DE102010041348B4 - display device - Google Patents
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Abstract
Anzeigevorrichtung miteiner auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung (2),einem an der Haltevorrichtung (2) befestigten Bildgeber (5) zur Erzeugung eines Bildes,einer Steuereinheit (9) zur Steuerung des Bildgebers (5)und einem an der Haltevorrichtung (2) befestigten Multifunktionsglas (3, 4), das einen ersten Einkoppelbereich (12) und einen ersten Auskoppelbereich (13) aufweist, wobei das erzeugte Bild über den ersten Einkoppelbereich (12) in das Multifunktionsglas (3) eingekoppelt, im Multifunktionsglas (3) bis zum ersten Auskoppelbereich (13) geführt und über den ersten Auskoppelbereich (13) so ausgekoppelt wird, daß der Benutzer im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung (2) das ausgekoppelte Bild als virtuelles Bild in einem vor dem Multifunktionsglas (3, 4) liegenden Darstellungsbereich (40) wahrnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, daßdie Anzeigevorrichtung (1) einen Detektor (8) und das Multifunktionsglas (3) einen Rückkanal (17) aufweist, über den zumindest ein Teil des Darstellungsbereiches (40) im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung (2) auf den Detektor (8) zur Detektion der Position eines Zeigeelementes abgebildet wird,wobei der Detektor (8) mit der Steuereinheit (9) verbunden ist, die in Abhängigkeit der detektierten Zeigeelementposition die Bilderzeugung steuert.Display device with a holding device (2) which can be placed on the head of a user, an imaging device (5) attached to the holding device (2) for generating an image, a control unit (9) for controlling the imaging device (5) and one on the holding device (2) attached multifunctional glass (3, 4), which has a first coupling-in area (12) and a first coupling-out area (13), the generated image being coupled into the multifunctional glass (3) via the first coupling-in area (12), in the multifunctional glass (3) up to first decoupling area (13) and is decoupled via the first decoupling area (13) so that the user, when the holding device (2) is placed on the head, the decoupled image as a virtual image in a display area in front of the multifunction glass (3, 4) (40), characterized in that the display device (1) has a detector (8) and the multifunction glass (3) has a return channel (17), ü Via which at least part of the display area (40), when the holding device (2) is placed on the head, is imaged on the detector (8) for detecting the position of a pointing element, the detector (8) being connected to the control unit (9) which controls the image generation as a function of the detected pointing element position.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The present invention relates to a display device according to the preamble of
Eine solche Anzeigevorrichtung kann beispielsweise dazu genutzt werden, um ein Bild eines mit der Anzeigevorrichtung verbindbaren Gerätes darzustellen. Bei dem Gerät kann es sich zum Beispiel um einen Computer, ein Navigationsgerät, einen Organizer, ein Smartphone, etc. handeln. Die Bedienung ist jedoch nur am Gerät selbst möglich, was umständlich ist.Such a display device can be used, for example, to display an image of a device that can be connected to the display device. The device can be, for example, a computer, a navigation device, an organizer, a smartphone, etc. However, operation is only possible on the device itself, which is cumbersome.
Ferner kann die Anzeigevorrichtung dazu genutzt werden, einen Ausschnitt aus einem darzustellenden Dokument mittels des Bildgebers als Bild zu erzeugen, das der Benutzer dann wahrnehmen kann. In diesem Fall ist es schwierig, den Ausschnitt in einfacher Art und Weise im Dokument zu bewegen oder zu positionieren.Furthermore, the display device can be used to generate a section of a document to be displayed using the image generator as an image, which the user can then perceive. In this case, it is difficult to easily move or position the cutout in the document.
Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der Erfindung, die Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie eine vereinfachte Eingabemöglichkeit bereitstellt.Proceeding from this, it is therefore an object of the invention to develop the display device of the type mentioned at the outset in such a way that it provides a simplified input option.
Die Aufgabe wird bei einer Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Anzeigevorrichtung einen Detektor und das Multifunktionsglas einen Rückkanal aufweist, über den zumindest ein Teil des Darstellungsbereiches im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung auf den Detektor zur Detektion der Position eines Zeigeelementes abgebildet wird, wobei der Detektor mit der Steuereinheit verbunden, die in Abhängigkeit der detektierten Zeigeelementposition die Bilderzeugung steuert.The object is achieved in a display device of the type mentioned at the outset in that the display device has a detector and the multifunction glass has a return channel, via which at least part of the display area is imaged on the detector when the holding device is placed on the head for detecting the position of a pointing element is connected, the detector being connected to the control unit which controls the image generation as a function of the detected pointing element position.
