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DE102005007838A1 - Real object`s image display device e.g. head mounted display device, has stereo module varying stereo-viewing angle for presenting both left and right images views to user and adjusting angle, depending on adjusted fixed distance of images - Google Patents

Real object`s image display device e.g. head mounted display device, has stereo module varying stereo-viewing angle for presenting both left and right images views to user and adjusting angle, depending on adjusted fixed distance of images Download PDF

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DE102005007838A1
DE102005007838A1 DE102005007838A DE102005007838A DE102005007838A1 DE 102005007838 A1 DE102005007838 A1 DE 102005007838A1 DE 102005007838 A DE102005007838 A DE 102005007838A DE 102005007838 A DE102005007838 A DE 102005007838A DE 102005007838 A1 DE102005007838 A1 DE 102005007838A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
image
display device
stereo
user
viewing angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102005007838A
Other languages
German (de)
Inventor
Bernd Spruck
Frank Dr. Höller
Simon Dr. rer. nat. Brattke
Birgit Rottenkolber
Martin Dr. Edelmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss AG
Original Assignee
Carl Zeiss AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss AG filed Critical Carl Zeiss AG
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Publication of DE102005007838A1 publication Critical patent/DE102005007838A1/en
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Abstract

The device has an image formation device (1), attachable on a user`s head, including left and right LCD displays to form left and right image views for left ad right eyes of the user, for an adjustable fixed distance (d1) of the images. A stereo module (7) varies a stereo-viewing angle for presenting both the image views to the user, and adjusts the viewing angle, depending on the adjusted fixed distance of the images.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung zur stereoskopischen Darstellung eines Bildes, mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Bilderzeugungseinrichtung, die für einen einstellbaren Fixierabstand des Bildes eine linke und eine rechte Bildansicht für das linke und rechte Auge des Benutzers erzeugt.The The invention relates to a display device for stereoscopic Representation of an image, with one on the head of a user attachable image forming device, for an adjustable fixing distance the image has a left and a right image view for the left and generates the right eye of the user.

Bei solchen Anzeigevorrichtungen, die häufig als HMD-Vorrichtungen (Head Mounted Display-Vorrichtungen) bezeichnet werden, tritt das Problem auf, daß der Benutzer leicht ermüdet, wenn ihm das Bild unabhängig vom Fixierabstand unter einem fest eingestellten Stereo-Betrachtungswinkel dargeboten wird. Zwar kann man versuchen, den fest eingestellten Stereo-Betrachtungswinkel so zu wählen, daß er für einen möglichst großen Fixierabstandsbereich nahe an dem natürlichen Stereo-Betrachtungswinkel, unter dem man bei natürlicher Sicht ein Objekt mit beiden Augen wahrnimmt, liegt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß auch in diesem Fall der Benutzer leicht ermüdet, da die Abweichung des gewohnten Stereo-Betrachtungswinkels bei Fixierabständen von einigen 10 cm bis zu einigen Metern zu dem fest eingestellten Stereo-Betrachtungswinkel der Anzeigevorrichtung zu groß ist.at such display devices, often called HMD devices (Head Mounted Display Devices) be called, the problem arises that the user easily fatigued when him the picture independently from the fixing distance under a fixed stereo viewing angle is presented. Although you can try the fixed set Stereo viewing angle to choose him for a preferably huge Fixation distance range close to the natural stereo viewing angle, under the one at natural View perceives an object with both eyes, lies. It has, however exposed that too in this case, the user easily fatigued, since the deviation of the usual stereo viewing angle at fixing distances from a few 10 cm up to a few meters to the set Stereo viewing angle of the display device is too large.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anzeigevorrichtung zur stereoskopischen Darstellung eines Bildes bereitzustellen, bei der Ermüdungserscheinungen für einen Benutzer aufgrund unterschiedlich entfernt dargestellter Objekte möglichst minimiert werden.outgoing It is an object of the invention to provide a display device for provide stereoscopic representation of an image in which fatigue for one Users due to objects displayed at different distances preferably be minimized.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Anzeigevorrichtung zur stereoskopischen Darstellung eines Bildes, mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Bilderzeugungseinrichtung, die für einen einstellbaren Fixierabstand des Bildes eine linke und eine rechte Bildansicht für das linke und rechte Auge des Benutzers erzeugt, und mit einem Stereomodul, das bei aufgesetzter Bilderzeugungseinrichtung den Stereo-Betrachtungwinkel, unter dem die beiden Bildansichten dem Benutzer dargeboten sind, verändern kann und in Abhängigkeit des eingestellten Fixierabstandes einstellt.According to the invention Task solved by a display device for the stereoscopic display of an image, with an image-forming device that can be placed on the head of a user, the for one adjustable fixing distance of the image a left and a right Image view for generates the left and right eye of the user, and with a stereo module, with the image-forming device attached, the stereo viewing angle, under which the two image views are presented to the user, change can and depending on the set fixing distance sets.

Mit dieser Anzeigevorrichtung kann man den Stereo-Betrachtungswinkel während der Benutzung an den jeweiligen Fixierabstand anpassen und somit eine vollständig an die natürlichen Sehgewohnheiten angepaßte stereoskopische Bilderzeugung realisieren. Damit werden die unerwünschten Ermüdungserscheinungen minimiert.With This display device can be the stereo viewing angle while adjust the use of the respective fixing distance and thus a Completely to the natural ones Adapted to viewing habits realize stereoscopic image generation. This will be the unwanted fatigue minimized.

