DE102016013794A1

DE102016013794A1 - Viewing device for augmented reality

Info

Publication number: DE102016013794A1
Application number: DE102016013794.0A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-05-24

Abstract

Zur Realisierung von Darstellungen mit „Augmented Reality“ wird eine Betrachtungseinrichtung vorgeschlagen, bei der der Durchblick durch einen Halbspiegel mit der eingespiegelten Darstellung eines kleinen Bildschirms, vorzugsweise von einem sog. Smartphone, überlagert ist, der seinerseits durch Reflexionen eines Dachkantprismas oder entsprechend angeordneter Spiegelflächen seitenrichtig korrigiert ist.To realize representations with "augmented reality", a viewing device is proposed in which the view through a half mirror is superimposed on the mirrored representation of a small screen, preferably a so-called smartphone, which in turn is laterally correct by reflections of a roof prism or correspondingly arranged mirror surfaces corrected.

Description

GEGENSTAND DER ERFINDUNGSCOPE OF THE INVENTION

Gegenstand der Erfindung ist die Realisierung von Augmented Reality, (im Folgenden AR abgekürzt), d.h. das Einfügen von Information, vorzugsweise aber bildlichen Illustrationen, ins Blickfeld eines Betrachters.The invention relates to the realization of augmented reality (abbreviated to AR below), i. the insertion of information, but preferably pictorial illustrations, in the field of view of a viewer.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG / ZU LÖSENDES PROBLEMBACKGROUND OF THE INVENTION / PROBLEM TO BE SOLVED

Augmented Reality findet zunehmend breite Anwendung: Im industriellen Bereich werden damit z.B. Arbeitsanweisungen für Monteure und Servicemitarbeiter als Überlagerung der Darstellung von Geräten eingefügt. Größte Bedeutung hat dies aber für virtuelle Konferenzen, Computerspiele und militärische Anwendungen.Augmented reality is becoming increasingly popular: in the industrial sector, for example, Work instructions for assemblers and service employees inserted as a superposition of the display of devices. However, this is most important for virtual conferences, computer games and military applications.

Das Hauptproblem der AR ist bislang jedoch eine Ausführung, die den Benutzer nicht verwirrt und zu Schwindelanfällen führt, die aber dennoch mit vertretbaren Kosten realisiert werden kann.However, the main problem of the AR so far is an implementation that does not confuse the user and leads to dizziness, but can still be realized at a reasonable cost.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Es gibt einegrößere Zahl von Brillen und Sichtvorrichtungen, die mit dem Argument AR angeboten werden, diesen Anspruch aber nur eingeschränkt erfüllen, z.B. dadurch, dass gleichzeitig ein Bild der Umgebung aufgenommen und mit Videotechnik ein weiteres Bild elektronisch eingemischt wird.There are a larger number of spectacles and vision devices that are offered with the argument AR, but fulfill this requirement only to a limited extent, e.g. in that at the same time an image of the environment is taken and with video technology another image is mixed in electronically.

Weil es aber kaum gelingt, die Aufnahmeobjektive den Blickgewohnheiten des menschlichen Auges gänzlich anzupassen, erfolgen bereits damit Irritationen und in der Anwendung Ataxie. Dazu kommt die problematische Anpassung der eingespielten Inhalte an die gewohnten Sicht- und Wahmehmungsgewohnheiten.However, because it hardly succeeds to completely adapt the recording objectives to the gaze habits of the human eye, this already causes irritations and in the application of ataxia. Added to this is the problematic adaptation of the recorded content to the usual visual and perception habits.

Es sind jedoch auch einige Verfahren bekannt, bei denen die zusätzlichen Informationen ins nomale Sichtfeld eingespielt werden sollen, entweder durch Projektion auf halbdurchsichtige Spiegel oder Brillengläser, oder auch direkt ins Auge.However, there are also known some methods in which the additional information is to be recorded in the nominal field of view, either by projection on semi-transparent mirrors or lenses, or directly into the eye.

