CN108604020A - 用于演示眼镜的光学性质的显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种显示装置（1），该显示装置具有：可以放在用户的头部上的固位装置（2）；被固定至或可以被固定至该固位装置（2）上的第一图像生成器（22）；以及第一光学成像系统（6），该第一光学成像系统固定至该固位装置（2）上并且被设计成用于对该第一图像生成器（22）在第一图像平面（E）上生成的图像进行成像，使得当该固位装置（2）被放在用户的头部上时，该用户可以用第一只眼睛（LA）感知到该图像。根据本发明，该固位装置（2）支撑第一屈光确定光学系统（9），该第一屈光确定光学系统被设计成用于当该固位装置（2）被放在用户的头部上时确定该第一只眼睛（LA）的主观屈光，和/或该第一光学成像系统（6）被设计成是可变的。

Description

用于演示眼镜的光学性质的显示装置
本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分所述的显示装置，所述显示装置适合于演示眼镜的光学性质。此外，本发明涉及一种根据专利权利要求17的前序部分所述的系统。
眼科医师或眼镜师对眼睛进行测量并确定视力。用文字演示不同的变体是困难的、并且在很大程度上取决于眼镜商的解释能力、眼镜片顾客的理解以及所给出的时间。然而，在没有实际实现所推荐类型的眼镜的情况下，实际上不能演示这些眼镜。有时渐变眼镜片被用户分类为“不兼容”而在再次测量时证明是符合眼镜片处方的，并且用户只会在选择了不同的设计之后才会满意，这一事实要求在眼镜的咨询和分配过程中进行客观化。
JP 3 893 760 A1披露了对眼镜佩戴者的视觉印象的仿真或者产生眼镜佩戴者的虚拟视觉印象。为此目的，基于原始图像来仿真眼镜佩戴者的视网膜上的图像并将其显示出来。具体而言，还仿真了在考虑头部移动的情况下当透过渐变镜片来注视时图像的移动。
EP 2 341 388 A1描述了对JP 3 893 760 A1中所描述的这种仿真的发展，其中考虑了眼镜佩戴者的观察方向并且因此考虑了指派给观察方向的、从眼睛出发透过渐变镜片的视线交点相对于原始图像的变化。对眼镜佩戴者的每只眼睛单独地进行仿真和显示。
EP 2 856 931 A1揭示了在文献JP 3 893 760 A1和EP 2 341 388 A1中所描述的这种仿真的进一步发展。代替事先记录的原始图像，提供了指派给相应眼睛的相机以及与这些相机的光轴方向对准的多个距离传感器。眼镜佩戴者的观察方向将控制这些相机与距离传感器的对准。将这些相机所记录的图像与这些相机所记录的物体的距离一起使用，所述距离是由这些距离传感器、而不是上述原始图像来确定的以作为这种仿真的输入变量。在所谓的被结合到用于相机和距离传感器的同一载体中的头戴式显示器上进行显示。
WO 2007/056795 A1披露了一种类似于EP 2 856 931 A1中所描述的安排。具体而言，其中描述了一种头戴式眼镜片模拟器。取决于作为非立体图像或立体图像模拟器的实施例，该头戴式眼镜片模拟器包括在仿真之前或期间记录佩戴者视景的一个或两个相机。该仿真可以考虑受试者眼睛的成像像差，这是由波前传感器测量的。此外或替代地，该仿真可以考虑由对应的头部和/或眼睛移动检测器、所谓的头部和/或眼睛跟踪器所记录的头部、和/或眼睛移动。此外，该仿真进一步可以包括眼镜片设计，即对于观察者而言取决于在相应观察点上透过以计算方式呈现的眼镜片的该眼镜片的光学性质。可以涉及单光镜片、多焦点镜片和渐变镜片。该仿真还可以包括相应眼镜片的镜架大小。最后，除了基于头部移动以及透过相应眼镜片的不同观察方向的视觉印象之外，还能够在对观察者呈现的视景上叠加多个区域或线，以便向所述观察者展示区域边界，例如像在渐变镜片的情况下的近距和远距区域以及渐变通道。
DE 10 2009 008 876 A1描述了一种视觉印象仿真单元，该视觉印象仿真单元用于基于所测量的人眼的屈光不正以及由其确定的处方值来仿真并显示人的实际视觉印象。该虚拟印象仿真单元可以例如根据Woojin Matthew Vu在2001年在美国加利福尼亚大学伯克利分校（University of California, Berkley, USA ）的“通过实际的人类光学系统的视觉仿真”（“Simulation of Vision through an Actual Human Optical System”）的MSc论文或WO 2004/112576 A2中所描述的方法之一来操作。这两个文献描述了关于基于波前数据如何来仿真视觉印象的多种方法。在这方面，例如用所测量的波前值减去在前一个步骤中所确定的处方值，并且通过将残余波前与适合的测试图像进行卷积来仿真视觉印象。
WO 01/88654 A2中揭示了一种计算机，该计算机被配置成用于在屏幕上显示眼镜佩戴者在透过多个不同眼镜片注视时的视觉印象。具体而言，所述文献揭示了眼镜佩戴者在不同天气条件下透过光致变色眼镜片注视时将感知到的场景的表示。此外，给出了关于透过着色眼镜片、双焦点渐变眼镜片、防刮眼镜片、和抗反射涂层眼镜片进行注视的描述。
关于2015年Silmo眼镜技术展览会（请访问http://www.acuite.fr/actualite/produit/76619/un-casque-3d-en-magasin-pour-mieux-demontrer-les-benefices-des-verres-signeutm_campaign=ecAcuite&utm_medium = flashoptic&utm_source =flashoptic（截至2015年7月9日）），宣布了头戴式显示器（HMD）的展示，后者据称能够向眼镜佩戴者三维地显示通过不同的眼镜片的视觉印象。在此未描述这个装置的功能。
DE 10 2014 107 938 A1（构成了本发明的起点）揭示了HMD形式的显示装置，该显示装置包括可以放在用户头部上的固持装置、并且包括第一成像光学单元，该第一成像光学单元固定至该固持装置上并且被设计成用于对在图像平面中作为虚拟图像生成的图像进行成像，这样使得当该固持装置处于被放在头部上的状态时，用户可以感知到所述图像。
所述显示装置可以针对观察者的第二只眼睛具有第二成像光学单元，该第二成像光学单元优选地在结构上与该第一成像光学单元相同。在这种情况下，这也被称为立体图像观察仪。
根据DE 10 2014 107 938 A1的显示装置的第一成像光学单元包括具有负屈光力的第一镜片以及具有正屈光力的第二镜片，所述第二镜片是与该第一镜片间隔开的。该第一镜片被定位成比该第二镜片更靠近该图像平面。图像生成器被安排在该图像平面中并且生成将借助于该第一成像光学单元来成像的图像。该图像生成器是以可更换的方式安排在该图像平面中的。
DE 10 2014 017 534 A1描述了一种与如DE 10 2014 107 938 A1中所描述的显示装置相似的显示装置。这个显示装置包括可以放在用户的头部上的固持装置、以及第一成像光学单元，该第一成像光学单元固定至该固持装置上并且被设计成用于对在图像平面中作为虚拟图像生成的图像进行成像，这样使得用户在该固持装置被放在头部上的情况下可以用第一只眼睛感知到所述图像。不同于根据DE 10 2014 107 938 A1的实施例，该第一成像光学单元确切地具有一个第一镜片作为成像元件，该第一镜片具有第一和第二界面。这两个界面在各自情况下是非球面弯曲的。如在之前所描述的实施例中，图像生成器被安排在该图像平面中并且生成将借助于该第一成像光学单元来成像的图像。在这种情况下该图像生成器是以可更换的方式安排在该图像平面中的。
关于主观屈光确定，根据https://de.wikipedia.org/wiki/Refraktion#Bestimmung_der_subjektiven_Refraktion（截至2015年7月9日），从现有技术中已知了在有待检查的人的前方相继系统性地定位不同镜片，即所谓的测量眼镜片，并且询问视觉印象的改善或恶化。在这种情况下，一般提供了同样用于测定视力的视觉符号来作为观察对象。使用综合屈光检查仪很大程度上加速了选择测量眼镜片并且将其定位在人的前方的过程，综合屈光检查仪是可以用于在不同的测量眼镜片之间来回地反复切换的设备。还能够将“测量眼镜”用于这个程序。测定持续到通过改变所提供的矫正值得不到视力的进一步改善为止。于是，在考虑检查距离的情况下如此选择的测量眼镜片的光焦度就是主观屈光。