Somit kann bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung eine Eingabe über ein Zeigeelement des Benutzers durchgeführt werden, da die Zeigeelementposition detektiert werden kann. Gleichzeitig kann die Anzeigevorrichtung äußerst kompakt ausgebildet werden, da der Rückkanal ebenfalls im Multifunktionsglas ausgebildet ist, so daß der Rückkanal platzsparend vorgesehen werden kann.Thus, in the display device according to the invention, input can be made via a pointing element of the user, since the pointing element position can be detected. At the same time, the display device can be made extremely compact, since the return channel is also formed in the multifunctional glass, so that the return channel can be provided in a space-saving manner.
Die Anzeigevorrichtung kann insbesondere in Art einer Brille ausgebildet sein. In diesem Fall ist die Haltevorrichtung als Brillengestell ausgestaltet. Insbesondere kann ein herkömmliches Brillenglas als Multifunktionsglas ausgebildet werden. Dazu muß im wesentlichen nur der erste Einkoppelbereich und der erste Auskoppelbereich im Brillenglas ausgebildet werden.The display device can in particular be designed in the manner of glasses. In this case, the holding device is designed as a spectacle frame. In particular, a conventional spectacle lens can be designed as a multifunction lens. For this purpose, essentially only the first coupling-in area and the first coupling-out area need to be formed in the spectacle lens.
Ferner kann die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung so ausgebildet sein, daß der Benutzer - im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung - das ausgekoppelte Bild in Überlagerung mit der Umgebung wahrnehmen kann.Furthermore, the display device according to the invention can be designed such that the user - in the state of the holding device placed on the head - can perceive the decoupled image in superimposition with the surroundings.
Bevorzugt sind der erste Einkoppelbereich und der erste Auskoppelbereich an der - im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung - dem Auge des Benutzers abgewandten Vorderseite des Multifunktionsglases ausgebildet. Insbesondere sind der erste Einkoppelbereich und der erste Auskoppelbereich jeweils als reflektive Bereiche ausgestaltet.The first coupling-in area and the first coupling-out area are preferably formed on the front of the multifunctional glass facing away from the user's eye when the holding device is placed on the head. In particular, the first coupling-in area and the first coupling-out area are each designed as reflective areas.
Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung der Rückkanal einen zweiten Einkoppelbereich sowie einen zweiten Auskoppelbereich aufweisen, wobei - im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung - der zweite Auskoppelbereich an der dem Auge des Benutzers abgewandten Vorderseite des Multifunktionsglases und der zweite Einkoppelbereich an der dem Auge des Benutzers zugewandten Rückseite des Multifunktionsglases ausgebildet sind.Furthermore, in the display device according to the invention, the return channel can have a second coupling-in area and a second coupling-out area, with the second coupling-out area on the front of the multifunctional glass facing away from the user's eye and the second coupling-in area on the eye of the user, when the holding device is placed on the head User facing back of the multifunctional glass are formed.
Als Zeigeelement kann insbesondere die Hand des Benutzers oder ein Finger der Hand des Benutzers eingesetzt werden. In diesem Fall ist bevorzugt ein Rotfilter oder Infrarot-Filter vor dem Detektor angeordnet. Damit kann eine spektrale Trennung der aufgenommenen Hand bzw. des aufgenommenen Fingers von dem aufgenommenen Bildhintergrund durchgeführt werden.In particular, the hand of the user or a finger of the hand of the user can be used as the pointing element. In this case, a red filter or infrared filter is preferably arranged in front of the detector. This allows the recorded hand or finger to be spectrally separated from the recorded image background.
Bevorzugt ist der Rot- bzw. Infrarot-Filter auf der Rückseite des Multifunktionsglases und/oder im zweiten Auskoppelbereich angeordnet. Es ist auch jede andere Positionierung möglich, sofern sichergestellt ist, daß das Licht zur Abbildung des zumindest einen Teiles des Darstellungsbereiches durch den Filter läuft, bevor es auf den Detektor trifft.The red or infrared filter is preferably arranged on the back of the multifunction glass and / or in the second coupling-out area. Any other positioning is also possible, provided that it is ensured that the light for imaging the at least part of the display area passes through the filter before it hits the detector.
