DE102016007426A1

DE102016007426A1 - Virtual Reality and Augmented Reality Glasses screen

Info

Publication number: DE102016007426A1
Application number: DE102016007426.4A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2017-12-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildschirm zur Projektion von realen, künstlichen oder überlagerten bildlichen Inhalten auf die Netzhaut des Auges aus kurzer Distanz, welches aus wenigstens einem leuchtwinkelreduzierenden Element (315) und einem herkömmlichen Bildschirm (310), einem Bildschirm mit fokussierend ausgebildeten Pixeln oder Pixelgruppen mit wenigstens einem fokussierendem Element mit nebeneinanderliegenden Linsen zur Lichtrichtungsvorgabe gebildet ist. Die vorliegende Erfindung erlaubt eine scharfe Darstellung (325) der bildlichen Inhalte des Bildschirms (335) aus einem brillenüblichen Abstand zwischen Bildschirm und Auge bei gleichzeitiger Darstellung der realen Bildinformationen (330). Die Ausbildung des Bildschirms kann zur besseren Darstellung beider Informationen aus mehreren Schichten der genannten Elemente ausgebildet sein.The present invention relates to a screen for projection of real, artificial or superimposed visual contents on the retina of the eye from a short distance, which comprises at least one light angle reducing element (315) and a conventional screen (310), a screen having focusing pixels or groups of pixels is formed with at least one focusing element with adjacent lenses for Lichtrichtungsvorgabe. The present invention allows a sharp representation (325) of the pictorial contents of the screen (335) from a standard eyeglass distance between the screen and the eye while displaying the real image information (330). The design of the screen can be designed to better display both information from multiple layers of said elements.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Bildschirm zur Verwendung aus kurzer Entfernung zum Auge zwecks Erweiterung des realen dahinterliegenden Bildes um virtuelle Informationen gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a screen for use from a short distance to the eye for the purpose of expanding the real underlying image to virtual information according to the preambles of the respective independent claims.

Zur heutigen Zeit existieren einige Arten von Brillen zur teilweisen Erweiterung der realen Bildinformationen um virtuelle Zusatzinformationen, bzw. zum vollständigen Virtualisieren der Realität.At the present time, some types of glasses exist for the partial expansion of the real image information to additional virtual information, or to fully virtualize the reality.

Die Shutter-Methode wird benutzt, in dem Brillengläser durch wechselseitiges Verdunkeln, für das jeweilige Auge nur die dafür vorgesehene Information zur Verfügung zu stellen und die nicht benötigte Informationen durch das Abdunkeln ausgeblendet werden. Diese Brillen setzen entweder eine synchronisierte Projektion der virtuellen Bildinformation auf eine Oberfläche, oder einen Bildschirm mit synchronisierten Bildinformationen. Diese Technologie wird aktuelle in Kinosälen, für Heimprojektionen und Fernsehgeräte verwendet zur Darstellung 3-dinemsionaler Film- und Bildinhalte verwendet. Eine ähnliche Rolle nimmt die 3D-Brille mit unterschiedliche polarisierten Gläsern, bzw. Folien ein, die von Computerbildschirmen bis zu Kinosälen verwendet wird.The shutter method is used in which the lenses are alternately darkened, only the information provided for each eye is provided, and the information that is not required is masked out by the darkening. These glasses either set a synchronized projection of the virtual image information onto a surface, or a screen with synchronized image information. This technology is currently used in movie theaters, for home projections and televisions to display 3-dinemsional film and image content. A similar role is played by the 3D glasses with different polarized glasses, or films, which is used by computer screens to cinemas.

Bei einer Projektions-Methode werden die Bildinformationen, entweder auf das Auge direkt projiziert, oder indirekt über spezielle Brillengläser umgelenkt. Diese Methode hat sich noch nicht etabliert, da die Projektion aus technischen Gründen nur einen beschränkten Sichtraum liefert.In a projection method, the image information, either directly projected onto the eye, or indirectly redirected via special lenses. This method has not yet established, because the projection provides only a limited viewing space for technical reasons.

Bei den Virtual Reality (VR) Brillen schaut der Mensch auf einen oder mehrere Bildschirme, welche in wenigen Zentimetern vom Auge entfernt sind und pro Auge verschiedene Informationen (Bilder) zeigen. Da jedoch das menschliche Auge nicht in der Lage ist, die Fokussierung auf so kurze Distanzen einzustellen, wird zwischen dem Auge und dem Bildschirm eine Linsengruppe als Objektiv eingesetzt, welches die Fokussierung anpasst. Sehr kleine Distanzen zwischen Bildschirm und Auge sind optisch ohne gravierende Nachteile mit einem Objektiv pro Bildschirm nicht realisierbar. Durch die Veränderung der Fokussierung, wird ein Eindruck erweckt, als säße die Person vor einem großen Bildschirm. Die Größe des virtuellen Bildschirms ist abhängig von der Bildschirmgröße des eingesetzten Gerätes. Das reale hinter dem Gerät liegende Bild wird dabei zur Verbesserung der Bildqualität vollständig ausgeblendet oder per Kamera(s) zum Bildschirm übertragen, welcher das reale Bild mit zusätzlichen Informationen überlagert. Dieses ist unter dem Namen „Augmented Reality” (AR) bekannt.In Virtual Reality (VR) glasses, people look at one or more screens, which are a few centimeters away from the eye and show different information (pictures) per eye. However, since the human eye is incapable of focusing at such short distances, a lens group is used as an objective between the eye and the screen, which adjusts the focus. Very small distances between the screen and the eye can not be realized optically without serious disadvantages with one lens per screen. By changing the focus, it creates the impression that the person is sitting in front of a large screen. The size of the virtual screen depends on the screen size of the device used. The real image lying behind the device is thereby completely faded out to improve the image quality or transferred by camera (s) to the screen, which superimposes the real image with additional information. This is known as Augmented Reality (AR).