Die bekannteste davon ist das ursprüngliche „google glass“, bei dem die Zusatzinformation in einen Miniaturbildschirm mit Vorsatzlinse am Rand eines Brillenglases eingefügt ist.The best known of these is the original "google glass", in which the additional information is inserted into a miniature screen with an additional lens on the edge of a spectacle lens.

Es wurde aber eher wegen einer eingebauten Kamera und der Vermutung voyeuristischer Tendenzen seiner Träger abgelehnt und die Produktion eingestellt.However, it was rejected because of a built-in camera and the assumption of voyeuristic tendencies of its wearers and ceased production.

Andere Versuche, wie die des MIT, Zusatzinformationen direkt ins Auge zu projizieren, erwiesen sich ebenfalls als nicht realisierbar.Other attempts, such as those of MIT, to project additional information directly into the eye also proved unworkable.

Weitere Ansätze durch Video-Projektion in halbverspiegelte Brillengläser, wie unter US 2016/0223/02386 und WO 2016/135 727 sind noch nicht erprobt.Other approaches through video projection in half-mirrored lenses, as below US 2016/0223/02386 and WO 2016/135 727 are not tried yet.

Aus der US- und isrealischen Militärtechnik sind jedoch Lösungen bekannt, bildliche Informationen auf Halbspiegel in Teile des Sichtfeldes einzuspielen, wie dies in den Head-Up-Displays von Kampfjets schon seit den 60er Jahren und heute auch in der gehobenen Aussttatung von Kfzs verbreitet ist.From the US and Israeli military technology, however, solutions are known to einspielen visual information on half-mirror in parts of the field of view, as in the head-up displays of fighter jets since the 60s and today in the upper Aussttatung of motor vehicles is widespread.

In der Spieleindustrie gab es daher Versuche, den Bildschirm von Mobiltelefonen als VR-Effekt, ähnlich wie bei HUDs in einen Sichtbildschirm einzublenden. Bislang scheiterte dies daran, dass die Inhalte dort spiegelverkehrt erscheinen. Zwar wäre es möglich, den Spiegeleffekt im Smartphne mit spezifischen Apps elektronisch zu kompensieren, doch dies würde Eingriffe in die Bildverarbeitung und neue Standardisierungen voraussetzen..In the games industry, therefore, attempts have been made to display the screen of mobile phones as a VR effect, similar to HUDs in a display screen. So far, this failed because the contents appear there mirrored. Although it would be possible to electronically compensate for the mirror effect in the smartpray with specific apps, this would require intervention in image processing and new standardization.

Daneben hat sich ein Markt von Videobrillen für sog. Virtual Reality (VR) etabliert, wie jene von Okulus Rift, aber auch die neueren Google Glasses und jene von Sony, bei denen nur Videobilder, diese aber räumlich und teilweise mit sehr hoher Auflösung betrachtet werden können.In addition, a market of video glasses has been established for so-called Virtual Reality (VR), such as those of Okulus Rift, but also the newer Google Glasses and those of Sony, in which only video images, but these are considered spatially and sometimes with very high resolution can.

Hier ist aber die Außenwelt voll abgeschirmt. Dagegen hat sich die Überlagerung mit Kamerabildern nicht bewährt (s.o.).Here, however, the outside world is fully screened. In contrast, the overlay with camera images has not proven (see above).

AUFGABETASK

Aufgabe vorliegender Erfindung ist daher, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Wahrnehmung eines virtuellen, eingefügten Inhalts in eine unverzerrte Normalsicht ohne Irritationen ermöglicht, wobei der virtuelle Inhalt im Durchsichtbild fixiert ist, so dass er sich bei einer Kopfbewegung scheinbar mitbewegt. Dies ermöglicht AR mit geringsten Irritationen.Object of the present invention is therefore to provide a device which allows the perception of a virtual, inserted content in an undistorted normal vision without irritation, wherein the virtual content is fixed in the see-through image, so that it seems to move with a head movement. This allows AR with the least irritation.