Die linke und die rechte Bildansicht werden bei der Anzeigevorrichtung dem Benutzer bevorzugt als virtuelle Bilder dargeboten. Insbesondere umfaßt die Bilderzeugungseinrichtung eine linke und eine rechte Anzeige, mittels denen die beiden Bildansichten erzeugt werden. Bei den Anzeigen kann es sich um selbstleuchtende oder nicht selbstleuchtende Anzeigen handeln. Insbesondere können LCD-Module oder OLED-Module als Anzeigen eingesetzt werden.The left and right picture views are displayed on the display device the user preferably presented as virtual images. Especially includes the Image forming means a left and a right display, by means of where the two image views are generated. At the ads it can be self-luminous or non-self-luminous ads act. In particular, you can LCD modules or OLED modules are used as displays.

Die Einstellung des Stereo-Betrachtungswinkels kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß das Stereomodul eine Verschiebung der Bildansichten auf den Anzeigen bewirkt. Dies läßt sich rein elektronisch durchführen, so daß keinerlei mechanische Bewegungen notwendig sind, um den gewünschten Stereo-Betrachtungswinkel einzustellen.The Adjustment of the stereo viewing angle can be achieved, for example done that the stereo module causes a shift of the image views on the displays. This let yourself perform electronically, so that no Mechanical movements are necessary to achieve the desired stereo viewing angle adjust.

Das Stereomodul kann eine Verstelleinrichtung umfassen, die zur Einstellung des Sereo-Betrachtungswinkels die beiden Anzeigen verschiebt und/oder dreht. Damit läßt sich eine sehr genaue Einstellung des Stereo-Betrachtungswinkels realisieren.The Stereo module may include an adjustment, which is for adjustment of the sereo-viewing angle the two displays move and / or rotate. This can be realize a very accurate setting of the stereo viewing angle.

Insbesondere kann jeder Anzeige zumindest ein abbildendes Optikelement nachgeordnet sein, das zusammen mit den Anzeigen verschoben und/oder gedreht wird. Damit kann erreicht werden, daß die Austrittspupille jeder Abbildungsoptik, die das zumindest eine Optikelement umfaßt, mit der Eintrittspupille des Auges des Benutzers unabhängig vom eingestellten Stereo-Betrachtungswinkel zusammenfällt. Damit kann die Abbildungsoptik klein ausgebildet werden, da die Austrittspupillen bei der Verschiebung und/oder Drehung der Anzeigen selbst nicht bewegt werden.Especially Each display can be subordinated at least one imaging optical element be moved and / or rotated along with the ads becomes. This can be achieved that the exit pupil each Imaging optics, which includes the at least one optical element, with the entrance pupil of the user's eye regardless of adjusted stereo viewing angle coincides. Thus, the imaging optics can be made small, since the Exit pupils during the displacement and / or rotation of the displays not to be moved.

Um dies möglichst gut zu erreichen, ist die Anzeigevorrichtung so ausgebildet, daß bei aufgesetzter Bilderzeugungseinrichtung das Drehzentrum der mittels der Verstelleinrichtung durchgeführten Drehung der rechten Anzeige mit dem Drehzentrum des rechten Auges zusammenfällt und das Drehzentrum der mittels der Verstelleinrichtung bedingten Drehung der linken Anzeige mit dem Drehzentrum des linken Auges zusammenfällt.Around as possible easy to reach, the display device is designed so that when attached Image forming device, the center of rotation of the means of adjustment performed rotation the right indicator coincides with the center of rotation of the right eye and the center of rotation of the adjustment caused by the rotation the left indicator coincides with the center of rotation of the left eye.

Die Einstellung des Stereo-Betrachtungswinkels kann mittels des Stereomoduls auch dadurch bewirkt werden, daß zumindest ein optisches Element, das jeder Anzeige nachgeordnet ist (also zwischen Anzeige und Auge liegt), in seiner Position, Lage und/oder seiner optischen Eigenschaft verändert wird. Das optische Element kann beispielsweise ein Keil sein, der gedreht wird.The The stereo viewing angle can be adjusted using the stereo module also be effected by at least an optical element that is subordinate to each display (ie between the display and the eye), in its position, position and / or changed its optical property becomes. The optical element may for example be a wedge, the is turned.

Das Stereomodul der Anzeigevorrichtung stellt insbesondere bei Änderung des Fixierabstandes den Stereo-Betrachtungswinkel in Abhängigkeit des geänderten Fixierabstandes ein. Damit kann stets der optimale (den natürlichen Sehgewohnheiten entsprechende) Stereo-Betrachtungswinkel eingestellt werden.The stereo module of the display device adjusts the stereo viewing angle as a function of the changed fixing distance, in particular when changing the fixing distance. So that can always set the optimal (natural viewing habits) stereo viewing angle.

