DE102019208636A1

DE102019208636A1 - Gerät zur Anreicherung der Realität mit Zusatzinformationen

Info

Publication number: DE102019208636A1
Application number: DE102019208636.5A
Authority: DE
Inventors: Markus Schöpper; Thorsten Alexander Kern; Kai Habermehl; Arne Jachens
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2019-12-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Anreicherung eines Abbildes 707 der Realität mit Zusatzinformationen 507, wobei auf einem Spiegel 70 ein ein- oder zweidimensional vervielfachender Lichtwellenleiter 5 angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Anreicherung der Realität mit Zusatzinformationen, insbesondere ein Gerät zur Anreicherung eines Abbildes der Realität mit Zusatzinformationen, sogenannter „Augmented Reality“.
In Geschäften werden Spiegel für die Kunden eingesetzt, damit der Kunde die anprobierte Ware direkt an sich selbst betrachten kann. Durch den Spiegel wird ein Abbild der Realität dargestellt ohne Erweiterungen.
Aus der US 2016/0124223 A1 ist ein Lichtwellenleiter bekannt, mittels dessen ein in diesen eingekoppeltes Bild zweidimensional vervielfacht wird.
Erfindungsgemäß ist ein Spiegel vorgesehen, auf dem ein ein ein- oder zweidimensional vervielfachender Lichtwellenleiter angeordnet ist. Dies hat den Vorteil daß kein Versatz zwischen Abbild der Realität und Darstellung von Zusatzinformationen auftritt. Der Lichtwellenleiter ermöglicht eine Tiefendarstellung entsprechend dem Spiegel. Es treten somit keine Irritationen beim Betrachter durch unterschiedliche Entfernung von Realität und diese überlagernden Zusatzinformationen auf, auf die sich das Auge des Betrachters einstellen müßte, was im Normalfall aber nur für eines von beiden möglich ist.
Vorteilhafterweise weist ein erfindungsgemäßes Gerät eine Einrichtung zur Detektion der räumlichen Position eines Betrachters auf, und einer Einrichtung zum Ermitteln eines mittels des Lichtwellenleiters anzuzeigenden Bildes das die zu überlagernden Zusatzinformationen enthält. Dies ermöglicht ein optimales Anpassen des überlagernd mittels des Lichtwellenleiters anzuzeigenden Bildes.
Vorteilhafterweise weist die Einrichtung zur Detektion der räumlichen Position eines Betrachters zumindest eine Kamera auf. Ist diese ortsfest angebracht erleichtert dies die möglichst exakte Positionsbestimmung. Ist diese am Gerät, insbesondere in fester räumlicher Beziehung zum Spiegel angeordnet, so hat dies den Vorteil, daß die relative Position des Betrachters zum Spiegel bestimmt wird, und somit keine Umrechnung der absoluten Position des Betrachters zur absoluten Position des Spiegels erforderlich ist.
Sind mehrere Kameras vorhanden, so erhöht dies die potentiell ermittelbare Genauigkeit der Position des Betrachters. Es ermöglicht weiterhin eine dreidimensionale Positionsbestimmung des Betrachters, und somit eine noch bessere Anpaßbarkeit der darzustellenden Zusatzinformationen an dessen räumliche Gestalt.
Die Einrichtung ist vorteilhafterweise ein Mikroprozessor oder ein programmierbarer Computer, ein Desktopcomputer, ein Laptop, ein mobiles Gerät wie Tablet oder Smartphone oder auch ein entfernt angeordneter, über Datenleitung angeschlossener Rechner. Letzteres hat den Vorteil, daß Daten für einzublendende Zusatzinformationen nicht vor Ort vorgehalten zu werden brauchen. Auch Rechenkapazität zur Positionsbestimmung des Betrachters und zur Berechnung der anzuzeigenden Zusatzinformationen braucht in diesem Fall nicht lokal vorgehalten zu werden. Allerdings ist eine zuverlässige Datenverbindung ausreichender Kapazität erforderlich, was bei lokaler Verarbeitung nicht der Fall ist.
