DE102014107938A1 - display device - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Anzeigevorrichtung mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung (2) und einer an der Haltevorrichtung (2) befestigten ersten Abbildungsoptik (15), die dafür ausgebildet ist, ein in einer Bildebene (E) erzeugtes Bild als virtuelles Bild so abzubilden, dass es der Benutzer im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung (2) mit einem ersten Auge (LA, RA) wahrnehmen kann, bereitgestellt, wobei die erste Abbildungsoptik (15) eine erste Linse (16) mit negativer Brechkraft und eine von der ersten Linse (16) beabstandete zweite Linse (17) mit positiver Brechkraft aufweist, wobei die erste Linse (16) näher an der Bildebene (E) positioniert ist als die zweite Linse (17).The invention relates to a display device with a holding device (2) which can be placed on the head of a user and a first imaging optical unit (15) attached to the holding device (2), which is designed to image a picture generated in an image plane (E) as a virtual image in that the user can perceive it in the head-mounted state of the holding device (2) with a first eye (LA, RA), the first imaging optical system (15) having a first lens (16) with negative refractive power and one of the first lens (16) having a second lens (17) with positive refractive power, wherein the first lens (16) is positioned closer to the image plane (E) than the second lens (17).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung und einer an der Haltevorrichtung befestigten ersten Abbildungsoptik, die dafür ausgebildet ist, ein in einer Bildebene erzeugtes Bild als virtuelles Bild so abzubilden, dass es der Benutzer im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung mit einem ersten Auge wahrnehmen kann. The present invention relates to a display device with a holding device which can be placed on the head of a user and a first imaging optical system attached to the holding device, which is designed to image an image generated in an image plane as a virtual image in such a way that the user places it in an inverted manner State of the holding device can perceive with a first eye.
Bei solchen Anzeigevorrichtungen besteht der Wunsch, ein möglichst großes erzeugtes Bild in einem großen Sichtfeld dem Benutzer darzubieten. Dies ist aufgrund des begrenzten Bauraumes, da die Anzeigevorrichtung auf dem Kopf getragen werden soll, schwierig. Die Abbildungsoptik soll einerseits somit möglichst leicht sein und einen geringen Bauraum aufweisen. Dies führt zu Abbildungsoptiken, mit wenigen Optikelementen und geringen Abmessungen. Andererseits soll sie auch größere erzeugte Bilder in einem ausreichend großen Sichtfeld als virtuelles Bild darbieten. Dazu sind in der Regel größere und mehr Optikelemente notwendig. In such displays, there is a desire to present the largest possible image produced to the user in a large field of view. This is difficult because of the limited space since the display device is to be worn on the head. The imaging optics on the one hand should therefore be as light as possible and have a small space. This leads to imaging optics, with few optical elements and small dimensions. On the other hand, it should also present larger images produced in a sufficiently large field of view as a virtual image. For this purpose, larger and more optical elements are usually necessary.
Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die eingangs genannten Schwierigkeiten möglichst vollständig überwunden werden können. Proceeding from this, it is therefore an object of the invention to provide a display device of the type mentioned in such a way that the aforementioned difficulties can be overcome as completely as possible.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die erste Abbildungsoptik eine erste Linse mit negativer Brechkraft und eine von der ersten Linse beabstandete zweite Linse mit positiver Brechkraft aufweist, wobei die erste Linse näher an der Bildebene positioniert ist als die zweite Linse. According to the invention, the object is achieved with a display device of the type mentioned above in that the first imaging optics has a first lens with negative refractive power and a second lens with positive refractive power spaced from the first lens, wherein the first lens is positioned closer to the image plane than the second lens.
Mit diesem Aufbau der ersten Abbildungsoptik wird vorteilhaft erreicht, dass alle vier Grenzflächen der beiden Linsen unterschiedlich ausgebildet sein können und dadurch die gewünschte hohe Abbildungsqualität bei gleichzeitig geringem Bauraumbedarf verwirklicht werden kann. With this structure of the first imaging optics is advantageously achieved that all four interfaces of the two lenses can be designed differently and thereby the desired high imaging quality can be realized with low space requirement.
