-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft Datenbrillen, mit denen eine elektronisch generierte Information in den Sichtbereich eines Trägers der Datenbrille eingeblendet werden kann.
-
Technischer Hintergrund
-
Es sind vielfältige Arten von Datenbrillen bekannt, mit denen Benutzern Informationen auf einer Anzeigefläche angezeigt werden können. Die Datenbrille wird dabei wie eine gewöhnliche Brille an dem Kopf des Benutzers getragen, so dass die Anzeigefläche unmittelbar vor einem Auge angeordnet ist. Durch die Möglichkeit, für jedes Auge eine Anzeigefläche zur Verfügung zu stellen, können die dargestellten Informationen auch eine räumliche Komponente enthalten.
-
Die dem Benutzer angezeigten Informationen können in Form von Text, graphischen Darstellungen oder Kombinationen davon umfassen. Die Anzeigeflächen können teildurchlässig sein, so dass der Benutzer hinter der dargestellten Information die Umgebung weiterhin wahrnehmen kann. Insbesondere ist es dadurch möglich, die Informationen kontaktanalog in Form einer "augmented reality" anzuzeigen, wobei dem Benutzer der Datenbrille die Information so auf der Anzeigefläche angezeigt wird, dass deren Anzeigeposition stets an den Ort eines Objekts in der Umgebung gekoppelt ist. Die Anzeigeposition der darzustellenden Information auf der Anzeigefläche richtet sich daher nach der Position im Sichtbereich des Benutzers, an der das Objekt wahrgenommen wird. Beispielsweise kann die Information grafisch an das Objekt angrenzend oder dieses überlagernd dargestellt werden.
-
Zur Realisierung der kontaktanalogen Anzeige wird üblicherweise die Pose der Datenbrille, d.h. sowohl die Position der Datenbrille als auch die Ausrichtung (Orientierung) der Datenbrille bezüglich des Objekts, erfasst und daraus die Wahrnehmungsposition des Objekts der Realumgebung im Sichtbereich und entsprechend die daran gekoppelte Anzeigeposition, -orientierung und – Perspektive der Information bestimmt. Zur Bestimmung der Pose sind in der Datenbrille meist Initialsensoren zur Messung einer Beschleunigung sowie gegebenenfalls ein Beschleunigungssensor, Gyroskop oder ein Kompass integriert, um eine relative Orientierung und eine Position der Datenbrille bestimmen zu können.
-
Aus der Druckschrift
WO 2013/012914 ist eine Datenbrille bekannt, die eine Kamera umfasst, um Aufnahmen in Blickrichtung des Benutzers zu machen, so dass eine anzuzeigende Information kontaktanalog zu im Sichtfeld des Benutzers wahrnehmbaren Objekten darstellen zu können.
-
Aus der Druckschrift
DE 10 2014 206 626 A1 ist ein Verfahren zum Erkennen von Müdigkeit eines Trägers einer Datenbrille, insbesondere des Fahrers eines Fahrzeugs, bekannt, wobei die Datenbrille Bewegungssensoren umfasst; wobei Messungen der Bewegungssensoren der Datenbrille vorgenommen werden und eine Bewegung der Datenbrille, die auf die Müdigkeit oder das Schlafen des Trägers der Datenbrille hindeutet, anhand der Messungen erkannt wird. In Antwort auf das Erkennen wird ein Hinweis ausgegeben, dass die Müdigkeit des Trägers der Datenbrille erkannt wurde. Der Hinweis kann ein haptischer Hinweis sein, der von der Datenbrille ausgegeben wird.
-
Eine Information kann jedoch nur dann kontaktanalog dargestellt werden, wenn sich das zu kennzeichnende Objekt ganz oder teilweise im Sichtfeld des Benutzers, der die Datenbrille trägt, oder im Sichtfeld, das durch die Datenbrille vorgegeben wird, befindet. Objekte außerhalb des Sichtfelds werden vom Benutzer nicht wahrgenommen und können daher naturgemäß nicht über die Anzeigefläche in der Datenbrille mit Informationen gekennzeichnet werden. Somit werden u.U. wichtige Informationen, die kontaktanalog und damit entsprechend nahe an zu kennzeichnenden Objekten angezeigt werden sollen, dem Benutzer nicht angezeigt, wenn dieser in eine Richtung blickt, durch die das betreffende Objekt außerhalb des Sichtfelds des Benutzers oder der Datenbrille liegt. Wichtige Informationen, die unter Umständen im Kraftfahrzeug dazu dienen können, eine Kollision zu vermeiden, können daher gegebenenfalls von Benutzern der Datenbrille nicht wahrgenommen werden.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Datenbrille und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Datenbrille zur Verfügung zu stellen, die einem Benutzer intuitiv mitteilt, welche Pose dieser einnehmen soll, um eine Anzeige einer kontaktanalogen Information auf der Anzeigefläche zu erhalten.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Diese Aufgabe wird durch die Datenbrille zur Anzeige einer kontaktanalogen Information gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Datenbrille und ein System mit einer Datenbrille gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
-
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem Aspekt ist eine Datenbrille zum Tragen an einem Kopf eines Benutzers vorgesehen, umfassend:
- – mindestens eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige von elektronisch generierten Informationen auf einer transparenten Anzeigefläche, um eine Wahrnehmung einer Realumgebung im Sichtfeld des Benutzers mit einer anzuzeigenden Information auf der Anzeigefläche zu überlagern;
- – mindestens ein haptischer Signalgeber, wobei der haptische Signalgeber zur Ausgabe eines haptischen Signals selektiv aktivierbar ist.