Ein erfindungsgemäßes System weist ein erstes erfindungsgemäßes Gerät auf und ein zweites Gerät mit einer Einrichtung zur Detektion der räumlichen Position eines Betrachters und einer Einrichtung zum Ermitteln eines mittels des Lichtwellenleiters anzuzeigenden Bildes, wobei das erste Gerät vom zweiten Gerät mit die Zusatzinformationen enthaltenden anzuzeigenden Bilddaten versorgt wird. Dabei ist das zweite Gerät beispielsweise ein Smartphone, auf dem eine Anwendung, eine sogenannte App, geladen ist, die Kameradaten und Positionsdaten des Smartphones empfängt und auswertet und ein entsprechend generiertes Bildsignal an das erste Gerät übermittelt. Dies erfolgt vorzugsweise drahtlos, beispielsweise mittels WLAN, Bluetooth oder ähnlichem, oder auch drahtgebunden. Gemäß einer Variante ist die Einrichtung zum Ermitteln des anzuzeigenden Bildes auf einem räumlich getrennten Gerät realisiert. Dies reduziert vorteilhaft die erforderliche Rechenkapazität des zweiten Geräts. Das räumlich getrennte Gerät ist beispielsweise ein Desktoprechner, der mittels WLAN angebunden ist. Auch ein über Datenfernübertragung verbundener entfernt angeordneter Großrechner ist hier sinnvoll einsetzbar.
Ist der Spiegel mit einer Positionsbestimmungseinrichtung gekoppelt, beispielsweise einem GPS-Empfänger, einem Empfänger, der anhand empfangender WLAN-Informationen eine Positionsbestimmung vorzunehmen in der Lage ist, einem Gyroskop, und/oder einer anderen geeigneten Einrichtung, so läßt sich dessen Position auch bei einer Ortsänderung oder ggf. auch einer Verkippung oder Verdrehung des Spiegels exakt bestimmen, die Differenz zur Position des Betrachters ermitteln, und so das die Zusatzinformationen enthaltende Bild möglichst exakt berechnen.
Weitere Varianten und deren Vorteile sind auch der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Abbildungen entnehmbar. Dabei zeigen:

1 Head-Up-Display gemäß Stand der Technik
2 schematischer Strahlengang
3 schematischer Strahlengang mit Diffusor
4 Strahlengang mit gerichtetem Diffusor
5 Strahlengang mit mehreren Bildgebern
6 Strahlengang mit Bild im Unendlichen
7 Strahlengang mit virtueller Verdopplung
8 Strahlengang mit Lichtwellenleiter
9 Strahlengang mit Lichtwellenleiter
10 Head-Up-Display mit Lichtwellenleiter
11 Lichtwellenleiter mit zweidimensionaler Vergrößerung
12 Head-Up-Display mit Lichtwellenleiter
13 Lichtwellenleiter im Längsschnitt
14 erfindungsgemäßes Gerät

Die nachfolgende Beschreibung geht zunächst ein auf einen ein- oder zweidimensional vervielfachenden Lichtwellenleiter 5 anhand von dessen Anwendung in einem Head-Up-Display für ein Fahrzeug. Im Anschluß daran wird zu 14 die erfindungsgemäße Anwendung eines solchen Lichtwellenleiters 5 beschrieben.
