DE10237952B4 - Device for viewing the environment - Google Patents

Abstract

Gerät zur Betrachtung der Umgebung, mit
a) einer Abbildungseinrichtung (1) zur Abbildung eines Ausschnittes (14) der Umgebung, wobei die Abbildungseinrichtung (1) über eine Drehmechanik (19) mit einem Gestell (18) verbunden ist, die eine Änderung der Orientierung der optischen Achse. (2) relativ zum Gestell (18) ermöglicht,
b) einer Einrichtung (3) zur Erfassung der momentanen Orientierung der optischen Achse (2) in einem ortsfesten Bezugskoordinatensystem, wobei die Einrichtung (3) mehrere Potentiometer an der Drehmechanik (19) aufweist, die die Drehungen der Drehmechanik (19) zur Bestimmung der momentanen Orientierung erfassen,
c) einer Recheneinheit (4) zur Generierung eines oder mehrerer Bilder (15) virtueller dreidimensionaler Objekte in Echtzeit, die in Bezug zum momentan abgebildeten Ausschnitt (14) der Umgebung stehen, in Abhängigkeit von der mit der Einrichtung (3) zur Erfassung der Orientierung erfassten momentanen Orientierung der optischen Achse (2), und
d) einer Überlagerungseinrichtung (5) zur Überlagerung der Abbildung des Ausschnittes (14) der Umgebung mit...Device for viewing the environment, with
a) an imaging device (1) for imaging a section (14) of the environment, wherein the imaging device (1) via a rotary mechanism (19) with a frame (18) is connected, which is a change in the orientation of the optical axis. (2) relative to the frame (18) allows
b) means (3) for detecting the instantaneous orientation of the optical axis (2) in a fixed reference coordinate system, wherein the device (3) comprises a plurality of potentiometers on the rotary mechanism (19), the rotations of the rotary mechanism (19) for determining the capture current orientation,
c) a computing unit (4) for generating one or more images (15) of virtual three-dimensional objects in real time, which are related to the currently displayed section (14) of the environment, as a function of the device (3) for detecting the orientation detected instantaneous orientation of the optical axis (2), and
d) an overlay device (5) for superimposing the image of the cutout (14) of the environment with ...

Description

Technisches AnwendungsgebietTechnical application

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Betrachtung der Umgebung mit einer Abbildungseinrichtung zur Abbildung eines Ausschnittes der Umgebung.The The present invention relates to a device for viewing the environment with an imaging device for imaging a section the environment.

Das Hauptanwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung liegt auf dem touristischen Sektor, dem Bildungs- sowie dem Unterhaltungssektor, auf denen das Gerät eingesetzt werden kann, um dem Benutzer Zusatzinformation zu von ihm gerade betrachteten Ausschnitten aus der Umgebung bereitzustellen.The Main field of application of the present invention is on the tourist Sector, the education and entertainment sectors, where the Device used can be to give the user additional information to him straight from to provide views of clippings from the environment.

An vielen öffentlichen und touristischen Orten sind derzeit fest installierte Ferngläser aufgestellt, mit denen der Benutzer, ggf. nach Einwurf eines entsprechenden Entgeltes, vergrößerte Ausschnitte aus der Umgebung betrachten kann. Diese zur Zeit existierenden Geräte beinhalten üblicherweise nur optische Komponenten, mit denen eine optische Abbildung des vom Benutzer gewählten Ausschnittes aus der Umgebung erzeugt wird. Zusätzliche Informationen über Einzelheiten der vom Benutzer gerade betrachteten Abschnitte sind dabei entweder nicht verfügbar oder müssen einer am Gehäuse des Gerätes angebrachten Beschriftung entnommen werden, die bspw. den Namen und die Richtung von in der Umgebung befindlichen Bauwerken oder natürlichen Objekten angibt. Die verfügbaren Informationen sind jedoch sehr begrenzt.At many public and tourist places are currently installed fixed binoculars, with to which the user, if appropriate after the appropriate fee has been charged, enlarged sections from the environment. These currently existing devices usually include only optical components with which an optical image of the chosen by the user Extract from the environment is generated. Additional information about details the sections currently being considered by the user are either not available or have to one on the housing attached to the device Caption are taken, for example, the name and direction of nearby buildings or natural Indicates objects. The available Information is very limited.

