DE102007046505B4 - Anzeigevorrichtung und Stereo-Anzeigemodul - Google Patents

Abstract

Anzeigevorrichtung miteinem Bildgeber (5), der in einer Bildfläche (F1) ein Bild erzeugt, undeinem Abbildungsmodul (3), das das Bild einem die Anzeigevorrichtung auf dem Kopf tragenden Benutzer (B) als virtuelles Bild darbietet und das eine Relay-Optik (7) mit mindestens zwei Linsen (8, 9), einen ersten Umlenkspiegel (10) und einen zweiten Umlenkspiegel (11) mit konkaver Krümmung aufweist,wobei im auf den Kopf des Benutzers (B) aufgesetzten Zustand der Anzeigevorrichtung die Relay-Optik (7) oberhalb des ersten Umlenkspiegels (10) und der Bildgeber (5) oberhalb der Relay-Optik (7) angeordnet ist,wobei zwischen der Relay-Optik (7) und der Austrittspupille (4) der Anzeigevorrichtung bis auf die beiden Umlenkspiegel (10, 11) keine weiteren optischen Elemente der Anzeigevorrichtung angeordnet sind undwobei der Strahlengang der Anzeigevorrichtung (1) von der Bildfläche (F1) über die Relay-Optik (7) zum ersten Umlenkspiegel (10), von diesem zum zweiten Umlenkspiegel (11) und dann zur Austrittspupille (4) verläuft.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, die insbesondere als HMD-Vorrichtung (Head Mounted Display-Vorrichtung) ausgebildet sein kann.
• Wenn eine HMD-Vorrichtung so ausgebildet ist, daß der Benutzer auch die Umgebung in Überlagerung mit dem als virtuellen Bild dargebotenen Bild wahrnehmen kann, ist häufig vor dem Auge des Benutzers ein teiltransparenter konkaver Umlenkspiegel angeordnet, der eine Umlenkung in der horizontalen Ebene durchführt. Dies führt zu dem Nachteil, daß die benötigten optischen Elemente seitlich am Auge des Benutzers angeordnet sind, was häufig zu Platzproblemen führt.
• Auch ist eine Korrektur der Bildfehler des konkaven Umlenkspiegels notwendig, was z.B. in der US 5,513,041 A durch ein Korrekturelement zwischen der Relay-Optik und dem Umlenkspiegel verwirklicht wird, wobei das Korrekturelement zwei asphärisch gekrümmte Flächen aufweist, die zueinander dezentriert und gekippt sind. Dies führt nachteilig dazu, daß die Herstellung (aufgrund dieses Elementes) komplizierter ist und die Justage sehr aufwendig wird. Außerdem ist das Korrekturelement im aufgesetzten Zustand der HMD-Vorrichtung sehr nah am Auge des Benutzers, so daß ein Brillenträger diese HMD-Vorrichtung nicht mit aufgesetzter Brille benutzen kann.
• Ferner ist die aus der US 5,513,041 A bekannte Vorrichtung schlecht für eine Stereo-Darstellung geeignet, da nicht genügend Platz vorhanden ist, um die beiden Sehfelder der für jedes Auge vorzusehenden Anzeigevorrichtung zumindest teilweise zu überlappen.
• Aus der DE 691 08 452 T2 ist eine Anzeigevorrichtung bekannt, bei der Umlenkspiegel in vertikaler Richtung übereinander angeordnet sind. Somit ist es einfacher, eine Stereo-Darstellung zu verwirklichen. Jedoch weist die aus dieser Druckschrift bekannte Vorrichtung zumindest zwei Umlenkspiegel und einen sphärisch gekrümmten Schirm auf, was einen erhöhten optischen Aufwand bedeutet. Ferner ist der Bildgenerator sowie der Projektor entfernt vom Kopf des Benutzers angeordnet (also nicht auf dem Kopf des Benutzers bei Verwendung der Anzeigevorrichtung), so daß die Anzeigevorrichtung der DE 691 08 542 T2 insgesamt sehr unpraktisch ist.
• Die US 6,008,780 A und die WO 91/04508 A2 zeigen weitere HMD-Vorrichtungen.
• Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anzeigevorrichtung bereitzustellen, die kostengünstig hergestellt werden kann und auch für eine Stereo-Darstellung geeignet ist.
• Die Erfindung ist im Anspruch 1 definiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Da bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung zwischen der Relay-Optik und der Austrittspupille der Anzeigevorrichtung bis auf die beiden Umlenkspiegel keine weiteren optischen Elemente der Anzeigevorrichtung vorgesehen sind, kann die Anzeigevorrichtung kompakt und klein ausgebildet werden.
• Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann somit nur zwei Umlenkspiegel aufweisen und kann daher kompakter und kostengünstiger hergestellt werden. Insbesondere enthält die Anzeigevorrichtung genau zwei Umlenkspiegel zwischen der Relay-Optik und der Austrittspupille der Anzeigevorrichtung.
• Ferner weist die Anzeigevorrichtung auch gleich den Bildgeber mit auf, so daß die gesamte Anzeigevorrichtung kompakt ausgebildet werden kann.
• Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung können die Linsen der Relay-Optik so ausgebildet sein, daß die jeweils zwei Linsenflächen einer Linse zueinander weder dezentriert noch gekippt sind. Dies erleichtert die Herstellung der Linsen.
• Insbesondere können die optischen Achsen aller Linsen mit der optischen Achse der Relay-Optik zusammenfallen. Dadurch kann die Justierung und Herstellung der Relay-Optik vereinfacht werden. Es ist jedoch auch möglich, daß zumindest oder genau eine der Linsen zur optischen Achse der Relay-Optik dezentriert ist.
• Die Relay-Optik kann gegenüber der Bildfläche gekippt sein. Ferner kann die Relay-Optik gegenüber dem Bild in der Bildfläche dezentriert angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, eine sehr gute Abbildungseigenschaft mit nur zwei Linsen zu verwirklichen.
• Ferner kann ein diffraktives Element zur Farbfehlerkorrektur auf einer der Linsenflächen der Linsen der Relay-Optik ausgebildet sein. Damit ist auch eine gute Farbfehlerkorrektur möglich.
• Insbesondere kann der erste Umlenkspiegel plan ausgebildet sein. Dies senkt die Herstellungskosten. Es ist jedoch auch möglich, den ersten Umlenkspiegel gekrümmt auszubilden, um damit einen Abbildungsfehler der Anzeigevorrichtung zu kompensieren.
• Insbesondere ist die Anzeigevorrichtung so ausgelegt, daß im aufgesetzten Zustand der Anzeigevorrichtung zwischen dem zweiten Umlenkspiegel und der Austrittspupille Platz für eine Brille eines Benutzers ist. Damit ist die Anzeigevorrichtung auch für Brillenträger geeignet.
• Der Bildgeber ist insbesondere flächig ausgebildet und in der Bildfläche angeordnet.
• Im aufgesetzten Zustand der Anzeigevorrichtung liegen der Bildgeber, die Relay-Optik und der erste Umlenkspiegel oberhalb einer horizontalen Ebene, die durch die Zentren der Augen des Benutzers verläuft.
• Der flächige Bildgeber ist im aufgesetzten Zustand der Anzeigevorrichtung bevorzugt im wesentlichen parallel zur horizontalen Ebene angeordnet.
• Der Bildgeber kann rechteckig ausgebildet sein und somit in der Bildfläche ein rechteckiges Bild erzeugen. Im diesem Fall kann sich die kürzere Seite der Rechteckform, in Draufsicht auf den Bildgeber gesehen, in Richtung der Strahlreflexion durch die beiden Umlenkspiegel erstrecken. Dann ist die unerwünschte Keystone-Verzeichnung nur in der kürzeren Bildseite (kürzere Seite der Rechteckkontur des Bildes = vertikale Richtung im virtuellen Bild) wirksam. Dies führt schon aus diesem Grund zu einer Verbesserung im Vergleich zu bekannten HMD-Vorrichtungen, bei denen die Keystone-Verzeichnung in Richtung der längeren Bildseite auftritt. Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung die unerwünschte Keystone-Verzeichnung entlang der kürzeren Bildseite leichter optisch (mittels der Relay-Optik und/oder dem ersten Umlenkspiegel) und/oder elektronisch durch eine entsprechende Vorverzerrung der Bilddaten korrigiert werden. Der Bildgeber kann somit so angeordnet werden, daß die unerwünschte Keystone-Verzeichnung nur entlang der kürzeren Bildseite auftritt.
• Die Umlenkspiegel können als Vorderflächen- oder Rückflächenspiegel ausgebildet sein.
• Die Relay-Optik kann genau zwei Linsen aufweisen. In diesem Fall können drei der vier Linsenflächen als rotationssymmetrische Asphäre und die vierte Linsenfläche torisch gekrümmt ausgebildet werden.
