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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine am Körper tragbare Informationsanzeigevorrichtung,
die an einem Körper
eines Nutzers befestigbar ist und ein dieselbe verwendendes Anzeigeverfahren.
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STAND DER
TECHNIK
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Fortgeschrittene
Computertechnologie ermöglicht
ein leichtes Verarbeiten von elektronischer Information durch eine
tragbare Informationsverarbeitungsvorrichtung, wie einen tragbaren
Computer. Die tragbare Informationsverarbeitungsvorrichtung wird
für eine
Vielzahl von Zwecken von einem Bediener (Nutzer) benutzt, der eine
industrielle oder kommerzielle Tätigkeit
ausführt.
Exemplarisch wird die tragbare Informationsverarbeitungsvorrichtung
in dem Fall einer Anwendung in einem Verteilungs-Managementsystem
bei der Arbeit des Zusammentragens benötigter Gegenstände aus
einem Lagerhaus benutzt, um die in dem Lagerhaus zu anzusammelnden
Gegenstände
anzuzeigen oder die gesammelten Gegenstände zu registrieren.
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Bei
der herkömmlichen
tragbaren Informationsverarbeitungsvorrichtung sollte der Bediener
die Augen signifikant bewegen, um abwechselnd die in der tragbaren
Informationsverarbeitungsvorrichtung angezeigte elektronische Information
und ein außen auftretendes
Objekt zu beobachten. Es ist entsprechend schwierig, die Beziehung
zwischen der elektronischen Information und dem Objekt zu kontrollieren.
Ferner kann der Bediener das Objekt nicht mit Händen anfassen, solange die
tragbare Informationsverarbeitungsvorrichtung manuell gehandhabt wird.
Dies führt
zu einer schlechten Bedienbarkeit.
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WO
88/02494 offenbart eine am Kopf befestigbare Datenanzeige mit einem
Zeichengenerator und einem halbdurchlässigen Reflektor, in dem der Zeichengenerator
angesehen wird, so dass die Geschwindigkeitsanzeige über dem
normalen Hintergrund in der Betrachtungsrichtung überlagert
erscheint. Anspruch 1 zeichnet sich gegenüber diesem Dokument aus.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die vorab beschriebenen
Probleme zu lösen
und eine Methode bereitzustellen, die es einem Bediener ermöglicht,
einen anderen Vorgang effektiv auszuführen, während er eine Anzeige einer
elektronischen Information betrachtet.
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EP-A-0716329
offenbart eine am Kopf befestigbare Anzeige zum Anzeigen eines virtuellen
Bildes. WO 95/114 73 beschreibt ein anderes, kopfbefestigtes Anzeigesystem
mit einem relativ zu dem Auge eines Nutzers positionierten Anzeigeelement.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine am Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung vorgesehen wie sie in den
Ansprüchen
dargelegt ist.
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Das
optische System kann umfassen: ein optisches Vergrößerungssystem
zum Brechen des ersten Lichtstrahls, der das auf dem Bildanzeigeelement angezeigte
Bild repräsentiert,
um es dem Nutzer zu ermöglichen,
ein vergrößertes virtuelles
Bild des angezeigten Bildes zu betrachten; und ein optisches Durchsichtsystem
zum Durchlassen des zweiten Lichtstrahls und zum Ermöglichen,
dass der durchgelassene zweite Lichtstrahl und der erste Lichtstrahl
in die Augen des Nutzers eintreten.
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Das
optische Vergrößerungssystem
kann ein einäugiges
optisches System zum Leiten des ersten Lichtstrahls auf ein (einzelnes)
Auge sein; das optische Durchsichtsystem umfasst einen lichtdurchlässigen ebenen
Spiegel, der vor beiden Augen des Nutzers angeordnet ist; und die
Anzeigeeinheit kann zusätzlich
Schaltmittel umfassen, die so angeordnet sind, dass sie in der Lage
sind, das optische Vergrößerungssystem
zu bewegen, um es entweder vor dem linken oder vor dem rechten Auge
des Nutzers zu positionieren. Dieser Aufbau ermög licht dem Benutzer ein Auge
zur gleichzeitigen Beobachtung der elektronischen Information und
dem Blick nach außen
auszuwählen
und verbessert entsprechend die Bedienbarkeit der am Körper tragbaren
Informationsanzeigevorrichtung. Der lichtdurchlässige Planspiegel befindet
sich ebenso vor dem Auge ohne das optische Verstärkungssystem. Dieses gleicht
die in die beiden Augen eintretenden Lichtstrahlen ab und ermöglicht die
gleichzeitige Beobachtung des Bildes und des Blicks nach außen.
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Das
optische Vergrößerungssystem
und das optische Durchsichtsystem können einäugige optische Systeme zum
Leiten des ersten Lichtstrahls und des zweiten Lichtstrahls auf
ein Auge sein; und die Anzeigeeinheit kann zusätzlich umfassen: Schaltmittel,
die so angeordnet sind, dass sie in der Lage sind, das optische
Vergrößerungssystem
und das optische Durchsichtsystem zu bewegen, um es entweder vor dem
linken oder vor dem rechten Auge des Nutzers zu positionieren. Dieser
Aufbau ermöglicht
dem Nutzer ebenso, ein Auge zum Beobachten der elektronischen Information
und dem Blick nach außen
auszuwählen.
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Das
optische System kann durch einen lichtdurchlässigen Konkavspiegel, der vor
dem Auge des Nutzers angeordnet ist, ausgeführt sein.
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Die
Computereinheit kann umfassen: eine Energiequelle; Energiemanagementmittel
zum Regulieren eines Energieverbrauchs der Energiequelle; und Energiemanagement-Schaltmittel
zum Schalten einer Arbeitsbedingung der Energiemanagementmittel
in Abhängigkeit
davon, ob die Computereinheit an den ersten Befestigungsmitteln
befestigt ist oder nicht. Wenn die Computereinheit nicht an dem
Körper
befestigt ist, wird die Arbeitsbedingung der Energiemanagementmittel
geschaltet, um den Energieverbrauch zu verringern.
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Die
Computereinheit kann umfassen: eine Schnittstelle zum Verbinden
der Computereinheit mit peripherer Ausrüstung, um ein Desktop-Computersystem
zu bilden, wenn die Computereinheit nicht am Körper des Nutzers befestigt
ist, wobei die periphere Ausrüstung
mindestens eine Tastatur, ein erstes Zeigegerät, ein Anzeigegerät oder einen
Drucker enthält.
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Die
Computereinheit kann zusätzlich
umfassen: ein zweites Zeigegerät,
das zumindest dann verwendbar ist, wenn die Computereinheit nicht
am Körper
des Nutzers befestigt ist.
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Die
Computereinheit kann ebenso umfassen: Informationskommunikationsmittel
zum Kommunizieren mit einem externen Host-Computer, um ein gewünschtes
Informationsstück
vom Host-Computer zu empfangen. Verschiedene Informationsstücke können von
dem Host-Computer empfangen werden und in der Anzeigeeinheit entsprechend
angezeigt werden.
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Das
vom Host-Computer empfangene Informationsstück ist zum Beispiel eine Bildinformation, die
ein auf der Anzeigeeinheit angezeigtes Bild repräsentiert.
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Die
Informationskommunikationsmittel können Positionsinformationen
an den Host-Computer liefern, wobei die Positionsinformationen mindestens eine
Information aus der Gruppe einer Richtung, eines Sichtwinkels und
eines Abstandes eines vom Nutzer gesehenen Außenobjektes enthält, und
wobei die Informationskommunikationsmittel vom Host-Computer die
Bildinformationen empfangen, die ein entsprechend der Positionsinformation
verarbeitetes Bild repräsentieren,
wodurch bewirkt wird, dass das Bild auf der Anzeigeeinheit in Übereinstimmung
mit dem Objekt angezeigt wird. Entsprechend kann der Nutzer das
angezeigte Bild, das mit der Größe und Position
des Objektes in Übereinstimmung
gebracht ist, betrachten.
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Die
Positionsinformation kann von einem globalen Positionierungssystem
geliefert werden. Diese Anordnung informiert den Nutzer gut über die Positionsbeziehung
zwischen dem Nutzer und dem Objekt.
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Die
Informationskommunikationsmittel können den Host-Computer instruieren,
die Größe eines auf
der Anzeigeeinheit angezeigten Bildes zu ändern, und die Bildinformationen,
die das Bild geänderter
Größe repräsentieren,
empfangen, wodurch bewirkt wird, dass das Bild auf der Anzeigeeinheit
in Übereinstimmung
mit einer Größe eines
außen
befindlichen Objektes angezeigt wird. Der Nutzer kann das Objekt
zusammen mit dem Bild betrachten, das mit der Größe des Ob jektes entsprechend
in Einklang gebracht ist.
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Die
Computereinheit kann Modulationsmittel zum Modulieren eines Videosignals,
das ein auf der Anzeigeeinheit anzuzeigendes Bild repräsentiert, und
zum Übersenden
des modulierten Videosignals an die Anzeigeeinheit umfassen; und
die Anzeigeeinheit kann Demodulationsmittel zum Empfangen und Demodulieren
des modulierten Videosignals umfassen. Diese Struktur benötigt keine
Leitungsverbindung zwischen der Computereinheit und der Anzeigeeinheit
und erleichtert eine Bewegung des Nutzers.
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Die
am Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung kann zusätzlich umfassen: ein magnetisches
Zeigegerät
zum Spezifizieren einer Position in einem auf der Anzeigeeinheit
angezeigten Bild in Antwort auf eine Intensität eines magnetischen Feldes
an einer Position eines magnetischen Geräts, das an einem Teil einer
Hand des Nutzers befestigt ist. Alternativ kann die Vorrichtung
zusätzlich
ein optisches Zeigegerät
zum Erfassen eines von einem an einem Teil einer Hand des Nutzers
befestigten Emissionsgerät
ausgegebenen Lichtstrahls umfassen, wodurch eine Position in einem
auf der Anzeigeeinheit angezeigten Bild spezifiziert wird. Diese
Zeigegeräte
ermöglichen
dem Nutzer eine gewünschte
Position in dem angezeigten Bild einfach durch eine Bewegung der
Handposition zu spezifizieren.
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Die
am Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung kann zusätzlich einen Sensor zum Detektieren
eines Objektes, das mit bloßen
Augen nicht direkt beobachtbar ist, umfassen. Dabei zeigt die Computereinheit
ein vom Sensor detektiertes Bild des Objektes auf der Anzeigeeinheit
an. Entsprechend kann der Nutzer das Bild des detektierten Objektes
betrachten, während
er das Objekt mit dem Sensor detektiert.
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Die
am Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung kann zusätzlich umfassen: nahe der Anzeigeeinheit
angeordnete Strichcode-Lesemittel zum Lesen eines außen befindlichen
Strichcodes, wobei die Computereinheit ein dem abgetasteten Strichcode
entsprechendes Bild auf der Anzeigeeinheit anzeigt. Der Nutzer kann
dem Strichcode entsprechende Information in dem Einsatzgebiet folglich leicht
beobachten.