EP 2 363 058 B1披露了一种包括两个镜片的主观屈光确定装置。第一镜片包括在该镜片上沿第一方向安排的多个相邻的第一区，其中每个第一区具有不同的平均焦度。在该第一镜片上沿与该第一方向垂直的第二方向安排了多个相邻的第二区，其中每个第二区具有不同的柱镜度。在该第一镜片上沿该第一方向安排的这些第一区与在该第一镜片上沿该第二方向安排的这些第二区重合。该平均焦度和柱镜度均跨过该第一镜片改变了四个屈光度或更多。该第二镜片具有相对于该镜片安排的恒定的平均焦度，这样使得观察者可以通过该第二镜片以及这个具有变化的平均焦度和变化的柱镜度的镜片来观察目标。
虽然上文所描述的通过仿真来显示眼镜佩戴者的视觉印象的装置从根本上被证明对于演示眼镜片的光学性质是有价值的，但是仍需要一种简单的演示装置。
因此，本发明的主题在于通过修改一般类型的非立体图像或立体图像观察仪来提供比较简单的显示装置，该装置适合用于演示眼镜片的光学性质。
该目标通过具有专利权利要求1所述的特征的显示装置来实现。从属权利要求涉及根据本发明的显示装置的有利实施例和改进。此外，该目标进一步通过具有专利权利要求17所述的特征的系统来实现。从属权利要求18涉及所述系统的有利实施例和发展。
如之前已经解释的，本发明的起点是非立体图像或立体图像观察仪。此类图像观察仪构成了包括固持装置的显示装置，该固持装置可以放在用户头部上。该固持装置具有用于第一图像生成器的接收座，或者该第一图像生成器已经固定（如果适当的话以可释放的方式）至该固持装置上。此外，该第一成像光学单元固定至该固持装置上。所述成像光学单元被设计并配置成用于对该第一图像生成器在第一图像平面中作为虚拟图像生成的图像进行成像，使得当该固持装置处于被放在该头部上的状态时，用户能够用第一只眼睛感知到所述图像。
与上文所描述的现有技术不同，本发明现在使得该固持装置携带有第一屈光确定光学单元，该第一屈光确定光学单元被设计成用于当该固持装置处于被放在头部上的状态时确定该第一只眼睛的主观屈光。
替代地或额外地，该第一成像光学单元可以被设计成是可变的。具体而言，该第一成像光学单元可以被设计成在其光焦度（其球镜度、散光值、以及取向）方面是外部可变的。
该屈光确定光学单元的目的是补偿屈光不足、具体而言球镜度误差和柱镜度误差。相应地，该屈光确定光学单元用于向用户演示他/她的新眼镜的矫正。
该可变的第一成像光学单元的目的具体可以在于：改变所述成像光学单元的焦点位置以便由此为用户带来例如与所设想的新眼镜相对应的调节力度。相应地，与上文所描述的屈光确定光学单元一样，该第一成像光学单元用于在考虑了用户的调节能力的情况下向用户演示他/她的新眼镜的矫正，包括针对视近的个人适合性。
相应地，本发明的主题通过使用这些光学元件中的至少一者、即第一屈光确定光学单元、或该可变构型的第一成像光学单元而得以全部实现。
在本发明的一种构型中，该第一成像光学单元可以被设计成由于以下事实而是可变的：所述第一成像光学单元具有被设计成垂直于该第一图像平面可移位的至少一个镜片。替代地或额外地，该第一成像光学单元可以具有被设计成平行于该第一图像平面可旋转和/或可移位的至少一个镜片。还能够将镜片设计成相对于该第一图像平面沿垂直方向、以及平行于该第一图像平面均是可旋转和/或可移位的。
通过使该第一成像光学单元的镜片沿该第一图像平面的表面法线的方向移位，该第一成像光学单元的焦点在所述表面法线的方向上发生偏移。通过使该第一成像光学单元的镜片平行于该第一图像平面移位和/或旋转，该第一成像光学单元的焦点在平行于该第一图像平面的且焦点原先所在的平面内发生偏移。
上文所描述的所有措施具有以下效果：用户的眼睛必须通过改变其调节力来调整到新的焦点位置。
额外地或替代地，还可能的是，该第一成像光学单元或该第一成像光学单元的镜片可以被倾斜。因此，该第一成像光学单元或该第一成像光学单元的镜片的倾斜度发生改变。借助于这个措施，能够演示可以用于补偿棱镜屈光力不足的棱镜效应。
本发明的一个实施例变体提供了，该第一屈光确定光学单元包括一个或多个可更换测量眼镜片。这些可更换测量眼镜片可以类似于来自ZEISS的精确测量眼镜的测量眼镜片来构造。为此目的，该固持装置可以具有多个对应支座。测量眼镜片的任务是为用户执行适配，使得所述用户可以清楚地看到明显处于无穷远处的图像点，也就是说，用户的屈光不足（在球镜度、球镜度相关联的轴位方面是可测量的）由此得到补偿。这些测量镜片是具有2至2.5 cm的相对小直径的球面、环曲面、或柱面单光镜片，这些镜片被安排在离角膜顶点相对近的距离（即10至15 mm）处、并且因此仍然确保足够大的视场。这些测量眼镜片向观察者演示他/她的新眼镜在距离方面的矫正。
如果用户具有球镜度和柱镜角度两方面的屈光不足，则可以例如将用于矫正该屈光不足的球镜部分的球面测量眼镜片和用于矫正该屈光不足的柱镜部分的柱面测量眼镜片沿该用户的观察方向前后安排。具有柱镜度的测量眼镜片可以被具体化为使得它是例如围绕其中心轴线可旋转的以便改变轴向位置。
沿观察者的观察方向还可以前后安排具有柱镜度或环曲面焦度的两个测量眼镜片，所述镜片围绕共用轴线可旋转一定的可调角度，以便补偿受试者的散光（包括其取向）。
替代地，即代替这些测量眼镜片，该第一屈光确定光学单元还可以包括具有多个相邻的第一区和第二区的镜片。这些相邻的第一区沿第一方向安排在该镜片上。各第一区具有不同的平均焦度。在该第一镜片上沿与该第一方向垂直的第二方向安排了多个相邻的第二区。每个第二区具有不同的柱镜度。在该第一镜片上沿该第一方向安排的这些第一区与在该第一镜片上沿该第二方向安排的这些第二区重合。该镜片被设计成是平行于该第一图像平面可旋转和/或可移位的。此外，所述屈光确定光学单元可以除了该第一镜片之外还具有另外的镜片，该另外的镜片具有恒定的平均焦度、相对于该第一镜片被安排成使得观察者可以透过该另外的镜片和该具有变化的平均焦度和变化的柱镜度的第一镜片来观察目标。
本发明的一个实施例变体包括第一图像生成器，该第一图像生成器以可更换的方式安排在该第一图像平面中。举例而言，智能手机可以用作图像生成器。这个实施例变体的突出之处在于其相当简单的机械构型以及具有成本有效的可生产性。
在本发明的另一构型中，被设计成是可变的第二成像光学单元可以固定至该固持装置上，所述第二成像光学单元被设计成用于对在该第一图像平面中生成的图像、或由第二图像生成器在第二图像平面中生成的图像进行成像，使得当该固持装置处于被放在头部上的状态时，用户能够用第二只眼睛感知到所述图像，
作为本发明的上述另一构型的替代方案的另一构型使得，该固持装置携带有第二屈光确定光学单元，该第二屈光确定光学单元被设计成用于当该固持装置处于被放在头部上的状态时确定该第二只眼睛的主观屈光。
虽然原则上能够以单眼方式来实施根据本发明的显示装置，但是该另一构型和该替代的另一构型是双眼或立体变体的实例。相应地，可以向观察者的两只眼睛同时演示他/她通过其新眼镜将具有的视觉印象。
在这种情况下，有利的是，该第一成像光学单元和该第二成像光学单元是彼此互补地设计的，和/或该第一屈光确定光学单元和该第二屈光确定光学单元是彼此互补地设计的。在本发明的背景下，互补的设计应被理解为是指在功能方面对称。一方面的该第一和第二成像光学单元以及另一方面的该第一和第二屈光确定光学单元旨在被构造成在功能上是相同的，但是它们旨在被设计成是分别针对右眼和左眼可操作的。在其实施例中，由于用户的右眼和左眼在功能上和结构上均不对称，考虑到例如眼睛在视近期间的会聚移动，所以用于右眼和左眼的对应成像和/或折射光学单元不需要被设计成是相同的。然而，希望的是关于居中布置在用于右眼和左眼的这两个对应光学单元之间的这个平面的对称设计。
借助于该第一图像生成器，在眼镜片的光学性质的演示过程中可以向用户展示针对右眼和左眼的相应的单独的测试图像印象。由于使用了被分别指派给相应眼睛的两个成像光学单元，该显示装置就好像立体图像观察仪。