Anstatt des Filters oder zusätzlich zum Filter kann die Steuereinheit eine Mustererkennung oder sonstige Bildauswertung durchführen, um ein vorbestimmtes Zeigeelement zu detektieren. Bei dem vorgeschriebenen Zeigeelement kann es sich beispielsweise um einen Stift, einen Zeigestock oder ein sonstiges Zeigeelement handeln.Instead of the filter or in addition to the filter, the control unit can carry out a pattern recognition or other image evaluation in order to detect a predetermined pointing element. The prescribed pointing element can be, for example, a pen, a pointing stick or another pointing element.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, im ausgekoppelten Bild zumindest einen Eingabebereich darzustellen und die detektierte Zeigeelementposition als Auswahl des Eingabebereiches zu bewerten, wenn der Eingabebereich im virtuellen Bild mit dem Zeigeelement ausgewählt ist. Bei dem Eingabebereich kann es sich um einen Menüpunkt einer Menüstruktur oder auch um einen sonstigen Auswahlbereich oder zu aktivierenden Eingabe- oder Auswahlpunkt handeln. Mit dem erzeugten Bild können beispielsweise mehrere Menüpunkte dargeboten werden, von denen der Benutzer dann mittels dem Zeigeelement den gewünschten Menüpunkt auswählen kann.In the display device according to the invention, the control unit can be set up to display at least one input area in the decoupled image and to evaluate the detected pointing element position as a selection of the input area if the input area is selected in the virtual image with the pointing element. The input area can be a menu item of a menu structure or also another selection area or an input or selection item to be activated. With the generated image For example, several menu items can be presented, from which the user can then select the desired menu item using the pointing element.
Die Steuereinheit kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung insbesondere dazu eingerichtet sein, als Reaktion auf die bewertete Auswahl die Bilderzeugung eines geänderten Bildes anzusteuern. Bei dem geänderten Bild kann es sich dann beispielsweise um ein Untermenü zu dem ausgewählten Menüpunkt handeln.In the device according to the invention, the control unit can in particular be set up to trigger the image generation of a changed image in response to the evaluated selection. The changed image can then be, for example, a submenu for the selected menu item.
Somit wird erfindungsgemäß eine kontaktfreie Eingabeschnittstelle bereitgestellt, bei der man im virtuellen Bild selbst ohne Berühren einer Tastatur, Maus oder sonstiger gegenständlicher Eingabeeinheit Eingaben durchführen kann. Insbesondere kann die Anzeigevorrichtung als Informationsbrille ausgebildet sein.Thus, according to the invention, a contact-free input interface is provided, in which one can carry out inputs in the virtual image even without touching a keyboard, mouse or other objective input unit. In particular, the display device can be designed as information glasses.
Ferner kann die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung ein Sensormodul aufweisen, das bevorzugt an der Haltevorrichtung befestigt ist und mit dem die Drehung der Haltevorrichtung um zumindest eine Achse detektierbar ist, wobei das Sensormodul ein entsprechendes Sensorsignal an die Steuereinheit abgibt und die Steuereinheit das Sensorsignal zur Bilderzeugung nur dann berücksichtigt, wenn gleichzeitig eine vorbestimmte Zeigeelementposition detektiert wird.Furthermore, the display device according to the invention can have a sensor module which is preferably attached to the holding device and with which the rotation of the holding device about at least one axis can be detected, the sensor module emitting a corresponding sensor signal to the control unit and the control unit only taking the sensor signal into account for image generation when a predetermined pointing element position is detected at the same time.
Somit kann über die Zeigeelementdetektion die Berücksichtigung der detektierten Drehung um die zumindest eine Achse bei der Bilderzeugung aktiviert und deaktiviert werden.Thus, the consideration of the detected rotation about the at least one axis during image generation can be activated and deactivated via the pointing element detection.
Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, um mit dem erzeugten Bild einen Ausschnitt aus einem Dokument darzustellen, wobei die Lage des Ausschnitts im Dokument in Abhängigkeit des Sensorsignals bestimmt ist. Dabei wird das Sensorsignal bevorzugt nur dann berücksichtigt, wenn gleichzeitig eine vorbestimmte Zeigeelementposition detektiert wird.The control device can be set up to display a section of a document with the generated image, the position of the section in the document being determined as a function of the sensor signal. The sensor signal is preferably only taken into account if a predetermined pointing element position is detected at the same time.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung können der erste Einkoppelbereich, der zweite Einkoppelbereich, der erste Auskoppelbereich und/oder der zweite Auskoppelbereich jeweils als Fresnel-Struktur ausgebildet sein.In the display device according to the invention, the first coupling-in area, the second coupling-in area, the first coupling-out area and / or the second coupling-out area can each be designed as a Fresnel structure.
Die jeweilige Fresnel-Strukturen kann eine abbildende Eigenschaft aufweisen. Die abbildende Eigenschaft kann zum Beispiel dazu benutzt werden, eventuell bei der Führung im Multifunktionsglas auftretende Abbildungsfehler zu korrigieren.The respective Fresnel structures can have an imaging property. The imaging property can be used, for example, to correct any imaging errors that may occur during guidance in the multifunction glass.