Dabei soll die virtuelle Darstellung vorzugsweise aus dem Bildschirm eines Smartphones erfolgen und seitenrichtig eingespiegelt sein. Somit sollten auch Spiele ohne Eingriff in die Bildverarbeitung eindrucksvoll und gut bespielbar sein.In this case, the virtual representation should preferably be made from the screen of a smartphone and mirrored in the right direction. Thus, even games without intervention in the image processing should be impressive and easy to play.

LOSUNG / INVENTIVE STEPSOLUTION / INVENTIVE STEP

Der erfinderische Schritt hierzu ist, auf die Video-Mix-Technik zu verzichten, die Wiedergabe des Bildschirms durch eine Fresnellinse zu vergrößern und durch mehrfache Spiegelung seitenrichtig darzustellen, sowie auf einen Halbspiegel auszurichten, durch den hindurch die Normalsicht erfolgt.The innovative step for this is to dispense with the video-mixing technique to increase the reproduction of the screen by a Fresnel lens and by means of multiple mirroring to represent the correct side, as well as to align a half-mirror, through which the normal view is made.

AUSFÜHRUNG / BESCHREIBUNGEXECUTION / DESCRIPTION

Die beste und verlustärmste Ausführung der Mehrfach-Spiegelung erfolgt durch ein Dachkant-Prisma wie jedes in Suchern von einäugigen Spiegelreflex-Kameras.The best and lowest-loss version of the multiple mirroring is done by a roof prism as each in viewfinders of single-lens reflex cameras.

Da aber Smartphones als Quelle der virtuellen Inhalte dienen sollen, würde dieses Prisma groß und schwer. Erfindungsgemäß erfolgt die Ausführung daher in Form entsprechend angeordneter dünner Spiegelflächen.But since smartphones should serve as a source of virtual content, this prism would be big and heavy. According to the invention, the embodiment is therefore in the form of correspondingly arranged thin mirror surfaces.

Zur scheinbar schwebenden Einspiegelung der virtuellen Bildinhalte wird deren Hintergrund schwarz gehalten.For the seemingly floating reflection of the virtual image content, the background is kept black.

Figurenlistelist of figures

Eine Beschreibung der erfindungsgemässen Ausführung erfolgt anhand der Zeichnungen 1 bis 4:

1 zeigt das Gesamtgerät (1) mit einem Gehäuserahmen (2) auf dem ein Smartphone (3) mit seinem Display nach unten gerichtet aufliegt. Dieses wird mit der Halterung (4) auf dem Gehäusearahmen (2) fixiert. (5) stellt die Fresnell-Linse dar, die das Display vom Smartphone (3) vergrössert zu den Spiegeln (6a) und (6b) richtet. Die beiden Spiegel reflektieren den Display-Inhalt zum dirtten Spiegel (7) im Sichtgerät, welcher den Displayinhalt zum Halbspiegel (8) seitenrichtig reflektiert. Durch (9) erflogt die Durchsicht des Sichtgerät-Trägers.
2 zeigt das Gesamtgerät (1) aus einer anderen Perspektive. Der Halbspiegel (8) befindet sich auf der gegenüber liegenden Seite zur Durchsichts-Öffnung (9) und ist darum auf der Zeichnung nicht ersichtlich.
3 zeigt das Gesamtgerät (1) mit dem Gehäuserahmen (2) auf dem ein Smartphone (3) mit dem auf dem Display dargestellten Buchstaben R (3a) nach unten gerichtet aufliegt. Das Smartphone wird mit der Halterung (4) auf dem Gehäuserahmen (2) fixiert. Die Pfeilspitzen in der Zeichnung geben die Richtung der Reflektierung innerhalb des Dachkantprisma-Körpers des Sichtgerätes wieder. Der Displayinhalt R wird wird zu den beiden Spiegeln (6a) und (6b) projiziert. Die beiden Spiegel reflektieren den Buchstaben R zum Spiegel (7) von wo aus die Projektion R zur Öffnung des Gerätes den Halbspiegel (8) gerichtet wird. Der Buchstaben R (10) wird im natürlichen Sichtfeld des Sichtgerät-Trägers seitenrichtig angezeigt.
4 zeigt das Gesamtgerät (1) mit einem Gehäuserahmen (2) auf dem ein Smartphone (3) mit seinem Display nach unten gerichtet aufliegt. Der Display-Inhalt, hier ein Kreis, wird über den Gehäuserahmen (2) durch die Fresnel-Linse (5) projiziert. Dadurch wird der projizierte Kreis vergrössert, bevor er auf die Spiegel (6a) und (6b) gerichtet wird. Die beiden Spiegel reflektieren den vergrösserten Kreis zum dritten Spiegel (7) im Sichtgerät, von wo aus der Kreis zum Halbspiegel (8) reflektiert wird. Durch (9) erfolgt die Durchsicht des Sichtgerät-Trägers. Der Träger sieht den Kreis des ursprünglichen Display-Inhalts vergrössert in seinem natürlichen Sichtfeld (10)