Diese bekannten Technologien zur Erzeugung einer dreidimensionalen virtuellen Darstellung haben die Nachteile, dass entweder die Umgebung durch aufwändige Projektionen mit mehreren Projektoren oder Bildschirme dazu benötigt werden, oder dass die dafür benutzten Konstruktionen entweder schwer und nicht lange benutzbar sind, oder die Sicht durch Zusatzelemente deutlich einschränken.These known technologies for generating a three-dimensional virtual representation have the disadvantages that either the environment is required by elaborate projections with multiple projectors or screens, or that the constructions used for it either heavy and not long usable, or significantly limit the view through additional elements ,

Ein herkömmlicher Bildschirm, verursacht bei Draufsicht aus kurzer Brillenglas-Distanz aufgrund des großen Leuchtwinkels und der damit entstehenden Zerstreuung ein verschwommenes Bild und ist daher als Brillen-Bildschirm ohne weiteres nicht einsetzbar.A conventional screen, caused in plan view of short lens distance due to the large arc of light and the resulting dispersion a blurred picture and therefore can not be used as a glasses screen readily.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen Bildschirm mit einem sehr kleinen Betrachtungswinkel als Brillen-Bildschirmeinheit einzusetzen. Der Aufbau kann pro Auge entweder aus mindestens einem Bildschirm mit einem angepassten Betrachtungswinkel bestehen, oder aus einen handelsüblichen Bildschirm mit einem großen Betrachtungswinkel, welcher durch mindestens ein zusätzliches Element zur Reduzierung des Betrachtungswinkels den Benutzungsabstand auf Brillenglasdistanz. Es gibt 2 verschiedene Elemente welche den großen Leuchtwinkel (auch Betrachtungswinkel genannt) auf eine parallel gerichtete Lichtrichtung oder auf einen Punkt hin fokussieren können.

1. Die Fokussierung pro Bildschirmpixel, oder Pixelgruppe in Form eines Linsenrasters, welches, leuchtwinkelreduzierende Fokussierlinsen beinhaltet. Dadurch werden die Bildinformationen einzelner Pixel, oder Pixelgruppen fokussiert auf das Auge übertragen, was zur scharfen Abbildung des Bildes auf der Netzhaut ermöglicht. Vorteilig ist der Einsatz als VR-Brille durch die Einfachheit des Aufbaus und die Unabhängigkeit vom Tageslicht. Nachteilig ist dabei die benötigte Abschottung der realen Bildinformationen hinter dem Bildschirm aufgrund des Linsenrasters, welcher das reale Bild bis zur Unkenntlichkeit verzerrt und somit den Einsatz als AR-Brille verhindert.
2. Die Lichtformer-Variante besteht aus einem Wabenfilter, welches den Leuchtwinkel jedes einzelnen Pixels auf einen möglichst kleinen Winkel reduziert, was ebenfalls dazu führt, dass jeder Wabenfilter-Tunnel nur einen begrenzten Bildbereich zu einem begrenzten Netzhaut-Bereich zulässt und damit ebenfalls ein erkennbares virtuelles Bild aus der Distanz optischer Brillen auf die Netzhaut des Auges übertragen werden kann. Vorteilig bei der Verwendung ohne künstliche Bildschirmhintergrundbeleuchtung ist die Möglichkeit des Einsatzes als AR-Brille, da keine fokussierenden Elemente im Lichtweg vorhanden sind. Auch der Einsatz als VR-Brille ist möglich. Nachteilig bei dem Wabenfilter ist die fehlende Möglichkeit der Fokussierung, was zu leicht unscharfen Projektionen der Bildschirminformation auf der Netzhaut führt.

The invention is based on the idea to use a screen with a very small viewing angle as a spectacle screen unit. The construction can consist of at least one screen with an adapted viewing angle per eye, or of a commercially available screen with a large viewing angle, which uses at least one additional element for reducing the viewing angle the distance of use to spectacle lens distance. There are 2 different elements which can focus on the large luminous angle (also called viewing angle) in a collimated light direction or on a point.