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In
der am Körper
tragbaren Informationsanzeigevorrichtung umfasst die Anzeigeeinheit
Anzeigeschaltmittel zum Schalten eines Ein/Aus-Zustands einer Bildanzeige
auf der Anzeigeeinheit gemäß einer
Bewegung der Augen des Nutzers. Dieser Aufbau schaltet den Ein/Aus-Zustand
der Anzeige ohne manuelle Betätigung,
um ein Bild nur wenn erforderlich anzuzeigen, wodurch die Arbeitseffektivität erhöht wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zur Anzeige von
Information unter Nutzung der am Körper tragbaren Informationsanzeigevorrichtung
zum Anzeigen eines Bildes auf der Anzeigeeinheit gerichtet, wobei
das Bild in Einklang mit einem außen befindlichen Objekt gebrachte
Information enthält.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht den Aufbau einer am Körper tragbaren
Informationsanzeigevorrichtung als eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung konzeptionell;
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2 zeigt die Strukturen von drei unterschiedlichen
als Anzeigeeinheit in der am Körper tragbaren
Informationsanzeigevorrichtung der ersten Ausführungsform verwendbaren optischen
Systemen;
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3 zeigt eine Befestigung einer Steuerungsschaltungseinheit 105 an
einem Trageriemen 300;
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4 veranschaulicht
den Aufbau der am Körper
tragbaren Informationsanzeigevorrichtung der ersten Ausführungsform
dem Konzept nach, wenn sie als ein Tischcomputer gebraucht wird;
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5 ist
ein Block-Diagramm, das die Steuerungsschaltungseinheit in der am
Körper
tragbaren Informationsanzeigevorrichtung der ersten Ausführungsform
zeigt;
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6 veranschaulicht
eine zur Verbindung der am Körper
tragbaren Informationsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung
mit einem Netzwerk benutzte Funk-Schnittstelle;
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7 zeigt eine beispielhafte Anzeige auf der
am Körper
tragbaren Informationsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung;
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8 zeigt eine Anwendung der am Körper tragbaren
Informationsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung bei Bauarbeiten;
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9 zeigt eine Anwendung der am Körper tragbaren
Informationsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung bei Überwachungsaufgaben
in einem Werk;
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10 zeigt
eine Anwendung der am Körper tragbaren
Informationsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung beim industriellen
Messen;
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11 zeigt
eine Anwendung der am Körper tragbaren
Informationsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung bei Sicherungsaufgaben;
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12 zeigt
den Aufbau einer anderen am Körper
tragbaren Informationsanzeigevorrichtung als eine zweite Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung dem Konzept nach;
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13 zeigt
den Aufbau einer wiederum anderen am Körper tragbaren Informationsanzeigevorrichtung
als eine dritte Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung dem Konzept nach;
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14 ist
ein Block-Diagramm, das eine benutzbare Struktur einer in der am
Körper
tragbaren Informationsanzeigevorrichtung der dritten Ausführungsform
benutzten Schnittstellenschaltung zeigt;
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15 ist ein Block-Diagramm, das eine andere
benutzbare Struktur einer in der am Körper tragbaren Informationsanzeigevorrichtung
der dritten Ausführungsform
benutzten Schnittstellenschaltung zeigt;
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16 zeigt ein Magnetfeld-basiertes Eingabemittel;
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17 zeigt ein Infrarotemissions-basiertes Eingabemittel;
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18 zeigt ein CCD-Kamera-basiertes Eingabemittel;
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19 zeigt eine Arbeitsverwendung der CCD-Kamera;
und;
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20 zeigt eine Ein/Aus-Steuerung der Anzeige
durch eine Augen-Eingabe.
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BESTE ARTEN DER AUSFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
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A. Erste Ausführungsform
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1 veranschaulicht den Aufbau einer am Körper tragbaren
Informationsanzeigevorrichtung als eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dem Konzept nach. Die am Körper tragbare
Informationsanzeigevorrichtung (oder tragbare Datenanzeigevorrichtung)
umfasst eine Anzeigeeinheit 103, die an dem Kopf eines
Bedieners befestigbar ist, und eine Steuerungsschaltungseinheit 105,
die an einem Körperteil
des Bedieners befestigbar ist.
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Die
Anzeigeeinheit 103 wird an einem Vorderabschnitt eines
Helmes 101 (das ist vor den Augen des Bedieners) mittels
eines elastischen Kopfriemens 102 wie einem Gummiband befestigt.
Eine Schnittstelleneinheit 110, die elektrisch mit der
Anzeigeeinheit 103 verbunden ist, ist an einem rückwärtigen Abschnitt
des Helmes 101 mittels des Kopfriemens 102 befestigt.
Der Kopfriemen 102 weist ent sprechend eine Verdrahtung
zur Verbindung der Schnittstelleneinheit 110 mit der Anzeigeeinheit 103 auf.
Die Anzeigeeinheit 103 kann ohne Benutzung des Helmes 101 direkt
mit dem Kopf des Bedieners angebracht sein.
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Die
Steuerungsschaltungseinheit 105 ist an dem Rücken des
Bedieners mittels eines schultergürtelartigen Trageriemens 300 befestigt.
Die Steuerungsschaltungseinheit 105 und die Schnittstelleneinheit 110 sind
miteinander über
ein Schnittstellenkabel 104 verbunden. Die Steuerungsschaltungseinheit 105 ist
mit der Anzeigeeinheit 103 über das Kabel 104,
die Schnittstelleneinheit 110 und die Verdrahtung des Kopfriemens 102 elektrisch
verbunden. Die Steuerungsschaltungseinheit 105 kann an
irgendeinem Körperteil,
zum Beispiel der Brust oder dem Kopf angebracht sein.
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Die
Steuerungsschaltungseinheit 105 ist eine Computereinheit
enthaltend einen Mikroprozessor, Speicher, Kommunikationsschnittstellen
und eine aufladbare Batterie, die alle von einem Gehäuse aufgenommen
werden und hier nicht gezeigt sind. Die innere Struktur der Steuerungsschaltungseinheit 105 wird
nachfolgend diskutiert werden.
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1(b) zeigt den inneren Aufbau der Anzeigeeinheit 103.
Die Anzeigeeinheit 103 enthält ein optisches Verstärkungssystem 106,
einen Schaltmechanismus 107, ein Mikrophon 108 und
einen Halbspiegel 201. Das optische Verstärkungssystem 106 und
der Halbspiegel 201 haben Funktionen des Anzeigens eines
Bildes, das elektronische von der Steuerungsschaltungseinheit 105 erzeugte
Information enthält,
und Vergrößerns des
angezeigten Bildes zur visuellen Erkennung durch den Bediener. Das
optische Vergrößerungssystem 106 ist
für ein
einzelnes Auge ausgelegt. Der Halbspiegel 201 ist andererseits für beide
Augen ausgelegt und ist ein lichtdurchlässiger unmittelbar vor den
Augen angeordneter und mit einem Winkel von ungefähr 45 Grad
geneigter Planspiegel.
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Der
Schaltmechanismus 107 ist ein Schraubmechanismus mit einer
Funktion eines Verschiebens der optischen Vergrößerungssystems 106 nach
links oder nach rechts. Der Schaltmechanismus 107 enthält einen
manuell von dem Bediener betätigten
Betätigungsknopf 130 und
eine Schraubenspindel 131, die mit dem Betätigungsknopf 130 verbunden
ist. Das optische Vergrößerungssystem 106 ist mit
einem nicht gezeigten aufnehmenden Schraubelement versehen, das
zu der Schraubenspindel 131 passt. Wenn der Bediener den
Betätigungsknopf 130 dreht,
dreht sich die Schraubenspindel 131 und verschiebt schließlich das
optische Vergrößerungssystem 106 mit
dem aufnehmenden Schraubelement entweder nach rechts oder nach links.
Eine manuelle Drehung des Betätigungsknopfes 130 des
Schaltmechanismus 107 ermöglicht eine Positionierung
des optischen Vergrößerungssystems 106 vor
dem rechten oder linken Auge des Bedieners. Der Seite-zu-Seite-Schaltmechanismus 107 wird
nicht nur zu der Auswahl eines Auges zur Annehmlichkeit des Bedieners
sondern auch für
eine Mannigfaltigkeit anderer Fälle
angewendet. Zum Beispiel macht die Anordnung des optischen Vergrößerungssystems 106 vor
dem rechten Auge den linksseitigen Arbeitsbereich deutlicher sichtbar,
wenn sich der Arbeitsbereich auf der linken Seite des Bedieners
befindet und umgekehrt.
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Das
Mikrophon 108 ist an dem Kopfriemen 102 zur Befestigung
der Anzeigeeinheit 103 an dem Kopf des Bedieners mittels
einer Klammer 140 befestigt, so dass das Mikrophon 108 um
die Klammer 140 drehbar ist. Das Mikrophon 108 wird
als ein Spracheingabemittel verwendet, um eine Sprachanweisung an
die Steuerungsschaltungseinheit 105 zu geben.
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2 zeigt die Strukturen dreier unterschiedlicher
bei einer am Körper
tragbaren Informationsanzeigevorrichtung der ersten Ausführungsform anwendbarer
optischer Systeme. Ein erstes in 2(a) gezeigtes
optisches Vergrößerungssystem 106a enthält eine
oberhalb des Halbspiegels 201 angeordnete Vergrößerungslinse 202,
eine Flüssigkristalltafel 203 in
Durchlassausführung
und eine Durchlicht-Lampe 204. Die Flüssigkristalltafel 203 zeigt
ein Bild, das elektronische, von der Steuerungsschaltungseinheit 105 (siehe 1) erzeugte Information enthält, in Antwort
auf ein von der Steuerungsschaltungseinheit 105 ausgegebenes
Bildsignal (oder Informationsanzeigesignal) an. Das auf der Flüssigkristalltafel 203 angezeigte
Bild wird mit Licht aus der Durchlicht-Lampe 204 beleuchtet
und ein Lichtstrahl L1, der dieses Bild repräsentiert, tritt in die Vergrößerungslinse 202 ein.
Die Vergrößerungslinse 202 hat eine
Funktion, den Lichtstrahl L1 zu brechen, um dem Bediener ein Beobachten
eines vergrößerten, virtuellen
Bildes, das eine Vergrößerung des
auf der Flüssigkristalltafel 203 angezeigten
Bildes darstellt, zu ermöglichen.