Zudem offenbart die US 5,815,411 A ein Gerät zur Betrachtung der Umgebung mit einer Abbildungsvorrichtung, zum Beispiel mit einem Fernglas, bei dem die erfassten Bilder der realen Welt mit Bildern virtueller dreidimensionaler Objekte, die in Bezug zum momentan abgebildeten Ausschnitt der Umgebung stehen, überlagert werden. Mit Hilfe eines aufwendigen Systems, das für den mobilen Einsatz im Freien geeignet ist, wird Position und Orientierung des Fernglases registriert. Die gemessenen Positionen und Orientierungen werden an einen Rechner übertragen, der aus einer Bilddatenbank vorberechnete Bilder ermittelt, die der übertragenen Position und Orientierung zugeordnet sind. Diese aus der Bilddatenbank ermittelten Bilder werden an das Fernglas übertragen und im Sichtfeld des Betrachters dem realen Bild überlagert. Die Bilddatenbank ist hierfür entsprechend den möglichen Positionen, Fokussierungen und Orientierungen des Fernglases indexiert, um die einzelnen abgespeicherten Bilder schnell auffinden zu können. Bei diesem bekannten Gerät ist es jedoch nicht nahegelegt, die Einrichtung zur Erfassung der momentanen Orientierung der optischen Achse der Abbildungsvorrichtung des Geräts mit Potentiometern gemäß der im Anspruch 1 angegebenen Merkmalsgruppe b) zu versehen.In addition, the reveals US 5,815,411 A a device for viewing the environment with an imaging device, for example, with a pair of binoculars, in which the captured images of the real world are superimposed with images of virtual three-dimensional objects that are related to the currently displayed section of the environment. The position and orientation of the binoculars are registered with the help of an elaborate system suitable for outdoor mobile use. The measured positions and orientations are transmitted to a computer, which determines images precalculated from an image database and associated with the transmitted position and orientation. These images determined from the image database are transmitted to the binoculars and superimposed on the real image in the field of view of the observer. The image database is indexed for this purpose according to the possible positions, focussing and orientations of the binoculars in order to be able to quickly find the individual stored images. In this known device, however, it is not suggested to provide the device for detecting the instantaneous orientation of the optical axis of the imaging device of the device with potentiometers according to the feature group b) specified in claim 1.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein weniger aufwendiges Gerät zur Betrachtung der Umgebung anzugeben, das dem Benutzer eine erweiterte Informationsvielfalt zur gerade betrachteten Umgebung bieten kann.outgoing from this prior art, the object of the present Invention therein, a less expensive device for viewing the environment indicate that the user an expanded variety of information to the currently viewed environment.

Darstellung der Erfindungpresentation the invention

Die Aufgabe wird mit dem Gerät gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gerätes sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.The Task is with the device according to claim 1 solved. Advantageous embodiments of the device are the subject of the dependent claims or can be understood from the following description and the embodiments remove.

Das vorliegende Gerät zur Betrachtung der Umgebung weist eine Abbildungseinrichtung zur Abbildung eines Ausschnittes der Umgebung für einen Benutzer auf. Mit der Abbildungseinrichtung ist eine Einrichtung zur 'Erfassung einer momentanen Orientierung der optischen Achse gekoppelt, die die momentane Orientierung in einem ortsfesten Bezugskoordinatensystem erfasst und mehrere einfache Potentiometer an einer Drehmechanik der Abbildungseinrichtung aufweist. Die optische Achse stellt hierbei die zentrale optische Achse der Abbildungseinrichtung dar, die der momentanen Blickrichtung des Benutzers bei der Benutzung des Gerätes entspricht. Das Gerät umfasst weiterhin eine Recheneinheit zur Generierung ein oder mehrerer Bilder vorgebbarer virtueller dreidimensionaler Objekte in Echtzeit, die in Bezug zum momentan abgebildeten Ausschnitt der Umgebung stehen, in Abhängigkeit von der mit der Einrichtung zur Erfassung der Orientierung erfassten momentanen Orientierung der optischen Achse sowie eine Überlagerungseinrichtung zur Überlagerung der Abbildung des Ausschnittes der Umgebung mit den ein oder mehreren virtuellen Objektbildern, so dass der Benutzer ein mit den virtuellen Objekten überlagertes Bild des Ausschnittes der Umgebung sieht, wenn er das Gerät benutzt. Die zur Generierung der virtuellen Objektbilder erforderlichen Daten der Objekte sind in der Recheneinheit abgespeichert.The present device for viewing the environment has an imaging device for Illustration of a section of the environment for a user. With the Imaging device is a device for detecting a current orientation coupled to the optical axis, the current orientation in a fixed reference coordinate system detected and several simple Potentiometer on a rotary mechanism of the imaging device has. The optical axis represents the central optical axis of the Imaging device that represents the current direction of the User when using the device. The device includes furthermore an arithmetic unit for generating one or more images Predictable virtual three-dimensional objects in real time, the related to the currently displayed part of the environment, in dependence of covered by the orientation device current orientation of the optical axis and an overlay device for superposition the illustration of the section of the environment with the one or more virtual object images, giving the user one with the virtual Superimposed on objects Image of the section of the environment sees when he uses the device. The data required to generate the virtual object images of the objects are stored in the arithmetic unit.