-
Weiterhin kann eine Steuereinheit vorgesehen sein, die ausgebildet ist, um den mindestens einen haptischen Signalgeber selektiv abhängig von einer Anforderung einer Blickrichtungsänderung zu aktivieren, wobei die einer Anforderung einer Blickrichtungsänderung angibt, dass die Blickrichtung des Benutzers geändert werden soll.
-
Um einen Benutzer der Datenbrille intuitiv auf ein Ereignis in der Realumgebung oder eine anzuzeigende kontaktanaloge Information außerhalb des Sichtfels des Benutzers, der die Datenbrille trägt, hinzuweisen, sieht die obige Datenbrille vor, in der Datenbrille ein oder mehrere haptische Signalgeber anzuordnen. Die haptischen Signalgeber dienen dazu, die Aufmerksamkeit des Benutzers so zu lenken, dass dieser den Kopf bewegt, dass sich das Sichtfeld in einer Richtung ändert, so dass der Benutzer ein Objekt in der Realumgebung oder eine dazu kontaktanaloge Information wahrnehmen kann.
-
Da eine Darstellung einer Information auf der Anzeigefläche häufig in Kombination mit anderen angezeigten Informationen erfolgt, benötigt der Benutzer zur Interpretation der angezeigten Information eine bestimmte Wahrnehmungszeit. Die Wahrnehmungszeit kann bei dringenden bzw. sicherheitsrelevanten Informationen in der Regel zu hoch sein, so dass bei der obigen Datenbrille vorgesehen wird, einen oder mehrere zusätzliche haptische Signalgeber in der Datenbrille vorzusehen. Durch den einen oder die mehreren haptischen Signalgeber kann situationsabhängig ein haptisches Signal generiert werden, das der Benutzer aufgrund der Empfindlichkeit des Kopfes für mechanische Reize sofort wahrnimmt und auf das der Benutzer intuitiv reagieren kann. So kann beispielsweise das Ausgeben eines haptischen Signals seitlich der Datenbrille den Benutzer dazu veranlassen, den Kopf in die entsprechende Richtung zu bewegen. Dadurch, dass das haptische Signal nur für den Träger der Datenbrille fühlbar ist, ist dieses nur für diesen wahrnehmbar und führt somit nicht zu einer Störung von umstehenden Personen oder Passagieren in einem Fahrzeug.
-
Insbesondere kann die Steuereinheit ausgebildet sein, um den mindestens einen haptischen Signalgeber selektiv abhängig von der Anforderung der Blickrichtungsänderung zu aktivieren, so dass der Benutzer geleitet wird, die Pose seines Kopfes zu ändern, so dass eine kontaktanaloge Information auf der mindestens einen Anzeigefläche anzeigbar ist.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuereinheit ausgebildet sein, um ein Muster des auszugebenden haptischen Signals und/oder eine Stärke des auszugebenden haptischen Signals durch den mindestens einen haptischen Signalgeber abhängig von der Richtung und/oder der Höhe der angeforderten Blickrichtungsänderung einzustellen bzw. zu aktivieren.
-
Weiterhin können mehrere haptische Signalgeber vorgesehen sein, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um mindestens einen der mehreren haptischen Signalgeber abhängig von der angeforderten Blickrichtungsänderung selektiv zu aktivieren.
-
Weiterhin können mehrere haptische Signalgeber vorgesehen sein, die linksseitig und rechtsseitig der Datenbrille angeordnet sind.
-
Gemäß einer Ausführungsform kann der mindestens eine haptische Signalgeber einen Vibrationsgeber umfassen.
