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 claim 1.

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 der Anzeigevorrichtung von 1;
  • 3 eine Draufsicht auf den Aufnahmesensor der Anzeigevorrichtung von 1;
  • 4 eine Darstellung zur Erläuterung des mittels der Anzeigevorrichtung dargestellte Bildes;
  • 5 eine weitere Draufsicht des Aufnahmesensors der Anzeigevorrichtung von 1;
  • 6 ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise der Anzeigevorrichtung von 1;
  • 7 eine perspektivische Ansicht eines Teils der ersten Fresnel-Struktur des Multifunktionsglases der Anzeigevorrichtung 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 des Details 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 kompletten Facette 105 der Fresnel-Struktur 12 des Multifunktionsglases 3 von 1;
  • 20 eine Abwandlung der Facette 105 von 19;
  • 21 eine weitere Abwandlung der Facette 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 der Anzeigevorrichtung von 1.
The invention is explained in more detail below, for example with reference to the accompanying drawings, which also disclose features essential to the invention. Show it:
  • 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 of 1 ;
  • 3 a plan view of the recording sensor of the display device of 1 ;
  • 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 of 1 ;
  • 6 a block diagram for explaining the structure and operation of the display device of 1 ;
  • 7 a perspective view of part of the first Fresnel structure of the multifunction glass of the display device of FIG 1 ;
  • 8th the course of the optical active surface, which corresponds to the first Fresnel structure 7 is simulated;
  • 9 a plan view of the first Fresnel structure according to 7 ;
  • 10 an xz section of the effective area 108 ;
  • 11 an enlarged view of the detail CC of 10 ;
  • 12-15 different profile shapes of the Fresnel 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 a complete facet 105 the Fresnel structure 12 of the multifunctional glass 3 of 1 ;
  • 20 a variation of the facet 105 of 19 ;
  • 21 another variation of the facet 105 of 19 ;
  • 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 the second Fresnel structure 13 ;
  • 25 is a schematic plan view of the second 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 of 1 ,

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare Haltevorrichtung 2, die z. B. in Art einer herkömmlichen Brille ausgebildet sein kann, sowie ein erstes und zweites Multifunktionsglas 3, 4, die an der Haltevorrichtung 2 befestigt sind. Die äußere Form der Multifunktionsgläser 3, 4 kann die üblicher Brillengläser entsprechen.At the in 1 Embodiment shown includes the display device according to the invention 1 a holding device which can be placed on the head of a user 2 who z. B. can be designed in the manner of conventional glasses, and a first and second multifunctional glasses 3 . 4 that on the holding device 2 are attached. The outer shape of the multifunction glasses 3 . 4 can correspond to the usual glasses.

Wie am besten aus der vergrößerten Detailansicht in 2 ersichtlich ist, umfaßt die Anzeigevorrichtung 1 ferner einen Bildgeber 5, einen Aufnahmesensor 8, der zum Beispiel als CCD- oder CMOS-Sensor ausgebildet sein kann, sowie eine Steuereinheit 9. Die Elemente 5, 8 und 9 sind in 1 lediglich schematisch als Block mit dem Bezugszeichen 10 eingezeichnet.As best seen from the enlarged detailed view in 2 can be seen, includes the display device 1 also an imager 5 , a recording sensor 8th , which can be designed, for example, as a CCD or CMOS sensor, and a control unit 9 , The Elements 5 . 8th and 9 are in 1 only schematically as a block with the reference number 10 located.

Wie wiederum aus 2 ersichtlich ist, weist das Multifunktionsglas 3 auf seiner Vorderseite 11 eine erste Fresnel-Struktur 12 sowie seitlich davon beabstandet eine zweite Fresnel-Struktur 13 auf. Die beiden Fresnel-Strukturen 12 und 13 dienen zum Ein- und Auskoppeln des vom Bildgeber 5 kommenden Lichtes.How again 2 can be seen, the multifunction glass 3 on its front 11 a first Fresnel structure 12 and laterally spaced from it a second Fresnel structure 13 on. The two Fresnel structures 12 and 13 are used to couple in and out of the imager 5 coming light.

