of the user (2) and in front of his face, wherein - The head-mounted display (1) has a plurality of active and / or passive predetermined breaking points (6) which are designed to protect the head-mounted display (1) during and / or shortly before an accident or a collision with a foreign body into several completely separated small parts (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 5a), the HMD hardware block (3) in at least four, in particular at least six (3a, 3b, 3c, 3d, 3e , 3f), preferably at least eight of the small parts disintegrates and the holder (5) preferably disintegrates into at least two, in particular at least three, particularly preferably at least four of the small parts.

Head-mounted display (1) Claim 1 In which - the small parts of the HMD hardware block (3) on the sides facing the face of the user (2) have a flat and / or outwardly flattened geometric shape starting from the center of the face, which allows these small parts to slide off to the side and / or rearward favored on and / or from the head of the user (2).

Head-mounted display (1) Claim 1 or 2 - The active and / or passive predetermined breaking points (6) the HMD hardware block (3) in a vertical direction along the nose and / or along a cheek of the user (2) each in at least two in the connected state of the head-mounted -Displays (1) split small parts on top of each other.

Head-mounted display (1) according to one of the preceding claims, in which the weight and / or a linear overall dimension of the individual small parts each have a predetermined maximum value of in particular 300 grams, preferably 200 grams, particularly preferably 100 grams, or in particular 10 cm, preferably 8 cm, particularly preferably 6 cm.

Head-mounted display (1) according to one of the preceding claims, the bracket (5) of which has rigid bracket sections which are completely detached from the HMD hardware block (3) and / or when the head-mounted display (1) falls apart into small parts is or has an elastic band holder.

Head-mounted display (1) according to one of the preceding claims, which has several of the active predetermined breaking points (6) as well as a triggering device (7) designed to receive and / or generate a trigger signal and thereby actuating the active predetermined breaking points (6), - wherein the actuation of the active predetermined breaking points (6) causes the dismantling of the head-mounted display (1) in its small parts at these points and the active predetermined breaking points (6) for this purpose include, for example, pyrotechnic elements and / or electrically detachable connections.

Head-mounted display (1) Claim 6 , in which the active predetermined breaking points (6) are designed in such a way that any force development when actuated is oriented tangentially to the head of the user (2) and the dismantling of the head-mounted display (1) into its small parts by the mutual repelling of the respective neighboring small parts is caused in opposite directions tangentially along the head.

Head-mounted display (1) Claim 6 or 7th , in which the triggering device (7) is designed to receive signals from several different accident indicator sources and preferably to evaluate these signals and to generate a triggering signal as a function of this evaluation.

Head-mounted display (1) according to one of the preceding claims, which has several of the passive predetermined breaking points (6), each in the form of design-related, intended weak points or mechanisms between the individual small parts of the HMD (1), at which weak points or mechanisms the HMD (1) is designed to break, buckle, tear or flap when a predetermined threshold value of the mechanical stress is exceeded.

Head-mounted display (1) according to one of the preceding claims, in which at least some of the active and / or passive predetermined breaking points (6) are linked to one another in such a way that when one of these predetermined breaking points (6) opens / triggers, the remaining predetermined breaking points (6 ) open or be triggered simultaneously.

Head-mounted display (1) according to one of the preceding claims, which is VR glasses, the HMD hardware block (3) of which is complete Immersion of the user (2) is designed in a virtual world and is designed in particular to be visually opaque.