Insbesondere ist die erste Abbildungsoptik frei von Umlenkelementen zur Strahlengangfaltung. Dies führt zu einer kompakten Ausbildung der ersten Abbildungsoptik. In particular, the first imaging optics is free of deflecting elements for beam path folding. This leads to a compact design of the first imaging optics.
Die erste Linse weist eine erste und zweite Grenzfläche und die zweite Linse weist eine erste und zweite Grenzfläche auf, wobei bevorzugt alle vier Grenzflächen der beiden Linsen jeweils als Asphären ausgebildet sind. Insbesondere sind sie als rotationssymmetrische Asphären ausgebildet. Bevorzugt sind die Asphären bzw. die rotationssymmetrischen Asphären für alle vier Grenzflächen unterschiedlich. Damit kann in einfacher Art und Weise eine ausgezeichnete Abbildungsqualität bereitgestellt werden. The first lens has first and second interfaces and the second lens has first and second interfaces, wherein preferably all four interfaces of the two lenses are each formed as aspheres. In particular, they are designed as rotationally symmetric aspheres. Preferably, the aspheres or the rotationally symmetric aspheres are different for all four interfaces. This can be provided in a simple manner excellent image quality.
Die erste Abbildungsoptik führt die Abbildung rein refraktiv durch. Insbesondere enthält die erste Abbildungsoptik keine diffraktiven und/oder reflektiven Elemente. The first imaging optics performs the image purely refractive. In particular, the first imaging optics does not contain any diffractive and / or reflective elements.
Die erste Linse kann als Konkav-Konkav-Linse oder als Konvex-Konkav-Linse, deren konkave Seite der Bildebene zugewandt ist, ausgebildet sein. Die zweite Linse kann als Konvex-Konvex- Linse ausgebildet sein. The first lens may be formed as a concave-concave lens or as a convex-concave lens whose concave side faces the image plane. The second lens may be formed as a convex-convex lens.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann die Bildebene im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung im wesentlichen senkrecht zur Geradeausblickrichtung sein. Dies vereinfacht den Aufbau der ersten Abbildungsoptik. Unter im wesentlichen senkrecht wird hier insbesondere verstanden, dass der Winkel bevorzugt 90° oder nahezu 90° ist. In the display device according to the invention, the image plane in the mounted on the head state of the holding device can be substantially perpendicular to the straight-ahead direction. This simplifies the structure of the first imaging optics. By substantially vertical is meant here in particular that the angle is preferably 90 ° or nearly 90 °.
Insbesondere kann die erste Abbildungsoptik aus der ersten und zweiten Linse bestehen. In diesem Fall enthält die Abbildungsoptik keine weiteren optischen Elemente. In particular, the first imaging optics may consist of the first and second lenses. In this case, the imaging optics contains no further optical elements.
Die beiden Linsen können aus Kunststoff gebildet sein. Damit kann das Gewicht der ersten Abbildungsoptik gering gehalten werden. Es ist auch möglich, dass zumindest eine der beiden Linsen oder beide Linsen aus einem Glasmaterial gebildet sind. The two lenses can be made of plastic. Thus, the weight of the first imaging optics can be kept low. It is also possible that at least one of the two lenses or both lenses are formed from a glass material.
Die beiden Linsen können aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die erste Linse eine erste Abbe-Zahl und die zweite Linse eine zweite Abbe- Zahl aufweist, wobei die zweite Abbe-Zahl größer ist als die erste Abbe-Zahl. The two lenses may be formed of different materials. In particular, it is preferred that the first lens has a first Abbe number and the second lens has a second Abbe number, wherein the second Abbe number is greater than the first Abbe number.