1 zeigt eine Prinzipskizze eines Head-Up-Displays gemäß Stand der Technik. Es weist einen Bildgenerator 1 auf, eine Optikeinheit 2 und eine Spiegeleinheit 3. Von einem Anzeigeelement 11 geht ein Strahlenbündel SB1 aus, welches von einem Faltspiegel 21 auf einen gekrümmten Spiegel 22 reflektiert wird, der es Richtung Spiegeleinheit 3, die hier als Windschutzscheibe 31 eines Fahrzeugs dargestellt ist, reflektiert. Von dort gelangt das Strahlenbündel SB2 Richtung Auge 61 eines Betrachters. Dieser sieht ein virtuelles Bild VB, welches sich außerhalb des Fahrzeugs oberhalb der Motorhaube oder sogar vor dem Fahrzeug befindet. Durch das Zusammenwirken von Optikeinheit 2 und Spiegeleinheit 3 ist das virtuelle Bild VB eine vergrößerte Darstellung des vom Anzeigeelement 11 angezeigten Bildes. Hier sind symbolisch eine Geschwindigkeitsbegrenzung, die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit sowie Navigationsanweisungen dargestellt. So lange sich das Auge 61 innerhalb der durch ein Rechteck angedeuteten Eyebox 62 befindet, sind alle Elemente des virtuellen Bildes für das Auge 61 sichtbar. Befindet sich das Auge 61 außerhalb der Eyebox 62, so ist das virtuelle Bild VB für den Betrachter nur noch teilweise oder garnicht sichtbar. Je größer die Eyebox 62 ist, desto weniger eingeschränkt ist der Betrachter bei der Wahl seiner Sitzposition.
Die Krümmung des gekrümmten Spiegels 22 dient zum einen dazu, den Strahlengang aufzubereiten und somit für ein größeres Bild und eine größere Eyebox 62 zu sorgen. Zum anderen gleicht die Krümmung eine Krümmung der Windschutzscheibe 31 aus, sodaß das virtuelle Bild VB einer vergrößerten Wiedergabe des vom Anzeigeelement 11 dargestellten Bildes entspricht. Der gekrümmte Spiegel 22 ist mittels einer Lagerung 221 drehbar gelagert. Die dadurch ermöglichte Drehung des gekrümmten Spiegels 22 ermöglicht ein Verschieben der Eyebox 62 und somit eine Anpassung der Position der Eyebox 62 an die Position des Auges 61. Der Faltspiegel 21 dient dazu, daß der vom Strahlenbündel SB1 zurückgelegte Weg zwischen Anzeigeelement 11 und gekrümmtem Spiegel 22 lang ist, und gleichzeitig die Optikeinheit 2 dennoch kompakt ausfällt. Die Optikeinheit 2 wird durch eine transparente Abdeckung 23 gegen die Umgebung abgegrenzt. Die optischen Elemente der Optikeinheit 2 sind somit beispielsweise gegen im Innenraum des Fahrzeugs befindlichen Staub geschützt. Auf der Abdeckung 23 befindet sich weiterhin eine optische Folie 24, die einfallendes Sonnenlicht SL daran hindern soll, über die Spiegel 21, 22 auf das Anzeigeelement 11 zu gelangen. Dieses kann durch dabei auftretende Wärmeentwicklung vorübergehend oder auch dauerhaft geschädigt werden. Um dies zu verhindern wird beispielsweise ein Infrarotanteil des Sonnenlichts SL mittels der optischen Folie 24 ausgefiltert. Ein Blendschutz 25 dient dazu, von vorne einfallendes Licht abzuschatten, sodaß es nicht von der Abdeckung 23 Richtung Windschutzscheibe 31 reflektiert wird, was eine Blendung des Betrachters hervorrufen würde. Außer dem Sonnenlicht SL kann auch das Licht einer anderen Störlichtquelle 64 auf das Anzeigeelement 11 gelangen.
Gleiche Bezugszeichen werden auch in den folgenden Figuren für gleiche oder gleichwirkende Elemente verwendet, und nicht notwendigerweise zu jeder Figur erneut beschrieben.