Die Abbildungseinrichtung weist dabei vorzugsweise die Funktion eines herkömmlichen Fernglases auf, so dass das Gerät insgesamt in gleicher Weise wie die in der Beschreibungseinleitung zum Stand der Technik beschriebenen fest installierten Ferngläser benutzt werden kann.The Imaging device preferably has the function of a usual Binoculars on, leaving the device altogether in the same way as in the introduction to the description used fixed binoculars described in the prior art can be.

Die Abbildungseinrichtung ist über eine Drehmechanik mit einem Gestell verbunden, die eine Änderung der Orientierung der optischen Achse relativ zum Gestell ermöglicht, wie dies von den bekannten fest installierten Ferngläsern des Standes der Technik bekannt ist. Die Einrichtung zur Erfassung der Orientierung weist dabei mehrere Potentiometer auf, über die Drehung oder Stellung der Drehmechanik erfasst und daraus die momentane Orientierung der Abbildungseinrichtung und somit der optischen Achse bestimmt werden können. Die Orientierung der Abbildungseinrichtung ist damit zu jeder Zeit bekannt. Für die Funktion des Gerätes muss neben der Orientierung auch dessen Position bekannt sein. Vorzugsweise ist das Gerät daher ortsfest installiert, so dass die Position fest ist und nur einmalig beim Aufbau des Gerätes vermessen werden muss. Die Orientierungsdaten werden in Echtzeit an eine kleine Recheneinheit übermittelt, in der auch die Positionsdaten abgelegt sind.The imaging device is connected via a rotary mechanism to a frame which rela changes the orientation of the optical axis frame to the frame, as is known from the known permanently installed binoculars of the prior art. The means for detecting the orientation in this case has a plurality of potentiometers, can be detected by the rotation or position of the rotary mechanism and from this the instantaneous orientation of the imaging device and thus the optical axis can be determined. The orientation of the imaging device is thus known at all times. For the function of the device in addition to the orientation and its position must be known. Preferably, the device is therefore installed stationary, so that the position is fixed and must be measured only once in the construction of the device. The orientation data are transmitted in real time to a small arithmetic unit, in which the position data are stored.

Auch die Installation von zusätzlichen Positionssensoren am Gerät ist selbstverständlich dann denbar, wenn das Gerät lediglich in einem örtlich begrenzten Umfeld eingesetzt wird. Bei gesonderten Positions sensoren werden auch die Positionsdaten in Echtzeit an die Recheneinheit übermittelt.Also the installation of additional Position sensors on the device is self-evident then denbar when the device only in a local limited environment is used. For separate position sensors The position data are also transmitted in real time to the arithmetic unit.

Die Recheneinheit generiert in Abhängigkeit von den jeweils aktuellen Orientierungs- und ggf. Positionsdaten vorgebbare virtuelle Objektbilder, die der jeweiligen Orientierung der optischen Achse des Gerätes bzw. der Abbildungseinrichtung zugeordnet sind. Diese Zuordnung sowie die Daten der als Bild zu generierenden Objekte sind in einem Speicher der Recheneinheit abgelegt. Je nach Anwendungszweck und Umgebung, in der das Gerät eingesetzt wird, können unterschiedliche Objektdaten in das Gerät eingegeben werden. Die in Echtzeit generierten virtuellen Objektbilder werden schließlich durch die Überlagerungseinrichtung der von der Abbildungseinrichtung erzeugten optischen Abbildung des Ausschnitts der Umgebung überlagert, so dass der Benutzer einen mit den virtuellen Objekten überlagerten Ausschnitt aus der Umgebung bei der Benutzung des Gerätes sieht. Sämtliche Schritte der Erfassung der Orientierung, der Generierung der virtuellen Objektbilder sowie der Überlagerung dieser Bilder werden in Echtzeit durchgeführt, so dass der Benutzer die virtuellen Objekte entsprechend der Ansicht der realen Szene sieht, die er gerade betrachtet.The Calculation unit generated in dependence on the current orientation and possibly position data predetermined virtual object images corresponding to the respective orientation of the optical Axis of the device or the imaging device are assigned. This assignment as well as the data of the objects to be generated as image are in one Memory of the arithmetic unit stored. Depending on the purpose and Environment in which the device is used different object data are entered into the device. In the Real-time generated virtual object images are finally going through the overlay device the optical image generated by the imaging device superimposed on the section of the environment, allowing the user to overlay one with the virtual objects Excerpt from the environment when using the device sees. All Steps of capturing the orientation, generating the virtual Object images as well as the overlay These pictures are done in real time, giving the user the sees virtual objects according to the view of the real scene, he is looking at.