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Der
Halbspiegel 201 arbeitet als ein Lichtzusammenbringungsmittel
(oder ein optisches Durchsichtsystem) zur Kombination des Lichtstrahls
L1, der das Bild repräsentiert,
mit einem Lichtstrahl L2 aus einem externen Gesichtsfeld. Der lichtdurchlässige Halbspiegel 201 reflektiert
nämlich
den das Bild repräsentierenden
Lichtstrahl L1, während
er den Lichtstrahl L2 von dem externen Gesichtsfeld durchlässt. Diese
zwei unterschiedlichen Lichtstrahlen L1 und L2 treten somit gleichzeitig
in das Auge des Bedieners ein. Der Bediener kann entsprechend den Zustand
der Umgebung (zum Beispiel einen Arbeitsgegenstand) gleichzeitig
mit der elektronischen Information sehen. Der Halbspiegel 201 ist
aus einem plattenartigen Element gebildet, das beide Augen wie in 1(b) gezeigt abdeckt. Das Auge, welches das von
der Steuerungsschaltungseinheit 105 erzeugte Bild nicht
sieht (das rechte Auge in dem Beispiel der 1(b)),
sieht nur die Umgebung durch den Halbspiegel 201. Der Lichtstrahl
von außen
tritt gleichmäßig in beide
Augen ein, so dass der Bediener den Zustand der Umgebung leicht
beobachten kann.
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In
einem zweiten in 2(b) gezeigten optischen Vergrößerungssystem 106b ist
ein reflektierender Spiegel 205 zwischen der Vergrößerungslinse 202 und
der Flüssigkristalltafel 203 angeordnet
und die Flüssigkristalltafel 203 und
die Durchlicht-Lampe 204 sind um 90 Grad zum Kopf des Bedieners
gedreht. Dieser Aufbau ermöglicht
eine leichte Einstellung der Entfernung zwischen der Vergrößerungslinse 202 und
der Bildanzeigebene der Flüssigkristalltafel 203 ohne
die Größe des optischen
Vergrößerungssystems 106b in
der vertikalen Richtung zu erhöhen.
Dieser Aufbau erhöht
somit vorteilhaft den Freiheitsgrad in der Gestaltung des optischen
Vergrößerungssystems.
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Ein
drittes in 2(c) gezeigtes optisches Vergrößerungssystem 106(c) enthält einen
lichtdurchlässigen
Konkavspiegel 206 anstelle der Vergrößerungslinse 202 und
des Halbspiegels 201. Der lichtdurchlässige Konkavspiegel 206 hat
nämlich
sowohl die Funktionen des optischen Vergrößerungssystems und des optischen
Durchsichtsystems. Der Konkavspiegel 206 ist aus einem
lichtdurchlässigen E lement
einer gleichmäßigen Dicke
mit einer Reflektivität
von einigen Zehnprozent hergestellt. Der das auf der Flüssigkristalltafel 203 angezeigte
Bild repräsentierende
Lichtstrahl L1 wird über
einen reflektierenden Spiegel 205 auf den Konkavspiegel 206 geleitet
und wiederum von dem Konkavspiegel 206 reflektiert, um
in das Auge einzutreten. Der Lichtstrahl L2 von außen geht
durch den Konkavspiegel 206, um in das Auge einzutreten.
Der Radius der gekrümmten Oberfläche des
Konkavspiegels 206 ist in Richtung weg von den Augen des
Bedieners eingestellt. Das dritte optische Vergrößerungssystem 106c ist
nämlich
ein außeraxiales
optisches System. Die Konstruktion des optischen Vergrößerungssystems
als das außeraxiale
optische System erhöht
mit Vorteil den Freiheitsgrad in einer Anordnung von optischen Elementen.
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Wie
zuvor diskutiert hat die Anzeigeeinheit 103 der ersten
Ausführungsform
das optische Durchsichtsystem durch den Halbspiegel 201 (ein
lichtdurchlässiger
Planspiegel) oder den lichtdurchlässigen Konkavspiegel 206 oder
dergleichen verwirklicht, so dass der Bediener das Bild einschließlich der elektronischen
Information und den Blick nach außen gleichzeitig ohne eine
Bewegung der Augen betrachten kann. Die am Körper tragbare und am Körper des Bedieners
befestigte Informationsanzeigevorrichtung ermöglicht dem Bediener Zugang
zu der elektronischen Information, während er beide Hände frei
hat. Der Bediener kann somit einen erforderlichen Vorgang durchführen, während er
die elektronische Information kontrolliert. Dadurch wird die Bedienbarkeit verbessert.
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3 zeigt eine Befestigung der Steuerungsschaltungseinheit 105 an
dem Tragegurt 300. Die Steuerungsschaltungseinheit 105 ist
abnehmbar an dem gürtelartigen
Schulter-Tragegurt 300 befestigt. Der Gürtel des Tragegurts 300 hat
ein Befestigungselement 320, das an der Steuerungsschaltungseinheit 105 befestigt
werden kann. 3(b) zeigt die an dem Gürtel des
Tragegurts 300 befestigte Steuerungsschaltungseinheit 105.
Das Befestigungselement 320 enthält ein pinartiges Trägerelement 306 zur
Befestigung der Steuerungsschaltungseinheit 105 und ein
pin-artiges Vorsprungselement 307 zum Informieren der Steuerungsschaltungseinheit 105 über die
Befestigung der Steuerungsschaltungseinheit 105 an dem
Tragegurt 300.
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Ein
Gehäuse 308 der
Steuerungsschaltungseinheit 105 weist zwei Öffnungen
die dem Trägerelement 306 beziehungsweise
dem Vorsprungselement 307 entsprechen. Ein Einsetzen der
Steuerungsschaltungseinheit 105 in der Richtung des Pfeils
der 3(a) führt dazu, dass das Trägerelement 306 in
das Gehäuse 308 der
Steuerungsschaltungseinheit 105 eingebracht wird, wodurch
die Steuerungsschaltungseinheit 105 an dem Tragegurt 300 befestigt
wird. Ein Energiemanagementschalter 310 ist an einer besonderen,
dem Vorsprungselement 307 entsprechenden Position auf einer
Leiterplatte 309 innerhalb des Gehäuses 308 angeordnet.
Wenn die Steuerungsschaltungseinheit 105 an dem Tragegurt 300 befestigt
ist, schaltet das Vorsprungselement 307 den Energiemanagementschalter 310.
Die Leiterplatte 309 ist mit einem Energiemanagement-Schaltkreis
versehen, der hier nicht gezeigt ist. Im Fall, dass die Steuerungsschaltungseinheit 105 an
dem Tragegurt 300 befestigt ist, wird der Energiemanagement-Schaltkreis in den
Ein-Schaltzustand geschaltet, was den Energieverbrauch der Steuerungsschaltungseinheit 105 auf
ein relativ geringes Niveau reduziert. Gemäß einem konkreten Verfahren verringert
der Energiemanagement-Schaltkreis die Geschwindigkeit des Prozessors
und trennt die Energieversorgung der nicht-benötigten
Schnittstellen ab, um die Lebensdauer der internen Energieversorgungsbatterie
zu erhöhen.
Im Fall, dass die Steuerungsschaltungseinheit 105 nicht
an dem Tragegurt befestigt ist, wird der Energiemanagement-Schaltkreis
andererseits in den Aus-Schaltzustand gebracht, was eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit
bewirkt, obwohl es zu einem relativ großen Stromverbrauch der Steuerungsschaltungseinheit 105 führt. Auf
diese Art führen
das Vorsprungselement 307 und der Energiemanagementschalter 310 die
Funktion des Energiemanagement-Schaltmittels aus.
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4 zeigt
einen beispielhaften Aufbau der Vorrichtung in einer Anwendung,
in der die Steuerungsschaltungseinheit 105 der ersten Ausführungsform
als ein Tisch-Computer benutzt wird. In dem Beispiel 4 ist die Steuerungsschaltungseinheit 105 mit
einer Tastatur 301, einer Maus 302, einer CRT-Anzeige 303 und
einem Drucker 304 verbunden. Die Steuerungsschaltungseinheit 105 weist
Anschlussstecker und Schnittstellenschaltkreise (auf die gemeinsam
als Schnittstellen im weitesten Sinne Bezug genommen wird) zum Verbinden
mit den peripheren Geräten
auf. In dem Zustand der 4 ist die an dem Kopf befestigbare
An zeigeeinheit 103 (siehe 1)
von der Steuerungsschaltungseinheit 105 getrennt. Das in 4 gezeigte
System kann somit als ein allgemeiner Tisch-Computer benutzt werden. Wenn die Steuerungsschaltungseinheit 105 nicht
an dem Körper
des Bedieners befestigt ist, aber als Teil des Tisch-Computers benutzt
wird, kann die Energie aus der kommerziellen Energieversorgung erhalten werden.
In diesem Fall ist der Energiemanagement-Schaltkreis in einem Aus-Schaltzustand und
in einen Modus versetzt, der arithmetische und logische Operationen
mit der höchst
möglichen
Geschwindigkeit ausführt.
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Wenn
die Steuerungsschaltungseinheit 105 wie zuvor beschrieben
an dem Tragegurt 300 befestigt ist, ist der Energiemanagement-Schaltkreis
eingeschaltet, um die Lebensdauer der Batterie zu erhöhen. Wenn
die Steuerungsschaltungseinheit 105 von dem Tragegurt 300 abgenommen
ist, ist der Energiemanagement-Schaltkreis dagegen ausgeschaltet und
die Steuerungsschaltungseinheit 105 kann wie in 4 gezeigt
als Tisch-Computer zur Hochgeschwindigkeitsverarbeitung benutzt
werden. Auf diese Art kann die am Körper tragbare Informationsanzeigevorrichtung
der ersten Ausführungsform
leicht ein Computersystem bilden, das den geeigneten Aufbau für diese
Anwendung aufweist.
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In
den Beispielen der 3 und 4 weist die
Steuerungsschaltungseinheit 105 ein Zeigeinstrument 305 auf.
Wenn die Steuerungsschaltungseinheit 105 wie in 4 gezeigt
separat von dem menschlichen Körper
benutzt wird, wird die Maus 302 bevorzugt betätigt. Wenn
sie am menschlichen Körper
befestigt ist, wird dagegen das Zeigeinstrument 305 betätigt. Es
ist bevorzugt, dass die Steuerungsschaltungseinheit 105 mit
dem Zeigeinstrument 305 an der Brust des Bedieners angebracht
ist. Wenn der Bediener den Hebel des Zeigeinstrumentes 305 mit einer
Hand ergreift und den Hebel des Zeigeinstrumentes 305 nach
links, nach rechts, nach vorn oder nach hinten neigt, kann eine
bestimmte Position auf dem Schirm entsprechend dem Neigungswinkel
verändert
werden. Zum Beispiel kann ein Zeigeobjekt, zum Beispiel ein Pfeil,
zu einer bestimmten Position auf dem Anzeigeschirm oder zweidimensionalen
Anzeigeraum bewegt werden. Die ausgewählte Position wird zum Beispiel
durch Drücken
der Mitte des Hebels fixiert.
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5 ist
ein Block-Diagramm, das den Aufbau des Schaltkreises der Steuerungsschaltungseinheit 105 veranschaulicht.
Eine CPU 401 ist ein Mikroprozessor, der einen Adressenraum
von 16 Bit oder 32 Bit aufweist und der in allgemeinen Personal-Computern
benutzt wird. BIOS ( einfaches I/O-System) zum Steuern der CPU 401 wird
vorher in einem Flash-ROM 402 gespeichert. Die Inhalte
des ROM 402 können
kopiert und in einem RAM 403 registriert werden. Der RAM 403 weist
ausreichend Speicherkapazität
für WINDOWS-Betriebssysteme (Handelsmarke
der Microsoft Corporation) zum Beispiel nicht weniger als 8 Megabytes
auf.