• Der gekrümmte zweite Umlenkspiegel kann insbesondere so ausgebildet werden, daß im aufgesetzten Zustand der Anzeigevorrichtung der Drehpunkt des Auges des Benutzers in die Relay-Optik abgebildet wird. Dies führt zu dem Vorteil, daß selbst bei einer Bewegung des Auges die Lichtstrahlen des von der Bildfläche kommenden Lichtes im wesentlichen durch die Mitte der Linsen verlaufen, so daß nur die Mitten der Linsen der Relay-Optik mit hoher Qualität gefertigt werden müssen.
• Insbesondere können zwei beschriebene Anzeigevorrichtungen vorgesehen sein, eine für jedes Auge des Benutzers. Damit ist es möglich, ein Stereo-Anzeigemodul bereitzustellen. Vorteilhafterweise müssen dazu keine Änderungen an den einzelnen Anzeigevorrichtungen durchgeführt werden. Insbesondere ist keine Änderung am optischen Design notwendig.
• Bei dem Stereo-Anzeigemodul können die Anzeigevorrichtungen so ausgebildet sein, daß sich ihre Sehfelder für den Benutzer teilweise überlappen. Somit kann ein erhöhtes horizontales Sehfeld zur Verfügung gestellt werden.
• 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.
• Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung, und
• 2 eine schematische Ansicht der Anzeigevorrichtung von 1 im auf den Kopf eines Benutzers aufgesetzten Zustand.
• Bei der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsform umfaßt die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 ein Bildmodul 2 zum Erzeugen eines Bildes sowie ein Abbildungsmodul 3, das das mittels dem Bildmodul 2 erzeugte Bild als virtuelles Bild vor einer Austrittspupille 4 der Anzeigevorrichtung 1 abbildet.
• Das Bildmodul 2 umfaßt einen flächigen Bildgeber 5, der beispielsweise als LCoS-Modul oder als LCD-Modul ausgebildet sein kann, sowie eine Steuereinheit 6, die auf der Basis vorgegebener Bilddaten den Bildgeber 5 so ansteuert, daß er das gewünschte Bild in einer Bildfläche F1 erzeugt. In dem hier beschriebenen Beispiel ist der Bildgeber 5 selbst in der Bildfläche F1 angeordnet.
• Das Abbildungsmodul 3 weist eine Relay-Optik 7 mit einer ersten und einer zweiten Linse 8, 9, einen planen ersten Umlenkspiegel 10 sowie einen konkav gekrümmten zweiten Umlenkspiegel 11, der bevorzugt teiltransparent ausgebildet ist, auf.
• Zwischen dem zweiten Umlenkspiegel 11 und der Austrittspupille 4 der Anzeigevorrichtung 1 ist noch schematisch ein brechkraftloses Brillenglas 12 eingezeichnet. Dies zeigt, daß die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 im auf den Kopf eines Benutzers B aufgesetzten Zustand auch für Brillenträger geeignet ist, da ausreichend Platz für die Brillengläser vorhanden ist.
• Bei der beschriebenen Ausführungsform der Anzeigevorrichtung 1 weist die Austrittspupille 4 einen Durchmesser von 11 mm bei einem Sehfeld von 43,16° × 23,6° (horizontal × vertikal) auf. Ein Benutzer B, dessen Auge A bzw. Augenpupille im Bereich der Austrittspupille 4 angeordnet ist, sieht das in der Bildfläche F1 erzeugte Bild als virtuelles Bild in einem Abstand von ca. 800 mm.
• Wie in 2 angedeutet ist, sind das Bildmodul 2 und das Abbildungsmodul 3 (bis auf den zweiten Umlenkspiegel) in einem Gehäuse 13 angeordnet, wobei der zweite Umlenkspiegel 11 an der Außenseite des Gehäuses 13 befestigt ist, so daß das Gehäuse 13 mit dem zweiten Umlenkspiegel 11 eine mechanische Einheit bildet. Diese mechanische Einheit ist mit einer schematisch angedeuteten Kopfhalterung 14 so verbunden, daß der Benutzer B die Anzeigevorrichtung 1 auf dem Kopf tragen kann.
• Wie den Darstellungen in 1 und 2 zu entnehmen ist, verläuft der Strahlengang in der Anzeigevorrichtung 1 von der Bildfläche F1 über die Relay-Optik 7 zum ersten Umlenkspiegel 10, von diesem zum zweiten Umlenkspiegel 11 und dann zur Austrittspupille 4. Somit weist die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 eine vertikale Strahlumlenkung (am ersten Umlenkspiegel 10 sowie am zweiten Umlenkspiegel 11) auf, so daß die Relay-Optik 7 in vertikaler Richtung oberhalb des ersten Umlenkspiegels 11 und das Bildmodul 2 in vertikaler Richtung oberhalb der Relay-Optik 7 angeordnet ist. Insgesamt sind der erste Umlenkspiegel 10, die Relay-Optik 7 sowie das Bildmodul 2 oberhalb einer horizontalen Ebene, die durch die Drehpunkte beider Augen A des Benutzers B verläuft.