Die Anzeigevorrichtung kann so ausgebildet werden, daß dem Benutzer nur das stereoskopische Bild dargeboten wird. Alternativ ist es möglich, die Anzeigevorrichtung so auszubilden, daß dem Benutzer das stereoskopische Bild in Überlagerung mit der realen Umgebung dargeboten wird. Eine solche Darstellung wird häufig als augmentierte Darstellung bezeichnet. Dazu umfaßt die Anzeigevorrichtung eine Überlagerungseinheit, die bei aufgesetzter Bilderzeugungseinrichtung für den Benutzer die Überlagerung des stereoskopischen Bildes mit der realen Umgebung bewirkt. Die Überlagerungseinheit kann als optische Einheit ausgebildet sein (beispielsweise ein Strahlteiler). Ferner ist es möglich, daß die Überlagerungseinheit elektronisch in der Art ausgebildet ist, daß die reale Umgebung mittels Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommen wird und diese Aufnahmen elektronisch mit dem darzustellenden Bild überlagert werden und dann als Überlagerung mittels der Anzeigen dem Benutzer dargeboten werden.The Display device can be designed so that the user only the stereoscopic image is presented. Alternatively it is possible, form the display device so that the stereoscopic Picture in overlay presented with the real environment. Such a representation becomes common referred to as augmented representation. This includes the display device an overlay unit, when the imager is attached to the user for the overlay of the stereoscopic image with the real environment. The overlay unit may be formed as an optical unit (for example, a beam splitter). It is also possible that the overlay unit is formed electronically in the way that the real environment means Image recording facilities is recorded and these recordings electronically be superimposed with the image to be displayed and then as an overlay presented to the user by means of the displays.

Ferner kann die Anzeigevorrichtung eine Autofokussiereinheit aufweisen, die den Fixierabstand des darzustellenden Bildes in Abhängigkeit des Abstandes der betrachteten realen Umgebung einstellt. Damit wird erreicht, daß das stereoskopisch dargestellte Bild für den Benutzer immer in dem Abstand erscheint, in dem er die reale Umgebung gerade wahrnimmt.Further the display device may have an autofocusing unit, the fixation distance of the image to be displayed in dependence of the distance of the considered real environment. In order to is achieved that the Stereoscopic image for the user always in the Distance appears in which he is just perceiving the real environment.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Anzeigevorrichtung zur stereoskopischen Darstellung eines Bildes, das der Benutzer in Überlagerung mit der realen Umgebung erfassen kann, mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Bilderzeugungseinrichtung, die für einen (bevorzugt einstellbaren) Fixierabstand des Bildes eine linke und eine rechte Bildansicht für das linke und. für das rechte Auge des Benutzers erzeugt, mit einer Überlagerungseinheit, die bei aufgesetzter Bilderzeugungseinrichtung für den Benutzer eine Überlagerung des stereoskopisch dargestellten Bildes mit der realen Umgebung bewirkt, und mit einem Stereomodul, das bei aufgesetzter Bilderzeugungseinrichtung den Stereo-Betrachtungswinkel, unter dem der Benutzer die reale Umgebung wahrnimmt, und den Stereo-Betrachtungswinkel, mit dem dem Benutzer die beiden Bildansichten dargeboten sind, in Übereinstimmung bringt sowie den Fixierabstand der realen Umgebung und den Fixierabstand des dargebotenen stereoskopischen Bildes in Übereinstimmung bringt, wobei der Stereo-Betrachtungswinkel in Abhängigkeit des Fixierabstandes eingestellt ist.The Task is further solved by a display device for the stereoscopic display of a Image that the user overlaid with can capture the real environment, with one upside down User attachable imaging device, which for a (preferably adjustable) fixing distance of the image a left and a right image view for the left and. For creates the right eye of the user, with an overlay unit, with the imager attached to the user for the overlay the stereoscopic image with the real environment causes, and with a stereo module, the image-attached device the stereo viewing angle under which the user real Environment and the stereo viewing angle with which the Users who presented the two image views as well as the fixing distance of the real environment and the fixing distance of the presented stereoscopic image, wherein the stereo viewing angle as a function of the fixing distance is set.

Mit dieser Anzeigevorrichtung kann man beispielsweise den Fixierabstand des stereoskopisch dargestellten Bildes fest einstellen und den Fixierabstand der zu erfassenden realen Umgebung daran anpassen. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß für den Benutzer alle Bildinformationen immer im gleichen Bildabstand dargeboten sind.With This display device can be, for example, the fixing distance of the stereoscopically displayed image and set the Adjust the fixing distance of the real environment to be detected. This has the advantage of providing the user with all the image information are always presented in the same image distance.

Natürlich ist es auch möglich, den Fixierabstand des stereoskopisch dargestellten Bildes an den Fixierabstand der realen Umgebung anzupassen.of course is it also possible the fixing distance of the stereoscopically displayed image to the fixing distance to adapt to the real environment.

Ferner ist es möglich, sowohl den Fixierabstand des stereoskopisch dargestellten Bildes als auch den Fixierabstand der realen Umgebung zu ändern und dadurch in Übereinstimmung zu bringen.Further Is it possible, both the fixing distance of the stereoscopic image as well as to change the fixation distance of the real environment and in accordance with bring to.

Bevorzugt ist das Stereomodul so ausgebildet, daß bei Änderung des Fixierabstandes der realen Umgebung die Übereinstimmung der Fixierabstände und der Stereo-Betrachtungswinkel beibehalten werden. Damit wird eine Anzeigevorrichtung bereitgestellt, bei der die Ermüdungserscheinungen für den Benutzer minimiert werden können.Prefers the stereo module is designed so that when changing the fixing distance the real environment the match the fixing distances and the stereo viewing angle can be maintained. This will be a display device is provided in which the fatigue phenomena for the Users can be minimized.