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Ein
dem VGA-Standard (Video Graphik Anordnung für 640 × 480 Anzeige-Pixel), der ein
allgemeiner Anzeige-Video-Standard ist, folgendes VGA-Steuergerät 404 wird
als das Steuergerät
zum Steuern der Anzeigevorrichtung benutzt. Ein Videospeicher (V-RAM) 405 speichert
Bilddaten in der Anzeigefläche
der Flüssigkristalltafel 203 (2). Das VGA-Steuergerät 404 gibt Videosignale
aus, die in dem Videospeicher 405 gespeicherte Bilder repräsentieren.
Die Videosignale werden auf die CRT-Anzeige 303 (siehe 4)
und eine Steuerungsschaltung 407 für die Anzeigeeinheit übertragen.
Die Steuerungsschaltung 407 für die Anzeigeeinheit steuert die
Flüssigkristalltafel 203 der
Anzeigeeinheit 103.
-
Ein
I/O-Steuergerät 408 steuert
eine Vielzahl von I/O-Schnittstellen einschließlich solcher für ein Festplattenlaufwerk
(Hard-Disk) 409 und ein Diskettenlaufwerk 410.
Ein mit dem PCMCIA-Standard (Personal Computer Memory Card International
Association/Internationale Personal Computer Speicherkarten Vereinigung)
konformes Kartensteuergerät 411 ist
als eine kartenartige Schnittstelle integriert. Es gibt auch eine
serielle RS-232C Schnittstelle 412. Wenigstens ein Teil
dieser Schaltkreise 409, 410, 411 und 412 kann
weggelassen werden.
-
Die
Steuerungsschaltungseinheit 105 enthält ferner einen Energiemanagement-Schaltkreis 420 zur
Steuerung des Energieverbrauchs der jeweiligen Schaltkreise und
einen eine aufladbare Batterie enthaltenden Energieschaltkreis 421.
Der Energieschaltkreis 421 wird betätigt, wenn das Vorsprungselement 307 den
Energiemanagementschalter 310 wie zuvor im Zusammenhang
mit 3(b) diskutiert einschaltet
und steuert die Betriebsvorgänge
der entsprechenden Schalt kreise, um den Energieverbrauch der Steuerungsschaltungseinheit 105 zu
reduzieren. In dem Zustand, in dem die Steuerungsschaltungseinheit 105 an
dem menschlichen Körper befestigt
ist, kann die Zeit einer Energiezufuhr aus dem Energieschaltkreis 421 ausgedehnt
werden.
-
6 veranschaulicht
konzeptionell eine Anwendung der am Körper tragbaren Informationsanzeigevorrichtung
der ersten Ausführungsform
als ein Netzwerk-Endgerät. In dem
Beispiel der 6 ist die am Körper tragbare
Informationsanzeigevorrichtung drahtlos mit einem Host-Computer 804 in
einem lokalen Netzwerk (LAN) verbunden. Ein Modem 430 für Kommunikationsvorgänge ist
in einen PCMCIA-Kartenschlitz der am Körper tragbaren Informationsanzeigevorrichtung
eingesetzt. Das Modem 430 verbindet die am Körper tragbare
Informationsanzeigevorrichtung mit dem Host-Computer 804.
-
Eine
drahtlose Verbindung der am Körper tragbaren
Informationsanzeigevorrichtung mit dem Host-Computer 804 betraut
den Host-Computer 804 mit den Operationen, die eine lange
Verarbeitungszeit benötigen
oder große
Mengen von Daten beinhalten, während
die am Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung relativ einfache Operationen ausführt. Das
System dieser Struktur ermöglicht
ein schnelles Anzeigen der benötigten
elektronischen Information in der am Körper tragbaren Informationsanzeigevorrichtung.
-
7 zeigt einen exemplarischen Anzeigeschirm
der am Körper
tragbaren Informationsanzeigevorrichtung der ersten Ausführungsform,
wenn diese für
Fertigungsarbeiten verwendet wird. Dieses Beispiel zeigt einen Anzeigeschirm,
wenn ein Ingenieur in dem sich auf eine Vielzahl von Technologien wie
Maschinenbau, Elektrotechnik und Nachrichtentechnik beziehenden
Werk auf einen Host-Computer zugreift,
um Zeichnungen und Daten wiederzubekommen.
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Mit
Bezug auf 7(a) weist der Hauptschirm eine
Auswahlfunktion (Menü) 701 auf,
die eine Auswahl unter Optionen von maschinenbezogener Information,
elektronikbezogener Information, nachrichtentechnikbezogener Information,
zuleitungsbezogener Information und anderer austattungsbezogener
Information über
das Werk ermöglicht.
Exemplarisch wird angenommen, dass ein Elektroingenieur eine Schaltung
in der Einsatzumgebung kontrollieren muss. In diesem Fall wählt der
Ingenieur zuerst den Kasten der Elektronik mit einem Zeigeinstrument
aus dem Menü 701 aus.
Eine Vielzahl von Auswahltasten 704, die eine Auswahl von elektronikbezogener
Information (einschließlich Schaltplänen, Teile-Zeichnungen
und Zusammenstellungs-Zeichnungen) ermöglichen, werden dann auf dem
Anzeigeschirm wie in 7(a) dargestellt angezeigt.
In diesem Moment wählt
der Ingenieur Zeichen aus einer Zeichenliste 703, die in
dem unteren Abschnitt des Schirmes angeordnet ist, mit einem Zeigeinstrument
aus und gibt die ausgewählten
Zeichen in ein Typen-Code-Feld 702 ein, während er eine
benötigte
Information (zum Beispiel einen Schaltplan) unter den Auswahltasten 704 auswählt. Als
ein Ergebnis wird eine in 7(b) gezeigte Zeichnung
auf der Anzeigeeinheit 103 angezeigt. Wenn der Code der
geforderten Zeichnung bekannt ist, ermöglicht eine direkte Eingabe
des Codes aus der Zeichenliste 703 mit dem Zeigeinstrument
eine sofortige Auswahl und Anzeige des Schaltplans wie in 7(b) gezeigt. Information wie die Schaltpläne kann
auf der Festplatte 409 in der Steuerungsschaltungseinheit 105 (siehe 5)
gespeichert oder in dem Host-Computer 804 registriert
werden. Im letzten Fall wird die Information wie die Schaltpläne von dem
Host-Computer 804 wie in 6 gezeigt
auf die am Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung über ein Funkschnittstelle übertragen.
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Die
Bilder der 7(a) und 7(b) werden auf
der Anzeigeeinheit 103 aus den 1 und 2 angezeigt. Diese Anzeige ermöglicht dem
Ingenieur beispielsweise, die angezeigte Zeichnung und die tatsächlich in
der Arbeitsumgebung existierende Schaltung gleichzeitig zu betrachten,
um die Schaltung zu kontrollieren.
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Eine
derartige Anwendung der am Körper tragbaren
Informationsanzeigevorrichtung der ersten Ausführungsform ermöglicht dem
Ingenieur notwendige Zeichnungen zur Kontrolle der tatsächlichen Schaltung
in der Arbeitsumgebung leicht zu erhalten. Es gibt in einigen Fällen eine
sehr große
Anzahl von elektronischen Teile-Tabellen. Wenn auf Teile von elektronischen
Schaltungen bezogene Information in elektronische Daten umgewandelt
und im Voraus in dem Host-Computer 804 registriert
ist, kann der Ingenieur leicht eine benötigte Information (zum Beispiel eine
LSI Pin-Nummer) in der Arbeitsumgebung erhalten. Dies ver bessert
die Durchführbarkeit
der Arbeit in der Arbeitsumgebung. Die Durchführbarkeit wird ferner verbessert,
weil jede signifikante Bewegung der Augen erforderlich ist, um sowohl
das Arbeitsobjekt als auch die Bildanzeige zu sehen.
-
8 zeigt konzeptionell eine Anwendung der
am Körper
tragbaren Informationsanzeigevorrichtung der ersten Ausführungsform
auf dem Gebiet der Gebäudeerrichtung. 8(a) zeigt einen allgemeinen Aufbau des Systems.
Ein tragbares GPS (Globales Positionierungs-System) 802,
welches ein satellitengebundenes Positionserfassungsmittel zum Erfassen
der Position des Bedieners ist, ist mit der am Körper tragbaren Informationsanzeigevorrichtung verbunden.
Der Bediener kann Information über
seinen Ort von einem Satelliten 801 über das tragbare GPS 802 erhalten.
Die ermittelte Position und eine Richtung repräsentierende Signale werden über Funkverkehrsmittel
auf den Host-Computer 804 (oder die am Körper tragbare
Informationsanzeigevorrichtung) übertragen.
Die Position eines Gebäudes 805 wird
vorher in dem Host-Computer 804 registriert.
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8(b) zeigt die Positionsbeziehung zwischen dem
Bediener und dem Gebäude 805.
Der Host-Computer 804 berechnet eine Positionsinformation,
welche die Positionsbeziehung zwischen dem Bediener und dem Gebäude 805 repräsentiert, basierend
auf von dem tragbaren GPS 802 (oder von der am Körper tragbaren
Informationsanzeigevorrichtung) übertragenen
Signalen. Die Positionsinformation enthält die Richtung von dem Bediener
zu dem Gebäude 805,
eine Entfernung L zwischen dem Gebäude und dem Bediener, der das
Gebäude
beobachtet, und einen Perspektiv-Winkel ω. Der Host-Computer 804 erzeugt
eine Bildinformation, die eine von der Position des Bedieners beobachtete Perspektive
des Gebäudes 805 repräsentiert,
basierend auf der Positionsinformation und überträgt die Bildinformation auf
die am Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung. Die Perspektive des Gebäudes 805 wird
dann dreidimensional auf der Flüssigkristalltafel 203 der
Anzeigeeinheit 103 angezeigt, die an dem Bediener in der
Einsatzumgebung befestigt ist.
-
Bei
dem in 8 gezeigten System ermöglicht die
Kooperation zwischen tragbarem GPS 802 und dem Host-Computer 804 dem
Bediener in der Einsatzumgebung eine Betrachtung der Perspektive des
Gebäudes 805 gemäß seinem
Beo bachtungspunkt. Der Bediener kann gleichzeitig die Außenansicht
beobachten und somit leicht die angezeigte Perspektive mit der tatsächlichen
Außen-Szenerie vergleichen.
Eine derartige Beobachtung vor dem Beginn eines Baus des Gebäudes 805 ermöglicht es dem
Bediener beispielsweise die Verträglichkeit des Gebäudes 805 mit
der Umgebung zu bewerten. Eine derartige Betrachtung nach Fertigstellung
des Gebäudes 805 ermöglicht dem
Bediener festzustellen, ob das Gebäude 805 nach Plan
errichtet worden ist oder nicht.