Der Bildgeber 5 wird im Betrieb der Anzeigevorrichtung 1 von der Steuereinheit 9 angesteuert, um ein gewünschtes Bild zu erzeugen. Das Licht vom Bildgeber 5 tritt über die Rückseite 14 des Multifunktionsglases 3 in dieses ein und wird mittels der ersten Fresnel-Struktur 12 so umgelenkt, daß es im Multifunktionsglas 3 aufgrund von innerer Totalreflexion an Vorder- und Rückseite 11, 14 bis zur zweiten Fresnel-Struktur 13 läuft. Die zweite Fresnel-Struktur 13 lenkt das Licht in Richtung des Auges A des Benutzers, so daß dieser das durch den Bildgeber 5 erzeugte Bild in einem vor dem Multifunktionsglas 3 liegenden Darstellungsbereich 40 als virtuelles Bild 15, wie schematisch in 2 gezeigt ist, wahrnehmen kann.The imager 5 is in operation of the display device 1 from the control unit 9 driven to generate a desired image. The light from the imager 5 occurs over the back 14 of the multifunctional glass 3 into this and is by means of the first Fresnel structure 12 so deflected that it is in the multifunction glass 3 due to total internal reflection on the front and back 11 . 14 to the second Fresnel structure 13 running. The second Fresnel structure 13 directs the light in the direction of the user's eye A, so that this is done by the imager 5 generated image in a front of the multifunction glass 3 lying display area 40 as a virtual image 15 as schematically in 2 is shown, can perceive.

Somit wird das Multifunktionsglas 3 als Vorwärtskanal 16 für die Darstellung eines virtuellen Bildes für den Benutzer genutzt, wobei die erste Fresnel-Struktur 12 als erster Einkoppelbereich bezeichnet werden kann, da sie das Licht des Bildgebers 5 so umlenkt, daß es im Multifunktionsglas 3 mittels innerer Totalreflexion an Vorder- und Rückseite 11, 14 bis zur zweiten Fresnel-Struktur 13 geführt wird. Die zweite Fresnel-Struktur 13 kann als erster Auskoppelbereich bezeichnet werden, da sie das Licht so umlenkt, daß es auf das Auge A des Benutzers trifft.Thus, the multifunctional glass 3 as a forward channel 16 used for the display of a virtual image for the user, the first Fresnel structure 12 can be referred to as the first coupling-in area since it is the light of the imaging device 5 so deflected that it is in the multifunction glass 3 by means of total internal reflection on the front and back 11 . 14 to the second Fresnel structure 13 to be led. The second Fresnel structure 13 can be referred to as the first decoupling area because it deflects the light so that it strikes the eye A of the user.

Ferner weist das Multifunktionsglas 3 einen Rückkanal 17 auf. Der Rückkanal 17 umfaßt eine dritte Fresnel-Struktur 41, die an der Rückseite 14 des Multifunktionsglases 3 ausgebildet ist, und eine vierte Fresnel-Struktur 42, die an der Vorderseite 11 des Multifunktionsglases 3 ausgebildet ist. Der Rückkanal 17 dient dazu, zumindest einen Teil des Darstellungsbereichs 40 auf den Aufnahmesensor 8 abzubilden. Dazu wird aus dem Darstellungsbereich 40 kommendes Licht, das über die Vorderseite 11 in das Multifunktionsglas 3 eintritt und auf die dritte Fresnel-Struktur 41 trifft, so umgelenkt, daß es mittels interner Totalreflexion an Vorder- und Rückseite 11, 14 bis zur vierten Fresnel-Struktur 42 geführt wird, an der eine Umlenkung in Richtung zum Aufnahmesensor 8 stattfindet, so daß das Licht durch die Rückseite 14 des Multifunktionsglases 3 austritt und auf den Aufnahmesensor 8 trifft.Furthermore, the multifunction glass 3 a return channel 17 on. The back channel 17 comprises a third Fresnel structure 41 that at the back 14 of the multifunctional glass 3 is formed, and a fourth Fresnel structure 42 that at the front 11 of the multifunctional glass 3 is trained. The back channel 17 serves to at least part of the display area 40 on the recording sensor 8th map. To do this, the display area 40 coming light coming across the front 11 into the multifunction glass 3 enters and onto the third Fresnel structure 41 hits, so redirected that it is by means of total internal reflection on the front and back 11 . 14 up to the fourth Fresnel structure 42 is performed on a deflection towards the recording sensor 8th takes place so that the light through the back 14 of the multifunctional glass 3 exits and onto the recording sensor 8th meets.