Mit dem vorliegenden Gerät, das in der bevorzugten Ausführungsform eine Weiterentwicklung eines traditionellen, fest installierten Fernglases darstellt, lassen sich natürliche Ansichten der Umgebung mit zusätzlichen, multimedialen Informationen erweitern. Neben zusätzlichem visuellen Informationstext als virtuelle Objektbilder können vor allem auch dreidimen sionale virtuelle Objekte in den Abbildungsstrahlengang eingeblendet werden, sodass sie für den Betrachter in der realen Szene erscheinen. Durch die feste Position des Gerätes bzw. die Erfassung der Position mittels Positionssensoren sowie die Erfassung der momentanen vom Benutzer gewählten Orientierung der optischen Achse können die visuellen Informationen passend zu der aktuellen Ansicht generiert werden. Die Einblendung virtueller Informationen in der realen Szene stellt eine neue, bisher nicht vorhandene Funktionalität eines Fernglases dar. Damit sind zahlreiche neue Anwendungen u. a. im Bereich der Unterhaltung oder des Tourismus möglich. Haupteinsatzgebiete des vorliegenden Gerätes sind daher öffentliche und touristische Orte, wie z. B. historische Gebiete, Ausstellungen, Museen und Aussichtspunkte. Mit dem Gerät lassen sich Zusatzinformationen über die gerade betrachteten Ausschnitte der Umgebung visuell und in Bezug zu der realen Szene präsentieren. Die Informationen können lagerichtig und in Echtzeit in die reale Szene eingeblendet werden. Bei einer Veränderung der Orientierung der optischen Achse ändert sich auch die Lage und Perspektive überlagerter virtueller dreidimensionaler Objekte im durch den Benutzer sichtbaren Bild. Neben der Funktion des Gerätes als Fernglas ist selbstverständlich auch eine Ausgestaltung realisierbar, bei der die Betrachtung der Umgebung ohne eine zusätzliche Ausschnittsvergrößerung ermöglicht wird.With the present device, that in the preferred embodiment an advancement of a traditional, permanently installed Binoculars represent, natural views of the environment with additional, expand multimedia information. In addition to additional visual information text as virtual object images especially three-dimensional virtual objects in the imaging beam path be faded in, so that they are in the real world for the viewer Scene appear. Due to the fixed position of the device or the detection of the position by means of position sensors and the detection the current one chosen by the user Orientation of the optical axis can be the visual information be generated to match the current view. The overlay virtual information in the real scene represents a new, so far nonexistent functionality of binoculars. Thus, many new applications u. a. in the field of entertainment or tourism possible. Main applications of the present device are therefore public and tourist places, such. Historical areas, exhibitions, Museums and viewpoints. With the device can be additional information about the just looked at sections of the environment visually and in relation present to the real scene. The information can in the correct position and in real time in the real scene are faded in. In a change the orientation of the optical axis also changes the position and Perspective superimposed virtual three-dimensional objects visible in the user Image. In addition to the function of the device as binoculars is self-evident Also, an embodiment can be realized, in which the consideration of the Environment without an additional Enlargement is made possible.

Die Abbildungseinrichtung kann eine optoelektronische Einrichtung in Form einer Videokamera sein, die die Szene bzw. den Ausschnitt aus der betrachteten Umgebung aufnimmt. Das erhaltene Videobild wird mit dem generierten virtuellen Objektbild überlagert und anschließend an einem Display angezeigt, das der Benutzer bei der Benutzung des Gerätes betrachtet. Der Benutzer nimmt die Umgebung daher über das mit den virtuellen Objekten angereicherte Videobild wahr.The Imaging device may be an optoelectronic device in Form of a video camera, the scene or the cut out the considered environment. The resulting video image becomes overlaid with the generated virtual object image and then on a display that informs the user when using the equipment considered. The user therefore takes the environment over the true with the virtual objects enriched video image.

In einer weiteren Ausgestaltung wird keine zusätzliche Kamera benötigt. Der Ausschnitt aus der Umgebung wird dabei direkt über eine rein optische Abbildungseinrichtung wahrgenommen. Diese optische Abbildungseinrichtung kann die Optik eines Fernglases oder auch – falls keine Vergrößerung des Ausschnittes erforderlich ist – eine einfache Blendenöffnung sein. Die virtuellen Objektbilder können dabei über ein Spiegelsystem oder ein durchsichtiges Display in das Blickfeld des Betrachters eingeblendet werden.In In another embodiment, no additional camera is needed. Of the Extract from the environment is thereby directly via a purely optical imaging device perceived. This optical imaging device can optics of binoculars or - if no enlargement of the section is required - one simple aperture be. The virtual object images can be via a mirror system or a transparent display can be inserted into the field of view of the observer.