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Eine
Vielzahl von elektronischer Information, andere als die Perspektive,
wie etwa Zeichnungen bei den jeweiligen Arbeitsvorgängen und
Farbinformation, sind auch mit dem Blick von außen in der Bau-Umgebung betrachtbar.
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Die
Steuerungsschaltungseinheit 105 kann ein ausgedehntes oder
komprimiertes Bild des Objektes (Gebäude 805) auf der Anzeigeeinheit 103 ohne
eine Verbindung mit dem Host-Computer 804 anzeigen. Dadurch
wird es ermöglicht,
das Objekt in einer spezifischen Größe in Einklang mit der Außenansicht
anzuzeigen. Diese Funktion erlaubt eine sofortige Anzeige eines
Bildes in guter Übereinstimmung
mit der Außenansicht.
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Wie
oben diskutiert zeigt das in 8 gezeigte
System ein Bild des Gebäudes
zusammen mit der Außenansicht
in der Umgebung und ermöglicht dem
Bediener somit, die Übereinstimmung
des geplanten Gebäudes
mit der Umgebung zu berücksichtigen
und den Plan leicht zu bewerten. Dieses System erleichtert eine
Bestätigung
der Übereinstimmung
zwischen dem zu errichtenden Gebäude
und dem Plan.
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9 zeigt ein anderes Beispiel, in dem die am
Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung der ersten Ausführungsform
auf die Erhaltung und andere Arbeiten an Rohrleitungen in Fabriken
angewendet wird. 9(a) zeigt einen tatsächlichen
Plan eines komplizierten Rohrleitungs-Systems und 9(b) zeigt einen Anzeigeschirm, auf dem der tatsächliche
Plan des Rohrleitungs-Systems und sich auf das Rohrleitungs-System
beziehende elektronische Information in Überdeckung angezeigt werden.
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In
der Umgebung des komplizierten Rohrleitungs-Systems ist es für einen
Bediener schwierig, eine Vielzahl von Bedingungen auf einmal zu
beurteilen. Zum Beispiel die Art des Fluids in jedem Rohr, die Strömungsrichtung
in jedem Rohr und den gegenwärtigen
Zustand in jedem Rohr, das heißt,
ob es in Benutzung ist oder nicht. Die Anzeige des tatsächlichen
Rohrleitungs-Systems und die sich auf das Rohrleitungs-System beziehende
elektronische Information in einer Überdeckung wie in 9(b) gezeigt, gibt dem Bediener sofort unterschiedliche
Informationen bezüglich
des Rohrleitungs-Systems. Gemäß einem
konkreten Verfahren bewegt der Bediener zum Beispiel die Augen auf
die Position eines großen
Objektes wie eines Tanks 901. Ein die Kontur des Objektes
(in der 9(b) als unterbrochene Linie
dargestellt) repräsentierendes
Bild wird dann auf der Anzeigeeinheit 103 angezeigt. Der
Bediener stellt die Position des Konturbildes auf die Position des
tatsächlichen
Tanks 901 ein und weist den Host-Computer 804 (oder
die Steuerungsschaltungseinheit 105) an, die Verarbeitung
eines Ausdehnens oder Zusammenziehens des Konturbildes durchzuführen falls
notwendig. Das Ausdehnen oder Zusammenziehen des Bildes wird durch
Ausführen
einer Ausdehnung oder eines Zusammenziehens der Bilddaten ausgeführt, die
das in der Anzeigeeinheit 103 angezeigte Bild repräsentieren.
Ein ausgedehntes Bild wird durch Interpolation zusätzlicher
Pixel zwischen den ursprünglichen
Pixeln aufbereitet. Ein zusammengezogenes Bild wird andererseits
durch Auslassen von Pixels aufbereitet. Auf diese Art bewirkt die erste
Ausführungsform
eine zufällige
Auswahl der Bildgröße. Der
Benutzer kann somit die Größe des angezeigten
Bildes leicht der Größe des Objektes
in der Außenansicht
anpassen.
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Nach
dem Positionierungsvorgang wird elektronische, sich auf das Rohrleitungssystem
beziehende Information auf der Anzeigeeinheit 103 dargestellt.
Die elektronische Information wird falls erforderlich von dem Host-Computer 804 auf
die am Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung übertragen. In dem Beispiel
der 9(b) werden die Art des Fluids
in jedem Rohr (Stickstoff, Sauerstoff oder A-Gas), die Strömungsrichtung
in jedem Rohr und die Art des Gases und der Innendruck in jedem
Rohr an entsprechenden Positionen in dem Rohrleitungs-System gezeigt.
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Wie
oben diskutiert werden in dem Gebiet des Rohrleitungs-Systems der
tatsächliche
Rohrleitungsabschnitt und die damit verbundene elektronische Information
in Überdeckung
angezeigt, so dass eine Mannigfaltigkeit an Information wie die
Richtung der Strömung
in jedem Rohr, der gegenwärtige
Zustand jedes Rohres, das heißt
in Benutzung oder nicht, und die Art des in jedem Rohr strömenden Gases
leicht visualisiert werden können.
Die Anzeige informiert den Bediener ebenso über die genaue Position des
zu reparierenden Rohres. Dieses verhindert wirkungsvoll falsche
Betätigungen
durch den Bediener und stellt den sicheren und zuverlässigen Betrieb sicher.
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10 zeigt
ein noch anderes Beispiel, in dem die am Körper tragbare Informationsanzeigevorrichtung
der ersten Ausführungsform
auf industrielles Messen angewendet wird. In diesem Beispiel ist
die am Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung mit einer Sensoreinheit 910 wie
etwa einem Ultraschallsensor verbunden und wird als ein Untersuchungssystem
zur Prüfung
der Position eines in der Erde verlegten Wasserrohres benutzt. Der
Bediener schiebt die Sensoreinheit 910, um den Boden abzutasten.
Das als ein Ergebnis des Abtastens erhaltene Videobild wird auf
der Anzeigeeinheit 103 angezeigt. Der Bediener kann somit
das Ergebnis beobachten, während
er mit der Sensoreinheit 910 abtastet.
-
Da
das herkömmliche
System das als Ergebnis des Abtastens erhaltene Videosignal auf
einem Monitor anzeigt, der an einer getrennten Position angebracht
ist, ist ein weiterer Bediener, der den Monitor beobachtet, zusätzlich zu
dem mit der Sensoreinheit 910 abtastenden Bediener erforderlich.
Der den Monitor beobachtende Bediener sollte ein das Vorhandensein
eines Wasserrohres anzeigendes mündliches
Signal geben und den anderen Bediener, der mit der Sensoreinheit 910 die
Position eines unterirdischen Wasserrohres abtastet, informieren.
In dem in 10 gezeigten Vorgang zur Suche
nach einem Wasserrohr kann der Bediener andererseits das sich ergebende
Bild beobachten, während
er gleichzeitig mit der Sensoreinheit 910 abtastet. Diese
Anordnung ermöglicht
es somit, dass der Bediener die Position eines Wasserrohres einfacher
und genauer auffindet. Ein anderer Vorteil liegt in einer Verkürzung der
für diesen
Vorgang benötigten
Zeit.
-
Verschiedene
Sensoren sind zum Auffinden eines Objektes, das der Bediener nicht
direkt mit den bloßen
Augen wahrnehmen kann, verfügbar.
Ein anderes Beispiel einer industriellen Messung unter Benutzung
eines Sensors liegt in dem Gebiet der Untersuchung von Fehlern in
Schweißnähten. Eine
Anwendung der am Körper
tragbaren Informationsanzeigevorrichtung der ersten Ausführungsform
in industrieller Messung und Nachweis ermöglicht es dem Bediener, das
Bild des Objektes unmittelbar zu beobachten, wodurch effiziente
und genaue Messung und Nachweis bewirkt wird.
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11 zeigt
einen Anzeigeschirm, wenn die am Körper tragbare Informationsanzeigevorrichtung der
ersten Ausführungsform
bei Sicherungsaufgaben an einem Gebäude eingesetzt wird. Wenn die
Wachperson das Innere und das Äußere des
Gebäudes überwacht,
sind Überwachungskameras
an einer Vielzahl von Positionen installiert. Eine Vielzahl von Monitoren
sind in einem Überwachungsraum
eingerichtet und die Wachperson beobachtet die auf den jeweiligen
Monitoren gezeigten Videosignale wie in 11 gezeigt.
Die Wachperson patrouilliert im Inneren und außerhalb des Gebäudes in
vorbestimmten Zeitabständen.
Bei dem herkömmlichen
System muss eine andere Wachperson die Monitore in dem Überwachungsraum
beobachten, wenn die Beobachtung mit Monitoren während der Patrouille erforderlich
ist.
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Bei
den Aufgaben der Wachperson unter Benutzung der am Körper tragbaren
Informationsanzeigevorrichtung der ersten Ausführungsform kann die Wachperson
andererseits das Gebäude
patrouillieren während
sie die wie in 11 gezeigt auf der am Körper tragbaren
Informationsanzeigevorrichtung gezeigten Videobilder der jeweiligen
Positionen des Gebäudes
betrachtet. Während
der Patrouille kann die Wachperson immer eine Unnormalität oder einen bei
einer von der gegenwärtigen
Position abweichenden Position auftretenden Notfall erkennen und
damit umgehen.
-
B. Zweite Ausführungsform
-
12 zeigt
konzeptionell eine andere am Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung als eine zweite Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Die
am Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung der zweiten Ausführungsform
weist eine vor einem Helm 101 angeordnete Anzeigeeinheit 103a für ein einzelnes
Auge und eine hinten an dem Helm festgelegte Steuerungsschaltungseinheit 105a auf.
Die Anzeigeeinheit 103a ist in einem an dem Vorderabschnitt
des Helmes 101 befestigten Trägerelement 150 angebracht,
um entlang einer Nut 152 des Trägerelementes 150 bewegbar
zu sein. Der Bediener drückt
und bewegt die Anzeigeeinheit 103a manuell, um die Anzeigeeinheit 103a entweder
vor dem linken Auge oder dem rechten Auge zu positionieren. Eine
Batterie 430 ist an der Taille des Bedieners festgelegt.
Diese Konfiguration verringert die Masse der Steuerungsschaltungseinheit 105a und erzielt
die Gewichtsbalance mit der Anzeigeeinheit 103a für die vorteilhafte
Befestigung an dem Kopf.
-
In
der zweiten Ausführungsform
sieht das Auge ohne die Anzeigeeinheit 103a direkt den
Blick nach außen
aber nicht über
einen Halbspiegel. Der Aufbau der zweiten Ausführungsform ermöglicht demgemäß eine klarere
Betrachtung des Blicks nach außen,
während
der Aufbau der ersten Ausführungsform
eine Beobachtung der auf der Anzeigeeinheit 103 angezeigten
elektronischen Information und den Blick nach außen in einem ausgeglichenen
Zustand ermöglicht.
-
C. Dritte Ausführungsform
-
13 zeigt
konzeptionell eine noch andere am Körper tragbare Informationsanzeigevorrichtung als
eine dritte Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die am Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung der dritten Ausführungsform
ist eine Modifikation der ersten, in 1 gezeigten
Ausführungsform.