-
Insbesondere können mehrere haptische Signalgeber vorgesehen sein, die zur Ausgabe eines haptischen Signals in verschiedenen Vibrationsmustern und/oder in verschiedenen Vibrationsstärken ausgebildet sind.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben der obigen Datenbrille vorgesehen, wobei der mindestens eine haptische Signalgeber selektiv abhängig von einer Anforderung einer Blickrichtungsänderung aktiviert wird, wobei die einer Anforderung einer Blickrichtungsänderung angibt, dass die Blickrichtung des Benutzers geändert werden soll.
-
Weiterhin kann die Anforderung der Blickrichtungsänderung abhängig von einer Priorität einer Information generiert werden, die bei der momentanen Blickrichtung des Benutzers nicht auf der mindestens einen Anzeigefläche angezeigt wird.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Datenbrille mit Anzeigeflächen und haptischen Signalgebern; und
-
2 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben einer solchen Datenbrille.
-
Beschreibung von Ausführungsformen
-
1 zeigt schematisch eine Datenbrille 1 mit zwei Sichtscheiben 2, die in einem Rahmen 3 in an sich bekannter Weise eingefasst sind. Der Rahmen 3 ist
-
mit Brillenbügeln 4 versehen, so dass die Datenbrille am Kopf eines Benutzers in an sich bekannter Weise getragen werden kann.
-
Die Sichtscheiben 2 sind transparent, so dass der Benutzer die Umgebung durch die Sichtscheiben 2 wahrnehmen kann. Die Sichtscheiben 2 können mit Linsen zur optischen Korrektur von Sehschwächen ausgebildet sein.
-
Die Sichtscheiben 2 sind weiterhin jeweils mit einer transparenten Anzeigefläche 5 versehen, in die durch eine geeignete Einrichtung, wie zum Beispiel eine an dem Rahmen 3 angeordnete Anzeigeeinrichtung 6, die in Form einer Projektionseinrichtung oder dergleichen ausgebildet sein kann, ein elektronisch generiertes Bild eingeblendet werden kann. Durch die transparente Ausbildung der Anzeigefläche 5 kann das elektronisch generierte Bild die durch die transparente Anzeigefläche 5 wahrnehmbare Realumgebung überlagern.
-
Die Datenbrille 1 kann wie eine typische Sehhilfe an dem Kopf des Benutzers getragen werden, wobei die Datenbrille 1 mit dem Rahmen 3 auf der Nase des Benutzers aufliegt und die Bügel den Kopf des Benutzers umschließen. Die Blickrichtung des Benutzers in Geradeausrichtung erfolgt dann durch die Sichtscheiben 2 im Wesentlichen durch die transparenten Anzeigeflächen 5.
-
Des Weiteren kann die Datenbrille eine Kamera 7 umfassen, die in Blickrichtung des Benutzers, der die Datenbrille 1 trägt, ausgerichtet ist, wenn der Benutzer nach vorne blickt.
-
Die Datenbrille 1 kann mit einer Posenerkennung 12 versehen sein, um eine Pose des Kopfes festzustellen. Die Posenerkennung 12 kann dazu geeignete Initialsensoren, Positionssensoren und/oder dergleichen aufweisen, so dass sich die räumliche Position des Kopfes und dessen Ausrichtung, die dann eine Blickrichtung des Benutzers angibt, feststellen lässt. Auch andere zur Datenbrille 1 externen Einrichtungen können zur Erfassung der Pose des Kopfes bzw. der Datenbrille 1 verwendet werden.
-
Es ist eine Steuereinheit 8 vorgesehen, die mit der Kamera 7, der Posenerkennung 12 und der Anzeigeeinrichtung 6 in Verbindung steht. Weiterhin kann die Steuereinheit 8 mit einer Kommunikationseinrichtung 9 in Verbindung stehen, die schnurgebunden oder drahtlos Daten austauschen kann. Die Anzeigeeinrichtung 6, die Kamera 7, die Steuereinheit 8 und die Kommunikationseinrichtung 9 werden über einen elektrischen Energiespeicher 10 mit elektrischer Energie versorgt.
-
In den Bügeln 4 oder in dem Rahmen 3 können ein oder mehrere haptische Signalgeber 11 angeordnet sein. Die haptischen Signalgeber 11 sollen dazu dienen, dem Benutzer in deutlicher und aufmerksamkeitslenkender Weise eine bestimmte Blickrichtung vorzugeben, so dass der Benutzer die Pose seines Kopfes ändern kann. So kann ein bestimmtes Objekt der Realumgebung durch die Sichtscheibe 2 bzw. die transparente Anzeigefläche 5 durch den Sichtbereich des Benutzers wahrgenommen werden, oder eine kontaktanaloge Information dem Benutzer präsentiert werden, die nur in einer bestimmten Blickrichtung angezeigt wird, zum Beispiel, wenn die kontaktanaloge Information auf ein z.B. durch ein Fahrzeugteil verdecktes Objekt hinweist.