Die Anzeigevorrichtung zur stereoskopischen Darstellung eines Bildes in Überlagerung mit der Umgebung kann in gleicher Weise weitergebildet werden wie die zuerst beschriebene Anzeigevorrichtung.The Display device for the stereoscopic display of an image in overlay with the environment can be trained in the same way as the display device first described.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhalber anhand der Figuren noch näher erläutert. Es zeigen:The Invention will now be described by way of example with reference to the figures explained in more detail. It demonstrate:

1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung; 1 a schematic view of a first embodiment of the display device according to the invention;

2 eine schematische Ansicht der ersten Ausführungsform mit geändertem Fixierabstand; 2 a schematic view of the first embodiment with a modified fixing distance;

3 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform; 3 a schematic side view of a display device according to the invention according to the second embodiment;

4 eine schematische Seitenansicht einer Anzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform, und 4 a schematic side view of a display device according to a third embodiment, and

5 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. 5 a schematic view of another embodiment of the display device according to the invention.

In 1 und 2 ist eine Ausführungsform der Anzeigevorrichtung zur stereoskopischen Darstellung eines Bildes gezeigt, die eine auf den Kopf eines Benutzers (für den stellvertretend schematisch nur die beiden Augen RA und LA gezeigt sind) aufsetzbare Bilderzeugungseinrichtung 1 umfaßt.In 1 and 2 an embodiment of the display device for the stereoscopic display of an image is shown, which is an on the head of a user (for the representatively only the two eyes RA and LA shown) can be placed image forming device 1 includes.

Die Bilderzeugungseinrichtung 1 enthält für jedes Auge RA, LA eine Anzeige 2, 3, die hier als LCD-Anzeige ausgebildet ist, sowie eine Abbildungsoptik 4, 5, die zwischen der Anzeige 2, 3 und dem Auge RA, LA angeordnet ist und das mittels der Anzeige 2, 3 erzeugte Bild so abbildet, daß es der die Bilderzeugungseinrichtung tragende Benutzer im Abstand d1 (Fixierabstand) schart wahrnehmen kann. Die Abbildungsoptiken 4, 5 umfassen bevorzugt mehrere Optikelemente.The image forming device 1 contains for each eye RA, LA an ad 2 . 3 , which is designed here as an LCD display, as well as an imaging optics 4 . 5 that between the ad 2 . 3 and the eye RA, LA is arranged and that by means of the display 2 . 3 image formed so that it can perceive the user carrying the image forming device at a distance d1 (fixing distance) sharp. The imaging optics 4 . 5 preferably comprise a plurality of optical elements.

Die Anzeigevorrichtung umfaßt ferner eine Steuereinrichtung 6, die die beiden Anzeigen 2, 3 auf der Basis vorgegebener Bilddaten ansteuert, damit die Anzeigen 2, 3 die entsprechenden Bildansichten des stereoskopisch darzustellenden Bildes erzeugen. Da die Bilderzeugungseinrichtung einen binokularen Einblick aufweist, wird das Bild der Anzeige 2 nur dem rechten Auge RA des Benutzers und das Bild der linken Anzeige 3 nur dem linken Auge LA des Benutzers zugeführt, so daß der gewünschte drei-dimensionale Bildeindruck entsteht.The display device further comprises a control device 6 showing the two ads 2 . 3 based on given image data controls, so the ads 2 . 3 generate the corresponding image views of the image to be displayed stereoscopically. Since the image forming device has binocular insight, the image of the display becomes 2 only the right eye RA of the user and the image of the left display 3 supplied only to the left eye LA of the user, so that the desired three-dimensional image impression is created.

Die Anzeigevorrichtung enthält ferner ein Stereomodul 7, das von der Steuereinrichtung 6 den Fixierabstand d1 mitgeteilt bekommt und in Abhängigkeit dieses Fixierabstandes die Drehstellung der beiden Anzeigen 2 und 3, die drehbar gelagert sind, einstellt. Die Drehstellung wird dabei so eingestellt, daß für den Benutzer die beiden Bildansichten unter dem Stereo-Betrachtungswinkel (bzw. Konvergenzwinkel) α1 erscheinen, der der Konvergenzstellung der beiden Augen RA und LA bei der Betrachtung eines realen Gegenstandes im Abstand d1 entspricht.The display device further includes a stereo module 7 that from the control device 6 gets the fixing distance d1 notified and depending on this fixing distance, the rotational position of the two displays 2 and 3 , which are rotatably mounted, sets. The rotational position is set so that for the user the two image views under the stereo viewing angle (or Konvergenzwinkel) α1 appear, which corresponds to the convergence position of the two eyes RA and LA when viewing a real object at a distance d1.

Somit wird dem Benutzer das stereoskopisch darzustellende Bild entsprechend den natürlichen Sehgewohnheiten dargeboten, so daß unerwünschte Ermüdungserscheinungen vermieden werden können, die dann auftreten, wenn der Stereo-Betrachtungswinkel α1 fest eingestellt und nicht an den Fixierabstand anpaßbar ist.Consequently the user becomes the image to be displayed stereoscopically the natural one Visual habits were presented so that unwanted fatigue phenomena avoided can be which occur when the stereo viewing angle α1 is fixed and is not adaptable to the fixing distance.

In 2 ist die Drehstellung der Anzeigen 2 und 3 für einen Fixierabstand d2 gezeigt, der größer ist als der Fixierabstand d1 von 1. Aufgrund des größeren Abstandes d2 sind die beiden Anzeigen weniger nach innen gedreht (im Vergleich zu 1), so daß die Blickrichtung der beiden Augen (wie auch in 1) senkrecht auf die Anzeigen 2, 3 trifft. Damit werden dem Benutzer die beiden Bildansichten, die mittels der Anzeigen 2, 3 erzeugt werden, in dem an den Abstand d2 angepaßten Stereo-Betrachtungswinkel α2 dargeboten.In 2 is the rotational position of the ads 2 and 3 for a fixing distance d2 which is larger than the fixing distance d1 of FIG 1 , Due to the larger distance d2, the two displays are less turned inwards (compared to 1 ), so that the line of vision of the two eyes (as well as in 1 ) perpendicular to the displays 2 . 3 meets. This will give the user the two image views that are displayed by means of the displays 2 . 3 are generated, presented in the adapted to the distance d2 stereo viewing angle α2.