In der dritten Ausführungsform
sind eine Steuerungsschaltungseinheit 105b und eine Schnittstelleneinheit 110b nicht über eine
elektrische Leitung miteinander verbunden, sondern eine Infrarot-LED 501 zur
Emission von infraroten Strahlen wirkt, um eine Vielzahl von Signalen
von der Steuerungsschaltungseinheit 105b auf die Schnittstelleneinheit 110b zu übertragen.
Andere elektromagnetische Wellen als Infrarot-Strahlen können zur Übertragung
von Signalen zwischen der Schnittstelleneinheit 110b (oder
der Anzeigeeinheit 103) und der Steuerungsschaltungseinheit 105b benutzt
werden.
-
Der
Aufbau der dritten Ausführungsform
hat keine elektrische Leitung zwischen der Anzeigeeinheit 103 und
der am Kopf (Helm 101) aufgehängten Steuerungsschaltungseinheit 105b,
wodurch die manuellen Bedienungen des Bedieners erleichtert werden.
-
14 ist
ein Block-Diagramm, das einen Schaltungsaufbau aus einer Modulatoreinheit
in der Steuerungsschaltungseinheit 105b und einer Demodulatoreinheit
in der Schnittstelleneinheit 110b zur Übertragung von Signalen mit
Infrarot-Strahlen
veranschaulicht. Ein zusammengesetztes Videosignal zur Anzeige eines
Bildes auf einem CRT 406 enthält zusammengesetzte Videosignale
RGB, ein horizontales Synchronisationssignal und ein vertikales
Synchronisationssignal. Die Frequenz des zusammengesetzten VGA-Videosignals
erstreckt sich beispielsweise von 25 MHz bis 30 MHz. Eine Bandbreite
von ungefähr
30 MHz ist zur seriellen Übertragung
dieser Videosignale erforderlich (in Übertragung auf dem Basisband).
In vielen Fällen
ist es jedoch schwierig, die Signale dieser Bandbreite auf die am
Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung mit der geringen elektrischen
Leistung zu übertragen.
Eine Übertragung
von Zeitgeberfrequenzen von ungefähr 30 MHz über ein Kabel führt zu externer
Strahlung mit großem
Rauschen. Der Aufbau der dritten Ausführungsform dehnt das Videosignal
zur Übertragung demgemäß auf mehrere
Phasen entlang der Zeitachse aus (das heißt dehnt das Videosignal aufeinanderfolgend
auf eine Vielzahl von parallelen Signalen aus).
-
In
der Schaltung der 14 ist eine Steuerungsschaltung 407 für eine Anzeigeeinheit
der Steuerungsschaltungseinheit 105b mit einer Vielzahl
von Infrarot-LEDs 501 zur Übertragung
der Videosignale RGB als parallele Mehrphasensignale verbunden. Die
Steuerungsschaltungseinheit 105b enthält weiter eine Daten-Steuerungsgerät 413 und
einen Modulator 521 zur Übertragung der Synchronisationssignale.
-
Die
Schnittstelleneinheit 110b enthält Infrarot-Sensoren 502 (Rezeptorelemente),
Auswahlvorrichtungen 503, Bildspeicher (Frame-Speicher) 504, Signalspeicher
(Latches) 506 und D/A Wandler 507 entsprechend
den jeweiligen Infrarot-LEDs. Jede Auswahlvorrichtung 503 gibt
selektiv entweder ein Eingangssignal aus dem entsprechenden Infrarot-Sensor 502 oder
ein Eingangssignal von einem Anzeigesteuergerät 505 aus. Die Schnittstelleneinheit 110b enthält weiter
ein mit dem Anzeigesteuergerät 505 verbundenes
Befehlsregister 511. Das Anzeigesteuergerät 505 ist
mit einem Schaltkreis 509 für von hinten kommendes Licht
und mit einer Energiemanagementschaltung 510 in der Anzeigeeinheit 103 verbunden.
-
Ein
VGA-Steuergerät 404 ist
mit einem Bus in der Steuerungsschaltungseinheit 105b verbunden und
gibt ein Videosignal mit der Frequenz von ungefähr 30 MHz an die Steuerungsschaltung 407 für die Anzeigeeinheit
ab. Die Videosignal-Eingabe in die Steuerungsschaltung 407 für die Anzeigeeinheit
ist in drei Farbsignale R, G und B über eine interne Phasendehnungsschaltung,
die nicht gezeigt ist, unterteilt. Jedes Farbvideosignal wird dann
aufeinanderfolgend einer Mehrphasenausdehnung auf eine Vielzahl
von Signalen (hiernach als parallele Videosignale bezeichnet) ausgesetzt.
Die Vielzahl von parallelen Videosignalen wird seriell auf die Vielzahl
von Infrarot-LEDs 501 übertragen.
-
Die
Anzahl der Infrarot-LEDs (das ist die Anzahl der Mehrphasenausdehnung)
hängt von
der Anzahl der Videosignal-Eingänge
in die für
die Anzeigeeinheit 103 benutzte Flüssigkristalltafel und den Frequenzbereich
ab, den die Infrarot-LEDs modulieren können. Wenn eine in einem Schaltkreis
eingebaute periphere Polysilizium-TFT-Flüssigkristalltafel als Flüssigkristalltafel 203 benutzt
wird, kann ein Bild auf der Flüssigkristalltafel
in Antwort auf die Vielzahl von ausgedehnten parallelen Videosignalen
angezeigt werden. Die Infrarot-LEDs ermöglichen eine Modulation zum
Beispiel im Frequenzbereich von ungefähr 1 bis 4 MHz. In dem eingeschränkten Frequenzbereich wird
das Videosignal auf parallele Videosignale der spezifischen Anzahl
ausgedehnt, die mit der Anzahl von Eingängen in die Flüssigkristalltafel übereinstimmen
und übertragen.
Im Wege eines Beispiels weist die Frequenz pro Phase ein Signalband
von ungefähr 2,5
MHz (=30/12) auf, wenn das Videosignal zum Steuern der Flüssigkristalltafel 12 Phasen
aufweist. Die parallelen Mehrphasen-Videosignale können parallel
mit den zwölf
Infrarot-LEDs übertragen
werden.
-
Die
Synchronisationssignale zu Synchronisation dieser parallelen Mehrphasen
Video-Signale werden auf einen Zeitsteuerungs-Demodulator 508 über den
Mo dulator 521 übertragen.
Der Zeitsteuerungs-Demodulator 508 empfängt das vertikale Synchronisationssignal
und das horizontale Synchronisationssignal sowie auch ein dem Austastintervall der
vertikalen Rücklauflinie
(vertikales Austastintervall) überlagertes
Befehlssignal. Das Befehlssignal wird in dem Befehlsregister 511 gespeichert.
In Antwort auf dieses Befehlssignal gibt das Anzeigesteuergerät 505 ein
Signal zur Steuerung der Helligkeit des Schaltkreises 509 für von hinten
kommendes Licht 509 und ein Signal zur Steuerung der Energiemanagementschaltung 510 in
der Anzeigeeinheit 103 aus.
-
Jeder
Infrarot-Sensor 502 in der Verbindungseinheit 110b erhält einen
von der entsprechenden Infrarot-LED 501 ausgegebenen Infrarotstrahl und
reproduziert ein paralleles Videosignal. Das parallele Eingangsvideosignal
wird dann über
eine Auswahlvorrichtung 503 in den Bildspeicher 504 geschrieben.
Der Bildspeicher 504 speichert Bilddaten, die ein 256-Farbton-Bild
mit 8 Bits pro Pixel und pro Farbe repräsentieren. Der Bildspeicher 504 weist eine
Kapazität
zum Speichern eines Bildteils entsprechend jeder Kolonnen-Zeile
(auch bezeichnet als die Bit-Zeile) der Flüssigkristalltafel auf. Die
Adresse des Bildspeichers 504 wird über das Anzeigesteuergerät 505 gesteuert.
Eine digitale Ausgabe von dem Bildspeicher 504 wird über den
Signalspeicher 506 auf den D/A Wandler 507 übertragen
und in ein Analogsignal gewandelt. Die Vielzahl von D/A Wandlern 507 gibt
nämlich
eine Vielzahl von parallelen Videosignalen aus. Die Vielzahl von
parallelen Videosignalen wird in eine Vielzahl von Videosignal-Eingabeendgeräten der
Flüssigkristalltafel
eingegeben. Ein sich ergebendes Videobild wird entsprechend auf
der Flüssigkristalltafel
der Anzeigeeinheit 103 angezeigt.
-
Die
hier benutzte digitale Infrarotübertragungstechnik
kann ein Übertragungsvorgang
in Übereinstimmung
mit dem von der Firma Hewlett-Packard, USA. vorgeschlagenen Standard
IrDA (Infrared Data Association; Infrarot Daten Vereinigung) sein.
-
15 ist ein Block-Diagramm, das eine anderen,
verfügbaren
Aufbau der Schnittstellenschaltung für die am Körper tragbare Informationsanzeigevorrichtung
der dritten Ausführungsform
veranschaulicht. Die Schaltung der 15 ü berträgt Videosignale
gemäß einem
Mehrfach-Übertragungsverfahren
in Frequenzmodulation (FM).
-
15a veranschaulicht den Aufbau der Modulatoreinheit
in der Steuerungsschaltungseinheit 105b. Die Modulatoreinheit
in der Steuerungsschaltungseinheit 105b enthält eine
NTSC-Codiereinrichtung 530, einen Synchronisationssignal-Generator 532,
eine Impulsbündel-Steuerelektrode (Burst-Gate) 534,
drei Spannungssteuerungs-Oszillatoren (VCO) 536, eine Mischschaltung 542,
drei Steuerungsschaltungen 538 und drei Infrarot-LEDs 540 (Photodioden).
Die NTSC-Codiereinrichtung 530 erzeugt
ein Helligkeitssignal Y und zwei Farbdifferenzsignale (B-Y) und
(R-Y) aus den drei Videosignalen R, G und B. Diese drei Farbdifferenzsignale
werden in die VCOs 536 zur Frequenzmodulation eingegeben.
In der Mischschaltung 542 wird das zweite Farbdifferenzsignal
(R-Y) mit einem vertikalen, von der Impulsbündel-Steuerelektrode 534 ausgegebenen
Synchronisationssignal VSYNC gemischt. Das gemischte frequenzmodulierte
Signal wird in die Steuerungsschaltung 538 eingegeben,
die nachfolgend die Infrarot-LED 540 zur Emission eines
infraroten Strahls ansteuert. Das zweite Farbdifferenzsignal (R-Y)
wird entsprechend als das frequenzmodulierte dem vertikalen Synchronisationssignal
VSYNC überlagerte
Signal zu der Demodulatoreinheit in der Schnittstelleneinheit 110 übertragen.
Auf ähnliche Weise
wird das Helligkeitssignal Y als das frequenzmodulierte, einem horizontalen
Synchronisationssignal HSYNC überlagerte
(FM) Signal auf die Demodulatoreinheit in der Schnittstelleneinheit 110b übertragen.