根据本发明的显示装置的一个实施例变体提供了，将用于确定该固持装置的取向的取向传感器安装至该固持装置上。替代地或额外地，也可以将用于确定该固持装置的移动的运动传感器固定至该固持装置上。最后，同样额外地或替代地，可以将用于确定该固持装置的倾斜度的倾斜度传感器安装在该固持装置上。借助于该取向传感器、运动传感器和/或倾斜度传感器就可以确定用户的头部位置和/或头部移动。这个信息可以用于通过改变该第一图像平面中的图像的内容、和/或改变该第一/第二成像光学单元的状态、和/或改变该第一/第二折射光学单元的状态来改变该虚拟图像的内容。以下更详细地描述了这方面的实施例变体。这些手段都用于演示实际上对于用户还不存在的眼镜的光学特性。具体而言，可以改变虚拟图像内容以使得，以最佳可能的方式包括头部移动地演示用户的两只眼睛通过有待演示的眼镜片的视觉印象。
根据本发明的一个特别有利的构型，该显示器可以具有仿真单元，该仿真单元用于仿真用户的第一只眼睛透过有待针对该第一只眼睛演示的眼镜片的注视效果、并且借助于该第一图像生成器以在该第一图像平面中的一个图像的形式来输出对该用户的第一只眼睛透过有待针对该第一只眼睛演示的该眼镜片的注视效果的仿真。替代地或额外地，可以提供仿真单元，该仿真单元用于仿真用户的第二只眼睛透过有待针对该第二眼演示的眼镜片的注视效果、并且借助于该第一图像生成器以在该第一图像平面中的一个图像的形式或者借助于该第二图像生成器用于以该第二图像平面中的一个图像的形式来输出对该用户的第二只眼睛透过有待针对该第二只眼睛演示的该眼镜片的注视效果的仿真。这两个仿真单元也可以是单一装置的一部分。
具体而言，可以以其上运行软件来实施所描述的功能计算机的形式来实现一个或这两个仿真单元。所述计算机可以被呈现为与该显示装置的、被该固持装置固持的上述零件或部件分开的单元。然而，该计算机还可以是上文所描述的、其上运行用于执行上文所描述的仿真的应用或应用软件（所谓的移动应用）的智能手机的处理器或中央处理单元。在这种情况下，该智能手机不仅提供了处于其屏幕形式的第一图像生成器、还提供了用于计算生成用于一只或两只眼睛的图像或用于每只眼睛的两个单独图像的一个或多个仿真单元，这些图像展现出当透过对应眼镜片或包括两个眼镜片的眼镜注视时的视觉印象。换句话说，该应用在仿真用户透过有待演示的眼镜（包括有待演示的眼镜片）的注视效果的同时以数学方式计算出测试图像印象。这种数学仿真提供了以下测试图像，该测试图像对用户而言在考虑了安装在立体图像观察仪上以用于矫正屈光不足的测量眼镜片的情况下产生最佳可能的视觉印象，该视觉印象在同样被当做该仿真中的基础的眼镜片实际上被用户佩戴在他/她的眼睛前面的预期位置时将会出现。
在该第一图像生成器上以及如果适当的话在第二图像生成器上显示的这个测试图像、或在该第一图像生成器上以及如果适当的话在第二图像生成器上显示的这些测试图像可以清楚地展示例如眼睛-眼镜片系统的失真。该一个或多个测试图像能够演示由透过一个渐变镜片（一只眼睛）或两个渐变镜片（两只眼睛）的斜射光束的散光所产生的多个独立观察方向的模糊。该一个或多个测试图像还能够展示在渐变镜片的独立观察方向的情况下对于两只眼睛出现的竖直棱镜二次效应。此外，该一个或多个测试图像能够展示偏光眼镜片在不同的使用情形中的效果。最后，能够在该一个或多个测试图像上显示出光致变色眼镜片在不同的使用情形下的变暗和变亮行为。此外，该一个或多个测试图像可以以不同的照明条件和/或不同的使用情形重现眼镜片或眼镜的效果。此外，可以演示该眼镜片的不同眼镜片材料和/或涂层的影响。上文所描述的关于仿真和生成测试图像的所有可能性都可以考虑相应眼镜片的大小和形状、还以及近部分、远部分、如果适当的话中间部分、以及如果适当的话渐变通道的大小和形状对多焦点镜片的成像特点的影响。此外，能够使用于右眼和左眼的这些测试图像相对于彼此移位以便由此演示棱镜眼镜片的效果。用于右眼和左眼的这些测试图像如果适当的话也可以通过软件来缩放，以便由此演示眼镜片的固有放大性的效果。还可能在生成这些测试图像时考虑瞳孔距离。举例而言，可为此目的使用由建议服务提供商完成的预设定。
本发明的另一非常有利的实施例变体提供了，用于仿真第一只眼睛的注视效果的该仿真单元被设计成在仿真用户的第一只眼睛透过有待针对该第一只眼睛演示的该眼镜片的注视效果时考虑由该取向传感器确定的取向、和/或由该运动传感器确定的移动、和/或由该倾斜度传感器确定的倾斜度。替代地或额外地，用于仿真第二只眼睛的注视效果的该仿真单元可以被设计成在仿真用户的第二只眼睛透过有待针对该第二只眼睛演示的该眼镜片的注视效果时考虑由该取向传感器确定的取向、和/或由该运动传感器确定的移动、和/或由该倾斜度传感器确定的倾斜度。换句话说，该取向传感器、运动传感器和/或倾斜度传感器旨在确定用户的瞬时头部位置和/或瞬时头部移动、并且基于此信息来移动这些测试图像，从而使得通过将由所谓的头部跟踪器确定的头部移动包括在内来以最佳可能的方式针对双眼演示该眼睛-眼镜片系统的视觉印象。
该第一成像光学单元以及如果适当的话该第二成像光学单元可以被设计成是手动可变的。具体而言，可以提供例如由用户可操作的旋转调整机构以用于使相应成像光学单元或该相应成像光学单元的镜片相对于该第一图像平面沿垂直方向移位。还可以提供由用户可操作的旋转调整机构以用于使该相应成像光学单元平行于该第一图像平面旋转或移位。相应的移位还可以借助于用户可操作的滑块来实现。上文所描述的相应成像光学单元或该相应成像光学单元的镜片相对于该固持装置的取向的倾斜也可以被具体化为机械可操作的调整机构。
可能有利的是，相应成像光学单元的调整机构被具体化成使得它们是可自动操作的而不是可机械操作的。因此，这样的变体提供了用于改变该第一成像光学单元的自动变化单元，该自动变化单元固定至该固持装置上。替代地或额外地，可以提供用于改变该第二成像光学单元的自动变化单元，该自动变化单元固定至该固持装置上。接着可以例如经由计算机的输入面板或输入旋钮等来执行生成该测试图像的操作（具有或不具有对眼睛透过眼镜片的注视效果的仿真功能）。还可以实现提供例如处于对该变化单元进行驱动的旋钮、小轮、操纵杆等的形式的操作元件。该第一以及如果适当的话该第二成像光学单元的、由该自动变化单元执行的变化可以被设计成是在软件的影响下工作。具体而言，该第一以及如果适当的话该第二成像光学单元可以被设计成在软件的影响下是可聚焦的，以便由此对用户产生调节力度。
还可能有利的是将一个或这两个屈光确定光学单元设计成可自动操作的。具体而言，可以使得这些测量眼镜片被具体化成使得它们是自动可更换或替换的。这些环曲面或柱面测量眼镜片可以被实施成使得它们是可自动旋转的。还能够将替代这些测量眼镜片来使用的并且包括具有不同柱面区的镜片并且如果适当的话包括具有球镜效果的第二镜片的设备具体化成使得它是可自动驱动的。
替代地或额外地，可以提供手动操作零件，该手动操作零件是例如由向该显示装置的用户提建议的服务提供商来操作的、并且被配置成用于根据上文描述来改变该第一以及如果适当的话该第二成像光学单元。
根据本发明的包括自动变化单元的显示装置的一个特别有利的实施例变体提供了用于改变该第一成像光学单元的该自动变化单元被设计成基于由上述取向传感器确定的取向、和/或基于由上文指出的运动传感器确定的移动、和/或基于由上文所描述的倾斜度传感器确定的倾斜度来改变该第一成像光学单元。替代地或额外地，用于改变该第二成像光学单元的该自动变化单元可以被设计成基于由该取向传感器确定的取向、和/或基于由该运动传感器确定的移动、和/或基于由该倾斜度传感器确定的倾斜度来改变该第二成像光学单元。
根据本发明的显示装置的另一实施例变体在于：第一观察方向确定单元被安装在该固持装置上以便确定第一只眼睛的注视方向。替代地或额外地，可以在该固持装置上提供第二观察方向确定单元以用于确定第二只眼睛的注视方向。所确定的相应观察方向还可以影响这些相应仿真单元的仿真计算、和/或由该变化单元执行的对这些相应成像光学单元的自动变化。从现有技术已知的注视确定单元是例如所谓的眼睛跟踪器，这些眼睛跟踪器确定眼睛的瞳孔中心和枢转点并且由此得出瞬时观察方向。
具体而言，用于仿真该第一只眼睛的注视效果的该仿真单元可以被设计成在该仿真中考虑该第一只眼睛的注视方向，所述方向是由该第一观察方向确定单元确定的。替代地或额外地，用于仿真第二只眼睛的注视效果的该仿真单元可以被设计成在该仿真中考虑第二只眼睛的注视方向，所述方向是由该第二观察方向确定单元确定的。