Wenn man den Drehwinkel der Anzeige 2 relativ zu einer Parallelen zur Verbindungslinie (nicht gezeigt) der beiden Augen LA, RA betrachtet, erkennt man, daß der Winkel β1 (in 1) größer ist als der Winkel β2 (in 2). Mit zunehmendem Fixierabstand α wird der Drehwinkel β somit kleiner.If you look at the rotation angle of the display 2 relative to a parallel to the connecting line (not shown) of the two eyes LA, RA, it can be seen that the angle β1 (in 1 ) is greater than the angle β2 (in 2 ). As the fixing distance α increases, the angle of rotation β thus becomes smaller.

Die Drehung der beiden Anzeigen 2, 3 erfolgt immer entgegengesetzt. Die Drehung kann z.B. mittels geeigneter Stellelemente, insbesondere Piezo-Stellelemente, erfolgen.The rotation of the two displays 2 . 3 always takes opposite directions. The rotation can be done, for example, by means of suitable adjusting elements, in particular piezo-adjusting elements.

Natürlich können, falls gewünscht, die Abbildungsoptiken 4, 5 als ganzes oder Teile davon zusammen mit den Anzeigen 2, 3 gedreht werden. Dies ist bei der Ausführungsform von 1 und 2 jedoch nicht vorgesehen.Of course, if desired, the imaging optics 4 . 5 as a whole or parts of it together with the ads 2 . 3 to be turned around. This is in the embodiment of 1 and 2 but not intended.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform von 1 und 2 fällt der Drehpunkt für die rechte Anzeige 2 mit dem Drehpunkt für das rechte Auge RA zusammen. In gleicher Weise fällt der Drehpunkt für die linke Anzeige 3 mit dem Drehpunkt für das linke Auge LA zusammen. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß die Eintrittspupille der entsprechenden Augen RA, LA bei jeder eingestellten Drehstellung der Anzeigen 2, 3 mit der Austrittspupille der Abbildungsoptik 4, 5 zusammenfällt (insbesondere wenn die Abbildungsoptiken 4 und 5 mitgedreht werden). Damit wird eine optimale Einblickposition sichergestellt.In the embodiment of 1 and 2 falls the pivot point for the right display 2 with the pivot point for the right eye RA together. In the same way, the pivot point for the left display falls 3 with the pivot point for the left eye LA together. This has the advantage that the entrance pupil of the corresponding eyes RA, LA at each set rotational position of the displays 2 . 3 with the exit pupil of the imaging optics 4 . 5 coincides (especially if the imaging optics 4 and 5 be rotated). This ensures an optimal viewing position.

Zur Einstellung der unterschiedlichen Fixierabstände d1, d2 können die Anzeigen 2, 3 in Blickrichtung verschoben werden, können die Abbildungsoptiken 4, 5, die jeweils mehrere optische Elemente aufweisen können, zumindest teilweise in Blickrichtung verschoben werden und/oder kann beispielsweise die Brechkraft der Abbildungsoptiken in 4, 5 verändert werden.To adjust the different fixing distances d1, d2, the displays 2 . 3 can be shifted in the direction of view, the imaging optics 4 . 5 , which may each have a plurality of optical elements, at least partially displaced in the viewing direction and / or may, for example, the refractive power of the imaging optics in 4 . 5 to be changed.

Neben der Drehung der Anzeigen 2, 3 ist es möglich, die Anzeigen 2, 3 lateral zu verschieben, um den gewünschten Stereo-Betrachtungswinkel α1, α2 einzustellen. Auch hier kann die Bilderzeugungseinrichtung so ausgebildet sein, daß die Ausbildungsoptiken (zumindest Teile davon) mitbewegt werden.In addition to the rotation of the ads 2 . 3 is it possible the ads 2 . 3 laterally to adjust the desired stereo viewing angle α1, α2. Again, the image forming device may be formed so that the training optics (at least parts thereof) are moved.

Ferner kann man beispielsweise das auf den Anzeigen 2, 3 erzeugte Bild elektronisch (lateral) verschieben, so daß keinerlei mechanische Bewegung notwendig ist. Damit wird zwar die Auflösung etwas geringer, da nicht der gesamte Anzeigebereich der Anzeigen 2, 3 für die Bilddarstellung genutzt werden kann, aber der mechanische Aufwand wird stark vermindert.Furthermore, one can, for example, that on the ads 2 . 3 move generated image electronically (lateral), so that no mechanical movement is necessary. Although the resolution is slightly lower, because not the entire display area of the ads 2 . 3 can be used for image display, but the mechanical complexity is greatly reduced.