In der bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Gerätes ist die Recheneinheit zur Generierung von Objektbildern dreidimensionaler virtueller Objekte, insbesondere von historischen Objekten wie bspw.In the preferred embodiment of the present device is the arithmetic unit for generating object images three-dimensional virtual objects, in particular of historical objects such as.

Bauwerken ausgebildet, die aktuell nicht mehr oder nur noch teilweise in der betrachteten Umgebung vorhanden sind. Die generierten virtuellen Objekte werden dabei lagerichtig und maßstabsgetreu an der Stelle in den vom Betrachter ausgewählten Ausschnitt aus der Umgebung eingeblendet, an dem sie ursprünglich standen. Dies ermöglicht eine neue und sehr informative Möglichkeit, den Benutzern historische Ort e. nahe zu bringen.Built structures that are currently no longer or only partially present in the environment considered. The generated virtual objects are stored correctly and scaled faithfully in the place in the selected by the viewer excerpt from the environment in which they originally stood. This allows a new and very informative way to give users historical location e. to bring close.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:The The present invention will now be described with reference to exemplary embodiments in conjunction with the drawings without limiting the general inventive idea briefly explained again. Hereby show:

1 ein Beispiel für den äußeren Aufbau eines Gerätes gemäß der vorliegenden Erfindung in Gestalt eines Fernglases; 1 an example of the external structure of a device according to the present invention in the form of a binoculars;

2 ein Blockdiagramm der wesentlichen Bestandteile des vorliegenden Gerätes sowie einzelner Ausgestaltungen der Abbildungs- und Überlagerungseinrichtung; 2 a block diagram of the essential components of the present device and individual embodiments of the imaging and superimposition device;

3 ein Beispiel für die Zusammensetzung eines überlagerten Bildes; und 3 an example of the composition of a superimposed image; and

4 zwei Beispiele für überlagerte Bilder, wie sie mit dem vorliegenden Gerät erzeugt werden können. 4 Two examples of superimposed images, as they can be generated with the present device.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to execute the invention

1 zeigt ein Beispiel für eine Ausgestaltung des vorliegenden Gerätes in Form eines herkömmlichen, ortsfest installierten Fernglases. Ein derartiges Fernglas kann bspw. an einem Aussichtspunkt oder an einer Stelle eines historischen Geländes ortsfest montiert werden. In der Figur ist stark schematisiert ein derartiges Fernglas zu erkennen, das ein Gehäuse 17 auf einem als Standfuß ausgebildeten Gestell 18 aufweist. In dem Gehäuse 17 ist eine Abbildungsoptik 1 untergebracht, mit Hilfe derer ein Benutzer, der durch das Okular 1a des Gehäuses 17 schaut, einen Ausschnitt aus der Umgebung sehen kann. Durch eine Veränderung der Orientierung des Gehäuses 17 und somit der optischen Achse 2 der Abbildungsoptik 1 können unterschiedliche Ausschnitte aus der Umgebung betrachtet werden. Die Veränderung der Orientierung wird über eine Drehmechanik 19 ermöglicht, die den Standfuß mit dem Gehäuse 17 verbindet. Am oberen Teil des Gehäuses 17 ist ferner eine Betätigungsvorrichtung 13 angedeutet, mit der der Benutzer die beim vorliegenden Gerät erzeugten virtuellen Objektbilder aus der Abbildung aus- bzw. in die Abbildung einblenden kann. 1 shows an example of an embodiment of the present device in the form of a conventional fixed-mounted binoculars. Such a pair of binoculars can, for example, be fixedly mounted at a vantage point or at a location of a historic site. In the figure is highly schematic such a pair of binoculars can be seen, which is a housing 17 on a stand designed as a base 18 having. In the case 17 is an imaging optic 1 housed, with the help of which a user, through the eyepiece 1a of the housing 17 looks, can see a section of the environment. By changing the orientation of the housing 17 and thus the optical axis 2 the imaging optics 1 Different views of the surroundings can be viewed. The change of orientation is via a twist mechanism 19 allows the pedestal with the housing 17 combines. At the upper part of the housing 17 is also an actuator 13 indicated with the user with the virtual device images generated in the present device from the figure or can be displayed in the image.