根据本发明的另一实施例变体的特征在于，用于改变该第一成像光学单元的该自动变化单元被设计成基于该第一只眼睛的注视方向来改变该第一成像光学单元，所述方向是由该第一观察方向确定单元确定的。替代地或额外地，用于改变该第二成像光学单元的该自动变化单元可以被设计成基于该第二只眼睛的注视方向来改变该第二成像光学单元，所述方向是由该第二观察方向确定单元确定的。这些实施例变体的组合使得能够根据两只眼睛的相应观察方向来确定该第一和第二成像光学单元的聚焦状态。
在根据本发明的显示装置的另一实施例变体中，该固持装置携带了具有光轴的第一相机，所述相机由该第一只眼睛的观察方向控制。
光轴是来自几何光学的术语。与反射或折射光学元件或光学系统的对称轴线相对应的直线被指定为光轴。在镜片系统中，光轴是由这些独立元件的光轴形成的线。
该第一相机被控制成其方式为使得所述第一相机的光轴与沿第一只眼睛的观察方向延伸经过该第一只眼睛的瞳孔中心的光学轴线相对应。该固持装置携带了第一距离传感器，该第一距离传感器被安排成其方式为使得该第一距离传感器检测离该第一相机以相机图像的形式记录的物体的距离。用于仿真用户的第一只眼睛透过有待针对该第一只眼睛演示的眼镜片的注视效果的该仿真单元被配置成用由该第一相机记录的相机图像以及由该第一距离传感器检测到的距离来在该第一图像平面中仿真出由该第一图像生成器生成的图像。替代地或额外地，该固持装置携带了具有光轴的第二相机，所述相机是由第二只眼睛的观察方向控制的，其方式为使得该第二相机的光轴与沿该第二只眼睛的观察方向延伸经过该第二只眼睛的瞳孔中心的光轴相对应。该固持装置还携带了第二距离传感器，该第二距离传感器被安排成其方式为使得该第二距离传感器检测离该第二相机以相机图像的形式记录的物体的距离。用于仿真该用户的第二只眼睛透过有待针对该第二只眼睛演示的该眼镜片的注视效果的该仿真单元被配置成用由该第二相机记录的相机图像以及由该第二距离传感器检测到的距离来在该第一图像平面中仿真出由该图像生成器生成的图像、和/或在该第二图像平面中仿真出由该第二图像生成器生成的图像。
换句话说，本发明（如果适当的话，分别对于每只眼睛）提供了相机，该相机优选地具有短焦距，其观察方向相对于佩戴者的头部位置朝向前方，这允许由此记录的相机图像通过计算被改变成使得它与透过具有有待演示的眼镜片的眼镜的视野相对应。在针对各眼睛使用了两个相机的情况下，它们优选地相对于彼此以常见的眼睛距离来安排，以便对立体效果逼真地成像。具体而言，它们所对应地记录的相机图像旨在通过计算被改变成使得每个图像与透过具有有待演示的眼镜片的眼镜的相关联眼镜片的视野相对应。
在本发明的一个特定构型中，提供的是使得通过来自这两个相机图像的立体评估来确定用户看到的在图像平面中的点的距离、并且使这些成像光学单元的聚焦单元偏转成使得针对所看方向所需要的调节力度对于在考虑有待演示的眼镜片的情况下受试者适应这些测试图像上对应点而言变成是必须的。
本发明还包括一种系统，该系统包括上文所描述类型的显示装置以及用于自动地驱动该第一以及如果适当的话该第二屈光确定光学单元的、和/或用于自动地驱动该第一以及如果适当的话该第二成像光学单元的、和/或用于驱动该一个或多个仿真单元的手动操作单元。
该显示装置的用户例如可以获得该手动操作单元，该手动操作单元通过无线电或电磁信号作用于该显示装置上，以便使得用户将反馈消息传送给该方法。这些反馈消息可以是二进制信号（例如，压下了旋钮）。还可以提供标量反馈消息（例如， 旋钮位置、操纵杆偏移、轨迹球位置）。
可以使用这些标量反馈消息来例如使得用户由此作用于这一个或多个可聚焦成像光学单元或一个或多个屈光确定光学单元、具体地这些柱面或环曲面测量眼镜片上，以确定主观最佳效果。
借助于该手动操作单元，通过使用软件就可能能够短时间地更换所仿真的眼镜片的类型，使得用户可以在比较中体验不同类型的使用特性。
作为显示装置的用户本身的替代，在选择眼镜方面向用户提建议的服务提供商也可以借助于通过电气地或通过无线电或者可比较的方法例如像WLAN、蓝牙等起作用的手动操作单元来影响该显示装置的硬件和软件部件以便在各自情况下选择有待仿真的使用情形。
代替包括由其固持装置所固持的图像生成器的显示装置，本发明提供了一种系统，该系统含有可以放在用户的头部上的固持装置、以及第一成像光学单元，该第一成像光学单元固定至该固持装置上并且被设计成用于对该第一图像生成器在第一图像平面中生成的图像进行成像，使得当该固持装置处于被放在头部上的状态时，用户能够用第一只眼睛感知到所述图像，其中该固持装置携带了第一屈光确定光学单元，该第一屈光确定光学单元被设计成用于当该固持装置处于被放在头部上的状态时确定该第一只眼睛的主观屈光，和/或该第一成像光学单元被设计成是可变的。与上文所描述的显示装置不同，该图像生成器不是由该固持装置固持的、而是被安排在空间区域中。
也可以有利地在该系统的实施例变体中实现上文所描述的与该显示装置的构型变体相关联的另外特征。
该系统的一个特别有利的实施例变体在于，被设计成是可变的第二成像光学单元也固定至该固持装置上，所述第二成像光学单元被设计成用于对在该第一图像平面中生成的图像进行成像，使得当该固持装置处于放好的状态时，用户能够用第二只眼睛感知到所述图像，和/或在于，该固持装置携带了第二屈光确定光学单元，该第二屈光确定光学单元被设计成用于当该固持装置处于放好的状态时确定该第二只眼睛的主观屈光。在这个变体中，适宜的是提供图像分离系统以用于将在该图像平面中生成的图像的第一图像内容排他地给送至第一只眼睛并且将与该第一图像内容相偏离的第二图像内容排他地给送至第二只眼睛。
下面将参照附图以举例方式甚至更详细地解释本发明，附图中也披露了本发明的必要特征。在附图中：
图1示出了根据本发明的显示装置的第一实施例的透视图；
图2示出了图1的实施例的平面视图；
图3示出了被安排在显示装置1中的图像生成器的平面视图；
图4示出了根据图3的图像生成器的平面视图，用于阐明屏幕被划分为两个区段以及相同图像在这两个区段上的呈现；
图5示出了根据本发明的总系统和用户的示意图，该总系统由根据图1的第一实施例显示装置构成，该显示装置具有被划分为多个区段的屏幕、多个成像光学单元和多个可更换测量眼镜片；
图6示出了补充有双头箭头的根据图5的示意图，这些双头箭头用于阐明显示在图像生成器的屏幕上的用于右眼和左眼的部分图像的移位和缩放；
图7示出了根据本发明的总系统和用户的、与图5相对应的示意图，该总系统由第二实施例显示装置构成，该显示装置包括多个可移位的成像光学单元；
图8示出了根据本发明的总系统和用户的、与图5相对应的示意图，该总系统由第三实施例显示装置构成，该显示装置包括相对于彼此可旋转的多个测量眼镜片；
图9示出了根据本发明的总系统和用户的、与图5相对应的示意图，该总系统由第四实施例显示装置构成，该显示装置包括多个额外的前置相机。
图1示出了根据本发明的、以透视图示意性展示出的显示装置1的第一实施例。该显示装置1包括具有开放侧面3的前部部分2，所述前部部分基本上设计成盒形的形式。前部部分2的其他侧面3a、3b、3c、3d、3e均是至少基本上闭合的。该开放侧面3的轮廓被设计成使得它可以被放在用户的头部上，使得用户可以将该显示装置1像眼镜一样戴在头部上。为此，该轮廓首先具有鼻托4，并且固持带5被固定至前部部分2的两个侧端上。在佩戴根据本发明的显示装置1时该固持带5围绕用户头部，使得存在所希望的接触压力以便能够符合人体工程学地并且优选地以不漏光的方式将该显示装置1戴在头部上。该固持带5可以被设计成例如橡皮带和/或具有可调长度的束带。该前部部分2与该固持带5一起形成了可以放在用户头部上的固持装置。
根据本发明的显示装置1包括第一成像光学单元6和第二成像光学单元7，该第一成像光学单元6具有针对用户左眼LA的光轴OA6，并且该第二成像光学单元具有针对用户右眼RA的光轴OA7，这两个成像光学单元相应地以放大的方式对生成在图像平面E中的图像加以成像，使得用户可以感知到所述图像。这可以在图2中最佳地看到，该图中示出了根据本发明的显示装置1的示意性水平截面。
除了成像光学单元6、7之外，根据本发明的显示装置1具有处于测量眼镜片形式的第一屈光确定光学单元9，所述屈光确定光学单元被设计成用于确定当固持装置2处于被放在头部上的状态时左眼LA的主观屈光。此外，提供了用于确定右眼RA的主观屈光的第二屈光确定光学单元10，所述第二屈光确定光学单元被设计成测量眼镜片。这些测量眼镜片9、10是借助于对应的固持器11、12经由前部部分2中的开口13、14可更换的，这些开口在图1和2中用两个双头箭头15、16阐明。