Die 2-4 zeigen einen vereinfachten schematischen Strahlengang in einem Head-Up-Display. Dabei sind die unterschiedlichen Spiegelungen der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Man sieht links das Auge 61, in der Mitte die Bildebene 10, die sowohl dem Anzeigeelement 11 als auch dem virtuellen Bild VB entspricht, und rechts die Apertur A eines Bildgebers 12, der beispielsweise ein Spacial Light Modulator, auch SLM genannt, ist. Mit einem SLM wird Licht räumlich moduliert. Dies kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Eine spezielle Art SLM ist ein DMD-Projektor, wobei DMD für „Digital Micromirror Device“ steht. Dies ist ein Gerät, bei dem entweder ein einzelner in X- und Y-Richtung beweglicher Mikrospiegel einen Laserstrahl über eine Bildfläche scannt, oder bei dem die Bildfläche durch eine Vielzahl flächig nebeneinander angeordneter Mikrospiegel gebildet ist, die von einer Lichtquelle beleuchtet werden. Die Eyebox 62 ist in der Betrachtungsebene 63 mittels einer verstärkten Linie und Begrenzung nach oben und unten kenntlich gemacht.
2 zeigt Punkte P1 bis P4 in der Bildebene 10. Man erkennt, daß der Punkt P1 aufgrund seiner Lage in der Bildebene 10 und der Größe der Apertur A nur aus Teilen der Eyebox 62 sichtbar ist. Der Punkt P4 ist nur außerhalb der Eyebox 62 sichtbar. Nur die Punkte P2 und P3 sind in der Eyebox 62 sichbar, von ihnen ausgehende Strahlen fallen auch ins Auge 61. Somit kann nur ein kleiner Bereich 101 der Bildebene 10 vom Auge 61 in dessen dargestellte Position erfaßt werden.
3 zeigt die gleiche Anordnung wie 2, allerdings mit einem in der Bildebene 10 angeordneten Diffusor 13. Dieser sorgt dafür, daß vom Bildgeber 12 her kommendes Licht diffus gestreut wird. Dies ist in den Punkten P1 und P4 mittels diffus gestreuter Strahlen DS1 - DS5 angedeutet, deren Richtung angibt, in welche Richtung diffus gestreuter wird, und deren Länge die Intensität in die entsprechende Richtung angibt. Man erkennt, daß die größte Intensität im Zentrum des entsprechenden in 2 gezeigten Strahlenbündels verläuft, hier durch den diffus gestreuten Strahl DS3 verdeutlicht. Je größer der Winkel der anderen Strahlen DS1, DS2, DS4, DS5 zu dem Strahl DS3 ist, desto geringer ist ihre Intensität. Man erkennt, daß vom Punkt P1 der Strahl DS5 ins Auge 61 gelang. In die Eyebox 62 fallen weiterhin die diffus gestreuten Strahlen DS3 und DS4, während die Strahlen DS1 und DS2 außerhalb liegen, und somit verlorengehen. Ähnliches gilt für Punkt P4.
4 zeigt die gleiche Anordnung wie 3, allerdings mit einem Diffusor 131, der eine spezielle Diffusionscharakteristik aufweist. Man erkennt, daß alle vom Punkt P1 ausgehenden diffus gestreuten Strahlen DS1 bis DS5 in etwa gleiche Intensität aufweisen, und ihre Winkelverteilung so ist, daß sie alle in die Eyebox 62 gelangen. Ein Lichtverlust tritt somit an dieser Stelle nicht auf.
5 zeigt eine ähnliche Anordnung wie die vorhergehenden Figuren, hier allerdings mit mehreren Bildgebern 12. Die Bildgeber 12 sind so aufeinander abgestimmt, daß in den Punkten P1 und P4 Lichtstrahlen in einem größeren Winkelbereich abgestrahlt werden, wodurch auch der Punkt P4 aus der Eyebox 62 heraus sichtbar ist. Durch eine Vergrößerung der Anzahl der Bildgeber 12 wird ein ähnlicher Effekt wie mittels eines Diffusors 13 bezüglich der Sichtbarkeit der Punkte P1 bis P4 in der gesamten Eyebox 62 erzielt.
6 zeigt eine ähnliche Anordnung wie die vorhergehenden Figuren, hier fokussiert der Bildgeber 12 aber nicht auf eine Bildebene, sondern kollimiert ins unendliche. Die in der Betrachtungsebene 63 zu einem Punkt ankommenden Strahlen verlaufen jeweils parallel zueinander. Dies ermöglicht es, anstatt mehrere aufeinander abgestimmte Bildgeber 12 anzuordnen, wie in 5 gezeigt, den einen Bildgeber 12 virtuell zu verdoppeln. Dies ist in den folgenden Figuren gezeigt.