Die jeweilige Fresnel-Struktur kann insbesondere an der Materialgrenzfläche des Multifunktionsglases ausgebildet sein, wobei die Materialgrenzfläche insbesondere eine gekrümmte Materialgrenzfläche ist. Damit wird eine hohe Designfreiheit für das Multifunktionsglas bereitgestellt, die kaum oder gar nicht durch die notwendige optische Funktion des Einkoppel- oder Auskoppelbereiches beschränkt wird, da die optische Funktion des Einkoppel- bzw. Auskoppelbereich mittels der Fresnel-Struktur verwirklicht wird.The respective Fresnel structure can in particular be formed on the material interface of the multifunctional glass, the material interface being in particular a curved material interface. This provides a high degree of design freedom for the multifunction glass, which is hardly or not at all limited by the necessary optical function of the coupling or decoupling area, since the optical function of the coupling or decoupling area is realized by means of the Fresnel structure.
Die jeweilige Fresnel-Struktur kann transmissiv oder reflektiv ausgebildet sein. Wenn sie transmissiv ausgebildet ist, ist sie bevorzugt auf der dem Auge des Benutzers zugewandter Materialgrenzfläche des Multifunktionsglases gebildet, wenn die Haltevorrichtung auf dem Kopf des Benutzers aufgesetzt ist. Wenn die Fresnel-Struktur reflektiv ist, ist sie bevorzugt für den ersten Einkoppelbereich und den ersten und zweiten Auskoppelbereich jeweils an der im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung dem Auge des Benutzers abgewandten Vorderseite des Multifunktionsglases ausgebildet und ist sie bevorzugt für den zweiten Einkoppelbereich an der Rückseite des Multifunktionsglases ausgebildet.The respective Fresnel structure can be designed to be transmissive or reflective. If it is designed to be transmissive, it is preferably formed on the material interface of the multifunctional glass facing the user's eye when the holding device is placed on the user's head. If the Fresnel structure is reflective, it is preferably designed for the first coupling-in area and the first and second coupling-out areas, in each case on the front of the multifunctional glass facing away from the user's eye when the holding device is placed on the head, and it is preferably for the second coupling-in area formed on the back of the multifunction glass.
Die jeweilige Fresnel-Struktur kann mehrere Fresnel-Segmente aufweisen, wobei die optisch wirksamen Facetten der Fresnel-Segmente optisch eine gedachte optische Wirkfläche nachahmen. Die optische Wirkfläche ist insbesondere gekrümmt. Ferner kann sie keine Spiegelsymmetrie, keine Rotationssymmetrie und/oder keine Translationssymmetrie aufweisen.The respective Fresnel structure can have several Fresnel segments, the optically active facets of the Fresnel segments optically imitating an imaginary optical active surface. The optical active surface is particularly curved. Furthermore, it can have no mirror symmetry, no rotational symmetry and / or no translation symmetry.
Ferner kann die Fresnel-Struktur eine Strahlengangfaltung bewirken.Furthermore, the Fresnel structure can effect a beam path folding.
Die Führung des Bildes im Multifunktionsglas vom ersten Einkoppelbereich zum ersten Auskoppelbereich bzw. vom zweiten Einkoppelbereich zum zweiten Auskoppelbereich erfolgt jeweils bevorzugt durch innere Totalreflexion an Vorder- und Rückseite des Multifunktionsglases.The guidance of the image in the multifunctional glass from the first coupling-in area to the first coupling-out area or from the second coupling-in area to the second coupling-out area is preferably carried out by total internal reflection on the front and rear of the multifunctional glass.
Die maximale Höhe jeder Facette ist bei der Fresnel-Struktur bevorzugt gleich groß. Sie liegt beispielsweise im Bereich von 5 bis 500 µm, insbesondere im Bereich von 0,01 bis 0,1 mm. Besonders bevorzugt ist ein Bereich von 200 bis 300 µm sowie ein Bereich von 0,05 bis 0,3 mm.The maximum height of each facet is preferably the same size in the Fresnel structure. For example, it is in the range from 5 to 500 μm, in particular in the range from 0.01 to 0.1 mm. A range from 200 to 300 μm and a range from 0.05 to 0.3 mm are particularly preferred.
Die Facettenform kann eine Nährung, insbesondere eine lineare Nährung der Form des entsprechenden Flächenabschnitts der gedachten Wirkfläche sein. Insbesondere können die Facetten im Schnitt konkav, konvex oder linear sein.The facet shape can be a approximation, in particular a linear approximation of the shape of the corresponding surface section of the imaginary active surface. In particular, the facets can be concave, convex or linear in section.