Die erste Abbildungsoptik kann eine Austrittspupille aufweisen, die z.B. kreisförmig oder rund (z.B. oval) ist. Ferner kann die Austrittspupille auch als Eyebox bezeichnet werden, wobei die Eyebox insbesondere der Bereich ist, der durch die erste Abbildungsoptik bereitgestellt wird und in dem sich das Auge des Benutzers bewegen kann und er stets noch das erzeugte Bild als virtuelles Bild sehen kann. The first imaging optics may have an exit pupil which is, for example, circular or round (eg oval). Furthermore, the exit pupil can also be referred to as an eyebox, the eyebox in particular being the area which is provided by the first imaging optics and in which the user's eye can move and he can still see the generated image as a virtual image.
Die Anzeigevorrichtung kann so ausgebildet sein, dass der Abstand zwischen der Austrittspupille und der Bildebene kleiner als 100 mm ist. Insbesondere kann der Abstand kleiner als 90 mm, 80 mm, 70 mm oder 60 mm und/oder größer als 20 mm, 30 mm oder 40 mm sein. The display device may be configured such that the distance between the exit pupil and the image plane is less than 100 mm. In particular, the distance may be less than 90 mm, 80 mm, 70 mm or 60 mm and / or greater than 20 mm, 30 mm or 40 mm.
Insbesondere kann der Abstand zwischen der Austrittspupille und der zweiten Linse (bzw. der der Austrittspupille zugewandten Seite der zweiten Linse) mindestens 14 mm, 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm oder 20 mm betragen. Bei Werten von 15 mm und insbesondere bei Werten von mindestens 18 mm ist es möglich, dass ein Benutzer seine Brille, sofern er eine solche benötigt, bei Benutzung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung weiterhin tragen kann. Somit kann eine Fehlsichtigkeitskorrektur durch die entsprechende Brille des Benutzers erfolgen und der Benutzer kann trotzdem die Anzeigevorrichtung in der bestimmungsgemäßen Art und Weise nutzen. In particular, the distance between the exit pupil and the second lens (or the exit pupil-facing side of the second lens) may be at least 14 mm, 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm or 20 mm. At values of 15 mm and in particular at values of at least 18 mm, it is possible for a user to continue to wear his spectacles, if he needs one, when using the display device according to the invention. Thus, an ametropia correction can be made by the corresponding glasses of the user and the user can still use the display device in the intended manner.
Insbesondere kann der Abstand zwischen der der Bildebene zugewandten Seite der ersten Linse und der Bildebene kleiner oder gleich 25 mm, 24 mm, 23 mm, 21 mm, 20 mm oder 18 mm sein. Der Abstand wird hier entlang der optischen Achse bestimmt. Damit ist eine kompakte Ausbildung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung möglich. In particular, the distance between the side of the first lens facing the image plane and the image plane may be less than or equal to 25 mm, 24 mm, 23 mm, 21 mm, 20 mm or 18 mm. The distance is determined here along the optical axis. For a compact design of the display device according to the invention is possible.
Die Austrittspupille kann einen Durchmesser oder eine maximale Ausdehnung von größer oder gleich 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm oder 10 mm aufweisen. Insbesondere kann der Durchmesser oder die maximale Ausdehnung 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm oder 15 mm betragen. The exit pupil may have a diameter or a maximum extension of greater than or equal to 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm or 10 mm. In particular, the diameter or maximum extension may be 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm or 15 mm.
Die erste Abbildungsoptik kann so ausgebildet sein, dass ein in der Bildebene erzeugtes Bild mit einer Diagonalen von mindestens 45 mm oder 50 mm vollständig als virtuelles Bild gebildet wird. Insbesondere kann die Diagonale 60 mm betragen und die erste Abbildungsoptik kann dieses Bild vollständig als virtuelles Bild abbilden. Das erzeugte Bild ist insbesondere quadratisch oder rechteckförmig. Insbesondere kann ein Seitenverhältnis von 4:3 oder auch 16:9 oder sonstige Seitenverhältnisse vorliegen. The first imaging optics can be designed such that an image generated in the image plane with a diagonal of at least 45 mm or 50 mm is completely formed as a virtual image. In particular, the diagonal can be 60 mm and the first imaging optics can completely image this image as a virtual image. The generated image is in particular square or rectangular. In particular, an aspect ratio of 4: 3 or even 16: 9 or other aspect ratios may be present.