1. The focusing per screen pixel, or pixel group in the form of a lenticular grid, which contains, light-angle-reducing focusing lenses. As a result, the image information of individual pixels, or groups of pixels are focused on the eye transmitted, which allows for the sharp image of the image on the retina. Advantageous is the use as VR glasses by the simplicity of the structure and independence from daylight. The disadvantage here is the required foreclosure of the real image information behind the screen due to the lens grid, which distorts the real image beyond recognition and thus prevents use as AR glasses.
2. The Lichtformer variant consists of a honeycomb filter, which reduces the luminous angle of each pixel to the smallest possible angle, which also means that each honeycomb filter tunnel allows only a limited image area to a limited retinal area and thus also a recognizable virtual image can be transmitted from the distance of optical glasses to the retina of the eye. The advantage of using it without artificial backlighting is the possibility to use it as AR-glasses, as there are no focusing elements in the light path. The use as a VR glasses is possible. adversely in the honeycomb filter is the lack of possibility of focusing, resulting in slightly blurred projections of the screen information on the retina.

Durch eine gezielte Kombination aus mindestens einem Linsenrasters und mindestens einem Wabenfilter ist mit dieser Erfindung möglich ohne einer flächigen Bildschirmhintergrundbeleuchtung beide Bildinformationen, sowohl die reale, als auch die virtuelle, scharf auf die Netzhaut des Auges zu projizieren. Beim Verwenden von mindestens zwei Linsenraster sind diese auf fehlerfreien Transport der realen Bildinformationen durch den kompletten Aufbau ausgelegt, welcher die Ausleuchtung der einzelnen Bildschirmpixel berücksichtigt. Der Wabenfilter dient dabei zur Verminderung der Lichtzerstreuung und somit zum Erhalt der Fokussierung.By means of a specific combination of at least one lenticular grid and at least one honeycomb filter, it is possible with this invention to project both image information, both the real and the virtual, sharply onto the retina of the eye without a flat screen background illumination. When using at least two lenticular grids, these are designed for error-free transport of the real image information through the complete structure, which takes into account the illumination of the individual screen pixels. The honeycomb filter serves to reduce the light scattering and thus to obtain the focus.

Diese Erfindung ermöglicht es dem Benutzer durch eine zusätzliche Beleuchtungseinheit den Einsatz der Brille als eine reine VR-Brille.This invention allows the user through an additional lighting unit, the use of the glasses as a pure VR glasses.

Es können Bildschirme hergestellt werden, welche die Informationen mit einem sehr kleinen Betrachtungswinkel, parallel oder auf die Augenlinse fokussiert projizieren. Vor allem aber können herkömmliche LCD-, OLED- und andere Bildschirme durch die Anbringung von zusätzlichen angepassten Wabenfiltern und Linsenrasterns zu VR- oder AR-Brillen-Bildschirmen umgebaut werden. Der Einsatz von Wabenfilter-Brillen-Bildschirmen als Brillengläsern ermöglicht ein Sehfeld mit großem Winkel bei geringem Gewicht und im Vergleich zu den heutigen VR-/AR-Brillen einen dünnen und leichten Aufbau. Durch das Unterbinden der Zerstreuungskreise auf der Netzhaut, wie bei einer stenopäischer Lücke, erzeugen die Wabenfilter eine große Tiefenschärfe, was die Fehlsichtigkeit bis zu einem gewissen Grad ausgleichen kann und somit auch für viele Brillenträger das Tragen der Korrekturbrille beim Einsatz der Bildschirme ohne Hintergrundbeleuchtung überflüssig macht.Screens can be made which project the information at a very small viewing angle, parallel or focused on the lens of the eye. Most importantly, conventional LCD, OLED, and other displays can be converted to VR or AR goggle screens by adding additional custom honeycomb filters and lens grids. The use of honeycomb filter spectacle screens as eyeglass lenses allows a high angle field of view with low weight and a thin and light construction compared to today's VR / AR glasses. By eliminating the circles of confusion on the retina, such as in a stenopic gap, the honeycomb filters produce a large depth of field, which can compensate for ametropia to some extent and thus also makes it unnecessary for many eyeglass wearers to wear the corrective glasses when using the screens without backlighting ,

Die Form der Wabenfilter-Tunnel kann, in jeder Form ausgeführt sein: rund, oval, mehreckig. Ebenso kann die leuchtwinkel-/betrachtungswinkelreduzierende Funktionalität des Wabenfilters durch verschiedene Technologien erzeugt werden und aus verschiedenen Werkstoffen ermöglicht werden. Z. B. durch Aussparrungen im Material, durch nebeneinander liegende Lichtwellenleiter mit nichtreflektierender Oberfläche oder durch andere chemische, physische oder mechanische Herstellungsverfahren. Lediglich die leuchtwinkel-/betrachtungswinkelreduzierende Funktionalität muss gegeben sein.The shape of the honeycomb filter tunnel can be made in any shape: round, oval, polygonal. Likewise, the luminance angle / viewing angle reducing functionality of the honeycomb filter can be produced by various technologies and made possible from different materials. For example, by Aussparrungen in the material, by juxtaposed optical waveguides with non-reflective surface or by other chemical, physical or mechanical manufacturing processes. Only the light angle / viewing angle reducing functionality must be given.