Die Fresnel-Segmente können direkt benachbart sein, wie dies bei einer „klassischen“ Fresnel-Struktur ist. Es ist jedoch möglich, daß die Fresnel-Segmente voneinander beabstandet sind, wobei zwischen ihnen dann bevorzugt der normale Verlauf der Materialgrenzfläche vorliegt.The Fresnel segments can be directly adjacent, as is the case with a “classic” Fresnel structure. However, it is possible that the Fresnel segments are spaced from one another, the normal course of the material interface then preferably being present between them.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann der Rückkanal zumindest zwei verschiedene Vergrößerungen für die Abbildung des Teiles des Darstellungsbereichs bereitstellen, wobei mittels dem Detektor selektiv eine der Abbildungen detektierbar ist. Der Detektor kann zur selektiven Detektion um eine Achse kippbar und/oder entlang einer Achse verschiebbar sein. Die selektive Detektion ist in diesem Fall insbesondere deshalb möglich, da die Abbildungen mit den verschiedenen Vergrößerungen entweder lateral versetzt und/oder winkelmäßig versetzt aus dem Multifunktionsglas austreten.In the display device according to the invention, the return channel can provide at least two different magnifications for imaging the part of the display area, one of the images being selectively detectable by means of the detector. For selective detection, the detector can be tiltable about an axis and / or displaceable along an axis. In this case, selective detection is possible in particular because the images with the different magnifications either emerge laterally offset and / or emerge from the multifunctional glass with an angular offset.
Insbesondere kann der Rückkanal mehrere zweite Einkoppelbereiche aufweisen, die zur unterschiedlichen Vergrößerung bei den Abbildungen beitragen oder die unterschiedlichen Vergrößerungen bewirken.In particular, the return channel can have a plurality of second coupling-in areas which contribute to the different magnification in the images or which bring about different magnifications.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann das Multifunktionsglas zumindest einen dritten Auskoppelbereich aufweisen, der relativ zum ersten Auskoppelbereich versetzt ist, wobei die Einkoppelrichtung und/oder der Einkoppelort des erzeugten Bildes einstellbar ist und in Abhängigkeit davon das erzeugte Bild vom ersten Auskoppelbereich oder vom dritten Auskoppelbereich als das virtuelle Bild ausgekoppelt wird.In the display device according to the invention, the multifunction glass can have at least a third coupling-out area which is offset relative to the first coupling-out area, the coupling-in direction and / or the coupling-in location of the generated image being adjustable and, depending on this, the generated image from the first coupling-out area or from the third coupling-out area as that virtual image is coupled out.
Somit kann erfindungsgemäß nur über eine Einstellung der Einkoppelrichtung und/oder des Einkoppelortes des erzeugten Bildes eine Anpassung an verschiedene Nase-Auge-Abstände durchgeführt werden. Eine Änderung des Multifunktionsglases selbst ist nicht mehr notwendig.Thus, according to the invention, an adjustment to different nose-eye distances can only be carried out by adjusting the coupling direction and / or the coupling location of the generated image. It is no longer necessary to change the multifunction glass itself.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann das erzeugte Bild entweder nur vom ersten Auskoppelbereich oder nur vom dritten Auskoppelbereich ausgekoppelt werden.In the display device according to the invention, the image generated can either be coupled out only from the first coupling-out area or only from the third coupling-out area.
Der dritte Auskoppelbereich kann den ersten Auskoppelbereich teilweise überlappen. Es ist jedoch auch möglich, daß der dritte Auskoppelbereich nicht den ersten Auskoppelbereich überlappt.The third decoupling area can partially overlap the first decoupling area. However, it is also possible that the third coupling-out area does not overlap the first coupling-out area.
Ferner können mehrere dritte Auskoppelbereiche vorgesehen sein, um eine feinere Anpassung der Anzeigevorrichtung an den vorliegenden Nase-Auge-Abstand durchzuführen.Furthermore, a plurality of third coupling-out areas can be provided in order to carry out a finer adaptation of the display device to the present nose-eye distance.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann der Bildgeber zur Einstellung der Einkoppelrichtung um eine Achse kippbar sein. Ferner kann der Bildgeber zur Einstellung des Einkoppelortes entlang einer Achse verschiebbar sein. Jedoch trifft das eingekoppelte Bild stets auf den ersten Einkoppelbereich, der die gewünschte Einkopplung bzw. Umlenkung durchführt.In the display device according to the invention, the imager can be tiltable about an axis to set the coupling direction. Furthermore, the imaging device can be displaceable along an axis for setting the coupling-in location. However, the coupled-in image always strikes the first coupling-in area, which carries out the desired coupling-in or redirection.