前部部分2被设计成使得它基本上与侧面3封闭分开。在一个实施例中，这些侧面3a、3b、3c、3d、3e是与开口13、14完全封闭分开的，这导致来自外部的光被隔室化。在可以从图1获得的另一个实施例中，额外地在所述侧面3a、3b、3c、3d、3e中引入了通气槽缝8和/或通气孔洞并且尤其优选地将它们设计成使得从外部穿过它们的光被减到最少。
由于前部部分2被设计成使得它基本上与侧面3封闭分开，所以用户在将该显示装置1如既定地戴在头部上时仅可以感知到在图像平面E中生成的图像并且不再能感知到周围环境。
对图像生成而言，根据本发明的显示装置1可以具有处于智能手机21形式（以举例方式在图3中展示出）的便携式图像生成器，该图像生成器具有屏幕22，该屏幕在该显示装置1中被安排成使得该便携式图像生成器21的屏幕22位于图像平面E中。为了简化展示，在图2中仅示意性地描绘了屏幕22，并且为了简化展示，在图1中仅展示了图像平面E而不是整个图像生成器21。
为了快速地更换图像生成器21，提供了固持器，该固持器包括具有框架基座（未示出）的框架。在该框架基座中提供了切口，所述切口被定位成与该便携式图像生成器21的后侧相机相对。可以将该框架侧向地插入在前部部分2中所提供的接收座中。两个弹性元件存在于该接收座中并且以闩锁的形式接合在该框架的闩扣上，其方式为使得当该框架插入该接收座中时，对该框架在该接收座中的正确就位进行调节并且该框架以可更换的形式被固定在这个位置中。替代地，为此目的，在各自情况下，在该接收座的顶侧和底侧处并且还在该框架的与之相对应的位置处提供了两个小的永磁体或小的可磁化金属盘。该前部部分2的前部区域终止端由部分透明的塑料盘形成。该盘以部分反射的形式被涂覆，使得所使用的图像生成器21是不可辨别的或者是从外部难以辨别的，但是该图像生成器21的后侧相机可以面朝外部。
以举例方式在图3中展示的智能手机21具有：作为图像生成器起作用的屏幕22；控制单元23；以及用于检测该智能手机21的移动的传感器单元24，所述传感器单元经由控制线25连接至该控制单元23。未示出操作该智能手机21所需要的另外的元件。该控制单元23和传感器单元24以虚线形式展示出，因为它们安装在该智能手机21中并且通常从外部是不可见的。
该控制单元23可以执行程序指令并且用于驱动该屏幕22。
该传感器单元24可以具有惯性传感器，例如1轴、2轴或3-15轴陀螺仪、倾斜度传感器、加速度传感器和/或能够检测该智能手机21的移动的任何其他传感器。该传感器单元24生成对应的测量信号，该测量信号被传输（优选连续地）到控制单元23，如图3中的虚线连接线25示意性地示出。
如从图2中的展示中显而易见的，两个成像光学单元6、7中的每一个仅对屏幕22的部分区域进行成像。为了使将显示设备1戴在头部上的用户可以通过双眼LA、RA感知到有待呈现的物像，因此必须在屏幕22的、将被这两个成像光学单元6和7成像的相关联部分区域中生成所述物像。为此，在智能手机21上提供了由控制单元23执行并且驱动该屏幕22的应用或程序，使得基于所提供的关于有待呈现的物像、或有待呈现的第一图像的图像数据，在该屏幕22的第一区段34和该屏幕的第二区段35两者上生成了具有示意性地展现的图像元素331、332和333的物像或第一图像33，所述第二区段是与该第一区段34分开的，如图4所示。
由于在智能手机21自身上执行该应用，所以可以有利地用存储在智能手机21上的图像数据或提供给该智能手机21的图像数据（例如，流式图像数据，优选地经由适合的无线连接）来在这两个区段34和35中生成这些图像的表示。具体而言，可以通过根据本发明的应用来调制源自智能手机21上运行的其他应用的图像数据，使得始终在区段34和35中呈现相同图像。
这两个区段34和35可以被选择成使得它们彼此直接邻接。替代地，可能的是，所述区段是彼此间隔开的。间隔区域可以具体被展现或驱动为空白区域。该应用可以在这两个部分34、35中将图像33展现成使得对于用户不存在立体效果。然而，还可能产生立体效果。从图5中可以得知包括被划分为区段34和35的屏幕22、并且包括两个图像成像光学单元6、7以及可更换测量眼镜片91、92、101、102的显示装置1与立体图像观察仪17构成的总系统的基本构造。
在DE 10 2014 107 938 A1和DE 10 2014 017 534 A1中描述了智能手机21和/或显示装置1的另外功能、具体而言其操作控制。
测量眼镜片91、92、101、102是类似于来自ZEISS的所谓精确测量眼镜来构造的。这些测量眼镜片9、10的任务是针对智能手机屏幕22来适配该立体图像观察仪17，使得用户可以清楚地看到明显处于无穷远的图像点，也就是说，由此补偿用户的屈光不足（例如表现为其球镜度、柱镜度和轴位）。这些测量眼镜片91、92、101、102是具有相对小的直径的球面片、环曲面、或柱面的单光镜片，这些镜片被安排成相对靠近眼睛LA、RA并且因此仍然确保足够大的视场。这些测量眼镜片91、92、101、102被用来向用户17演示他/她的新眼镜的矫正。替代地或补充地，该球镜部分也可以通过在其光轴方向上的位置变化、通过立体图像观察仪的成像光学单元的目的性散焦来实现。
在该智能手机21自身上运行的软件、和/或该软件的额外部分的辅助下，其中所述额外部分通过有线、光波导或无线电技术在连接至智能手机21上的计算机（未展示）上运行，根据本发明向用户17呈现多个场景。在这种情况下，该软件还访问智能手机21的位置传感器和取向传感器24，使得用户17的头部移动导致所示的图像区段34、35的变化，这些图像区段被计算成使得，为用户17仿真出有待演示的眼镜片的图像印象。具体而言，这两个图像34、35被计算成使得它们产生有待展现的场景的立体印象。
该有待展现的场景可以是真实测量的场景，但是它也可以是纯计算出的场景。适宜地，所述场景具有景深范围。这种仿真出的展现场景的一部分也可以是镜架的边框。甚至可以将用户17自己与有待演示的镜架一起展现为有待演示的场景中的组成部分。
有待在屏幕21上展现的这些部分图像34、35始终被计算成使得它们考虑了用户17在仿真场景中的头部姿势。头部的移动可能导致所展现的场景的移动，就好像用户17自己处于该场景中的想象点处一样。特别地，如果有待演示的眼镜片是多焦点镜片，则还仿真透过该多焦点镜片的视野。可以向用户17呈现透过多种不同多焦点镜片注视时的视觉印象：双焦点和三焦点镜片、多种不同渐变镜片设计、例如不同长度的渐变区、渐变镜片类型。
在计算中，通过仿真场景中的模糊来仿真由于眼镜片的散光二次效应造成的模糊，该模糊取决于透过相应眼镜片的视线的相应通过点。
该显示装置1可以具有利用其可以独立地确定用户的双眼LA、RA的观察方向的一个或多个单元。在最简单的情况下，如图5所示，所述单元可以是IR敏感的相机36、37，每只眼睛LA、RA至少一个相机指向相关的眼睛LA、RA。此外，应当有利地提供IR照明件38，该照明件用红外线照射眼睛LA、RA周围的空间。该照明件38是用户17不可见的、并且不干扰用户。该照明件用于使单元36、37能够确定眼球的位置（所谓的眼睛跟踪器）。
考虑所检测的两只眼睛LA、RA的观察角度，在各自的情况下分开地计算这两个仿真部分图像34、35，其方式为对于看向这个方向的眼睛LA、RA将会出现相应印象，其中在眼睛位置被确定的情况下对每条视线而言，在该展现场景中会激活例如在以对应的眼睛位置进行观察时也将会出现的棱镜效果。此外，在这个第一变体中，由于相应视线的错误柱镜度和散光度而产生的模糊由局部拖尾（例如，作为卷积）展现。为了使得整体可更快速地计算，在此有可能进行不会不利地影响演示目的的简化。
通过有线、光波导或无线电，显示装置1同样可以连接至眼镜师或服务提供商所看到的屏幕（在此未示出），从而在眼镜片的选择方面提供帮助。举例而言，所展现的用户17场景可以在所述屏幕上成像，另外在该场景中标记出用户当前在注视的这些点。这些位置是借助于单元36、37的信号确定的。因此，在与用户17的对话中，眼镜师或服务提供商可以以有针对性的方式将用户的注意力吸引到所展现场景的一个或另一个细节。
测量两个眼球的位置的相机36、37的替代方案在于：在显示装置1的内部，用户17不可见的光束被射向眼球，并且评估其反射。所确定的眼球位置影响这些观察方向的计算以及为针对这些观察方向对有待显示的场景细节的计算，具体而言它们是：由于相应视线造成的棱镜偏转和由于散光造成的模糊。