-
Im einfachsten, in 1 dargestellten Fall können links- und rechtsseitig in den Bügeln 4 jeweils ein haptischer Signalgeber 11 vorgesehen sein, so dass bei Aktivieren einer der haptischen Signalgeber 11 der Benutzer dazu aufgefordert, intuitiv den Kopf in die entsprechende Richtung, d.h. nach links bzw. nach rechts zu drehen. Die Richtung ergibt sich durch den Bügel 4 in dem der haptische Signalgeber 11 aktiviert wird. Auf gleiche Weise können alternativ oder zusätzlich haptische Signalgeber an der linken und/der rechten Nasenauflagefläche 15l, 15r angeordnet sein, um eine entsprechende intuitive Kopfbewegung anzufordern.
-
Die haptischen Signalgeber 11 können beispielsweise als ein Vibrationsgeber ausgebildet sein.
-
Die Steuereinheit 8 ist ausgebildet, um die haptischen Signalgeber 11 entsprechend anzusteuern, wenn erkannt wird, dass auf ein bestimmtes Objekt der Realumgebung, das nicht durch die Sichtscheibe 2 bzw. die transparente Anzeigefläche 5 wahrnehmbar ist, hingewiesen werden soll.
-
Mithilfe der Steuereinheit 8 können die haptischen Signalgeber 11 auch zur Ausgabe eines Vibrationsmusters, d.h. eine Modulation einer höherfrequenten Vibrationsfrequenz mit einem niederfrequenten Modulationsmuster, angesteuert werden, so dass der Benutzer das entsprechende haptische Signal schneller wahrnimmt und so durch Änderung der Pose des Kopfes darauf intuitiv reagieren kann.
-
Die Steuereinheit 8 kann ausgebildet sein, ein Verfahren, wie es in dem Flussdiagramm der 2 dargestellt, auszuführen.
-
In Schritt S1 wird zunächst eine oder mehrere kontaktanalog anzuzeigende Informationen bereitgestellt, die bei einer bestimmten Blickrichtung des Benutzers, d.h. Pose des Kopfes, auf der Anzeigefläche 5 in Bezug auf ein Objekt der Realumgebung angezeigt wird. Diese Information kann über die Kommunikationseinrichtung 9 von extern empfangen werden oder in der Steuereinheit 8 generiert oder in einem darin vorgesehenen Speicher abgelegt sein.
-
In Schritt S2 wird nun mithilfe der Posenerkennung 12 eine Pose des Kopfes ermittelt.
-
In Schritt S3 werden aus den anzuzeigenden einen oder mehreren Informationen werden diejenigen zur Anzeige ausgewählt und angezeigt, die auf der Anzeigefläche 5 bei der momentanen Pose des Kopfes angezeigt werden können, ohne dass eine Änderung der Blickrichtung durch den Benutzer erfolgen muss.
-
Den anzuzeigenden Informationen sind Prioritäten zugeordnet, wobei eine hohe Priorität angibt, dass dem Benutzer die betreffende Information mit erhöhter Dringlichkeit zur Wahrnehmung gebracht werden soll. In Schritt S4 wird überprüft, ob eine der anzuzeigenden Informationen außerhalb des Sichtbereichs des Benutzers liegt und somit bei der momentanen Blickrichtung des Benutzers, d.h. der Pose des Kopfes, nicht auf der Anzeigefläche 5 angezeigt wird und diese Information eine Priorität aufweist, die höher ist als jede der Prioritäten der momentan auf der Anzeigefläche 5 angezeigten Informationen. Ist dies der Fall (Alternative: Ja), so kann in Schritt S5 eine entsprechende Signalisierung durch den bzw. die haptischen Signalgeber erfolgen, so dass der Benutzer auf die entsprechend anzuzeigende Information außerhalb seines Blickfeldes aufmerksam gemacht werden kann. Andernfalls (Alternative: Nein) wird zu Schritt S1 zurückgesprungen.
-
Über die Posenerkennung 12 kann die Steuereinheit 8 feststellen, ob der Benutzer infolge der Signalisierung des Schritts S5 seine Blickrichtung in Richtung der mit erhöhter Priorität anzuzeigenden Information geändert hat. Ist dies nicht der Fall, kann sukzessive in einen oder mehreren Schritten das Muster der Ausgabe des haptischen Signals durch den bzw. die haptischen Signalgeber 11 verändert werden.