Ferner kann die Anzeigevorrichtung eine Fixiereinheit aufweisen, die die eingestellte Verkippung bzw. Drehstellung und/oder die eingestellte Verschiebung und somit die eingestellte Stellung des Bildgebers fixiert. Die Fixiereinheit kann so ausgebildet sein, daß die Fixierung mittels Form-, Reib- und/oder Stoffschluß bewirkt ist. Die Fixiereinheit kann, sofern gewünscht, auch zur Fixierung der Stellung des Detektors dienen, sofern dessen Stellung ebenfalls einstellbar ist und in Anpassung an die gewählte Stellung des Bildgebers entsprechend gewählt ist.Furthermore, the display device can have a fixing unit which fixes the set tilt or rotational position and / or the set displacement and thus the set position of the imager. The fixing unit can be designed such that the fixing is effected by means of a form, friction and / or material connection. If desired, the fixing unit can also serve to fix the position of the detector, provided that its position can also be adjusted and is selected accordingly to match the selected position of the imager.
Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann ein zweites Multifunktionsglas, das an der Haltevorrichtung befestigt ist, sowie einen zweiten Bildgeber aufweisen. Das zweite Multifunktionsglas ist bevorzugt in gleicher bzw. entsprechender Weise ausgebildet. Insbesondere kann es spiegelsymmetrisch zum ersten Multifunktionsglas ausgebildet sein. Somit können beiden Augen des Benutzers Bilder dargeboten werden. Dies kann beispielsweise zu einer dreidimensionalen Bilddarstellung genutzt sein. Das zweite Multifunktionsglas, kann, muß aber nicht, einen Rückkanal aufweisen.The display device according to the invention can have a second multifunction glass, which is fastened to the holding device, and a second image generator. The second multifunctional glass is preferably designed in the same or corresponding manner. In particular, it can be mirror-symmetrical to the first multifunctional glass. Images can thus be presented to both eyes of the user. This can be used, for example, for a three-dimensional image display. The second multifunction glass can, but need not, have a return channel.
Ferner weist die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung bevorzugt eine Schnittstelle auf, um ein Gerät mit der Anzeigevorrichtung zu verbinden. Dabei handelt es sich insbesondere um eine Datenschnittstelle. Bei dem Gerät kann es sich beispielsweise um einen Computer, ein Smartphone, ein Navigationsgerät, etc. handeln. In diesem Fall wird eine kombinierte Anzeigevorrichtung bereitgestellt, die die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung sowie das mit ihr verbundene Gerät umfaßt.Furthermore, the display device according to the invention preferably has an interface in order to connect a device to the display device. This is particularly a data interface. The device can be, for example, a computer, a smartphone, a navigation device, etc. In this case, a combined display device is provided, which comprises the display device according to the invention and the device connected to it.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung; -
2 eine vergrößerte Detailansicht derAnzeigevorrichtung von 1 ; -
3 eine Draufsicht auf den Aufnahmesensorder Anzeigevorrichtung von 1 ; -
4 eine Darstellung zur Erläuterung des mittels der Anzeigevorrichtung dargestellte Bildes; -
5 eine weitere Draufsicht des Aufnahmesensors derAnzeigevorrichtung von 1 ; -
6 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise derAnzeigevorrichtung von 1 ; -
7 eine perspektivische Ansicht eines Teils der ersten Fresnel-Struktur des Multifunktionsglases derAnzeigevorrichtung von 1 ; -
8 den Verlauf der optischen Wirkfläche, der mit der ersten Fresnel-Struktur gemäß 7 nachgebildet ist; -
9 eine Draufsicht der ersten Fresnel-Struktur gemäß 7 ; -
10 einen xz-Schnitt der Wirkfläche 108 ; -
11 eine vergrößerte Darstellung desDetails CC von 10 ; -
12-15 verschiedene Profilformen der Fresnel-Struktur 12 der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung; -
16 eine Darstellung einer optischen Wirkfläche, die auf einer gekrümmten Grundfläche optisch gleichwirkend als Fresnel-Struktur umgesetzt wird; -
17-18 Schnittansichten der ersten Fresnel-Struktur an der gekrümmten Vorderseite des Multifunktionsglases; -
19 eine Schnittansicht einer komplettenFacette 105 der Fresnel-Struktur 12 desMultifunktionsglases 3 von 1 ; -
20 eineAbwandlung der Facette 105 von 19 ; -
21 eine weitere Abwandlung derFacette 105 von 19 ; -
22 eine Schnittansicht einer weiteren Ausbildung der ersten Fresnel-Struktur; -
23 eine Schnittansicht der Ausbildung der Fresnel-Struktur als nicht zusammenhängende Fresnel-Struktur; -
24 eine Schnittansicht der zweiten Fresnel-Struktur 13 ; -
25 eine schematische Draufsicht auf die zweite Fresnel-Struktur 13 ; -
26 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Dokumentennavigation mit der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung; -
27 einen Signalfluß für die Dokumentennavigation; -
28 einen weiteren Signalflußplan für die Dokumentennavigation; -
29 eine schematische Darstellung eines Multifunktionsglases gemäß einer weiteren Ausführungsform, und -
30 eine vergrößerte Detailansicht einer Abwandlung derAnzeigevorrichtung von 1 .