与头部移动以及补偿该头部移动的瞬时眼睛移动相关联，棱镜偏转具有的效果是：现实中为笔直的线对于渐变镜片的眼镜佩戴者而言看起来是动态弯曲的（所谓的“摇摆效果”）。幅度和确切的类型取决于眼镜片的焦度，具体而言取决于多焦点镜片的下加光和渐变长度。随着佩戴持续时间的增加，用户变得习惯于此，并且这种效果在较小程度上被感知到或者不再被感知到。用户的适应速度基于个体地表现，并且利用根据本发明的显示装置，使用该显示装置来演示眼镜片的眼镜师或服务提供商可以确定用户是否可能容忍特定类型的渐变镜片。
借助于额外的操作装置（未示出）、具体地同样通过有线、光波导或无线电技术连接到智能手机21或上述计算机上的手持装置例如智能手机或平板电脑，眼镜师可以突然随意更换有待仿真的眼镜片。
利用根据这个示例性实施例的本发明显示装置1，在针对横向观察方向的渐变镜片的情况下（具体在下部、尤其在外部区域中），有可能检查对竖直棱镜二次效应的计算的兼容性。这些二次效应对于个体而言是以不同程度上的干扰的方式被感知到的。进行演示的眼镜师或服务提供商向用户17示出了非常不同的设计、并询问用户他/她在所选场景中觉得视觉印象如何。
通过压下旋钮，眼镜师或服务提供商也可以更换场景，例如从封闭房间中的场景到在日光充足的户外、楼梯间内或在汽车中的场景。以此方式，用户可以尝试物理上根本不存在、但是与用户的屈光力值相适配的渐变镜片眼镜。
还可以通过第一示例性实施例中描述的显示装置1来演示棱镜处方。为此目的，这两个部分图像34、35必须相对于彼此移位所正确计算出的距离和方向，如图6中示出的双头箭头41、42、43、44所示。对于某些眼镜佩戴者17而言，右眼和左眼RA、LA的图像34、35并不以相同的大小（aniseikonia）出现。这些用户17在融合两个图像34、35方面有困难。此效果可以通过眼镜片的适合的固有放大功能而在一定程度上得到改善。通过软件，能够以稍微不同的放大率（参见双箭头45、46、47、48）来展现右和左部分图像34、35，并且因此确定用户17是否将从在通过具体选择眼镜片（例如通过眼镜片的不同折射率）而制造的真实眼镜中以有针对性的方式影响这两个图像34、35的大小而获益。大于2 dpt的屈光参差水平在佩戴眼镜时可能导致问题，这些问题可以借助于“削薄”磨削来缓解。因此，眼镜师可以向用户17演示此类措施的益处，而不必使得专门带有用户17的屈光和使用数据的这样一副眼镜片可供使用，并且不必通过磨削来将此类的镜片装配到镜架中。由于在假想情况下，用户17也可以被允许在虚拟场景中看向镜子，所以用户将能够看到他/她戴上推荐的眼镜架和这些眼镜片的样子。
利用该显示装置1，有可能向用户17演示虚拟场景中透过偏光眼镜片的视野。适宜地，为此目的，场景含有许多大致水平的镜面反射区域（在阳光下有或没有迎面而来的汽车的湿路、或在水上场景），这些镜面反射区域的反射通过软件减少。
该显示装置1还可以用于向用户17演示虚拟场景中透过光致变色眼镜片的视野。适宜地，出于演示目的，场景含有许多不同的照明条件，例如汽车中的展现场景，包括行进通过隧道，坐在咖啡馆等。
该显示装置1还可以用于向用户17演示具有不同照明条件的虚拟场景。为此目的，用户17适宜地同样获得以下操作装置（未示出），该操作装置允许设置离散或连续的变量，例如从例如10%至90%的透射率的太阳镜的变暗程度。为此，用户可以致动例如滑动控制器或操纵杆或旋转旋钮。例如为了在不同场景或不同演示物像之间快速改变，方便地使用了分立的切换功能。
借助于虚拟场景中的视觉标记，该视觉标记可以被用户17通过其操作装置（例如，通过操纵杆或滑动控制器，也就是说连续的操作元件）影响，根据本发明的单元可以被校准：在校准期间，用户17因此影响例如视觉标记在虚拟场景中的位置，用户主观地使这些视觉标记重合。这些视觉标记是也可以在单色背景上显示的视觉标记，并且用户旨在使这些视觉标记重合。根据由单元36、37获得的视觉标记的位置和眼睛移动，软件将计算眼睛枢转点在该装置的坐标系中的位置以及用户的瞳孔距离（校准）。
图7示出了根据本发明的总系统的、与图5相对应的示意图，该系统由第二实施例显示装置1构成，该显示装置包括以可移位的可聚焦立体放大镜片的形式体现的多个可变成像光学单元6、7。根据图7的总系统的组成部分原则上对应于根据图5和6的总系统的组成部分。因此，适用相同的参考符号。
在该示例性实施例中，立体图像观察仪1的成像光学单元6、7被安排成在软件控制下可沿其光轴OA6、OA7移动（图8，参见方向箭头51、52）。由于这种受控移动，能够给用户17带来调节刺激，使得用户17在注视该显示器22中的更靠近该所展现空间中的观察者17的多个点时，必须用他/她的眼睛LA、RA完成调节。对于每只眼睛LA、RA（独立于另一只眼睛LA、RA）、取决于相应眼睛LA、RA的观察方向相应地设置镜片6、7的位置，使得用户17自己必须以如下方式提供对于获得虚拟场景中所注视的点的距离所需要全部或设定部分的调节力度，其方式为使得用户17在渐变镜片眼镜的情况下取决于其下加光和观察方向还以及所注视的细节的距离来进行调节。
渐变镜片不总是通过近用下加光效应来补偿眼镜片佩戴者（用户17）的全部调节力度，而是仅补偿一部分。由于像差 - 特别是在侧向区域中的像差 - 极大地取决于眼镜片的下加光和渐变长度，所以渐变镜片仅配备有眼镜片佩戴者出于视觉习性和使用习性而实际需要的近用下加光。眼镜片佩戴者的调节能力是决定所述佩戴者在所展现场景的远处区域中是否可以清楚地看到所有位于其中的物像的因素：如果所述佩戴者的调节能力与眼镜片的下加光一起并不够，则该眼镜片佩戴者在特定距离处不能看清。向前或者向后的可用范围受到例如眼镜片与眼镜片佩戴者的调节能力的组合的限制。然而，如果眼镜片佩戴者的调节能力被渐变镜片眼镜完全补偿，则对于附近物体所处的观察方向，尽管剩余调节能力为例如1 dpt，却也还期望眼镜片佩戴者应对在某些情况下在侧向区域中的不必要地高的散光。棱镜效应随着下加光的增大而变得更大，在这种情况下，尤其是左眼与右眼之间的不同竖直分量是令人烦扰的。这个测试通过现实的实际体验来确定用户17的合理的下加光，而不需要针对用户17的个人数据来设计相应眼镜。
在第二示例性实施例中引入的并且动态地依赖于对应地选择的观察方向的这些成像光学单元6、7的电子控制式聚焦使得能够仿真多焦点眼镜、具体而言渐变镜片眼镜，这远超过该第一示例性实施例。本发明的益处在于可以非常真实且清楚地演示这些渐变镜片变体的效果。由于成像光学单元6、7的聚焦可以伴生仿真处方球镜部分的一部分（这部分在该第一示例性实施例中仅由测量眼镜片91、92、101、102预先限定），该处方球镜部分的矫正可以针对这些成像光学单元6、7的动态调整能力来整个或部分地切换。这减少了要保持备用的球镜测量眼镜片的数量，并且还有利于适应个体用户17的个体条件。
在图8中示意性描绘的第三示例性实施例基于在图7中示意性描绘的第二示例性实施例、并且还对应地用两个环曲面或柱面镜片93、94、103、104来代替根据图7的柱面测量眼镜片91、101，这两个环曲面或柱面镜片是围绕共用轴线OA9、OA10彼此分开地电动可旋转的（参见方向箭头53、54、55、56）。两个这样的镜片93、94、103、104的组合在光焦度方面产生了具有可调散光度的镜片。柱镜度的量取决于这两个镜片93、94、103、104的相互旋转角度。除了柱镜度之外，也产生所导致的球镜部分。如果这两个镜片具有相同量的散光度，并且它们安装成彼此充分靠近，则所得的柱镜值可以假定为这种类型的单独镜片93、94、103、104的量的两倍。如果这两个镜片93、94、103、104的柱镜轴位是平行的，就是这种情况。所得柱镜的轴位位置于是也是相同的。
通过比较，如果这两个柱镜轴位相对于彼此旋转90°，则这两个镜片93、94、103、104一起仅产生球镜度。在驱动（方向箭头51、52）这些成像光学单元6、7时必须考虑这个焦度从而使得所有这些光学元件6、7、93、94、103、104的所得球镜度正如该仿真所需要的。
所有其他的相互旋转位置产生的球镜部分和柱镜部分两者具有在这些单独镜片93、94、103、104的柱镜度值和两倍柱镜度之间的值。所得轴位是柱镜镜片的轴位之间的角平分线。如果已经为这两个镜片93、94、103、104设定了适当的相互旋转角度，则由于这两个镜片93、94、103、104共同旋转了相同角度，所以能够将它们设定成使得所得柱镜的轴位位置是所希望设定的轴位位置。