Im Inneren des Gehäuses 17 sind eine Recheneinheit 4, eine Überlagerungseinrichtung 5 und eine Einrichtung 3 zur Erfassung der Drehstellung der Drehmechanik 19 und somit der Orientierung der optischen Achse 2 untergebracht, die in der 1 nicht erkennbar sind. 2 zeigt anhand eines Blockschaltbildes den prinzipiellen Aufbau des Gerätes der 1. Die Einrichtung 3 zur Erfassung der Orientierung liefert der Recheneinheit 4 in Echtzeit die erforderlichen Daten, die der momentanen durch den Benutzer eingestellten Ansicht der Umgebung entsprechen. Aus diesen Orientierungsdaten generiert die Recheneinheit 4 die entsprechenden virtuellen Objektbilder und gibt diese an die Überlagerungseinrichtung 5 weiter.Inside the case 17 are an arithmetic unit 4 , an overlay device 5 and a facility 3 for detecting the rotational position of the rotary mechanism 19 and thus the orientation of the optical axis 2 housed in the 1 are not recognizable. 2 shows a block diagram of the basic structure of the device 1 , The device 3 for the detection of the orientation provides the arithmetic unit 4 in real time the required data corresponding to the current user-set view of the environment. The arithmetic unit generates from this orientation data 4 the corresponding virtual object images and gives them to the overlay device 5 further.

Im rechten Teil der 2 sind Beispiele für Ausgestaltungen der Abbildungseinrichtung 1 sowie der Überlagerungseinrichtung 5 dargestellt. Im oberen Teil besteht die Abbildungseinrichtung 1 aus einer Kamera 6, deren elektronisches Bild in der Überlagerungseinrichtung 5 mit dem Bild der virtuellen Objekte überlagert und an einem Monitor 7 dargestellt wird.In the right part of the 2 are examples of embodiments of the imaging device 1 and the overlay device 5 shown. In the upper part is the imaging device 1 from a camera 6 , their electronic image in the overlay device 5 superimposed with the image of the virtual objects and on a monitor 7 is pictured.

Darunter ist eine Ausgestaltung des Gerätes zu erkennen, bei dem die Abbildungseinrichtung 1 einer Fernglasoptik 8 entspricht. Im Abbildungsstrahlengang dieser Abbildungsoptik 1 ist ein transparentes Display 9 vorgesehen, das von einer Steuereinrichtung 10 zur Anzeige und somit Überlagerung der virtuellen Objektbilder und der optischen Abbildung ausgebildet ist. Darunter ist ein weiteres Beispiel mit einer Fernglasoptik 8 als optische Abbildungseinrichtung 1 zu erkennen, bei dem die virtuellen Objektbilder über ein Spiegelsystem 11 in den Abbildungsstrahlengang eingeblendet werden.Below is an embodiment of the device to recognize, in which the imaging device 1 a binocular optics 8th equivalent. In the imaging beam path of this imaging optics 1 is a transparent display 9 provided by a control device 10 for display and thus superposition of the virtual object images and the optical image is formed. Below is another example with binocular optics 8th as an optical imaging device 1 to recognize where the virtual object images via a mirror system 11 be superimposed in the imaging beam path.

Über eine optional vorgesehene akustische Wiedergabevorrichtung 12 können in Abhängigkeit von der jeweiligen Orientierung der optischen Achse 2 weitere akustische Informationen, insbesondere Erläuterungen zum gerade betrachteten Ausschnitt wiedergegeben werden.Via an optionally provided acoustic reproduction device 12 can depend on the respective orientation of the optical axis 2 Further acoustic information, in particular explanations to the currently considered section are reproduced.

3 zeigt in Teilabbildung a ein Beispiel für die 14 eines Ausschnittes aus der Umgebung, die vom Benutzer gewählt wurde. Diese 14 entspricht im vorliegenden Beispiel der realen Ansicht eines historischen Geländes, in dem in der Mitte Reste eines Tempels zu erkennen sind. Die Recheneinheit 4, der durch die Einrichtung 3 zur Erfassung der Orientierung die momentan durch den Benutzer gewählte Orientierung der optischen Achse 2 übermittelt wird, generiert in diesem Beispiel ein Bild eines virtuellen Tempels, der dem historischen Bauwerk entspricht, das an der Stelle der Ruinen einst gestanden hat. Das virtuelle Objektbild 15, das in der 3 zu erkennen ist, wird hierbei positions- und lagerichtig sowie im richtigen Maßstab und in der korrekten Perspektive generiert, da sowohl die Betrachtungsposition als auch die momentane Betrachtungsrichtung bekannt sind. Die Überlagerungseinrichtung 5 überlagert schließlich die beiden Bilder 14 und 15, so dass ein überlagertes Bild 16 entsteht, das der Benutzer beim Blick durch das Okular 1a des Gerätes sieht. Durch die Überlagerung wird der Eindruck erzeugt, dass das virtuelle Gebäude, der Tempel, in der Szene tatsächlich vorhanden ist (3c). 3 shows in part of Figure a an example of the 14 a section of the environment chosen by the user. These 14 In the present example, this corresponds to the real view of a historical site in which remains of a temple can be seen in the middle. The arithmetic unit 4 by the institution 3 to detect the orientation of the currently selected by the user orientation of the optical axis 2 is transmitted, in this example generates a picture of a virtual temple that corresponds to the historic structure that once stood on the site of the ruins. The virtual object image 15 that in the 3 can be seen here is generated positional and correct position as well as on the correct scale and in the correct perspective, since both the viewing position and the current viewing direction are known. The overlay device 5 finally superimposed the two pictures 14 and 15 so that a superimposed image 16 is created, which the user sees through the eyepiece 1a sees the device. The overlay creates the impression that the virtual building, the temple, actually exists in the scene ( 3c ).