-
Soll durch die anzuzeigende Information eine Entfernung zu einem Objekt in der Realumgebung angezeigt werden, so kann dies durch eine Vibrationssequenz, wie z.B. ein intermittierendes Vibrationssignal des haptischen Signalgebers 11 vorgenommen werden. Die haptischen Impulse können beispielsweise als einfaches intermittierendes Vibrationssignal durch diejenigen haptischen Signalgeber 11 ausgeführt werden, die dem Benutzer die einzunehmende Blickrichtung intuitiv anzeigen sollen.
-
Die haptischen Signalgeber 11 können z.B. für einen allgemeinen Warnhinweis synchron oder asynchron angesteuert werden, wobei insbesondere die asynchrone Ansteuerung auf eine besonders hohe oder besonders niedrige Dringlichkeit der gewünschten Blickrichtungsänderung hinweisen kann.
-
Weiterhin können die haptischen Signalgeber 11 zur Ausgabe von haptischen Signalen in unterschiedlichen Mustern und/oder Stärken ausgebildet sein. Somit kann die Steuereinheit 8 ein Vibrationssignal mit anpassbarer Frequenz, anpassbarer Modulation (intermittierend, anschwellend/abschwellend) des Vibrationssignals und/oder die der Stärke des haptischen Impulses entsprechend der Priorisierung oder Dringlichkeit der kontaktanalog anzuzeigenden Information einstellen.
-
Wenn beispielsweise eine Kollision mit einem Objekt in der Realumgebung droht, könnte beispielsweise der in der entsprechenden Richtung um die Anzeigefläche(n) 5 angeordnete haptische Signalgeber 11 der mit einer hohen Vibrationsfrequenz, z.B. von 5 bis 10 Hz, mit einem Pulsmuster (intermittierendes Signal) mit einer Modulationsfrequenz von 1–2 Hz codiert werden. Ein lediglich informativer Hinweis durch eine anzuzeigende Information könnte entsprechend in einer etwas niedrigeren Vibrationsfrequenz, wie z.B. zwischen 1 und 5 Hz, mit einem Pulsmuster mit einer niedrigen Modulationsfrequenz von 0,5–1 Hz codiert werden.
-
Durch die Posenerkennung 12 kann erkannt werden, dass die Blickrichtungsänderung durch den Benutzer erfolgt ist, und das haptische Signal zur intuitiven Lenkung der Blickrichtung abgeschaltet werden. Der Zeitpunkt der Abschaltung kann abhängig von der Größe des Objekts in der Realumgebung sein. Wenn das Objekt in der Realumgebung vollständig in dem Blickfeld des Benutzers wahrnehmbar ist, wie z.B. ein Hinweisschild, kann ein zuvor aktiviertes das haptisches Signal beispielsweise abgeschaltet werden, wenn das Objekt zu einem bestimmten vorgegebenen Anteil, wie z.B. zu 50% in den Sichtbereich gelangt ist. Wenn das Objekt in der Realumgebung zu nahe und/oder zu groß ist, um vollständig im Blickfeld des Benutzers wahrgenommen zu werden, wie es z.B. bei einem nahen Gebäude der Fall sein kann, kann ein Schwellwert, wie z.B. 20%, für die Überdeckung des Blickfelds mit der gesamten Sichtfläche des Objekts in der Realumgebung definiert werden, bei der ein Abschalten des zuvor aktivierten haptisches Signals für die gewünschte Blickrichtungsänderung erfolgt.
-
Zusätzlich zu den haptischen Signalen kann eine optische Anzeige in der Anzeigefläche(n) 5 der Datenbrille 1 erfolgen. Dies kann beispielsweise in Form eines Pfeiles oder Textes vorgenommen werden, so dass der Benutzer bereits während der intuitiv eingeleiteten Kopfbewegung zur Blickrichtungsänderung die dargestellte Information erfassen kann und sich somit schneller auf die zu erwartende Situation einstellen kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Datenbrille
- 2
- Sichtscheibe
- 3
- Rahmen
- 4
- Bügel
- 5
- Anzeigefläche
- 6
- Anzeigeeinrichtung
- 7
- Kamera
- 8
- Steuereinheit
- 9
- Kommunikationseinrichtung
- 10
- elektrischer Energiespeicher
- 11
- haptischer Signalgeber
- 12
- Posenerkennung
- 15l, 15r
- Nasenauflageflächen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2013/012914 [0005]
- DE 102014206626 A1 [0006]