• Durch diesen vertikalen Aufbau der Anzeigevorrichtung 1 sind bis auf den zweiten Umlenkspiegel 11 alle optischen Elemente oberhalb der horizontalen Ebene und somit oberhalb der Augen A des Benutzers angeordnet, so daß diese optischen Elemente nicht zu unerwünschten Beeinträchtigungen des Sehfelds in horizontaler Richtung führen. Der gesamte Aufbau der Anzeigevorrichtung 1 ist sehr kompakt und kann vor der Stirn des Benutzers plaziert werden, wie dies in 2 dargestellt ist.
• Insbesondere können zwei gleich ausgebildete Anzeigevorrichtungen 1 für beide Augen A des Benutzers B vorgesehen werden, so daß eine Stereo-Anzeigevorrichtung bereitgestellt werden kann. Die beiden Anzeigevorrichtungen 1 werden insbesondere so angeordnet, daß sich die Sehfelder der beiden Anzeigevorrichtungen 1 in horizontaler Richtung teilweise überlagern (beispielsweise um 10°), so daß dem Benutzer dann ein Sehfeld von 76,32° × 23,6° (horizontal × vertikal) dargeboten werden kann. Natürlich ist es auch möglich, den Überlappungsbereich in horizontaler Richtung größer oder kleiner zu wählen, wenn dies gewünscht ist.
• Die Anzeigevorrichtung 1 ist so ausgelegt, daß der Augendrehpunkt des Auges A im aufgesetzten Zustand der Anzeigevorrichtung 1 auf den Kopf des Benutzers mittels dem gekrümmten zweiten Umlenkspiegel 11 in die Linsen 8, 9 der Relay-Optik 7 abgebildet wird. Dies führt zu dem Vorteil, daß die von der Bildfläche F1 kommenden Lichtbündel auch beim Nachdrehen des Auges A immer durch die Linsenmitten der Linsen 8, 9 verlaufen, so daß nur die Linsenmitten mit hoher Qualität hergestellt werden müssen. Die Außenbereiche der Linsen 8, 9 werden nur von Licht durchlaufen, das in Bereichen des Auges A abgebildet wird, die geringere Auflösungsvermögen aufweisen. Daher müssen die Außenbereiche der Linsen 8 und 9 nicht mit so hoher Genauigkeit gefertigt werden.
• Die erste Linse 8 ist auf beiden Seiten als rotationssymmetrische Asphäre ausgebildet (Flächen F2 und F3).
• Die zweite Linse 9 ist auf einen Seite torisch ausgebildet (Fläche F5) und auf der zweiten Seite als rotationssymmetrische Asphäre ausgebildet (Fläche F4). Auf der Seite F4 ist ferner noch ein diffraktives Element ausgebildet, um Farbfehler zu korrigieren.
• Die Linsen 8 und 9 sind jeweils in sich symmetrisch. Die beiden Linsenflächen F2, F3 sowie F4, F5 sind jeweils zueinander weder verkippt noch dezentriert. Die optischen Achse der ersten Linsen 8 ist zur optischen Achse der zweiten Linse 9 dezentriert
• Die optische Achse der Relay-Optik 7 ist gegenüber der Normalen zur Bildfläche F1 gekippt und dezentriert (die optische Achse der Relay-Optik ist somit dezentriert gegenüber dem in der Bildfläche F1 erzeugten Bild).
• Durch diesen Aufbau in Kombination mit dem planen ersten Umlenkspiegel 10 und dem zweiten Umlenkspiegel 11, der als rotationssymmetrische Asphäre ausgebildet ist, führt dies zu einer Abbildung mit äußerst geringen Verzeichnungen. Die noch vorhandenen Verzeichnungen (beispielsweise die Keystone-Verzeichnung) kann elektronisch mittels der Steuereinheit 6 kompensiert werden.
• Jeder der Umlenkspiegel 10 und 11 kann entweder als Vorderflächenspiegel oder Rückflächenspiegel ausgebildet sein.
• Die Linsenflächen F2, F3 und F4 sowie die Fläche F7 des zweiten Umlenkspiegels 11 können durch eine Polynomentwicklung gemäß der nachfolgenden Pfeilhöhenformel G1 beschrieben werden: $$\text{z}\left(\text{h}\right)=\frac{p{h}^2}{1+\sqrt{1-\left(1+K\right)p^2{h}^2}}+{\displaystyle \sum _{n=1}^{10}Cn•h^n}$$