Das erste Farbdifferenzsignal (B-Y) wird als das frequenzmodulierte
(FM) Signal seiner selbst auf die Demodulatoreinheit in der Schnittstelleneinheit 110b übertragen.
-
15(b) veranschaulicht den Aufbau der Demodulatoreinheit 110b in
der Schnittstelleneinheit 110b. Die Demodulatoreinheit
in der Schnittstelleneinheit 110b enthält drei als Rezeptorelemente
arbeitende Infrarot-Sensoren 550 (Phototransistoren), drei Verstärker 552,
drei Wellenformgestaltungs-Schaltungen 554, drei FM Demodulationsschaltungen 556, eine
Separationsschaltung 558 für das horizontale Synchronisationssignal,
eine Matrixumwandlungs-Schaltung 560 und eine Separationsschaltung 562 für ein vertikales
Synchronisationssignal. Die von den drei Infrarot-Sensoren 550 empfangenen, frequenzmodulierten
(FM) Signale werden jeweils von den Verstärkern 552 verstärkt, wellengeformt durch
die Wellenformgestaltungs-Schaltungen 554 und von den FM-Demodulationsschaltungen 556 demoduliert.
Die Separationsschaltung 558 für das horizontale Synchronisationssignal
separiert das horizontale Synchronisationssignal HSYNC von dem demodulierten
ersten Signal. Die Separationsschaltung 562 für das vertikale
Synchronisationssignal separiert das vertikale Synchronisationssignal
VSYNC von dem dritten, von dem Verstärker 552 verstärkten Signal.
Die Matrixumwandlungs-Schaltung 560 reproduziert drei Videosignale
von R, G und B aus dem Helligkeitssignal Y und den zwei Farbdifferenzsignalen
(B-Y) und (R-Y).
-
Wie
in 15 gezeigt erfordert die Schaltung
gemäß dem FM-Modulations-
und Demodulationsverfahren keine der in 14 gezeigten
Bildspeicher 504 und weist einen einfacheren Schaltungsaufbau
als die Schaltung der 14 auf. Die Schaltung der 15 verringert ebenso mit Vorteil die Anzahl der
Sender (Infrarot-LEDs 540 in dem Beispiel der 15) und der Rezeptoren (Infrarot-Sensoren 550) im
Vergleich zu der Schaltung der 14.
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In
einem typischen Beispiel weist das Helligkeitssignal Y unter den
drei Signalen die größte Änderung
auf und das zweite Farbdifferenzsignal (R-Y) weist die geringste Änderung
auf, wohingegen die Änderung
im ersten Farbdifferenzsignal (B-Y) irgendwo dazwischen liegt. In
dem oben diskutierten FM-Modulationsverfahren ist es entsprechend
möglich,
dass der Träger
des Helligkeitssignals Y auf die höchste Frequenz eingestellt
wird und derjenige des zweiten Farbdifferenzsignals (R-Y) auf die
geringste Frequenz eingestellt wird, wohingegen der Träger des
ersten Farbdifferenzsignals (B-Y) auf eine dazwischenliegende Frequenz
eingestellt wird. Exemplarisch werden der Träger des Helligkeitssignals
Y auf 38 MHz, der Träger
des ersten Farbdifferenzsignals (B-Y) auf 18 MHz, beziehungsweise
der Träger
des zweiten Farbdifferenzsignals (R-Y) auf 8 MHz eingestellt. Wenn
die Bandbreite auf ungefähr
4 MHz in beiden Richtungen von jeder spezifizierten Frequenz eingestellt
ist, überlappen
die Bänder
der drei Signale nicht. Diese Konfiguration ermöglicht eine Übertragung
von drei einer mehrfachen Frequenzteilung unterworfenen Signalen.
In dem Fall der Übertragung von
Signalen nach der mehrfachen Frequenzteilung, kann die Anzahl der
Sender (Infrarot-LED 540 im Beispiel der 15)
beziehungsweise der Rezeptoren (Infrarot-Sensoren 550)
auf eins verringert werden.
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Die
dritte in 13 bis 15 gezeigte
Ausführungsform
benutzt elektromagnetische Wellen zur Übertragung von Signalen zwischen
der Steuerungsschaltungseinheit und der Anzeigeeinheit und lässt einen
Teil der Leitung aus, wodurch die Bedienbarkeit für manuelle
Bedienungen durch den Bediener verbessert wird.
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D. Vielfalt von Eingabemitteln
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Eine
Vielfalt an unten beschriebenen Eingabemitteln ist für die Eingabe
in die am Körper
tragbaren Informationsanzeigevorrichtungen der ersten bis dritten
oben diskutierten Ausführungsformen
verwendbar.
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16 zeigt ein Magnetfeld-basiertes Eingabemittel
(ein magnetisches Zeigegerät).
In dem Beispiel von 16(a) sind
zwei Erregungsspulen 602 und 604 an dem Kopfriemen 102 befestigt,
um an beiden Seiten der Anzeigeeinheit 103 angeordnet zu
sein. Der Bediener trägt
ebenso einen Instruktionsring 606, der den Magnetismus
eines Fingers benutzt.
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Die
zwei Erregungsspulen 602 beziehungsweise 604 erzeugen
magnetische Felder zur Positionserfassung in X- und Y-Richtung.
Diese zwei Erregungsspulen 602 und 604 werden
abwechselnd und periodisch aktiviert, um die entsprechenden Magnetfelder
zu erzeugen. Die X- und Y-Richtungen entsprechen der horizontalen
Richtung und der vertikalen Richtung des Blicks nach vorn von dem
Bediener aus. Die X- beziehungsweise Y-Richtung entspricht der horizontalen
Richtung und der vertikalen Richtung des auf der Anzeigeeinheit 103 angezeigten
Bildes.
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16(b) zeigt dem Konzept nach eine Teilstruktur
des am Finger des Bedieners getragenen Instruktionsringes 606.
Der Instruktionsring 606 enthält eine Energiequelle 610 (typischerweise
eine Batterie), einen Widerstand 611, ein magnetisches
Widerstandselement 612, einen Verstärker 614, einen A/D Wandler 616, einen
Druckschalter (mechanischer Schalter), eine Modulatorschaltung 620 und
eine Infrarot-LED 622. In 16(b) ist
das von der Erregungsspule 604 erzeugte magnetische Feld
als gestrichelte Linie dargestellt. Der Widerstand des magnetischen
Widerstandselementes 612 wird mit einer Veränderung
in der Intensität
des durch das Element 612 gehenden Magnetfeldes variiert.
Die Ende-zu-Ende-Spannung
des magnetischen Widerstandselementes 612 wird entsprechend
mit einer Veränderung
der Intensität
des Magnetfeldes verändert.
Die Spannung wird von dem Verstärker 614 verstärkt und
von dem A/D Wandler 616 in digitale Daten verwandelt. Die
Modulatorschaltung 630 führt eine Ein/Aus-Steuerung
der Infrarot LED 622 basierend auf den Digitaldaten durch
und ermöglicht
der Infrarot LED 622, einen modulierten Infrarotstrahl
zu erzeugen. Die Anzeigeeinheit 103 ist mit einem Infrarot-Sensor
versehen (Rezeptorelement), der nicht gezeigt ist, wohingegen die
Steuerungsschaltungseinheit 105 (ausgelassen in der Veranschaulichung der 16) eine Demodulatorschaltung aufweist. Die
Demodulatorschaltung demoduliert das von der Infrarot-LED 622 ausgesendete
Signal und bestimmt dabei die Position des Instruktionsringes 606 in
der X-Richtung. Die Beziehung zwischen dem modulierten, von dem
Instruktionsring 606 ausgegebenen Signal und der Position
des Instruktionsringes 606 in der X-Richtung ist in der
Steuerungsschaltungseinheit 105 im Voraus registriert.
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Die
Schaltung zur Positionsermittlung in der Y-Richtung ist auf dieselbe
Art wie in 16(b) gezeigt aufgebaut. Die
Richtung des magnetischen Widerstandselementes ist jedoch senkrecht
zu derjenigen in der Schaltung für
die X-Richtung angeordnet. Der Instruktionsring 606 weist
nur einen Druckschalter 618 auf.
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Wenn
der Bediener den Finger schrägstellt, um
den Instruktionsring 606 zu neigen, verändern sich die durch die jeweiligen
magnetischen Widerstandselemente 612 durchgehenden Magnetfelder
in ihrer Intensität
und können
einen Fehler bei der Positionsermittlung verursachen. In einem solchen
Fall kann eine Korrektur entsprechend dem Neigungswinkel für die Veränderungen
in dem Widerstand der jeweiligen magnetischen Widerstandselemente 612 in
der X- und Y-Richtung vorgenommen werden, um die Effekte der Neigung
zu eliminieren.
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Nach
der Ermittlung der Position des Instruktionsringes 606 sowohl
in der X- als auch in der Y-Richtung wird ein Zeiger auf dem Schirm
angezeigt. Der Bediener kann die Position des auf dem Schirm angezeigten
Zeigers durch eine Bewegung des Fingers, auf dem der Instruktionsring 606 getragen
wird, verschieben.
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Wie
die Maustaste benutzt der Bediener den Druckschalter 618,
um eine Anweisung an den Computer zu geben. Während ein Menü auf dem
Schirm der Anzeigeeinheit 103 angezeigt wird, verschiebt der
Bediener den Zeiger auf dem Instruktionsring 606 auf eine
gewünschte
Option in dem Menü und
drückt den
Druckschalter 618. Ein Vorgang entsprechend der gewählten Option
wird dann ausgeführt.
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Die
zweidimensionalen Magnetfeld-basierten Eingabemittel stellen ein
zweidimensionales Zeigeinstrument in der am Körper tragbaren Informationsanzeigevorrichtung
relativ leicht dar. Drei Sätze der
Erregerspulen und der magnetischen Widerstandselemente werden ein
dreidimensionales Zeigeinstrument verwirklichen.
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Die
am Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung mit dem zweidimensionalen
oder dem dreidimensionalen Zeigeinstrument ermöglicht dem Bediener leicht
ein erwünschtes
Stück Information aus
der elektronischen, zusammen mit dem Blick nach außen in einer überlappenden
Weise angezeigten Information auszuwählen und eine Anweisung zum
Anzeigen von einem zusätzlichen,
sich auf das ausgewählte
Stück Information
beziehenden Stück Information
zu geben oder einen vorbestimmten Vorgang auszuführen. Besonders das in 16 gezeigte Eingabeverfahren erfordert
nicht, dass der Bediener die Eingabemittel mit einer Hand hält, so dass
der Bediener eine Anweisung an den Computer geben kann und beide
Hände für einen
anderen Vorgang (zum Beispiel zum Halten eines Gegenstands) benutzt
werden können.
Eine mündliche
Eingabe ist ein anderes Eingabeverfahren, das keine Hand erfordert.
Das in 16 gezeigte Eingabeverfahren
kann jedoch im Vergleich zu der mündlichen Eingabe sorgfältigere
Anweisungen geben.