Bei den in 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen wird dem Benutzer nur das mittels der Anzeigen 2, 3 erzeugte Stereobild dargeboten. Die Anzeigevorrichtung kann in eine alternative Ausführungsform so weitergebildet werden, daß der Benutzer das mittels der Anzeigen 2, 3 erzeugte Stereobild in Überlagerung mit der realen Umgebung erfassen kann. Dazu kann für jedes Auge RA und LA ein Überlagerungselement 8, wie in 3 gezeigt, so vorgesehen werden, daß der Benutzer die Umgebung, z.B. ein reales Objekt 10, in Überlagerung mit der Bildansicht der Anzeige 2 wahrnimmt. In 3 ist zur Vereinfachung der Darstellung der schematische Aufbau nur für das rechte Auge RA gezeigt.At the in 1 and 2 In the embodiments shown, the user is only able to do so by means of the displays 2 . 3 produced stereo image presented. The display device may be further developed in an alternative embodiment such that the user can do so by means of the displays 2 . 3 generated stereo image in overlay with the real environment can capture. For this purpose, for each eye RA and LA an overlay element 8th , as in 3 shown, so provided that the user the environment, such as a real object 10 , in overlay with the image view of the display 2 perceives. In 3 For simplicity of illustration, the schematic structure is shown only for the right eye RA.

Bevorzugt weist in diesem Fall die Anzeigevorrichtung noch eine Autofokussiereinheit 11 auf, die den Fixationsabstand d3 (der Abstand zwischen dem Auge des Benutzers und dem fokussiertem Objekt 10) erfaßt und den Fixierabstand für die stereoskopische Darstellung des Bildes auf den Abstand d3 einstellt. Das Steuermodul 7 stellt den Stereo-Betrachtungswinkel entsprechend diesem Fixationsabstand d3 ein. Damit wird wiederum der Vorteil erreicht, daß dem Benutzer das mittels der Anzeigen 2, 3 erzeugte Stereobild, das er in Überlagerung mit dem realen Objekt 10 wahrnimmt, mit dem gewohnten Stereo-Betrachtungswinkel dargeboten wird.In this case, the display device preferably also has an autofocusing unit 11 on which the fixation distance d3 (the distance between the user's eye and the focused object 10 ) and sets the fixing distance for the stereoscopic display of the image to the distance d3. The control module 7 Sets the stereo viewing angle according to this fixation distance d3. Thus, the advantage is again achieved that the user by means of the ads 2 . 3 generated stereo image, which he overlays with the real object 10 presented at the usual stereo viewing angle.

Die Autofokussiereinheit 11 kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie sie aus Foto- und Videokameras bekannt ist. Die Autofokussiereinheit 11 mißt z.B. die Entfernung zu dem Objekt 10, das auf einer Senkrechten zur Verbindungslinie zwischen beiden Augen liegt. Dabei wird vorausgesetzt, daß der Benutzer gerade nach vorne blickt.The autofocusing unit 11 For example, it may be formed as known from photographic and video cameras. The autofocusing unit 11 eg measures the distance to the object 10 which lies on a perpendicular to the connecting line between both eyes. It is assumed that the user is looking straight ahead.

Die Genauigkeit der Autofokussiereinheit kann dadurch erhöht werden, daß zusätzlich eine Einrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen ist, die die momentane Blickrichtung ermittelt, so daß der Abstand äußerst genau ermittelt werden kann, auch wenn der Beobachter zur Seite blickt. Eine solche Einrichtung zur Ermittlung der Blickrichtung wird häufig „eye-tracker" genannt.The Accuracy of the autofocusing unit can be increased thereby that in addition a device (not shown), which is the current viewing direction determined so that the Distance extremely accurate can be determined, even if the observer looks to the side. Such a device for determining the line of vision is often called "eye-tracker".

In 4 ist eine alternative Ausführungsform zu 3 gezeigt, die sich darin unterscheidet, daß der Fixierabstand d4, in dem das Bild der Anzeigen 2 und 3 dem Benutzer dargeboten wird, und der Stereo-Betrachtungswinkel der beiden Bilder der Anzeigen 2, 3 fest eingestellt ist. Vor der Überlagerungseinheit 8 ist eine Fokussieroptik 12 angeordnet, die bewirkt, daß für den Benutzer das betrachtete Objekt 10 in dem festgelegten Fixierabstand d4 erscheint. In gleicher Weise wird der Stereo-Betrachtungswinkel mittels der Fokussieroptik 12 so eingestellt, daß er dem Betrachtungswinkel für den Fixierabstand d4 entspricht. Somit wird die reale Szene an die künstliche Szene (Bildansichten der Anzeigen 2 und 3) angepaßt. Daher muß der Benutzer vorteilhaft seine Augen nur auf eine feste Entfernung einstellen und nicht ändern.In 4 is an alternative embodiment to 3 which differs in that the fixing distance d4, in which the image of the displays 2 and 3 presented to the user, and the stereo viewing angle of the two images of the displays 2 . 3 is fixed. In front of the overlay unit 8th is a focusing optics 12 arranged, which causes for the user the object under consideration 10 appears at the fixed fixing distance d4. In the same way, the stereo viewing angle by means of the focusing optics 12 adjusted so that it corresponds to the viewing angle for the fixing distance d4. Thus, the real scene to the artificial scene (image views of the ads 2 and 3 ) customized. Therefore, the user must advantageously adjust his eyes only to a fixed distance and not change.

Natürlich ist es auch möglich, die Anzeigevorrichtung so auszubilden, daß sie eine Mischung der Ausführungsformen von 3 und 4 darstellt.Of course, it is also possible to form the display device so that it is a mixture of the embodiments of 3 and 4 represents.