Ein derartiges als Fernglas ausgebildetes Gerät kann bspw. an verschiedenen Blickpunkten eines historischen Geländes aufgebaut werden. Der Besucher kann dann über das Gerät virtuelle Gebäude oder sogar Animationen mit virtuellen Akteuren, die das damalige Leben oder einbesonderes Ereignis nachspielen, in Echtzeit betrachten. Mit dem Gerät kann somit das Wissen über Kulturerbe in einer sehr attraktiven Form vermittelt werden.One Such trained as a pair of binoculars device can, for example, at various Views of a historic site are built. The visitor can then over the device virtual buildings or even animations with virtual actors that the then Replay life or a special event, look at it in real time. With the device can thus the knowledge about Heritage in a very attractive form.

In 4 werden zwei weitere Beispiele von mit dem vorliegenden Gerät überlagerten Bildern 16 gezeigt, bei denen dem Benutzer zusätzliche Informationen in Textform eingeblendet werden. 4a zeigt hierbei ein Beispiel, bei dem ein komplexes Objekt wie ein Motor durch Einblendung von einfachen Pfeilen und dreidimensionalen Texterläuterungen nahe gebracht werden kann. Bei einer Änderung der Betrachtungsrichtung durch den Benutzer ändern sich hierbei auch die entsprechenden Einblendungen, falls neue Details erkennbar werden oder bisher erkennbare Details verschwinden.In 4 will be two more examples of superimposed images with this device 16 shown, where the user additional information in text form are displayed. 4a shows an example in which a complex object such as an engine can be brought up by the insertion of simple arrows and three-dimensional text explanations. When the viewing direction is changed by the user, the corresponding overlays change as well, if new details become apparent or previously visible details disappear.

4b zeigt ein Beispiel, wie unter Einsatz des vorliegenden Gerätes Annotationen in einer Panoramaansicht eingeblendet werden können. Dieses Gerät kann damit Touristen über die Sehenswürdigkeiten einer Stadt informieren und die Funktion eines Stadtführers übernehmen. 4b shows an example of how using the present device annotations can be displayed in a panoramic view. This device can thus inform tourists about the sights of a city and take over the function of a city guide.

11

Abbildungseinrichtungimaging device

1a1a

Okulareyepiece

22

optische Achseoptical axis

33

Einrichtung zur Erfassung der OrientierungFacility to capture the orientation

44

Recheneinheitcomputer unit

55

ÜberlagerungseinrichtungSuperposition device

66

Kameracamera

77

Monitormonitor

88th

Abbildungsoptik eines Fernglasesimaging optics a binoculars

99

transparentes Displaytransparent display

1010

Steuereinheitcontrol unit

1111

Spiegelsystemmirror system

1212

akustische Wiedergabeeinrichtungacoustic Reproduction device

1313

Betätigungseinrichtungactuator

1414

Abbildung eines Ausschnittes aus der UmgebungIllustration a section of the environment

1515

virtuelles Objektbildvirtual object image

1616

überlagertes Bildlayered image

1717

Gehäusecasing

1818

Gestellframe

1919

Drehmechaniktwist mechanism

Claims (11)