Im Austrittsbereich auf der Rückseite 14 ist eine Filterschicht 6 angeordnet, die hier als Rotfilter oder Infrarot-Filter ausgebildet ist. Durch die Abbildung zumindest eines Teils des Darstellungsbereichs 40 kann auch eine in dem Darstellungsbereich 40 positionierte Hand 7 des Benutzers aufgenommen werden, wobei der Filter dazu dient, die aufgenommene Hand 7 von dem aufgenommenen Bildhintergrund spektral zu trennen. Wie nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird, kann die Hand als Zeigeelement für eine von der Anzeigevorrichtung bereitgestellten Eingabeschnittstelle genutzt werden.In the exit area on the back 14 is a filter layer 6 arranged, which is designed here as a red filter or infrared filter. By mapping at least part of the display area 40 can also be one in the viewport 40 positioned hand 7 of the user, the filter being used to hold the hand 7 spectrally separated from the recorded image background. As will be described in more detail below, the hand can be used as a pointing element for an input interface provided by the display device.

Aufgrund der beschriebenen Funktionsweise der dritten und vierten Fresnel-Strukturen 41, 42 kann die dritte Fresnel-Struktur 41 als zweiter Einkoppelbereich und die vierte Fresnel-Struktur 42 als zweiter Auskoppelbereich bezeichnet werden.Due to the described mode of operation of the third and fourth Fresnel structures 41 . 42 can the third Fresnel structure 41 as the second coupling area and the fourth Fresnel structure 42 are referred to as the second decoupling area.

Der Aufnahmesensor 8 kann, wie in der schematischen Draufsicht in 3 gezeigt ist, beispielsweise in Zeilenrichtung vier Aufnahmezellen 18 und in Spaltenrichtung fünf Aufnahmezellen 18 aufweisen, um die Position der schematisch eingezeichneten Hand 7 zu detektieren.The recording sensor 8th can, as in the schematic top view in 3 is shown, for example four recording cells in the row direction 18 and five recording cells in the column direction 18 have to the position of the schematically drawn hand 7 to detect.

Da sowohl der Aufnahmesensor 8 als auch der Bildgeber 5 mit der Steuereinheit 9 verbunden sind, kann die detektierte Handposition dazu genutzt werden, daß die Bilderzeugung mittels des Bildgebers 5 in Abhängigkeit der detektierten Positionen der Hand 7 gesteuert wird.Because both the recording sensor 8th as well as the imager 5 with the control unit 9 are connected, the detected hand position can be used for the image generation by means of the image generator 5 depending on the detected hand positions 7 is controlled.

Dies kann beispielsweise dazu genutzt werden, daß ein Benutzers nur mittels seiner Hand einen von mehreren Menüpunkten auswählt. So kann das mittels des Bildgebers 5 dargestellte Bild 15 mehrere Menüpunkte 21, 22, 23 enthalten, wie schematisch in 4 gezeigt ist. Im Bereich 24 kann zum Beispiel ein Hinweistext dargestellt werden. Der Hinweistext kann dann zum Beispiel lauten: „Bitte wählen Sie:“.This can be used, for example, for a user to select one of several menu items only with his hand. This can be done using the imaging device 5 shown image 15 several menu items 21 . 22 . 23 included, as schematically in 4 is shown. In the area 24 for example, a text can be displayed. The information text can then be, for example: "Please choose:".