  

z

Pfeilhöhe

K

Exzentrizität

ρ

Scheitelkrümmung

h

Höhe

Cn

Koeffizienten für Terme höherer Ordnung.

• Hierbei bezeichnet h die Höhe eines auf der jeweiligen Fläche liegenden Punktes im lokalen flächenbezogenen Koordinatensystem, dessen Ursprung mit der Mitte der jeweiligen Fläche zusammenfällt. Für die Flächen F2, F3, F4 und F7 sind die Werte für die Parameter der Formel G1 in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1

  	F2	F3	F4	F7
  ρ	-0,06091103	0,00202519	-0,00202381	-0,00449427
  K	0	0	0	-3,0361E+00
  C1	0	0	0	0
  C2	0	0	0	0
  C3	0	0	0	-5,4052E-04
  C4	0,215129E-03	0,119413E-03	0,246557E-03	6,3904E-06
  C5	0	0	0	3,5816E-07
  C6	0,199916E-05	0,750890E-06	0,154466E-05	-9,7020E09
  C7	0	0	0	4.9867E-12
  C8	-0,373242E-07	-0,723971E-08	-0,237009E-07	-1,1512E-13
  C9	0	0	0	5,1251E-14
  C10	0,720429E-09	0,251807E-09	0,223792E09	-5,9794E-16