Neben der Möglichkeit der optischen Überlagerung (die in 3 und 4 gezeigt ist) besteht noch die Möglichkeit der elektronischen Überlagerung, bei der, wie in 5 angedeutet ist, zwei Bildaufnahmeeinheiten 13, 14 vorgesehen sind, die die reale Umgebung aufnehmen. Diese Aufnahmen werden der Steuereinrichtung 6 zugeleitet, die dann elektronisch die Überlagerung bewirkt, so daß mit den Anzeigen 2 und 3 schon die überlagerten Bilder dargestellt werden. Bevorzugt werden die Bilder mit den Bildaufnahmevorrichtungen so aufgenommen, daß sie mit einem vom Fixierabstand abhängigen Stereo-Betrachtungswinkel vorliegen. Das kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Drehstellung der Bildaufnahmevorrichtungen in Abhängigkeit des Fixierabstandes geändert werden. Andererseits ist auch eine elektronische Kompensation beispielsweise durch eine laterale Bildverschiebung der aufgenommenen Bilder möglich.Besides the possibility of optical overlay (which in 3 and 4 is shown) there is still the possibility of electronic overlay, in which, as in 5 is indicated, two image recording units 13 . 14 are provided, which absorb the real environment. These shots will be the controller 6 then electronically causes the overlay, so that with the ads 2 and 3 already the superimposed images are displayed. Preferably, the images are taken with the image pickup devices so that they are present at a dependent of the fixing distance stereo viewing angle. This can be done, for example, that the rotational position of the image pickup devices are changed depending on the fixing distance. On the other hand, an electronic compensation, for example, by a lateral image shift of the recorded images is possible.

Wenn der Abstand der Bildaufnahmeeinheiten 13, 14 dem Abstand der Augen RA, LA entspricht, können die Aufnahmen mit dem korrekten Stereo-Betrachtungswinkel aufgenommen werden.When the distance of the image acquisition units 13 . 14 the distance between the eyes corresponds to RA, LA, the pictures can be taken with the correct stereo viewing angle.

Die Bildaufnahmevorrichtungen 13, 14 sowie die Bilderzeugungseinrichtung 1 sind bevorzugt an einer Halteeinrichtung (nicht gezeigt) befestigt, die auf den Kopf des Benutzers aufsetzbar ist. An der Halteeinrichtung ist bevorzugt auch das Stereomodul 7 angebracht. Die Steuereinrichtung 6 kann an der Halteeinrichtung oder auch von dieser beabstandet vorgesehen sein. Insbesondere können die elektronischen Verbindungen von der Steuereinrichtung 6 zu den Anzeigen 2, 3 und auch zu den Bildaufnahmevorrichtungen 13, 14 drahtgebunden oder drahtlos ausgebildet sein.The image pickup devices 13 . 14 and the image forming device 1 are preferably attached to a holding device (not shown), which is placed on the head of the user. At the holding device is preferably also the stereo module 7 appropriate. The control device 6 may be provided on the holding device or also spaced therefrom. In particular, the electronic connections from the control device 6 to the ads 2 . 3 and also to the image pickup devices 13 . 14 be formed wired or wireless.

Die Anzeigevorrichtung kann noch weitere Elemente aufweisen, wie z.B. eine eigene Stromversorgung und ähnliches.The Display device may have other elements such as e.g. its own power supply and the like.

Claims (12)