Bei dem erfindungsgemäßen Bildschirm ist der Leuchtwinkel der Pixel, oder Pixelgruppen, parallel gerichtet oder auf das Auge fokussiert, was zur scharfen Darstellung auf der Netzhaut führt.In the screen according to the invention, the luminous angle of the pixels, or groups of pixels, is directed in parallel or focused on the eye, resulting in a sharp representation on the retina.

Es ist hervorzuheben, dass bei der Verwendung von mindestens einem Linsenrasters, diese die Fokussierung auf das Auge durchführen sollen.It should be emphasized that when using at least one lenticular screen, they should focus on the eye.

Bei dem erfindungsgemäßen Bildschirmaufbau kann der Wabenfilter sowohl vor, hinter als auch im Bildschirm angebracht sein. Eine Sandwich-Bauweise aus mehreren Bildschirmen und/oder mehreren Wabenfiltern ist ebenfalls möglich.In the screen structure according to the invention, the honeycomb filter can be mounted both in front of, behind and in the screen. A sandwich construction of several screens and / or several honeycomb filters is also possible.

Es ist anzumerken, dass bei der Verwendung von jeweils mindestens einem Bildschirm, einem Wabenfilter und einem Linsenraster der Bildschirm sowohl als Virtual Reality Brille, als auch als Augmented Reality Brille, verwendet werden kann.It should be noted that when using at least one screen, a honeycomb filter and a lenticular, the screen can be used both as virtual reality glasses and as augmented reality glasses.

Es ist hervorzuheben, dass die Erfindung zur Darstellung von bildlichen Zusatzinformationen aus mindestens einem fokussierenden Bildschirm, einem sichtwinkelreduzierendem Bildschirm oder aus einem herkömmlichen Bildschirm und mindestens einem sichtwinkelreduzierendem Wabenfilter, oder einem herkömmlichen Bildschirm und mindestens einem fokussierendem Linsenraster ausgeführt werden kann, welcher die fokussierende und/oder leuchtwinkelverändernde Eigenschaften beinhaltet. D. h. ein auf das Auge fokussierender Bildschirm kann vom Aufbau her aus mehrere konstruktiven Elementen ausgeführt sein, z. B. Bildschirm und Wabenfilter, Bildschirm mit Linsenraster(n), Bildschirm mit Wabenfilter und Linsenraster(n), bzw. fokussierender und/oder leuchtwinkelreduzierender Bildschirm.It should be emphasized that the invention can be embodied to display additional visual information from at least one focusing screen, one viewing angle reducing screen or one conventional screen and at least one viewing angle reducing honeycomb filter, or a conventional screen and at least one focussing lenticular grid. or light-angle changing properties. Ie. a focusing on the eye screen can be executed from the construction of several structural elements, eg. Screen and honeycomb filter, screen with lenticular grid (s), screen with honeycomb filter and lenticular grid (s), or focusing and / or light angle reducing screen.

Bei dem erfindungsgemäßen Bildschirmaufbau können die Linsenraster auch elektrisch oder mechanisch verstellbar ausgeführt sein, um zusätzliche Anpassungen vornehmen zu können.In the screen structure according to the invention, the lenticular grid can also be made electrically or mechanically adjustable in order to make additional adjustments.

Es ist hervorzuheben, dass der erfindungsgemäße Bildschirm oder einzelne Elemente davon sowohl gerade, als auch auf mehrere Achsen bezogen gewölbt ausgeführt werden können.It should be emphasized that the screen according to the invention or individual elements of which can be performed both curved straight and on several axes curved.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau muss der dabei entstehende Sichtwinkel gegenüber dem natürlichen Sehwinkel nicht eingehalten werden. Durch den Einsatz verschiedener Wabenfilter und Linsenraster ist es möglich der Sichtwinkel gegenüber dem natürlichen Augen-Sichtwinkel auch ungleichmäßig zu verändern.In the structure according to the invention, the resulting viewing angle with respect to the natural visual angle need not be complied with. The use of different honeycomb filters and lenticular raster makes it possible to change the viewing angle unevenly compared to the natural eye viewing angle.

Es ist hervorzuheben, dass der Bildschirm dazu verwendet werden kann eine weitwinkligere, (d. h. verkleinerte), vergrößerte oder kombinierte Darstellungen der realen Informationen auf dem Auge zu projizieren.It should be noted that the screen can be used to project more wide-angle (i.e., reduced), enlarged or combined representations of the real information on the eye.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau können somit VR-/AR-Brillen mit angepassten Sichtrichtungen auch für Menschen mit starken Augenfehlstellungen (z. B. beim Schielen) hergestellt werden.In the structure according to the invention can thus VR / AR glasses with adapted Sighting also for people with severe eye deformities (eg when squinting) are produced.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur die in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar 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 combination indicated, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt einen Unterschied zwischen den Leuchtwinkeln jeweils eines Pixels bei einem herkömmlichen Bildschirm und einem fokussierenden Bildschirm zur Illustration der Abbildung auf der Netzhaut. 1 shows a difference between the luminous angles of each pixel in a conventional screen and a focusing screen to illustrate the image on the retina.