A description of the inventive embodiment is made with reference to the drawings 1 to 4 :

1 shows the overall device (1) with a housing frame (2) on which a smartphone (3) with its display is directed downward. This is fixed to the holder (4) on the housing frame (2). (5) represents the Fresnel lens, which magnifies the display of the smartphone (3) to the mirrors (6a) and (6b). The two mirrors reflect the display content to the third mirror (7) in the viewing device, which reflects the display content to the half mirror (8) in the correct direction. Through (9) the viewing of the viewer carrier is accomplished.
2 shows the whole device (1) from a different perspective. The half mirror (8) is located on the opposite side to the see-through opening (9) and is therefore not visible on the drawing.
3 shows the overall device (1) with the housing frame (2) on which a smartphone (3) with the letter R (3a) shown on the display rests downwards. The smartphone is fixed to the holder (4) on the housing frame (2). The arrowheads in the drawing reflect the direction of reflection within the roof prism body of the viewer. The display content R is projected to the two mirrors (6a) and (6b). The two mirrors reflect the letter R to the mirror (7) from where the projection R is directed to the opening of the device the half mirror (8). The letter R (10) is displayed correctly in the natural field of view of the viewer carrier.
4 shows the overall device (1) with a housing frame (2) on which a smartphone (3) with its display is directed downward. The display content, here a circle, is projected through the frame (2) through the Fresnel lens (5). This enlarges the projected circle before it is directed to the mirrors (6a) and (6b). The two mirrors reflect the enlarged circle to the third mirror (7) in the viewing device, from where the circle to the half mirror (8) is reflected. By (9), the review of the display device carrier takes place. The wearer sees the circle of the original display content magnified in its natural field of view (10)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2016/0223/02386 [0010]
WO 2016/135727 [0010]

Claims

Visual reality device for Virtual Reality, characterized in that the representation of a small screen by means of multiple mirroring is aligned in the correct direction and reflected in a teilverspiegelte area that allows otherwise normal review.

Viewing device for Virtual Reality after Claim 1 , characterized in that the reflecting surfaces are arranged in proportions and angles to one another, such as usually the pentaprism in the search path of a single-lens reflex camera.

Viewing device for Virtual Reality after Claim 1 , characterized in that the background of the virtual image content is black, so that it seems to float in the normal view.

Viewing device for Virtual Reality after Claim 1 , characterized in that a Fresnel lens is arranged in the image plane for adapting the size ratios of the virtual image contents.

Viewing device for Virtual Reality after Claim 1 , characterized in that a control of the smart phone is effected by a remote from the display device remote control.