-
1 a perspective view of a first embodiment of the display device according to the invention; -
2 an enlarged detail view of the display device of1 ; -
3 a plan view of the recording sensor of the display device of1 ; -
4 a representation for explaining the image displayed by means of the display device; -
5 a further plan view of the recording sensor of the display device of1 ; -
6 a block diagram for explaining the structure and operation of the display device of1 ; -
7 a perspective view of part of the first Fresnel structure of the multifunction glass of the display device of FIG1 ; -
8th the course of the optical active surface, which corresponds to thefirst Fresnel structure 7 is simulated; -
9 a plan view of the first Fresnel structure according to7 ; -
10 an xz section of theeffective area 108 ; -
11 an enlarged view of the detail CC of10 ; -
12-15 different profile shapes of theFresnel structure 12 the display device according to the invention; -
16 a representation of an optical active surface, which is implemented on a curved base surface optically equivalent effect as a Fresnel structure; -
17-18 Sectional views of the first Fresnel structure on the curved front of the multifunction glass; -
19 a sectional view of acomplete facet 105 theFresnel structure 12 of themultifunctional glass 3 of1 ; -
20 a variation of thefacet 105 of19 ; -
21 another variation of thefacet 105 of19 ; -
22 a sectional view of a further embodiment of the first Fresnel structure; -
23 a sectional view of the formation of the Fresnel structure as a non-contiguous Fresnel structure; -
24 a sectional view of thesecond Fresnel structure 13 ; -
25 is a schematic plan view of thesecond Fresnel structure 13 ; -
26 is a schematic view for explaining document navigation with the display device according to the invention; -
27 a signal flow for document navigation; -
28 another signal flow plan for document navigation; -
29 a schematic representation of a multifunctional glass according to a further embodiment, and -
30 an enlarged detail view of a modification of the display device of1 ,
Bei der in
Wie am besten aus der vergrößerten Detailansicht in
Wie wiederum aus
Der Bildgeber
Somit wird das Multifunktionsglas
Ferner weist das Multifunktionsglas
Im Austrittsbereich auf der Rückseite
Aufgrund der beschriebenen Funktionsweise der dritten und vierten Fresnel-Strukturen
Der Aufnahmesensor
Da sowohl der Aufnahmesensor
Dies kann beispielsweise dazu genutzt werden, daß ein Benutzers nur mittels seiner Hand einen von mehreren Menüpunkten auswählt. So kann das mittels des Bildgebers
Wie
Bei den einzelnen im Bild
Der Benutzer positioniert seine Hand
In
Bei der Darstellung in
Wie der Darstellung in
Wie im Block C dargestellt ist, wird das Bild der Pupille auf dem Aufnahmesensor
Der ausgewählte Menüpunkt wird dem Gerät
Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung
Aufgrund des bereitgestellten Eingabe-Interfaces kann eine Menüauswahl im virtuellen Bild mittels der Hand
Da bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung
Da der Filter
Neben den beschriebenen Menüpunkten
Der Aufnahmesensor
Nachfolgend wird ein Beispiel der Ausbildung der ersten Fresnel-Struktur
Jedes Fresnel-Segment
Die gemeinsame optische Wirkung der Facetten
Die Wirkfläche
Die durchzuführenden Schritte, um von der gedachten optischen Wirkfläche
In der vergrößerten Darstellung des Details CC in
Für die erste Fresnel-Struktur
Die Fläche zFacette der Facetten, die auch als „gefresnelte“ Freiformfläche bezeichnet werden kann, berechnet sich nach der folgenden Formel 2
Durch die Anwendung der Modulo-Funktion auf die Wirkfläche
Damit ergibt sich für die Facettenflächen die nachfolgende Formel
Gemäß dem oben beschriebenen Vorgehen kann basierend auf einer gewünschten optischen Wirkfläche
Wie der Darstellung in
In
In
Diese Art der Berechnung von zF ist natürlich auch bei allen bereits beschriebenen Ausführungsformen sowie bei allen noch nachfolgenden Ausführungsformen möglich.This type of calculation of z F is of course also possible in all of the embodiments already described and in all of the subsequent embodiments.