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17 zeigt ein auf einer Infrarotemission basiertes
Eingabemittel (ein optisches Zeigeinstrument). In dem Beispiel der 17(a) ist die Anzeigeeinheit 103 mit
einer CCD-Kamera 630 versehen und der Bediener trägt einen
Instruktionsring 632 am Finger. Der Instruktionsring 632 enthält eine
Infrarot LED, einen Druckschalter und eine Batterie.
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Die
CCD-Kamera 630 weist eine Kameralinse auf, deren Sichtwinkel
denjenigen eines virtuellen Bildes einer Anzeige auf der Anzeigeeinheit 103 beinhaltet.
Die CCD-Kamera 630 ist nahe der Mitte der Anzeigeeinheit 103 angebracht,
um ein Bild aufzunehmen, wenn sich die Augen des Bedieners bewegen.
Der von dem Instruktionsring 632 emittierte Infrarotstrahl
wird als ein Lichtfleckbild von der CCD-Kamera 630 aufgenommen.
Die Position des Lichtflecks wird auf dem Schirm der Anzeigeeinheit 103 angezeigt.
Der Bediener kann entsprechend sowohl den Blick nach außen als
auch die elektronische Information betrachten, während der die Position des Instruktionsringes 632 repräsentierende
Lichtfleck über
die elektronische Information in der Anzeigeeinheit 103 angezeigt
wird. Während
ein eine Vielzahl von Objekten enthaltendes Bild als die elektronische Information
angezeigt wird, kann der Bediener zum Beispiel ein durch die Lichtfleckposition
des Instruktionsringes 630 angezeigtes Objekt auswählen und eine
automatische Ausführung
eines vorbestimmten Vorgangs (zum Beispiel ein Anzeigen einer detaillierten
Beschreibung des ausgewählten
Objektes) ermöglichen.
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Wenn
eine Eingabemenü wie
in 17(b) gezeigt als die elektronische
Information angezeigt wird, verschiebt der Bediener den Lichtfleck
des Instruktionsringes 606 auf eine gewünschte Position in dem Menü und drückt den
Druckschalter, um die Option auszuwählen. Ein vorbestimmter der
gewählten Option
entsprechender Vorgang wird dann ausgeführt.
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Die
Zeigegeräte
in Fernbedienungsausführung
wie in 16 und 17 gezeigt
ermöglichen
dem Bediener ein leichtes Spezifizieren der zweidimensionale Position
in dem Bild, während
er die über
den Blick nach außen
angezeigte elektronische Information betrachten kann, um einen gewünschten
Vorgang zu aktivieren. Die in 16 und 17 gezeigten Eingabemittel lassen beide
Hände des
Be dieners frei, so dass der Bediener die Position auf dem Schirm
sogar während
einer anderen Tätigkeit
spezifizieren kann. Das in 17 gezeigte
Eingabemittel weist einen einfacheren Aufbau auf, bewerkstelligt aber
eine genauere Eingabe der zweidimensionalen Position verglichen
mit dem in 16 gezeigten Eingabeverfahren.
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18 zeigt ein CCD Kamera-basiertes Eingabemittel.
Wie in 18(a) gezeigt wird eine CCD-Kamera
als ein Strichcode-Lesemittel zum Lesen eines Strichcodes 650 benutzt. 18(b) veranschaulicht konzeptionell einen inneren
Aufbau der CCD-Kamera 640. Die CCD-Kamera 640 enthält eine
CCD-Anordnung 642, einen Halbspiegel 644, ein
Kameralinsensystem 646 und eine Laserdiode 648.
Ein von der Laserdiode 648 emittierter Lichtstrahl wird
von dem Halbspiegel 644 reflektiert und geht durch das
Kameralinsensystem 646. Der Strichcode 650 wird
dann mit diesem durchgehenden Licht bestrahlt. Die Laserdiode 648 hat
auch die Funktion eines Laser-Zeigegerätes und der Bediener kann die Position
des Lichtflecks visuell erkennen. Der Bediener weist einen Beginn
eines Lesens des Strichcodes nach einer Bestätigung, dass der Lichtfleck
des Lasers auf dem Strichcode 650 platziert ist, an. Der
von dem Strichcode 650 reflektierte Lichtstrahl wird von der
Kameralinse 646 gebündelt,
geht durch den Halbspiegel 644 und wird von der CCD-Anordnung 642 empfangen.
Die als Emissionselement arbeitende Laserdiode 648 und
die als Bildaufnahmeelement arbeitende CCD-Anordnung 642 sind auf optisch äquivalenten
optischen Achsen angeordnet.
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Wie
in 18(a) gezeigt ist die CCD-Kamera 640 zur
Aufnahme eines Bildes des Strichcodes 650 angeordnet, wenn
sich die Augen des Bedieners bewegen. Wenn der Bediener den an einem
Artikel angebrachten Strichcode 650 beobachtet und einen Beginn
eines Lesens anweist, wird der Strichcode 650 von der CCD-Kamera 640 gelesen.
In dem in 18 gezeigten Beispiel beginnt
die CCD-Kamera 640 ein Lesen des Strichcodes, während der
Bediener den zu lesenden Strichcode betrachtet. Diese Anordnung
ermöglicht
es dem Bediener, einen Strichcode an einer beliebigen Position selektiv
und leicht zu lesen.
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Die
Steuerungsschaltungseinheit 105 (in der Veranschaulichung
der 18 weggelassen) decodiert den
gescannten Strichcode 650 und erzeugt ein codier tes Signal.
Die Beziehung zwischen dem codierten Signal des Strichcodes 650 und
dem Artikel mit dem daran angebrachten Strichcode 650 wird
in einer Speichereinheit in der Steuerungsschaltungseinheit 105 (oder
einer Speichereinheit in dem Host-Computer 804) gespeichert.
Die Steuerungsschaltungseinheit 105 liest eine Information
betreffend den durch den Strichcode 650 ausgezeichneten Artikel
und zeigt die Information auf der Anzeigeeinheit 103 an.
Der Bediener kann somit ein Anzeigen von verschiedener Information
betreffend den Artikel mit dem daran angebrachten Strichcode 650 lediglich durch
Betrachten des Strichcodes 650 in der Arbeitsumgebung erhalten.
Die Information des Artikels enthält zum Beispiel das Herstellungsdatum
und eine Losnummer. Wenn der Artikel eingewickelt ist, kann ein
Farbbild angezeigt werden. In dem Gebiet der Verteilung ermöglicht diese
Anordnung eine Auswahl und ein Sammlen benötigter Artikel ohne Fehler.
Diese Anordnung ermöglicht
auch eine richtige Speicherung der Artikel an angegebenen Positionen
in einem Lagerhaus.
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19 zeigt ein Beispiel einer das Eingabemittel
mit der in 18 gezeigten CCD-Kamera 640 benutzenden
Tätigkeit. 19(a) zeigt eine Herstellungslinie in einer Motorenfabrik
und 19(b) zeigt einen zweidimensionalen,
vorn auf jedem Motor angebrachten Strichcode. Wie in diesem Beispiel
kann der Strichcode ein zweidimensionaler Strichcode sein. Der Strichcode
ist nicht notwendigerweise an dem Artikel angebracht, sollte sich
aber in irgendeiner Weise auf den Artikel beziehen.
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In
dem Beispiel der 19 kann der Bediener
eine Anzeige der Information betreffend den mit dem zweidimensionalen
Strichcode verbundenen Motor lediglich durch Betrachten des Strichcodes
erhalten und die CCD-Kamera 640 zum Lesen des Strichcodes
veranlassen.
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Wenn
die am Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung das Strichcode-Lesemittel aufweist,
kann der Bediener den Strichcode mit der am Körper tragbaren Informationsanzeigevorrichtung
in der Einsatzumgebung lesen und die mit dem Strichcode verbundene
Information gleichzeitig mit dem Artikel beobachten. Diese Anordnung
ermöglicht eine
Handhabung des Artikels ohne Fehler.
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20 zeigt die Ein/Aus-Steuerung der Anzeige
durch eine Augeneingabe gemäß der vorliegenden
Erfindung. 20(a) zeigt den Aufbau einer Anzeigeeinheit 103c zum
Ausführen
der Steuerung durch eine Augeneingabe. Die Anzeigeeinheit 103c weist
zusätzlich
zu dem in 2(b) gezeigten optischen System
eine Infrarot-LED 650 und einen Infrarot-Sensor 652 auf.
Ein von der Infrarot-LED 650 emittierter
Infrarotstrahl wird von dem Reflexionsspiegel 205 reflektiert,
geht durch die Vergrößerungslinse 202,
wird wiederum von dem Halbspiegel 201 reflektiert und tritt
in das Auge des Nutzers ein. Der Infrarot-Sensor 652 weist
den von der Hornhaut des Nutzers reflektierten Infrarotstrahl nach.
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20(b) zeigt einen auf der Anzeigeeinheit 103 angezeigten
Schirm. Eine Position 654 für die Ein/Aus-Steuerung der
Anzeige durch eine Augeneingabe ist zuvor oberhalb der Anzeigefläche der Flüssigkristalltafel 203 markiert.
Wenn der Nutzer das Auge auf die Position 654 bewegt, weist
der Infrarot-Sensor 652 die Bewegung des Auges nach und
schaltet die Anzeige auf der Flüssigkristalltafel 203 Ein/Aus.
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Die
Position 654 der Augen zur Ein/Aus-Steuerung ist wünschenswert
außerhalb
der Anzeigefläche
angebracht und im Allgemeinen von dem Bediener nicht zu sehen. Diese
Konfiguration kann verhindern, dass der Bediener fälschlicherweise
den Zustand der Anzeige ändert.
Eine Markierung wie "Schalter
der Anzeige" kann
anstelle der Position 654 der Augen zur Ein/Aus-Steuerung
benutzt werden. In diesem Fall wird der Ein/Aus-Zustand der Anzeige
geschaltet, wenn der Bediener die Markierung sieht.
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Wie
zuvor diskutiert beeinflusst das Anzeigeschaltmittel zum Schalten
des Ein/Aus-Zustands der Anzeige auf der Flüssigkristalltafel 203 durch
eine Augeneingabe eine Steuerung, die es dem Bediener ermöglicht,
lediglich den Blick nach außen
zu beobachten oder gleichzeitig die elektronische Information und
den Blick nach außen
durch eine Bewegung des Auges zu beobachten. Diese Anordnung benötigt keine
manuelle Bedienung zur Änderung
des Zustands der Anzeige, so dass der Bediener den Zustand der Anzeige
sogar während
irgendeiner manuellen Tätigkeit
leicht durchführen
kann.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Die
am Körper
tragbare Informationsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung
ist für
eine Vielzahl von Fällen
zur gleichzeitigen Beobachtung elektronischer, computergenerierter
Information und den Blick nach außen anwendbar, zum Beispiel,
Pläne und
Untersuchungen von Anlagen und Gebäuden, industrielle Messungen
und Untersuchungen, Überwachungsaufgaben
und Sammlung und Management von industriellen und kommerziellen
Gegenständen.