• Die Pfeilhöhenformel G1 weist mit den in Tabelle 1 angegebenen Größen die Einheit mm auf.
• Die Fläche F5 ist torisch gekrümmt. Der Krümmungsradius in der y-Richtung (in der Zeichenebene von 1) beträgt 10,51392 mm und der Krümmungsradius in der x-Richtung (senkrecht zur Zeichenebene) beträgt 10,60602 mm.
• Die asphärische Fläche F4 ist ferner noch als diffraktive Fläche zur Farbfehlerkorrektur ausgestaltet, wobei die diffraktive Fläche ein Kinoform-Profil aufweist. Im Detail umfaßt die diffraktive Fläche konzentrische Ringe mit dem Linsenscheitel der Fläche F4 als Mittelpunkt. Jeder Ring hat einen inneren und einen äußeren Radius. Der innere Radius des ersten Rings ist null. Der äußere Radius des m-ten Rings ist der innere Radius des m+1-ten Ringes. Die Breite der Ringe wird von der Mitte zum Rand der Linse kontinuierlich kleiner. Die Furchentiefe am inneren Radius ist null, am äußeren Radius beträgt sie d. Beim Übergang vom m-ten Ring auf den m+1-ten Ring ist somit eine Stufe der Höhe d vorhanden. Die diffraktive Fläche kann mit der nachfolgenden Phasenprofilfunktion φ beschrieben werden: $$\mathrm{\phi }=\frac{2\mathrm{\pi }}{{\lambda }_0}{\displaystyle \sum _n{D}_n{r}^{2n}}$$

  

  dabei steht λ₀ für die Referenzwellenlänge und D_n sind die Koeffizienten des Phasenpolynoms. Der Radius r des m-ten Ringes berechnet sich aus $$m{\lambda }_0={\displaystyle \sum _n{D}_n{r}^{2n}m=\mathrm{1,2,3,}\mathrm{...}}$$

  

  es gibt maximal N Ringe, wobei $$\text{N}=\frac{1}{{\lambda }_0}{\displaystyle \sum _n{D}_n{r}_{max}^{2n}}$$

  

  dabei steht r_max für den halben Linsendurchmesser.
• Die Furchentiefe d an jedem Ring beträgt $$\text{d}=\frac{{\lambda }_0}{n_0-1},$$

  

  wobei n₀ der Brechungsindex des Materials für λ₀ ist. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform hat sich gezeigt, daß es ausreichend war, die diffraktive Fläche mit dem Koeffizienten D1 zu beschreiben. Dieser ist in der nachfolgenden Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2:

  Fläche	D1	λ0 [nm]	Beugungsordnung	N	R1 [mm]	RN [mm]	d [mm]
  F4	2,0837E-03	546,07	-1	365	0,512	9,9	0,000952

• Die Beschreibung der Flächen F1 - F7 bezieht sich jeweils auf das lokale Koordinatensystem. Dieses lokale Koordinatensystem entsteht aus einem globalen Koordinatensystem, dessen Ursprung mit dem Mittelpunkt der Austrittspupille 4 zusammenfällt, dadurch, daß zunächst der Ursprungspunkt des globalen Koordinatensystems entlang der drei Achsen des globalen Koordinatensystems um die in der nachfolgenden Tabelle 3 angegebenen Strecken XDE, YDE und ZDE (in mm) verschoben und anschließend um den in der Tabelle 3 angegebenen Drehwinkel ADE (in °) um die x-Achse des lokalen Koordinatensystems gedreht wird. Die x-Achse ist so gewählt, daß sie die Richtung senkrecht zur Zeichenebene von 1 bildet. Tabelle 3

  	XDE	YDE	ZDE	ADE
  F1	0,00000	69,79513	27,96073	93,7919
  F2	0,00000	55,88273	22,65501	72,2419
  F3	0,00000	51,58450	21,27847	72,2419
  F4	0,00000	47,95567	20,96647	72,2419
  F5	0,00000	42,42913	19,19655	72,2419
  F6	0,00000	26,20133	14,00000	15,0000
  F7	0,00000	48,27269	43,93108	31,5264
  4	0,00000	0,00000	0,00000	0,0000

• Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind beide Linsen 7,8 aus dem gleichen Material hergestellt. Hier wurde das Material mit der Handelsbezeichnung Zeonex-E48R verwendet, das bei der Wellenlänge von 656,27nm eine Brechzahl von 1,527131, bei der Wellenlänge von 546,07nm eine Brechzahl von 1,532262 und bei einer Wellenlänge von 486,13nm eine Brechzahl von 1,536617 aufweist.
• Der Pupillendurchmesser der Austrittspupille 4 am Auge beträgt 11mm bei einer Feldwinkeldiagonalen am Auge von 50°.
• Die gezeigte Anzeigevorrichtung 1 kann so abgewandelt werden, daß der erste Umlenkspiegel 10 gekrümmt ausgebildet ist. Die Krümmung kann dazu verwendet werden, um Bildfehler zu kompensieren.
• Ferner kann die Relay-Optik mehr als zwei Linsen umfassen. Beispielsweise kann die Relay-Optik drei oder vier Linsen aufweisen.