7 zeigt eine ähnliche Anordnung wie 6, hier allerdings mit virtueller Verdopplung des Bildgebers 12. Dazu ist ein Strahlteiler im Strahlengang des Bildgebers 12 angeordnet, der einen Teil der Strahlung auf einen Spiegel 122 reflektiert. Die Spiegelebene 123 des Strahlteilers 121 ist parallel zum Spiegel 122 ausgerichtet. Die Anzahl der vom Bildgeber 12 ausgehenden parallelen Strahlenbündel, von denen hier zwei gezeigt sind, wird verdoppelt, ihre Intensität jeweils halbiert. Somit treffen beide dargestellten Strahlenbündel in die Eyebox 62. Der virtuelle Bildgeber 12'ist gestrichelt angedeutet. Durch geeignete Anordnung von weiteren Strahlteilern und geeigneter Anpassung von deren Größe läßt sich erreichen, daß Strahlenbündel zu einem großen Winkelbereich von jedem Punkt der Eyebox 62 aus betrachtet werden können, wenn sich das Auge 61 dort befindet.
8 zeigt eine ähnliche Anordnung wie 7. Allerdings sind hier der Strahlteiler 121 und der Spiegel 122 durch einen Lichtwellenleiter 5 ersetzt. Der Lichtwellenleiter 5 weist eine Spiegelebene 523 auf, mit der vom Bildgeber 12 kommendes Licht in den Lichtwellenleiter 5 eingekoppelt wird. Die Verlängerung der ursprünglichen Strahlrichtung ist gestrichelt angedeutet. Das in dem Lichtwellenleiter 5 eingekoppelte Licht wird an dessen Grenzflächen totalreflektiert und wird somit innerhalb des Lichtwellenleiters 5 geleitet. Der Lichtwellenleiter 5 weist weiterhin Spiegelebenen 522 auf, die teildurchlässig sind und jeweils einen Teil des auf sie auftreffenden Lichts aus dem Lichtwellenleiter 5 auskoppeln. Dies ist der Übersichtlichkeit halber mit dem parallelen Strahlenbündel zu nur einem Winkel gezeigt. Man erkennt das Prinzip der Vervielfachung der parallelen Strahlenbündel. Durch geeignete Anordnung läßt sich eine hinreichend gleichmäßige Ausleuchtung der Eyebox 62 erzielen. Das Einkoppeln und das Auskoppeln können anstatt mittels Spiegelebenen 522,523 auch mittels an der Oberfläche des Lichtwellenleiters 5 angeordneter Beugungsgitter (hier nicht dargestellt) oder auf andere, dem Fachmann geläufige Art und Weise, erfolgen.
9 zeigt eine ähnliche Anordnung wie 8, allerdings weist hier der Lichtwellenleiter 5 ein Einkoppelhologramm 53 und ein Auskoppelhologramm 52 auf, die als Volumenhologramme in der Mitte des Lichtwellenleiters 5 angeordnet sind. Auch hier wird nur das Prinzip angedeutet. Es versteht sich, daß durch geeignete Wahl der Hologramme erreicht werden kann, daß die gesamte Eyebox 62 gleichmäßig mit parallelen Strahlenbündeln zu allen gewünschten Winkeln ausgeleuchtet wird.
10 zeigt ein Head-Up-Display ähnlich zu 1, hier allerdings in räumlicher Darstellung und mit einem Lichtwellenleiter 5. Man erkennt den schematisch angedeuteten Bildgeber 12, der ein paralleles Strahlenbündel SB1 erzeugt, welches mittels der Spiegelebene 523 in den Lichtwellenleiter 5 eingekoppelt wird. Mehrere Spiegelebenen 522 reflektieren jeweils einen Teil des auf sie auftreffenden Lichts Richtung Windschutzscheibe 31, der Spiegeleinheit 3. Von dieser wird das Licht Richtung Auge 61 reflektiert, welches ein virtuelles Bild VB über der Motorhaube bzw. in noch weiterer Entfernung vor dem Fahrzeug sieht.