Anzeigevorrichtung zur stereoskopischen Darstellung eines Bildes, mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Bilderzeugungseinrichtung (1), die für einen einstellbaren Fixierabstand (d1, d2, d3, d4) des Bildes eine linke und eine rechte Bildansicht für das linke und rechte Auge (RA, LA) des Benutzers erzeugt, und mit einem Stereomodul (7), das bei aufgesetzter Bilderzeugungseinrichtung (1) den Stereo-Betrachtungswinkel (α1, α2), unter dem die beiden Bildansichten dem Benutzer dargeboten sind, verändern kann und in Abhängigkeit des eingestellten Fixierabstandes (d1, d2, d3, d4) einstellt.Display device for the stereoscopic display of an image, with an image-forming device that can be placed on the head of a user ( 1 ) which generates a left and a right image view for the user's left and right eyes (RA, LA) for an adjustable fixing distance (d1, d2, d3, d4) of the image, and a stereo module ( 7 ) which, when the image-forming device ( 1 ) can change the stereo viewing angle (α1, α2) under which the two image views are presented to the user and adjusts in dependence on the set fixing distance (d1, d2, d3, d4). Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bilderzeugungseinrichtung eine linke und eine rechte Anzeige (2, 3) aufweist, mittels denen die beiden Bildansichten erzeugt werden.A display device according to claim 1, wherein the image forming means comprises left and one right display ( 2 . 3 ), by means of which the two image views are generated. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Bildansichten auf den Anzeigen (2, 3) erzeugt werden und bei der das Stereomodul (7) zur Einstellung des Stereo-Betrachtungswinkels (α1, α2) eine Verschiebung der Bildansichten auf den Anzeigen (2, 3) bewirkt.Display device according to Claim 2, in which the image views on the displays ( 2 . 3 ) and at which the stereo module ( 7 ) for adjusting the stereo viewing angle (α1, α2) a shift of the image views on the displays ( 2 . 3 ) causes. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der das Stereomodul (7) eine Verstelleinrichtung umfaßt, die zur Einstellung des Stereo-Betrachtungswinkels (α1, α2) die beiden Anzeigen (2, 3) verschiebt und/oder dreht.Display device according to Claim 2 or 3, in which the stereo module ( 7 ) comprises an adjusting device, which for adjusting the stereo viewing angle (α1, α2) the two displays ( 2 . 3 ) shifts and / or rotates. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, bei der jeder Anzeige (2, 3) zumindest ein abbildendes Optikelement (4, 5) nachgeordnet ist, das zusammen mit den Anzeigen (2, 3) verschoben und/oder gedreht wird.Display device according to claim 4, in which each display ( 2 . 3 ) at least one imaging optical element ( 4 . 5 ), which, together with the advertisements ( 2 . 3 ) is shifted and / or rotated. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der bei aufgesetzter Bilderzeugungseinrichtung (1) das Drehzentrum der mittels der Verstelleinrichtung bedingten Drehung der rechten Anzeige (2) mit dem Drehzentrum des rechten Auges (RA) zusammenfällt und das Drehzentrum der mittels der Verstelleinrichtung bedingten Drehung der linken Anzeige (3) mit dem Drehzentrum des linken Auges (LA) zusammenfällt.Display device according to Claim 4 or 5, in which, with the image-forming device ( 1 ) the center of rotation of the conditional by the adjustment rotation of the right display ( 2 ) coincides with the center of rotation of the right eye (RA) and the center of rotation of the means of the adjustment caused rotation of the left display ( 3 ) coincides with the center of rotation of the left eye (LA). Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der jeder Anzeige (2, 3) ein optisches Element (4, 5) nachgeordnet ist, dessen Position, Lage und/oder optische Eigenschaft mittels dem Stereomodul (7) geändert wird, um den Betrachtungswinkel (α1, α2) der beiden Ansichten einzustellen.Display device according to one of Claims 2 to 6, in which each display ( 2 . 3 ) an optical element ( 4 . 5 ) whose position, position and / or optical property by means of the stereo module ( 7 ) is changed to adjust the viewing angle (α1, α2) of the two views. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der das Stereomodul (7) bei Änderung des Fixierabstandes (d1, d2, d3, d4) den Stereo-Betrachtungswinkel (α1, α2) in Abhängigkeit des geänderten Fixierabstandes (d1, d2, d3, d4) einstellt.Display device according to one of the preceding claims, in which the stereo module ( 7 ) When changing the fixing distance (d1, d2, d3, d4) sets the stereo viewing angle (α1, α2) as a function of the changed fixing distance (d1, d2, d3, d4). Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, die eine mit der Bilderzeugungseinrichtung (1) verbundene Überlagerungseinheit (8) umfaßt, die bei aufgesetzter Bilderzeugungseinrichtung (1) für den Benutzer eine Überlagerung des stereoskopisch dargestellten Bildes mit der realen Umgebung (10) bewirkt.A display device according to any one of the preceding claims, which is one with the image forming device ( 1 ) associated overlay unit ( 8th ) which, when the image-forming device is attached ( 1 ) for the user, a superposition of the stereoscopic image with the real environment ( 10 ) causes. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9, mit einer Autofokussiereinheit (11), die den Fixierabstand (d3) des darzustellenden Bildes in Abhängigkeit des Abstandes der betrachteten realen Umgebung (10) einstellt.Display device according to Claim 9, having an autofocusing unit ( 11 ), the fixing distance (d3) of the image to be displayed as a function of the distance of the considered real environment ( 10 ). Anzeigevorrichtung zur stereoskopischen Darstellung eines Bildes, das der Benutzer in Überlagerung mit der realen Umgebung (10) erfassen kann, mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Bilderzeugungseinrichtung (1), die für einen Fixierabstand (d1, d2, d3 , d4) des Bitdes eine linke und eine rechte Bildansicht für das linke und rechte Auge (LA, RA) des Benutzers erzeugt, mit einer Überlagerungseinheit (8), die bei aufgesetzter Bilderzeugungseinrichtung (1) für den Benutzereine Überlagerung des stereoskopisch dargestellten Bildes mit der realen Umgebung (10) bewirkt, und mit einem Stereomodul (7), das bei aufgesetzter Bilderzeugungseinrichtung (1) den Stereo-Betrachtungswinkel, unter dem der Benutzer die reale Umgebung (10) wahrnimmt, und den Stereo-Betrachtungswinkel, mit dem dem Benutzer die beiden Bildansichten dargeboten sind, in Übereinstimmung bringt sowie den Fixierabstand der realen Umgebung (10) und den Fixierabstand des dargebotenen stereoskopischen Bildes in Übereinstimmung bringt, wobei der Stereo-Betrachtungswinkel in Abhängigkeit des Fixierabstandes eingestellt ist.Display device for stereoscopically displaying an image that the user overlays with the real environment ( 10 ) with an image-forming device which can be placed on the head of a user ( 1 ), which generates for a fixing distance (d1, d2, d3, d4) of the bit a left and a right image view for the left and right eye (LA, RA) of the user, with an overlay unit ( 8th ) which, when the image-forming device is attached ( 1 ) for the user an overlay of the stereoscopically displayed image with the real environment ( 10 ) and with a stereo module ( 7 ) which, when the image-forming device ( 1 ) the stereo viewing angle at which the user enters the real environment ( 10 ), and matches the stereo viewing angle with which the user is presented with the two image views, and the fixation distance of the real environment (FIG. 10 ) and the fixing distance of the presented stereoscopic image, the stereo viewing angle being set as a function of the fixing distance. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 11, bei der das Stereomodul (7) bei Änderung des Fixierabstandes der realen Umgebung (2) die Übereinstimmung der Fixierabstände und des Stereo-Betrachtungswinkels beibehält.Display device according to Claim 11, in which the stereo module ( 7 ) when changing the fixing distance of the real environment ( 2 ) maintains the agreement of the fixing distances and the stereo viewing angle.
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