2 zeigt die Projektion zweier Pixel unterschiedlicher Positionen eines herkömmlichen Bildschirms bei Verwendung eines Linsenrasters auf die Netzhaut. 2 shows the projection of two pixels of different positions of a conventional screen when using a lens grid on the retina.

3 zeigt die Projektionen des Bildschirms und der realen Bildinformation zur selben Zeit beim Einsatz eines herkömmlichen Bildschirms mit einem Wabenfilter auf die Netzhaut. 3 shows the projections of the screen and the real image information at the same time when using a conventional screen with a honeycomb filter on the retina.

4 zeigt die Projektionen des Bildschirms und der realen Bildinformation beim Einsatz eines herkömmlichen Bildschirms unter Verwendung mehrerer beschriebener Elemente. 4 shows the projections of the screen and the real image information when using a conventional screen using a plurality of described elements.

5a–c zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele möglicher Bildschirmanordnungen und Bildschirmformen im Schnittbild. 5a -C show various embodiments of possible screen arrangements and screen forms in a sectional view.

6a–d zeigen in der Draufsicht verschiedene Ausführungsbeispiele möglicher Linsenrasterformen. 6a Figure d show in plan view various embodiments of possible lenticular shapes.

7a–c zeigen Beispiele zur Möglichkeit der Veränderung, bzw. zur Verschiebung des Sehwinkels gegenüber dem natürlichen Sehwinkel des Auges durch einen aus mehreren Elementen bestehenden Bildschirm. 7a -C show examples of the possibility of altering or shifting the visual angle with respect to the natural visual angle of the eye through a multi-element screen.

8 zeigt die Informationsdurchlässigkeit eines sichtwinkelreduzierendem Element 8th shows the information transmission of a viewing angle reducing element

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

1a und 1b zeigen die Gegenüberstellung im Schnittbild eines Auges 110 eines Bildpunktes (Pixel) 115 eines herkömmlichen Bildschirms 100 und eines Pixels 150 eines fokussierenden Bildschirms 145 bei identischem Abstand 125 zwischen Bildschirm und Auge. Bei dem herkömmlichen Bildschirm mit herkömmlichen Pixeln erfolgt bei kurzer Distanz zum Auge eine weitwinklige Projektion 170, die durch die Iris 105 auf einen kleineren Winkel 120 beschnitten wird und durch die Augenlinse 130 fokussiert wird. Durch den immer noch großen Winkel der Projektion 120 entsteht ein Abbild des Pixels auf der Netzhaut 135, welches durch die große Verteilung 140 der Pixelinformation nicht fokussiert erscheint und somit nicht als Pixel erkennbar ist. Ein erfindungsgemäßer Bildschirm 145 fokussiert den gesamten Leuchtwinkel 155 jedes Pixels 150 bei identischem Abstand zum Auge auf einen zur Augenlinse passenden Projektionswinkel. Durch die angepasste Fokussierung entsteht auf der Netzhaut ein fokussiertes Abbild 160 des Pixels. Das projizierte Pixel erscheint, aufgrund der korrekten Fokussierung auf ein möglichst kleines Maß 165, scharf und klar abgrenzend. 1a and 1b show the juxtaposition in the sectional view of an eye 110 of a pixel 115 a conventional screen 100 and a pixel 150 a focusing screen 145 at the same distance 125 between screen and eye. In the conventional screen with conventional pixels takes place at a short distance to the eye, a wide-angle projection 170 passing through the iris 105 on a smaller angle 120 is cut and through the eye lens 130 is focused. Due to the still large angle of the projection 120 creates an image of the pixel on the retina 135 which is due to the large distribution 140 the pixel information does not appear focused and thus can not be recognized as a pixel. An inventive screen 145 focuses the entire lighting angle 155 every pixel 150 at an identical distance to the eye to an appropriate projection angle to the lens. The adjusted focus creates a focused image on the retina 160 of the pixel. The projected pixel appears to be as small as possible due to the correct focus 165 , sharply and clearly demarcating.