Gerät zur Betrachtung der Umgebung, mit a) einer Abbildungseinrichtung (1) zur Abbildung eines Ausschnittes (14) der Umgebung, wobei die Abbildungseinrichtung (1) über eine Drehmechanik (19) mit einem Gestell (18) verbunden ist, die eine Änderung der Orientierung der optischen Achse. (2) relativ zum Gestell (18) ermöglicht, b) einer Einrichtung (3) zur Erfassung der momentanen Orientierung der optischen Achse (2) in einem ortsfesten Bezugskoordinatensystem, wobei die Einrichtung (3) mehrere Potentiometer an der Drehmechanik (19) aufweist, die die Drehungen der Drehmechanik (19) zur Bestimmung der momentanen Orientierung erfassen, c) einer Recheneinheit (4) zur Generierung eines oder mehrerer Bilder (15) virtueller dreidimensionaler Objekte in Echtzeit, die in Bezug zum momentan abgebildeten Ausschnitt (14) der Umgebung stehen, in Abhängigkeit von der mit der Einrichtung (3) zur Erfassung der Orientierung erfassten momentanen Orientierung der optischen Achse (2), und d) einer Überlagerungseinrichtung (5) zur Überlagerung der Abbildung des Ausschnittes (14) der Umgebung mit dem einen oder den mehreren Bildern (15) der virtuellen dreidimensionalen Objekte, so dass der Benutzer ein mit den virtuellen Objektbildern (15) überlagertes Bild (16) des Ausschnittes (14) der Umgebung sieht.Apparatus for viewing the environment, comprising: a) an imaging device ( 1 ) for imaging a section ( 14 ) of the environment, the imaging device ( 1 ) via a rotary mechanism ( 19 ) with a frame ( 18 ), which is a change in the orientation of the optical axis. ( 2 ) relative to the frame ( 18 ), b) a facility ( 3 ) for detecting the instantaneous orientation of the optical axis ( 2 ) in a fixed reference coordinate system, the device ( 3 ) several potentiometers on the rotary mechanism ( 19 ) having the rotations of the rotary mechanism ( 19 ) for determining the current orientation, c) a computing unit ( 4 ) for generating one or more images ( 15 ) virtual three-dimensional objects in real time, which are related to the currently displayed section ( 14 ) of the environment, depending on the facility ( 3 ) for detecting the orientation detected instantaneous orientation of the optical axis ( 2 ), and d) an overlay device ( 5 ) for superposition of the image of the section ( 14 ) the environment with the one or more images ( 15 ) of the virtual three-dimensional objects, so that the user interacts with the virtual object images ( 15 ) superimposed image ( 16 ) of the cutout ( 14 ) sees the environment. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungseinrichtung (1) die Funktion eines Fernglases aufweist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the imaging device ( 1 ) has the function of a binoculars. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungseinrichtung (1) über das Gestell (18) ortsfest installiert ist, so dass durch den Benutzer nur die Orientierung der optischen Achse (2) veränderbar ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the imaging device ( 1 ) over the frame ( 18 ) is installed in a fixed position so that only the orientation of the optical axis ( 2 ) is changeable. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (4) zur Generierung von Textinformation ausgebildet ist, die der Abbildung überlagert wird.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the arithmetic unit ( 4 ) is designed to generate text information superimposed on the image. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungseinrichtung (1) eine Kamera (6) ist, deren Bild von der Überlagerungseinrichtung (5) mit den virtuellen Objektbildern (15) oder der Textinformation überlagert und anschließend an einem Display (7) dargestellt wird.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the imaging device ( 1 ) a camera ( 6 ) whose image is from the overlay device ( 5 ) with the virtual object images ( 15 ) or the text information and then on a display ( 7 ) is pictured. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungseinrichtung (1) eine Abbildungsoptik (8) eines Fernglases oder eine einfache Blendenöffnung ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the imaging device ( 1 ) an imaging optics ( 8th ) of a binoculars or a simple aperture. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerungseinrichtung (5) ein transparentes Display (9) auf. der optischen Achse (2) sowie eine Steuereinheit (10) zur Ansteuerung des Displays (9) zur Darstellung der virtuellen Objektbilder (15) oder der Textinformation umfasst.Apparatus according to claim 6, characterized in that the superposition device ( 5 ) a trans parent display ( 9 ) on. the optical axis ( 2 ) and a control unit ( 10 ) to control the display ( 9 ) for displaying the virtual object images ( 15 ) or the text information. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerungseinrichtung (5) ein Spiegelsystem (11) umfasst, über das die virtuellen Objektbilder (15) oder die Textinformation auf der optischen Achse (2) eingeblendet werden.Apparatus according to claim 6, characterized in that the superposition device ( 5 ) a mirror system ( 11 ), over which the virtual object images ( 15 ) or the text information on the optical axis ( 2 ). Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine akustische Wiedergabeeinrichtung (12) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von der Orientierung der optischen Achse (2) vorgebbare akustische Information ausgibt, die in Bezug zu dem gerade abgebildeten Ausschnitt (14) der Umgebung ist.Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that an acoustic reproduction device ( 12 ), which depends on the orientation of the optical axis ( 2 ) outputs specifiable acoustic information that is related to the section ( 14 ) is the environment. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigungseinrichtung (13) zum Ein- und Ausblenden der virtuellen Objektbilder (15) oder der Textinformation in die oder aus der Abbildung des Ausschnitts (14) der Umgebung am Gerät vorgesehen ist.Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that an actuating device ( 13 ) to show or hide the virtual object images ( 15 ) or the text information in or out of the illustration of the excerpt ( 14 ) the environment is provided on the device. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (4) zur Generierung der Objektbilder (15) Bilder historischer Objekte erzeugt.Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the arithmetic unit ( 4 ) for generating the object images ( 15 ) Creates images of historical objects.