In
In
In
Es ist jedoch auch möglich, die Fresnel-Struktur
In
Alle bisher beschriebenen Fresnel-Strukturen
Wenn man die Fresnel-Facetten
Der Teil des Umgebungsstrahlenbündels US, der (in
Die nicht zusammenhängende Fresnel-Struktur
Bevorzugt kann die zweite Fresnel-Struktur
Um eine regelmäßige Anordnung bzw. Struktur der Fresnel-Abschnitte
Wobei T die geforderte Transmission für das Umgebungslicht in Prozent, N die Anzahl der Kreise in x-Richtung und APX die Aperturbreite in x-Richtung ist. Die Kreise werden zunächst in einem festen Raster mit Rasterabstand APX/N in x und y äquidistant angeordnet. Danach werden die Kreismittelpunktslagen leicht modifiziert, indem die Richtung und Länge der Mittelpunktverschiebung ausgewürfelt werden. Die Länge wird hier so gewählt, daß kein Überlappungseffekt zwischen benachbarten Kreisen auftritt.Where T is the required transmission for the ambient light in percent, N is the number of circles in the x direction and APX is the aperture width in the x direction. The circles are first arranged in a fixed grid with grid spacing APX / N in x and y equidistant. After that, the circle center positions are slightly modified by dicing the direction and length of the center shift. The length is chosen so that there is no overlap effect between adjacent circles.
Als Statistikfunktionen für Länge und Winkel können folgende Formeln angewendet werden.The following formulas can be used as statistical functions for length and angle.
Statistische Verschiebungslänge:
Statistische Verschiebungsrichtung :
Wobei randf einen Zufallswert zwischen 0 und 1 liefert. Die modifizierte Position der Kreise
Natürlich kann auch jede andere Art der Verteilung der Fresnel-Abschnitte
Die dritte Fresnel-Struktur
Ferner kann die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung ein Sensormodul
Das Sensormodul
Das Sensormodul
Wenn der Benutzer einen vorbestimmten Eingabebereich mit der Hand
Ein Signalflußplan dieser Ausführungsform ist in
Ferner enthält die Anzeigevorrichtung
Wenn kein positives Signal am UND-Glied
Die Auswahl und somit die Berücksichtigung der Kopfbewegung bei der Bilddarstellung kann solange bestehen, wie der Benutzer den Eingabebereich auswählt. Oder der Benutzer muß eine zweite Auswahl tätigen, damit die Kopfbewegungen nicht mehr berücksichtigt werden. The selection and thus the consideration of the head movement in the image display can last as long as the user selects the input area. Or the user has to make a second selection so that the head movements are no longer taken into account.
Wenn man mehr Funktionalität in die Anzeigevorrichtung
Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für Personen mit einem eingeschränkten Bildfeld. Diese Personen können dann in der beschriebenen Art und Weise Dokumente, Bilder oder sonstige grafische Darstellungen abschnittsweise betrachten, wobei die Personen selbst die Bewegung des Abschnittes innerhalb des dargestellten Bildes in der beschriebenen Art und Weise mittels der Handsteuerung und der Kopfdrehung und Kopfneigung durchführen können.This embodiment is particularly suitable for people with a restricted image field. These persons can then view documents, images or other graphic representations section by section in the manner described, the persons themselves being able to carry out the movement of the section within the illustrated image in the manner described by means of the manual control and the head rotation and head inclination.
Insbesondere kann bei dieser Ausführungsform die zweite Fresnel-Struktur
In dieser Art und Weise kann eine Informationsbrille bereitgestellt werden, die der Benutzer im alltäglichen Gebrauch einsetzen kann. Insbesondere kann die Informationsbrille eine herkömmliche Brille zur Fehlsichtigkeitskorrektur sein, die zusätzlich noch die beschriebene virtuelle Informationseinspiegelung (Darstellung des Bildes
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde lediglich das erste Multifunktionsglas
In
Die Auswahl der unterschiedlichen Abbildungen wird durch ein Kippen des Sensors um die x-Achse erreicht. Natürlich ist auch jede andere Art der selektiven Aufnahme der Lichtstrahlen einer der drei Abbildungsoptiken möglich. Insbesondere ist auch eine translatorische Verschiebung des Aufnahmesensors
In
Zur Anpassung der Anzeigevorrichtung
Eventuell muß auch die Drehstellung des Aufnahmesensors
Der Vorwärtskanal
Ferner kann eine Fixiereinheit vorgesehen sein, die die eingestellte Stellung (Drehstellung und/oder laterale Stellung) des Bildgebers
Die zweiten Fresnel-Strukturen
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Owner name: CARL ZEISS SMART OPTICS GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CARL ZEISS AG, 73447 OBERKOCHEN, DE Owner name: TOOZ TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CARL ZEISS AG, 73447 OBERKOCHEN, DE |
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Owner name: TOOZ TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CARL ZEISS SMART OPTICS GMBH, 73430 AALEN, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE GEYER, FEHNERS & PARTNER MBB, DE |
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R020 | Patent grant now final |