11 zeigt in schematischer räumlicher Darstellung einen Lichtwellenleiter 5 mit zweidimensionaler Vergrößerung. Im unteren linken Bereich erkennt man ein Einkoppelhologramm 53 mittels dessen von einem nicht dargestellten Bildgeber 12 kommendes Licht L1 in den Lichtwellenleiter 5 eingekoppelt wird. In diesem breitet es sich in der Zeichnung nach links oben aus, entsprechend dem Pfeil L2. In diesem Bereich des Lichtwellenleiters 5 befindet sich ein Falthologramm 51, das ähnlich wie viele hintereinander angeordnete teildurchlässige Spiegel wirkt, und ein in Y-Richtung verbreitertes, sich in X-Richtung ausbreitendes Lichtbündel erzeugt. Dies ist durch drei Pfeile L3 angedeutet. In dem sich in der Abbildung nach rechts erstreckenden Teil des Lichtwellenleiters 5 befindet sich ein Auskoppelhologramm 52, welches ebenfalls ähnlich wie viele hintereinander angeordnete teildurchlässige Spiegel wirkt, und durch Pfeile L4 angedeutet Licht in Z-Richtung nach oben aus dem Lichtwellenleiter 5 auskoppelt. Hierbei erfolgt eine Verbreiterung in X Richtung, sodaß das ursprüngliche einfallende Lichtbündel L1 als in zwei Dimensionen vergrößertes Lichtbündel L4 den Lichtwellenleiter 5 verläßt. Der Lichtwellenleiter 5 weist einen in y-Richtung aufweitenden ersten Lichtwellenleiter 510 auf, der das Falthologramm 51 aufweist, einen in x-Richtung aufweitenden zweiten Lichtwellenleiter 520, der das Auskoppelhologramm 52 aufweist, und einen dritten Lichtwellenleiter 530, der das Einkoppelhologramm 53 aufweist.
12 zeigt in räumlicher Darstellung ein Head-Up-Display mit drei Lichtwellenleitern 5R, 5G, 5B, die übereinanderliegend angeordnet sind, und für je eine Elementarfarbe Rot, Grün und Blau stehen. Sie bilden gemeinsam den Lichtwellenleiter 5. Die in den Lichtwellenleitern 5 vorhandenen Hologramme 51,52, 53 sind wellenlängenabhängig, sodaß jeweils ein Lichtwellenleiter 5R, 5G, 5B für eine der Elementarfarben verwendet wird. Oberhalb des Lichtwellenleiters 5 ist ein Bildgenerator 1 und eine Optikeinheit 2 dargestellt. Beide zusammen werden oft auch als bildgebende Einheit oder PGU 100 bezeichnet. Die Optikeinheit 2 weist einen Spiegel 20 auf, mittels dessen das vom Bildgenerator 1 erzeugte und von der Optikeinheit 2 geformte Licht in Richtung des jeweiligen Einkoppelhologramms 53 umgelenkt wird. Das von der Bildgebenden Einheit 100 erzeugte Licht wird im Einkoppelbereich 531, in dem sich die jeweiligen Einkoppelhologramme 53 befinden, in den Lichtwellenleiter 5 eingekoppelt. Es verläßt den Lichtwellenleiter 5 im Anzeigebereich 521, in dem sich die jeweiligen Auskoppelhologramme 52 befinden. Der Bildgenerator 1 weist drei Lichtquellen 14R, 14G, 14B für die drei Elementarfarben auf. Man erkennt, daß die gesamte dargestellte Einheit eine im Vergleich zu ihrer lichtabstrahlenden Fläche geringe Gesamtbauhöhe aufweist.