Die erste Abbildungsoptik ist insbesondere so ausgebildet, dass das erzeugte Bild für eine zentral in der Austrittspupille positionierte Augenpupille vignettierungsfrei abgebildet wird. In particular, the first imaging optic is designed in such a way that the generated image is displayed vignetting-free for a pupil of the eye positioned centrally in the exit pupil.
Des weiteren kann die erste Abbildungsoptik so ausgebildet sein, dass sie das erzeugte Bild so abbildet, dass dem Benutzer ein Sichtfeld mit einer Diagonalen von größer als 60° und insbesondere von größer als 70° bereitgestellt ist. Die Diagonale kann z.B. kleiner oder gleich 90°, 85°, 80° oder 75° sein. Furthermore, the first imaging optics can be designed such that it images the generated image so that the user is provided with a field of view with a diagonal of greater than 60 ° and in particular greater than 70 °. The diagonal may e.g. less than or equal to 90 °, 85 °, 80 ° or 75 °.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung ist die erste Abbildungsoptik dafür ausgebildet, ein in einer Bildebene erzeugtes Bild als virtuelles Bild so abzubilden, dass es der Benutzer im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung mit einem ersten Auge wahrnehmen kann. Damit ist die Eigenschaft der ersten Abbildungsoptik näher beschrieben, ohne dass die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung ein Element zur Erzeugung des erzeugten Bildes enthalten muß. Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung umfaßt somit bevorzugt nur die Haltevorrichtung und die erste Abbildungsoptik. In the case of the display device according to the invention, the first imaging optical unit is designed to image an image generated in an image plane as a virtual image so that the user can perceive it with a first eye in the state of the holding device mounted on the head. Thus, the property of the first imaging optics is described in detail, without the display device according to the invention must contain an element for generating the generated image. The display device according to the invention thus preferably comprises only the holding device and the first imaging optics.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann in der Bildebene ein Bildgeber angeordnet sein, der das Bild erzeugt, das mittels der ersten Abbildungsoptik abgebildet ist. Der Bildgeber kann insbesondere ein selbstleuchtendes Display sein. Ferner kann der Bildgeber ein LCD-Modul, ein LCoS-Modul oder ein OLED-Modul aufweisen. Der Bildgeber kann eine Mehrzahl von (z.B. in Zeilen und Spalten angeordneten) Pixeln aufweisen, von denen jeweils ein Lichtbündel ausgehen kann, um das gewünschte Bild zu erzeugen. In the display device according to the invention can be arranged in the image plane, an imager which generates the image, which is imaged by means of the first imaging optics. The imager may in particular be a self-luminous display. Furthermore, the imager can have an LCD module, an LCoS module or an OLED module. The imager may comprise a plurality of pixels (e.g., arranged in rows and columns), each of which may emit a beam of light to produce the desired image.
Der Bildgeber kann auch Teil eines weiteren Gerätes bzw. einer Vorrichtung sein. So kann beispielsweise ein Mobiltelefon oder eine sonstige tragbare elektronische Vorrichtung mit einem entsprechenden Display eingesetzt werden. Auch ist es möglich, ein Display für eine solche Vorrichtung als solches zu benutzen. The imager may also be part of another device or a device. For example, a mobile phone or other portable electronic device can be used with a corresponding display. It is also possible to use a display for such a device as such.
Bevorzugt kann der Bildgeber auswechselbar in der Bildebene angeordnet sein. So kann z.B. eine Halterung für den Bildgeber vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Halterung für ein spezielles Mobiltelefon angepaßt sein, so dass der Benutzer sein Mobiltelefon in die Anzeigevorrichtung einsetzen und benutzen kann. Preferably, the imager can be interchangeably arranged in the image plane. Thus, e.g. be provided a holder for the imager. For example, the holder may be adapted for a particular mobile phone so that the user can insert and use his mobile phone in the display device.