In der 2a und 2b wird im seitlichen Schnittbild eines Auges der Unterschied einer Projektion zweier Pixel 205 eines herkömmlichen Bildschirms 215 mit zwei einzeln fokussierenden Linsen 220 eines Linsenrasters und der Projektion derselben Pixel ohne Fokussierung dargestellt. Die sich hinter dem Bildschirm befindliche Hintergrundbeleuchtung 200 dient bei herkömmlichen Bildschirmen 215 als Hintergrundbeleuchtung, welche bei selbstleuchtenden Bildschirmen entfällt. Die durch Linsenraser 220 fokussierten Pixel erscheinen auf der Netzhaut 225 scharf und sind als Pixel erkennbar. Die Pixel ohne Fokussierung erscheinen dagegen als große verschwommene Flecken 230 und sind nicht erkennbar.In the 2a and 2 B is the difference in the projection of two pixels in the lateral cross-section of an eye 205 a conventional screen 215 with two individually focusing lenses 220 of a lens grid and the projection of the same pixels without focusing. The backlight behind the screen 200 serves with conventional screens 215 as a backlight, which is omitted in self-luminous screens. The through lens rotors 220 focused pixels appear on the retina 225 sharp and are recognizable as pixels. The non-focused pixels appear as large blurred spots 230 and are not recognizable.

3 stellt eine Abbildung eines Gegenstandes 300 auf der Netzhaut 330 dar, welche mit zusätzlicher Information 335 überlagert wurde. Die künstlich erzeugte Information 335 auf dem Bildschirm 310 beeinflusst die Projektion des realen Bildes 330 nur in dem überlagerten Bereich. Durch den Einsatz eines leuchtwinkelbegrenzenden Elements 315, auch als Wabenfilter bekannt, wird die auf dem Bildschirm 310 erzeugte zusätzliche Bildinformation 335 auf der Netzhaut des Auges als ein scharfes Abbild 325 dargestellt. Diese zusätzliche Bildinformation 325 überlagert die reale Information 330 und führt zu einer Erweiterung der realen Bildinformation 330 um künstlich erzeugte Informationen 325 und somit zur erweiterten Realität (engl. augmented reality). 3 represents a picture of an object 300 on the retina 330 which with additional information 335 was superimposed. The artificially generated information 335 on the screen 310 influences the projection of the real image 330 only in the superimposed area. By using a light-angle limiting element 315 Also known as a honeycomb filter, it's on the screen 310 generated additional image information 335 on the retina of the eye as a sharp image 325 shown. This additional picture information 325 overlays the real information 330 and leads to an expansion of the real image information 330 around artificially generated information 325 and thus to augmented reality.

Die Funktionsweise in 4a zeigt einen Gegenstand mit Projektionslinien 405 des Gegenstandes, welche ein Wabenfilter 420 durchlässt und Projektionslinien 410, die der Wabenfilter absorbiert. Gemäß der Erfindung durchleuchtet die Projektion des realen Bildes mehrere Komponenten: den Bildschirm 415 zur Einblendung zusätzlicher Informationen, den Wabenfilter 420 zur Absorption nicht erwünschter Bildinformationsrichtungen 410 und Linsenraster 435, bestehend aus vielen kleinen Linsen zur besseren Fokussierung der Projektionen. Der erfindungsgemäße Aufbau 415/420/435 lässt nur geradlinig zum Wabenfilter eintretende Bildinformationen 405 durch und projiziert diese zusammen mit der zusätzlich erzeugten Bildinformation 430 auf die Netzhaut 455/460 des Auges. In der vergrößerten Darstellung, 4b, sind ausgehende oder reflektierte Lichtstrahlen eines Gegenstands 400 mit zum Wabenfilter 420 passender Richtung 405 und unpassender Richtung 410 dargestellt. Der passende Lichtstrahl 405 passiert dabei die Linsenraster 435, den herkömmlichen Bildschirm 415 mit nicht angeregten Pixeln 440, den Wabenfilter 420 zwischen den Wabenfilterwänden 445 in Richtung Auge 455. Der zum Wabenfilter 420 unpassende Lichtstrahl 410 wird aufgrund des Eintrittswinkels an mindestens einer Wabenfilterwand 445 absorbiert und gestoppt 450. In der vergrößerten Darstellung, 4c, ist die Einblendung der künstlich erzeugten Zusatzinformation bestehend aus Pixeln 430 eines herkömmlichen Bildschirms 415 dargestellt. Die von Pixeln 430 erzeugten Lichtstrahlen, welche den Wabenfilter ungehindert passieren 460 & 465 gelangen zum Auge und erzeugen erkennbare Bildinformationen. Weitwinklige Lichtstrahlen 470 der herkömmlichen Pixel 430 eines herkömmlichen Bildschirms 415 werden an den Wabenfilterwänden 445 absorbiert und gelangen somit nicht zum Auge.The functioning in 4a shows an object with projection lines 405 of the article, which is a honeycomb filter 420 lets through and projection lines 410 that absorbs the honeycomb filter. According to the invention, the projection of the real image illuminates several components: the screen 415 to display additional information, the honeycomb filter 420 for absorbing unwanted image information directions 410 and lenticular grid 435 , consisting of many small lenses to better focus the projections. The structure of the invention 415 / 420 / 435 leaves only straight to the honeycomb filter entering image information 405 and project this together with the additionally generated image information 430 on the retina 455 / 460 of the eye. In the enlarged view, 4b , are outgoing or reflected beams of an object 400 with to the honeycomb filter 420 appropriate direction 405 and inappropriate direction 410 shown. The right light beam 405 the lenticular grid happens during this process 435 , the conventional screen 415 with unexcited pixels 440 , the honeycomb filter 420 between the honeycomb filter walls 445 towards the eye 455 , The honeycomb filter 420 inappropriate light beam 410 becomes due to the entrance angle to at least one honeycomb filter wall 445 absorbed and stopped 450 , In the enlarged view, 4c , is the insertion of artificially generated additional information consisting of pixels 430 a conventional screen 415 shown. The pixels 430 generated light rays that pass through the honeycomb filter unhindered 460 & 465 get to the eye and produce recognizable image information. Wide-angle light rays 470 the conventional pixel 430 a conventional screen 415 be on the honeycomb filter walls 445 absorbs and thus does not reach the eye.