13 zeigt drei Lichtwellenleiter 5 im Längsschnitt. Der obere Lichtwellenleiter 5 weist eine ideal ebene obere Begrenzungsflächen 501 auf und eine ideal ebene untere Begrenzungsfläche 502, welche beide parallel zueinander angeordnet sind. Man erkennt, daß ein paralleles Lichtbündel L1, welches sich von links nach rechts im Lichtwellenleiter 5 ausbreitet, aufgrund der Parallelität und Ebenheit der oberen und unteren Begrenzungsflächen 501,502 im Querschnitt unverändert und parallel verbleibt. Der mittlere Lichtwellenleiter 5' weist obere und untere Begrenzungsflächen 501',502' auf, die nicht vollkommen eben und auch nicht zumindest abschnittsweise parallel zueinander sind. Der Lichtwellenleiter 5' hat somit eine in Lichtausbreitungsrichtung variierende Dicke. Man erkennt, daß das Lichtbündel L1' schon nach wenigen Reflexionen nicht mehr parallel ist und auch keinen homogenen Querschnitt aufweist. Der untere Lichtwellenleiter 5" hat obere und untere Begrenzungsflächen 501",502", die noch stärker von der Idealform abweichen als die oberen beiden. Das Lichtbündel L1" weicht somit ebenfalls noch stärker von der Idealform ab.
14 zeigt ein Gerät gemäß der Erfindung. Man erkennt einen Spiegel 70, in dem ein Betrachter 60 sein Spiegelbild als Abbild 707 der Realität betrachtet. Man erkennt weiterhin einen direkt vor dem Spiegel 70 auf dessen dem Betrachter 60 zugewandten Seite angeordneten Lichtwellenleiter 5. In diesen wird mittels einer Bildgebenden Einheit 100 Licht eingekoppelt, welches Zusatzinformationen 507 darstellt, hier beispielhaft eine Brille. Der Betrachter 60 sieht nun sein Spiegelbild angereichert mit der Zusatzinformation „Brille“, ohne daß er diese Brille bereits tragen müßte. Man erkennt, daß der Betrachter 60 im Ausführungsbeispiel keine Brille trägt. Er kann aber ebenso seine bisherige Brille tragen, die mittels des Lichtwellenleiters im Spiegelbild von der neuen Brille als Zusatzinformation 507 überlagert wird. Die neue Brille braucht also noch keine Gläser in Sehstärke für den Betrachter aufzuweisen, dieser kann sein Aussehen mit neuer Brille betrachten, ohne diese tatsächlich schon aufsetzen zu müssen. Als Einrichtung zur Detektion der räumlichen Position des Betrachters 60 ist hier eine Kamera 71 gezeigt. Eine Mehrzahl solcher Kameras führt zu einer genaueren Positionsbestimmung. Ein Mikroprozessor 72 dient als Einrichtung zum Ermitteln eines mittels des Lichtwellenleiters 5 als Zusatzinformation 507 anzuzeigenden Bildes. Hier wird beispielsweise die Position und Ausrichtung der anzuzeigenden Brille berechnet, und ein entsprechendes Signal an die Bildgebende Einheit 100 erzeugt.
Beim aktuellen Stand der Technik ist es erforderlich, daß der Kunde real die Ware anprobiert. Er kann so nicht schnell zwischen verschiedenen Modellen wechseln. Außerdem können Zusatzinformationen, wie Preis, Material, Herkunft, usw. nur über separate Etiketten dargestellt werden. Mit der Integration des Lichtwellenleiters 5 vor dem Spiegel 70 wird die reale Welt mit der virtuellen Welt überlagert. Hierdurch braucht der Kunde nicht jede Ware selbst anzuprobieren, sondern kann sie virtuell aufsetzen bzw. anprobieren. Die aufwendigere Anprobe entfällt, der Prozeß wird beschleunigt und das Kundenerlebnis positiv beeinflußt.