于是，在软件控制下对成像光学单元6、7和镜片93、94、103、104的位置进行电子控制就使得对于所检测的观察方向，精确地产生了有待演示的眼镜片所具有的球镜度和散光度。在这种情况下进行精确驱动，使得也伴随地考虑了立体观察仪的放大镜片6、7对于该观察方向的缺陷，从而使得观察者17针对相应的注视点精确地获得了所述观察者通过真实眼镜也将体验到的光学刺激（球镜度，柱镜度、包括轴位，棱镜度）。在这种情况下，虚拟场景的展现更简单，因为对于透过显示装置1的光学系统6、7、93、94、103、104的用户17而言，将自动出现由于倾斜观察方向（在强的单光镜片或大大弯曲的运动眼镜片的情况下）的散光造成的、由于在透过渐变镜片注视近用区域的右边和左边等等时的残余散光造成的模糊。
代替两个相对于彼此可旋转的眼镜片，还能够使用在两个坐标系中相对于彼此可移位的两个Alvarez镜片，利用这些Alvarez镜片也能够在某个设计范围内设定任何散光/轴位组合。从综合屈光检查仪可以获知包括可旋转的环曲面镜片或柱面镜片、或包括多个相对于彼此可移位的镜片的调整机构。新颖的是，这些装置在此取决于两只眼睛的观察方向来动态地调整，具体地使得它们各自仿真有待演示的眼镜的效果。
与前面的实例不同，在这种情况下，也不需要在场景图像中分别针对两只眼睛计算并展现出由于依赖于观察方向的球镜不匹配而出现的模糊部分：如果所有光学部件6、7、93、94、103、104的位置正好与有待仿真的眼镜片的球镜不匹配一样，则用户17也有相同的体验。
还可以根据有待仿真的眼镜片的数据和眼球位置通过针对性的聚焦/散焦（成像光学单元6、7）和柱镜93、94、103、104的位置来计算和设定相对于眼睛LA、RA在各自的情况下的中心视线的散光不匹配：对于“中心线”（沿着OA9和OA10），用户17将看到他/她用该眼镜片同样将会看到的事物（然而，球镜度误差和散光误差、昏迷（coma）等不能以这种方式仿真）。
利用以这种方式配置的显示装置1，眼镜师或服务提供商可以向用户17展示不同渐变镜片的所有方面。所述眼镜师或服务提供商可以经由用户的操作部件为所述用户插入该用户17应注视的标记、并且请求该用户将他/她的印象与不同眼镜片现实情形的印象进行比较。该显示装置1的控制程序还可以给用户17回放任务程序、测量直到用户17经由用户的操作部件提供了反馈消息的时间、并且因此在每种情况下用多个渐变镜片变体来确定对用户17的性能能力的客观衡量。
以这种方式，避免了选择主观上较不合适的渐变镜片，因为显示装置1使之有可能可以尝试具有不同参数的多个眼镜片供应变体，而不必实际制造出所有这些解决方案。迄今为止，由于眼镜片供应的高成本和品质，缺乏该创造性的显示装置1，所以没有这样做。该结果取决于许多随机因素，包括很大程度上取决于配制眼镜师与用户17之间的语言交流的水平。
然而，利用根据本发明的解决方案，还可以允许用户17通过以下程序来对多个参数施加影响，例如对处方柱镜部分的最佳轴位产生影响，在该程序中用户通过用户的操作部件来设定主观最佳轴位、并且随后在用户17必须完成特定视觉任务的客观的有趣的测试步骤中基于所述用户的反应时间来检查用户是否实际上具有清楚的视觉。
在图9中示意性描绘的第四示例性实施例是基于该第三示例性实施例、并且包括从显示装置1向前看的一个或多个额外的前置相机61、62。所述前置相机61、62的图像被馈送到计算机，该计算机根据这些视图来计算相关联的点的距离。在这方面，还可以通过以下程序将该显示装置1所展现的场景变成用户17周围的真实场景，在该程序中根据所计算的图像34、35利用其景深层次来计算立体视图，所述立体视图按照用有待演示的眼镜片观察时获得的真实场景所见的方式被扭曲。
通过该示例性实施例，例如，进行演示的眼镜师可以给用户17一份阅读摘录。通过相机61、62和用于确定眼球位置的单元（7，7'），能够客观地测量用户17将该阅读摘录拿在哪个观察距离处。眼镜师可以要求用户读出该阅读摘录、测量用户的阅读速度、确定观察扫视等。在真实阅读摘录的情况下，能够例如分阶段以计算方式将该样本阅读文本放大或减小等等、并且因此通过选择不同地设想的渐变镜片设计来优化在用户特异性使用情况下该眼镜对于视觉任务的适配性。
代替与受试者头部相伴地移动的屏幕，还能够采取空间固定的投影区域，该区域允许右图像和左图像彼此分开地呈现，例如，3D电视屏幕。由此，必须随着用户头部移动的装置变得更轻且更小。
于是，在这两个成像光学单元6、7的上游，对应地装配了用于图像分离的元件，以便使左眼仅看到所计算出的旨在针对左眼的场景，并且使右眼看到旨在针对右眼的场景，例如用于交替地释放左图像和右图像的视图的快门。
此外，在用户眼睛的前方，可以设置上文所描述的观察方向传感器以及电子驱动的光学部件，该系统利用这些观察方向传感器来确定各瞳孔的观察方向，这些光学部件一方面补偿个体屈光数据并且另一方面，通过针对性的聚焦来引起调节刺激，例如在虚拟展现的场景中眼镜佩戴者作为有待演示的眼镜片的佩戴者也将必须应用来清楚地看到每种情况下注视的细节的。

Claims (18)

1.一种显示装置（1），包括
- 固持装置（2），该固持装置能够放到用户的头部上，
- 第一图像生成器（22）或者用于接收该第一图像生成器（22）的接收座，该第一图像生成器固定至该固持装置（2）上并且用于在第一图像平面（E）中生成图像，其方式为使得在其中生成该第一图像生成器（22）的图像的该第一图像平面（E）被相对于该固持装置（2）安排在预定位置中，以及
- 第一成像光学单元（6），该第一成像光学单元固定至该固持装置（2）上并且被设计成用于对该第一图像生成器（22）在第一图像平面（E）中生成的图像进行成像，使得当该固持装置（2）处于被放在头部上的状态时，用户能够用第一只眼睛（LA）感知到所述图像，
其特征在于
- 该固持装置（2）携带了第一屈光确定光学单元（9），该第一屈光确定光学单元被设计成用于当该固持装置（2）处于被放在头部上的状态时确定该第一只眼睛（LA）的主观屈光，和/或其特征在于
- 该第一成像光学单元（6）被设计成是可变的。
2. 如权利要求1所述的显示装置（1），其特征在于，该第一成像光学单元（6）被设计成由于以下事实而是可变的：该第一成像光学单元（6）具有至少一个镜片（6），该至少一个镜片被设计成是垂直于该第一图像平面（E）可移位的；和/或该第一成像光学单元（6）具有至少一个镜片（6），该至少一个镜片被设计成是平行于该第一图像平面（E）可旋转和/或可移位的。
3. 如权利要求1或2所述的显示装置（1），其特征在于
- 该第一屈光确定光学单元（9）包括一个可更换测量眼镜片（91，92），或者其特征在于
- 该第一屈光确定光学单元（9）包括围绕共用光轴相对于彼此可旋转的两个测量眼镜片（93，94），或者其特征在于
- 该第一屈光确定光学单元（9）包括相对于彼此可移位的、处于Alvarez镜片的形式的两个测量眼镜片，或者其特征在于
- 该第一屈光确定光学单元（9）包括以下镜片，该镜片具有在该镜片上沿第一方向安排的多个相邻的第一区，其中各第一区具有不同的平均焦度，其中在该第一镜片上沿垂直于该第一方向的第二方向安排了多个相邻的第二区，其中各第二区具有不同的柱镜度，其中在该第一镜片上沿该第一方向安排的这些第一区与在该第一镜片上沿该第二方向安排的这些第二区重合，其中该镜片被设计成是平行于该第一图像平面（E）可旋转和/或可移位的。
4.如以上权利要求中任一项所述的显示装置（1），其特征在于，该第一图像生成器（22）是以可更换的方式安排在该第一图像平面（E）中的。
5.如以上权利要求中任一项所述的显示装置（1），其特征在于，被设计成是可变的第二成像光学单元（7）固定至该固持装置（2）上，所述第二成像光学单元被设计成用于对在该第一图像平面（E）中生成的图像、或者由第二图像生成器在第二图像平面中生成的图像进行成像，从而使得当该固持装置（2）处于被放在头部上的状态时，用户（17）能够用第二只眼睛（RA）感知到所述图像，和/或其特征在于，该固持装置（2）携带了第二屈光确定光学单元（10），该第二屈光确定光学单元被设计成用于当该固持装置（2）处于被放在头部上的状态时确定该第二只眼睛（RA）的主观屈光。