In 5a, 5b und 5c sind unterschiedliche Möglichkeiten zur physikalischen Form des erfindungsgemäßen nah an dem Auge positionierten Bildschirms dargestellt. Der Bildschirm kann sowohl in herkömmlicher gerader Form 505 aus einer Bildschirmeinheit ausgebildet sein, oder in gerader Form aus mehreren Bildschirmeinheiten 510 gebildet sein. Eine auf mindestens einer Achse gewölbte Form 515 stellt die optimale Form dar.In 5a . 5b and 5c different possibilities for the physical form of the screen according to the invention positioned close to the eye are shown. The screen can be both in conventional straight form 505 be formed from a screen unit, or in a straight form of several screen units 510 be formed. A curved shape on at least one axis 515 represents the optimal form.

6a, 6b und 6c stellen unterschiedliche Formen einzelner Linsen eines Linsenrasters in der Draufsicht und in 6d unterschiedliche Formen des Linsenrasters im Schnitt dar. Das Linsenraster kann so ausgebildet sein, dass jede fokussierende Linse 605 ein Pixel 600 des Bildschirms einzeln abdeckt und somit die Fokussierung pro Pixel erfolgt. Die Größe einzelner Linsen des Linsenrasters kann auch eine Pixelgruppe 610 fokussieren, welche aus mindestens 1 Pixel pro Achse besteht, jedoch nicht den ganzen Bildschirm. Eine Fokussierung einzelner Pixelreihen 615 ist auch möglich. Die Ausformung des Linsenrasters kann je nach Anforderung einseitig konkav 625, bzw. konvex, oder beidseitig konkav 620, bzw. konvex 630, geformt sein. 6a . 6b and 6c represent different shapes of individual lenses of a lenticular in plan view and in 6d different forms of the lenticular grid in section. The lenticular grid may be formed so that each focusing lens 605 a pixel 600 covers the screen individually and thus the focus per pixel takes place. The size of individual lenses of the lens grid can also be a pixel group 610 focus, which consists of at least 1 pixel per axis, but not the full screen. A focus of individual pixel rows 615 is possible, too. Depending on the requirements, the shape of the lenticular grid can be concave on one side 625 , or convex, or concave on both sides 620 , or convex 630 be shaped.

In 7a, 7b und 7c sind die Auswirkungen der Bildübertragungen unterschiedlich ausgeformter Bildschirmeinheiten dargestellt. 7a: Eine einfache Form der Bildschirmeinheit 705 bildet einen sich mittig auf der optischen Achse befindenden Gegenstand 700 anhand der Projektionslinien 730 geradlinig durch die Bildschirmeinheit 705 und durch die Linse 800 des Auges auf die Netzhaut 715. Dabei wird, sowohl der Eintrittswinkel der Projektionslinien 730, als auch die Projektionsachse durch den erfindungsgemäßen Bildschirm unverändert 725 auf die Netzhaut weitergeleitet. 7b: Ein Bildschirm 745 zur Versetzung der optischen Achse bildet einen von der optischen Achse versetzten Gegenstand 735 durch Einsatz optischer Elemente innerhalb der Bildschirmeinheit 745 so ab, dass der Eindruck 760 entsteht, dass sich dieses Objekt auf der optischen Achse befindet 765. 7c: Eine weitere Bildschirmform erlaubt durch optische Elemente eine Veränderung des Einfallswinkels 775 mit oder ohne Veränderung der optischen Achse. Ein Objekt 770 anderer Größe erscheint dadurch verkleinert oder vergrößert 765. Durch eine Kombination unterschiedlicher optischer Elemente kann die Bildschirmeinheit die realen Bildinformationen um optische Achsen verschieben und/oder bezüglich des Sehwinkels verändern.In 7a . 7b and 7c the effects of image transfers of differently shaped display units are shown. 7a : A simple form of the screen unit 705 forms an object located centrally on the optical axis 700 based on the projection lines 730 straight through the screen unit 705 and through the lens 800 of the eye on the retina 715 , It will, both the entrance angle of the projection lines 730 , as well as the projection axis through the screen according to the invention unchanged 725 forwarded to the retina. 7b : A screen 745 for the displacement of the optical axis forms an object offset from the optical axis 735 by using optical elements within the screen unit 745 so off that impression 760 arises that this object is on the optical axis 765 , 7c Another type of screen allows optical elements to change the angle of incidence 775 with or without change in the optical axis. An object 770 other size appears reduced or enlarged 765 , Through a combination of different optical elements, the screen unit can shift the real image information about optical axes and / or change with respect to the visual angle.