Eine Vollfarben-Lichtwellenleiter-Anzeige besteht aus drei übereinander liegenden monochromen Lichtwellenleitern 5R, 5G, 5B, jeweils einer für die Farbe Rot, Grün, und Blau, jeweils bestehend aus Glassubstrat, dünner holografischer Schicht und einem weiteren Glassubstrat als Deckschicht. Die monochromen Lichtwellenleiter 5R, 5G, 5B werden jeweils durch einen Luftspalt voneinander getrennt. Je Lichtwellenleiter sind drei Gitterstrukturen, bestehend aus Einkoppelhologramm 53, Falthologramm 51 und Auskoppelhologramm 52 erforderlich. Durch die Auskoppelung und Überlagerung der drei Farben ergibt sich ein Bild. Dieses virtuelle Bild VB wird vor den Spiegel 70 gebracht und ergibt mit der Überlagerung vom realen Spiegelbild 707 eine erweiterte Realität. Der Spiegel 70 stellt die reale Welt dar. Um diese reale Welt mit virtuellen Bildern zu überlagern, wird vor dem Spiegel 70 ein Lichtwellenleiter 5 plaziert. Hierdurch wird direkt in das Spiegelbild 707 hinein projiziert. Die Erfindung ermöglicht es, ein reales Bild 707 und ein virtuelles Bild 507 übereinanderzulegen. Der Betrachter 60 sieht sein Spiegelbild 707 um weitere Dinge ergänzt, z.B. kann der Kunde beim Optiker direkt verschiedene Brillenmodelle virtuell aufsetzen. Das erfindungsgemäße Gerät und die erfindungsgemäße Methode können überall dort eingesetzt werden, wo derzeit ein normaler Spiegel eingesetzt wird. Sie dienen als Ergänzung zu bestehenden Systemen. Als Ausführungsbeispiel sitzt ein Kunde beim Friseur vor dem Spiegel 70. Durch die Überlagerung mit der Projektion durch den Lichtwellenleiter 5 kann der Kunde verschiedene Haarschnitte auswählen und sich das Ergebnis direkt anschauen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Positionsbestimmungseinrichtung 71' vor, die an den Spiegel 70 gekoppelt ist. Die Einrichtungen 71 und 72 sind gemäß einer Variante in einem separaten Gerät 73 realisiert, beispielsweise in einem Smartphone. Der Spiegel 70 mit Lichtwellenleiter 5 und Bildgebender Einheit 100 sind dann ebenfalls als ein separates Gerät 74 ausgelegt.
Weitere Details sind den Ansprüchen oder der Beschreibungseinleitung zu entnehmen. Es versteht sich, daß die angegebenen Maßnahmen auch in Abwandlung oder in anderer Kombination als den hier beschriebenen erfindungsgemäß Verwendung finden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2016/0124223 A1 [0003]

Claims

Gerät zur Anreicherung eines Abbildes (707) der Realität mit Zusatzinformationen (507), wobei auf einem Spiegel (70) ein ein- oder zweidimensional vervielfachender Lichtwellenleiter (5) angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung (71) zur Detektion der räumlichen Position eines Betrachters (60) und einer Einrichtung (72) zum Ermitteln eines mittels des Lichtwellenleiters (5) anzuzeigenden die Zusatzinformationen (507) enthaltenden Bildes.
Gerät nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung (71) zur Detektion der räumlichen Position zumindest eine Kamera aufweist.
Gerät nach Anspruch 2, wobei der Spiegel (70) mit einer Positionsbestimmungseinrichtung (71') versehen ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 2-4, wobei die Einrichtung (72) zum Ermitteln eines die Zusatzinformationen (507) enthaltenden Bildes ein Mikroprozessor oder ein entsprechend programmierter Computer ist.
System, bestehend aus einem ersten Gerät (74) nach Anspruch 1 und einem zweiten Gerät (73) mit einer Einrichtung (71) zur Detektion der räumlichen Position eines Betrachters (60) und einer Einrichtung (72) zum Ermitteln eines mittels des Lichtwellenleiters (5) anzuzeigenden Bildes, wobei das erste Gerät (74) vom zweiten Gerät (73) mit die Zusatzinformationen (507) enthaltenden anzuzeigenden Bilddaten versorgt wird.