Claims (16)

1. Anzeigevorrichtung mit einem Bildgeber (5), der in einer Bildfläche (F1) ein Bild erzeugt, und einem Abbildungsmodul (3), das das Bild einem die Anzeigevorrichtung auf dem Kopf tragenden Benutzer (B) als virtuelles Bild darbietet und das eine Relay-Optik (7) mit mindestens zwei Linsen (8, 9), einen ersten Umlenkspiegel (10) und einen zweiten Umlenkspiegel (11) mit konkaver Krümmung aufweist, wobei im auf den Kopf des Benutzers (B) aufgesetzten Zustand der Anzeigevorrichtung die Relay-Optik (7) oberhalb des ersten Umlenkspiegels (10) und der Bildgeber (5) oberhalb der Relay-Optik (7) angeordnet ist, wobei zwischen der Relay-Optik (7) und der Austrittspupille (4) der Anzeigevorrichtung bis auf die beiden Umlenkspiegel (10, 11) keine weiteren optischen Elemente der Anzeigevorrichtung angeordnet sind und wobei der Strahlengang der Anzeigevorrichtung (1) von der Bildfläche (F1) über die Relay-Optik (7) zum ersten Umlenkspiegel (10), von diesem zum zweiten Umlenkspiegel (11) und dann zur Austrittspupille (4) verläuft.
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der bei jeder Linse (8, 9) der Relay-Optik (7) die beiden Linsenflächen (F2, F3; F4, F5) zueinander weder dezentriert noch gekippt sind.
3. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der die optischen Achsen aller Linsen (8, 9) mit der optischen Achse der Relay-Optik (7) zusammenfallen.
4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei den zumindest eine Linse der Linsen zur optischen Achse der Relay-Optik dezentriert ist.
5. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Relay-Optik (7) gegenüber der Normalen der Bildfläche (F1) gekippt ist.
6. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Relay-Optik (7) gegenüber dem Bild in der Bildfläche (F1) dezentriert ist.
7. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der ein diffraktives Element zur Farbfehlerkorrektur auf einer der Linsenflächen (F2, F3, F4, F5) der Linsen (8, 9) der Relay-Optik (7) ausgebildet ist.
8. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der der erste Umlenkspiegel (10) plan ausgebildet ist.
9. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der im aufgesetzten Zustand der Anzeigevorrichtung zwischen dem zweiten Umlenkspiegel (11) und der Austrittspupille (4) Platz für eine Brille eines Benutzers (B) ist.
10. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der der Bildgeber (5) flächig ausgebildet und in der Bildfläche (F1) angeordnet ist.
11. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der im aufgesetzten Zustand der Anzeigevorrichtung der Bildgeber (5), die Relay-Optik (7) und der erste Umlenkspiegel (10) oberhalb einer horizontalen Ebene liegen, die durch die Augendrehpunkte des Benutzers (B) verläuft.
12. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Relay-Optik (7) genau zwei Linsen (8, 9) aufweist.
13. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 12, bei der drei von den vier Linsenflächen der beiden Linsen (8, 9) jeweils als rotationssymmetrische Asphäre ausgebildet sind und die vierte Linsenfläche der vier Linsenflächen torisch gekrümmt ist.
14. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der der zweite Umlenkspiegel (11) als rotationssymmetrische Asphäre ausgebildet ist.
15. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der das Abbildungsmodul (3) zwischen der Relay-Optik (7) und der Austrittspupille (4) der Anzeigevorrichtung neben den beiden Umlenkspiegeln (10, 11) keine weiteren Umlenkspiegel aufweist.
16. Stereo-Anzeigemodul, das für jedes Auge eines Benutzers (B) eine Anzeigevorrichtung (1) nach einem der obigen Ansprüche aufweist.

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