Die erste Abbildungsoptik kann insbesondere so ausgebildet sein, dass der Abstand der beiden Linsen nicht änderbar ist. Es ist jedoch auch möglich, die beiden Linsen so zu haltern, dass sie entlang der optischen Achse verschiebbar sind. Die Halterung kann so ausgebildet sein, dass die erste Linse und/oder die zweite Linse entlang der optischen Achse verschiebbar ist. Diese Verschiebbarkeit kann z.B. für einen Dioptrienausgleich für einen Benutzer eingesetzt werden. The first imaging optics can in particular be designed so that the distance between the two lenses is not changeable. However, it is also possible to support the two lenses so that they are displaceable along the optical axis. The holder may be formed so that the first lens and / or the second lens is displaceable along the optical axis. This displacement can be used eg for a diopter compensation for a user.
Zusätzlich oder alternativ kann die Halterung der beiden Linsen so ausgebildet sein, dass eine Verstellung oder Verschiebung quer oder senkrecht zur optischen Achse möglich ist. Damit kann eine Anpassung der Lage der ersten Abbildungsoptik an die Position des Auges durchgeführt werden. Insbesondere kann eine Anpassung an den Pupillenabstand des Benutzers erfolgen. Additionally or alternatively, the holder of the two lenses may be formed so that an adjustment or displacement transversely or perpendicular to the optical axis is possible. Thus, an adjustment of the position of the first imaging optics to the position of the eye can be performed. In particular, an adaptation to the pupillary distance of the user can take place.
Die Linsen der ersten Abbildungsoptik sind bevorzugt koaxial angeordnet und weisen somit eine gemeinsame optische Achse auf. The lenses of the first imaging optics are preferably arranged coaxially and thus have a common optical axis.
Die erste Abbildungsoptik kann insbesondere so ausgebildet sein, dass das Strehl-Verhältnis für jeden Feldwinkel größer oder gleich 0,3 und insbesondere größer oder gleich 0,4 ist. In particular, the first imaging optics can be designed so that the Strehl ratio for each field angle is greater than or equal to 0.3 and in particular greater than or equal to 0.4.
Die erste Abbildungsoptik kann insbesondere so ausgebildet sein, dass der Betrag der Brennweite der ersten Linse in etwa dem Betrag der Brennweite der zweiten Linse entspricht. Insbesondere kann der Unterschied zwischen den Beträgen der Brennweiten nicht mehr als 30% und insbesondere nicht mehr als 20 % betragen. Der Betrag der Brennweite der zweiten Linse kann größer oder kleiner als der Betrag der Brennweite der ersten Linse sein. Insbesondere kann der Betrag der Brennweite der zweiten Linse dem 0,9- bis 1,2-fachen des Betrages der Brennweite der ersten Linse betragen. In particular, the first imaging optics can be designed so that the amount of the focal length of the first lens corresponds approximately to the amount of the focal length of the second lens. In particular, the difference between the amounts of the focal lengths can not be more than 30% and in particular not more than 20%. The amount of the focal length of the second lens may be larger or smaller than the amount of the focal length of the first lens. In particular, the amount of the focal length of the second lens may be 0.9 to 1.2 times the amount of the focal length of the first lens.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann die erste Linse als Konvex-Konkav-Linse ausgebildet sein, deren konkave Seite der Bildebene zugewandt ist. Damit lassen sich sehr gute Abbildungseigenschaften verwirklichen. Insbesondere ist die Bereitstellung einer großen Austrittspupille möglich. In the display device according to the invention, the first lens may be formed as a convex-concave lens whose concave side faces the image plane. This allows very good imaging properties to be realized. In particular, the provision of a large exit pupil is possible.
Die konkave Seite der ersten Linse kann insbesondere im wesentlichen kegelförmig ausgebildet sein, wobei die kegelförmige Ausbildung eine abgerundete Spitze (im Bereich der optischen Achse) aufweist. Insbesondere kann die kegelförmige Ausbildung einem geraden Kreiskegel entsprechen, dessen Spitze abgerundet ist. The concave side of the first lens may, in particular, have a substantially conical shape, the conical shape having a rounded tip (in the region of the optical axis). In particular, the conical design may correspond to a straight circular cone whose tip is rounded.
Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann neben der ersten Abbildungsoptik eine zweite Abbildungsoptik aufweisen, die in gleicher Weise ausgebildet ist wie die erste Abbildungsoptik, wobei die zweite Abbildungsoptik dafür ausgebildet ist, ein erzeugtes zweites Bild einem zweiten Auge des Benutzers als virtuelles Bild bereitzustellen, wenn dieser die Haltevorrichtung auf dem Kopf trägt. The display device according to the invention may have, in addition to the first imaging optics, a second imaging optic which is designed in the same way as the first imaging optic, wherein the second imaging optic is designed to provide a generated second image to a second eye of the user as a virtual image, if the latter holds the holding device wearing on the head.
Die zweite Abbildungsoptik kann insbesondere so ausgebildet sein, dass der Abstand der beiden Linsen nicht änderbar ist. Es ist jedoch auch möglich, die beiden Linsen so zu haltern, dass sie entlang der optischen Achse verschiebbar sind. Die Halterung kann so ausgebildet sein, dass die erste Linse und/oder die zweite Linse der zweiten Abbildungsoptik entlang der optischen Achse verschiebbar ist. Diese Verschiebbarkeit kann z.B. für einen Dioptrienausgleich für einen Benutzer eingesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Halterung so ausgebildet sein, dass die beiden Linsen der zweiten Abbildungsoptik quer oder senkrecht zur optischen Achse positioniert werden können. Damit ist eine Anpassung an den vorliegenden Pupillenabstand des jeweiligen Benutzers leicht möglich. The second imaging optics may in particular be designed so that the distance between the two lenses is not changeable. However, it is also possible to support the two lenses so that they are displaceable along the optical axis. The holder can be designed so that the first lens and / or the second lens of the second imaging optical system is displaceable along the optical axis. This displaceability can e.g. be used for a diopter compensation for a user. Additionally or alternatively, the holder may be formed so that the two lenses of the second imaging optics can be positioned transversely or perpendicular to the optical axis. Thus, an adaptation to the available pupil distance of each user is easily possible.
Für beide Abbildungsoptiken kann ein separater Bildgeber in der Anzeigevorrichtung angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass ein gemeinsamer Bildgeber vorgesehen ist, der einen Abschnitt für die erste Abbildungsoptik und einen Abschnitt für die zweite Abbildungsoptik aufweist. Die beiden Abschnitte sind bevorzugt voneinander getrennt. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass, wenn der Benutzer sein Mobiltelefon als Bildgeber nutzt, ein Teil des Bildschirms des Mobiltelefons für die erste Abbildungsoptik das Bild erzeugt und ein anderer Teil des Bildschirms des Mobiltelefons das Bild für die zweite Abbildungsoptik erzeugt. For both imaging optics, a separate imager can be arranged in the display device. However, it is also possible that a common imager is provided which has a section for the first imaging optics and a section for the second imaging optics. The two sections are preferably separated from each other. This can be realized, for example, if, when the user uses his mobile phone as an imager, a part of the screen of the mobile phone for the first imaging optics generates the image and another part of the screen of the mobile phone generates the image for the second imaging optics.
Der Bildgeber kann so ausgebildet sein, dass er ein monochromatisches oder ein mehrfarbiges Bild erzeugt. The imager may be configured to produce a monochromatic or a multicolor image.
Die Haltevorrichtung kann brillenartig ausgebildet sein. Insbesondere kann sie eine Nasenauflage aufweisen. Es ist jedoch auch jede andere Art der Haltevorrichtung möglich, die ein Tragen der Anzeigevorrichtung auf dem Kopf des Benutzers zuläßt. The holding device may be formed like a spectacle. In particular, it may have a nose pad. However, it is also possible any other type of holding device that allows wearing of the display device on the head of the user.
Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann weitere, dem Fachmann bekannte Elemente aufweisen, die zu ihrem Betrieb notwendig sind. The display device according to the invention may have further, known in the art elements that are necessary for their operation.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail for example with reference to the accompanying drawings, which also disclose characteristics essential to the invention. Show it:
In
Die Anzeigevorrichtung
Die Anzeigevorrichtung
Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung
Die Anzeigevorrichtung
In
Die erste Bildeinheit
Der flächige Bildgeber, der ein selbstleuchtendes Display sein und z.B. ein LCD-Modul, ein LCoS-Modul oder ein OLED-Modul umfassen kann, erzeugt unter der Steuerung der Steuereinheit
Der flächige Bildgeber
Die in
Wie insbesondere der Darstellung in
Die erste Linse
Die vier Grenzflächen können durch die folgende Flächengleichung beschrieben werden, wobei r die radiale Höhe auf der Fläche ist. The four interfaces can be described by the following surface equation, where r is the radial height on the surface.
Die Asphärenkonstanten für die Flächen sind in nachfolgender Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
Die Abstände entlang der optischen Achse OA sind in der nachfolgenden Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
Die erste Linse
Da die beiden Linsen
Die Brennweite der ersten Linse beträgt bei der hier beschriebenen Ausführungsform –18,7 mm und die Brennweite der zweiten Linse
So wird das virtuelle Bild dem Benutzer mit einem Sichtfeld S mit α1 = 60° in y-Richtung und α2 = 45° in x-Richtung (
Die auftretenden Verzeichnungen innerhalb dieses Sichtfeldes α1 und α2 sind in
In
Die Kurve K1 zeigt den theoretischen Idealfall und die restlichen Kurven zeigen die Modulationsübertragungsfunktion für verschiedene Feldwinkel im Sichtfeld, wobei mit durchgezogenen Linien die Modulationsübertragungsfunktion für die y-Richtung und mit gestrichelten Linien für die x-Richtung dargestellt sind. Des weiteren sind für jeden Feldwinkel Wellenlängen 643 nm, 546 nm und 480 nm mit den Wichtungen 5:10:3 berücksichtigt. The curve K1 shows the theoretical ideal case and the remaining curves show the modulation transfer function for different field angles in the field of view, with the solid lines Modulation transfer function for the y-direction and dashed lines for the x-direction are shown. Furthermore, wavelengths 643 nm, 546 nm and 480 nm with the weights 5: 10: 3 are taken into account for each field angle.
Die Kurve K2 betrifft einen Feldwinkel von 0° und somit den Punkt des virtuellen Bildes auf der optischen Achse OA. Hier fallen die Modulationsübertragungsfunktionen für die x-Richtung und die y-Richtung zusammen. Von der Kurve K2 hin zu den Kurven K3 und K4 nehmen die Feldwinkel zu. Die Kurve K3 betrifft einen Feldwinkel von 37,5° für die y-Richtung und die Kurve K4 betrifft einen Feldwinkel von 37,5° für die x-Richtung. Die Kurven K3 und K4 betreffen somit die diagonalen Ecken des virtuellen Bildes. Wesentlich an der Darstellung in
Aus der Darstellung von
In
Bei der Darstellung gemäß
Die gleiche Darstellung wie in
Des weiteren stellt die Abbildungsoptik
In
Die Abbildungsoptik
Während bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen die erste Linse
Die vier Grenzflächen
Die Abstände entlang der optischen Achse OA sind in der nachfolgenden Tabelle 5 angegeben. Tabelle 5
Neben dem großen Durchmesser der Austrittspupille
In
Bei dieser Abwandlung umfasst die Abbildungsoptik
Linse
Die vier Grenzflächen
Die Abstände entlang der optischen Achse OA sind in der nachfolgenden Tabelle 8 angegeben. Tabelle 8
Bei dieser Ausführungsform weist die runde Austrittspupille
Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß
Bei der bisherigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, dass jede Bildeinheit
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung
Das Vorderteil
Statt der Bügel
Ferner sind schematisch die erste und zweite Abbildungsoptik
Die Anzeigevorrichtung gemäß
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