8 stellt die Auswirkung des winkelreduzierenden Wabenfilters dar. Das winkelreduzierende Element in Form eines Wabenfilters 835 lässt nur Bildinformationen von hier dargestellten Objekten 805 und 810 durch, welche nur auf den zum Wabenfilter passenden optischen Achsen 815 und 855 liegen. Die Projektionslinien 820 des oberen Objekts 805 liegen auf der optisch durchlässigen Achse 815 des Wabenfilters 835 an dieser Position und sind zudem zur Sehrichtung des Auges ausgerichtet. Daher kann die Bildinformation des Objekts 805 auf der Netzhaut abgebildet werden, das Objekt 805 ist sichtbar. Die Projektionslinien 830 des zweiten Objekts 810 liegen zwar ebenfalls auf der optisch durchlässigen Achse 855 des Wabenfilters 835, jedoch trifft die Bildinformation nicht die Iris-Öffnung des Auges und endet außen am Augapfel 850. Die Projektion auf der Netzhaut findet nicht statt. Das Objekt 810 ist somit nicht sichtbar. Die zum Auge passenden Projektionslinien 825 des zweiten Objekts 810 befinden sich nicht auf der optisch durchlässigen Achse des Wabenfilters 835 und die Bildinformationen werden an den Wabenfilterwänden 840 absorbiert. Das Objekt 810 ist somit nicht sichtbar. 8th represents the effect of the angle-reducing honeycomb filter. The angle-reducing element in the form of a honeycomb filter 835 leaves only image information of objects displayed here 805 and 810 through, which only on the honeycomb filter matching optical axes 815 and 855 lie. The projection lines 820 of the upper object 805 lie on the optically transparent axis 815 the honeycomb filter 835 in this position and are also aligned to the direction of the eye. Therefore, the image information of the object 805 to be imaged on the retina, the object 805 is visible. The projection lines 830 of the second object 810 Although also lie on the optically transparent axis 855 the honeycomb filter 835 However, the image information does not meet the iris opening of the eye and ends outside the eyeball 850 , The projection on the retina does not take place. The object 810 is therefore not visible. The eye-matching projection lines 825 of the second object 810 are not on the optically transparent axis of the honeycomb filter 835 and the image information is displayed on the honeycomb filter walls 840 absorbed. The object 810 is therefore not visible.

Claims

Screen for use in projecting real, artificial or superimposed visual content onto the eye from close range, characterized in that the illumination angle for each pixel ( 150 ) or focused individually for pixel groups ( 155 ), reduced or focused and reduced. The light angle reducing ( 315 ) or focusing elements ( 220 ) allow a projection on the Retina of the eye from a distance of a few millimeters to a few centimeters.

Screen according to claim 1, characterized in that it consists of at least one focusing element with adjacent lenses ( 220 ) for area focusing and a screen ( 215 ) for influencing the real information or for projecting artificially generated image information ( 205 ) on the retina ( 225 ) is formed.

Screen according to claim 1, characterized in that it comprises at least one element for reducing the viewing angle ( 315 ) and a screen ( 310 ) is formed on the retina to influence the real information or to project artificially generated image information.

Screen according to one of the preceding claims, characterized in that the light paths of the viewing angle- reducing elements are made open, made of a solid material (glass, plastic, ceramic) or using solid materials and gaseous.

Screen according to one of the preceding claims, characterized in that the viewing angle- reducing component viewing angle reducing elements is formed by absorption or reflection of the light beams from undesired direction.

Screen according to one of the preceding claims, characterized in that it is formed from at least one viewing angle-reducing element according to one of the preceding claims and at least one focusing element according to claim 2.

Screen according to one of the preceding claims, characterized in that it is used to augment the reality by artificially generated information to the complete coverage of the reality or to display purely artificial information.

Screen according to one of the preceding claims, characterized in that the screen for at least a displacement of at least one optical axis ( 740 . 760 ), to change the angle of view ( 775 . 795 ) or for other optical distortions of the real image information.

Screen according to one of the preceding claims, characterized in that this image information, which does not lead to sharp imaging on the retina ( 410 ) or from an undesired direction ( 825 . 830 ) coming to the eye would be affected by an angle-reducing element ( 420 . 835 ) are absorbed and not transmitted to the eye.

Screen according to one of the preceding claims, characterized in that the shape of the screen is both straight ( 505 ), as well as arched ( 515 ) can be.

Screen according to one of the preceding claims, characterized in that it consists of several individual screens ( 510 ) trained screens can be.

Screen according to one of the preceding claims, characterized in that each focusing element can be shaped differently ( 620 . 625 . 630 ).