6.如权利要求1所述的显示装置（5），其特征在于，该第一成像光学单元（6）和该第二成像光学单元（7）是彼此互补地设计的，和/或其特征在于，该第一屈光确定光学单元（9）和该第二屈光确定光学单元（10）是彼此互补地设计的。
7. 如以上权利要求中任一项所述的显示装置（1），其特征在于，在该固持装置（2）上安装了用于确定该固持装置（2）的取向的取向传感器（24）、和/或用于确定该固持装置（2）的移动的运动传感器（24）、和/或用于确定该固持装置（2）的倾斜度的倾斜度传感器（24）。
8. 如以上权利要求中任一项所述的显示装置（1），其特征为
- 仿真单元（23），该仿真单元用于仿真用户（17）的第一只眼睛（LA）透过有待针对该第一只眼睛（LA）演示的眼镜片的注视效果、并且用于借助于该第一图像生成器（22）以在该第一图像平面（E）中的一个图像的形式来输出对该用户（17）的第一只眼睛（LA）透过有待针对该第一只眼睛（LA）演示的该眼镜片的注视效果的仿真，和/或其特征为
- 仿真单元（23），该仿真单元用于仿真该用户（17）的第二只眼睛（RA）透过有待针对右眼（RA）演示的眼镜片的注视效果、并且用于借助于该第一图像生成器（9）以在该第一图像平面（E）中的一个图像的形式或者借助于该第二图像生成器以在该第二图像平面中的一个图像的形式来输出对该用户（17）的第二只眼睛（RA）透过有待针对该第二只眼睛（RA）演示的该眼镜片的注视效果的仿真。
9. 如引用权利要求7的权利要求8所述的显示装置（1），其特征在于
- 用于仿真该第一只眼睛（LA）的注视效果的该仿真单元（23）被设计成在仿真该用户（17）的第一只眼睛（LA）透过有待针对该第一只眼睛（LA）演示的该眼镜片的注视效果时考虑由该取向传感器（24）确定的取向、和/或由该运动传感器（24）确定的移动、和/或由该倾斜度传感器（24）确定的倾斜度，和/或其特征在于
- 用于仿真该第二只眼睛（RA）的注视效果的该仿真单元（23）被设计成在仿真该用户（17）的第二只眼睛（RA）透过有待针对该第二只眼睛（RA）演示的该眼镜片的注视效果时考虑由该取向传感器（24）确定的取向、和/或由该运动传感器（24）确定的移动、和/或由该倾斜度传感器（24）确定的倾斜度。
10. 如以上权利要求中任一项所述的显示装置（1），其特征在于
- 用于改变该第一成像光学单元（6）的自动变化单元（23）被固定至该固持装置（2）上，和/或其特征在于
- 用于改变该第二成像光学单元（7）的自动变化单元（23）被固定至该固持装置（2）上。
11. 如间接或直接引用权利要求7的权利要求10所述的显示装置（1），其特征在于
- 用于改变该第一成像光学单元（6）的该自动变化单元（23）被设计成基于由该取向传感器（24）确定的取向、和/或基于由该运动传感器（24）确定的移动、和/或基于由该倾斜度传感器（24）确定的倾斜度来改变该第一成像光学单元（6），和/或其特征在于
- 用于改变该第二成像光学单元（7）的该自动变化单元（23）被设计成基于由该取向传感器（24）确定的取向、和/或基于由该运动传感器（24）确定的移动、和/或基于由该倾斜度传感器（24）确定的倾斜度来改变该第二成像光学单元（7）。
12. 如以上权利要求中任一项所述的显示装置（1），其特征在于
- 在该固持装置（2）上提供了第一观察方向确定单元（36，38，23）以用于确定该第一只眼睛（LA）的注视方向，和/或其特征在于
- 在该固持装置（2）上提供了第二观察方向确定单元（37，38，23）以用于确定该第二只眼睛（RA）的注视方向。
13. 如间接或直接引用权利要求8的权利要求12所述的显示装置（1），其特征在于
- 用于仿真该第一只眼睛（LA）的注视效果的该仿真单元（23）被设计成在该仿真中考虑该第一只眼睛（LA）的注视方向，所述方向是由该第一观察方向确定单元（36，38，23）确定的，和/或其特征在于
- 用于仿真该第二只眼睛（RA）的注视效果的该仿真单元（23）被设计成在该仿真中考虑该第二只眼睛（RA）的注视方向，所述方向是由该第二观察方向确定单元（37，38，23）确定的。
14. 如间接或直接引用权利要求10的权利要求12和13中任一项所述的显示装置（1），其特征在于
- 用于改变该第一成像光学单元（6）的该自动变化单元（23）被设计成基于该第一只眼睛（LA）的注视方向来改变该第一成像光学单元（6），所述方向是由该第一观察方向确定单元（36，38，23）确定的，和/或其特征在于
- 用于改变该第二成像光学单元（7）的该自动变化单元（23）被设计成基于该第二只眼睛（RA）的注视方向来改变该第二成像光学单元（7），所述方向是由该第二观察方向确定单元（37，38，23）确定的。
15. 如以上权利要求中任一项所述的显示装置（1），其特征在于
- 该固持装置（2）携带了具有光轴的第一相机（61），所述相机是由该第一只眼睛的观察方向控制的，其方式为使得该第一相机（61）的光轴与沿该第一只眼睛（LA）的观察方向延伸经过该第一只眼睛（LA）的瞳孔中心的光轴相对应，并且其特征在于，该固持装置（2）携带了第一距离传感器，该第一距离传感器被安排成其方式为使得该第一距离传感器检测离该第一相机（61）以相机图像的形式记录的物体的距离，并且其特征在于，用于仿真该用户的第一只眼睛（LA）透过有待针对该第一只眼睛（LA）演示的该眼镜片的注视效果的该仿真单元（23）被配置成用由该第一相机（61）记录的相机图像以及由该第一距离传感器检测到的距离来在该第一图像平面（E）中仿真出由该第一图像生成器（9）生成的图像，和/或其特征在于
- 该固持装置（2）携带了具有光轴的第二相机（62），所述相机是由该第二只眼睛（RA）的观察方向控制的，其方式为使得该第二相机（62）的光轴与沿该第二只眼睛的观察方向延伸经过该第二只眼睛（RA）的瞳孔中心的光轴相对应，并且其特征在于，该固持装置（2）携带了第二距离传感器，该第二距离传感器被安排成其方式为使得该第二距离传感器检测离该第二相机（62）以相机图像的形式记录的物体的距离，并且其特征在于，用于仿真该用户的第二只眼睛（RA）透过有待针对该第二只眼睛（RA）演示的该眼镜片的注视效果的该仿真单元（23）被配置成用由该第二相机（62）记录的相机图像以及由该第二距离传感器检测到的距离来在该第一图像平面（E）中仿真出由该图像生成器（9）生成的图像、和/或在该第二图像平面（E′）中仿真出由该第二图像生成器（9′）生成的图像。
16.一种包括如以上权利要求中任一项所述的显示装置（1）以及用于驱动该第一屈光确定光学单元（9）和/或该第一成像光学单元（6）和/或该仿真单元（23）的手动操作单元的系统。
17.一种包括第一图像生成器以及能够放到用户的头部上的固持装置（2）的系统，包括：第一成像光学单元（6），该第一成像光学单元固定至该固持装置（2）上并且被设计成用于对该第一图像生成器在第一图像平面（E）中生成的图像进行成像，使得当该固持装置（2）处于被放在头部上的状态时，用户能够用第一只眼睛（LA）感知到所述图像，其特征在于，该固持装置（2）携带了第一屈光确定光学单元（9），该第一屈光确定光学单元被设计成用于当该固持装置（2）处于被放在头部上的状态时确定该第一只眼睛（LA）的主观屈光，和/或其特征在于，该第一成像光学单元（6）被设计成是可变的。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，被设计成是可变的第二成像光学单元（7）被固定至该固持装置（2）上，所述第二成像光学单元被设计成用于对在该第一图像平面中生成的图像进行成像，使得当该固持装置（2）处于被放在头部上的状态时，用户（17）能够用该第二只眼睛（RA）感知到所述图像，和/或其特征在于，该固持装置（2）携带了第二屈光确定光学单元（10），该第二屈光确定光学单元被设计成用于当该固持装置（2）处于被放在该头部上的状态时确定该第二只眼睛（RA）的主观屈光，并且其特征在于，提供了图像分离系统以用于将在该图像平面（E）中生成的图像的第一图像内容排他地给送至该第一只眼睛（LA）并且将与该第一图像内容相偏离的第二图像内容排他地给送至该第二只眼睛（RA）。
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