Wie 4 ferner zu entnehmen ist, wird dem Benutzer das dargestellte Bild 15 in Überlagerung mit der Umgebung U dargeboten.How 4 can also be seen, the user is shown the image 15 presented in superposition with the environment U.

Bei den einzelnen im Bild 15 dargestellten Menüpunkten kann es sich um verschiedene Funktionen handeln, die die Anzeigevorrichtung 1 und/oder ein mit ihr verbundenes Gerät 25, das in 1 schematisch dargestellt ist, bereitstellt. So kann der Menüpunkt 21 für eine Navigationsfunktion stehen. Den Menüpunkt 22 kann für eine Biofeedback-Funktion stehen und der Menüpunkt 23 kann für einen Organizer stehen.With the individual in the picture 15 Menu items shown can be various functions that the display device 1 and / or a device connected to it 25 , this in 1 is shown schematically. So the menu item 21 stand for a navigation function. The menu item 22 can stand for a biofeedback function and the menu item 23 can stand for an organizer.

Der Benutzer positioniert seine Hand 7 so vor dem Multifunktionsglas 3, daß er bei Betrachtung des Bildes quasi den einen der Menüpunkte 21 bis 23, den er auswählen möchte, mit seiner Hand oder z. B. seinem Zeigefinger berührt. Aufgrund der Abbildung der Hand auf den Aufnahmesensor 8 kann die Steuereinheit 9 ermitteln, welchen der Menüpunkt 21 bis 23 der Benutzer „berührt“, In 5 ist die von der Steuereinheit 9 durchzuführende Überlagerung des dargestellten Bildes mit der aufgenommenen Hand 7 grafisch dargestellt. Dieser Darstellung kann entnommen werden, daß der Benutzer den Menüpunkt 22 angetippt hat, so daß dieser ausgewählt wird.The user positions his hand 7 so in front of the multifunction glass 3 that when looking at the picture it is practically one of the menu items 21 to 23 he wants to choose, with his hand or e.g. B. touched his index finger. Due to the image of the hand on the exposure sensor 8th can the control unit 9 determine which of the menu items 21 to 23 the user "touches", In 5 is that of the control unit 9 overlay of the displayed image to be carried out with the recorded hand 7 represented graphically. From this representation it can be seen that the user selects the menu item 22 tapped so that it is selected.

In 6 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 sowie des mit ihr verbundenen Gerätes 25 schematisch dargestellt ist. Block B beschreibt dabei im wesentlichen den Aufbau der Anzeigevorrichtung 1. Block C zeigt die Bildverarbeitung zur Ermittlung der Pupillenposition und Block D beschreibt das Gerät 25, das mit der Anzeigevorrichtung 1 verbunden ist.In 6 is a block diagram for explaining the structure and operation of the display device according to the invention 1 and the device connected to it 25 is shown schematically. Block B essentially describes the structure of the display device 1 , Block C shows the image processing for determining the pupil position and block D describes the device 25 that with the display device 1 connected is.

Bei der Darstellung in 6 wird ein Informationsfluß zwischen den einzelnen Elementen und Blöcken durch gestrichelte Pfeile und tatsächlich Verbindungen (wie z. B. Schnittstellen) durch Pfeile mit durchgehender Linie dargestellt.When represented in 6 a flow of information between the individual elements and blocks is shown by dashed arrows and actually connections (such as interfaces) by arrows with a solid line.

Wie der Darstellung in 6 entnommen werden kann, erzeugt der Bildgeber 5 unter Steuerung der Steuereinheit 9 das gewünschte Bild, das mittels dem Multifunktionsglas 3 dem Benutzer dargeboten wird. Andererseits dient das Multifunktionsglas 3 dazu, die Hand 7 auf den Aufnahmesensor 8 abzubilden (bei der schematischen Darstellung gemäß 6 endet und beginnt die optische Abbildung stets am Multifunktionsglas 3).As shown in 6 can be removed, the imager creates 5 under control of the control unit 9 the desired image using the multifunction glass 3 is presented to the user. On the other hand, the multifunction glass serves 3 to the hand 7 on the recording sensor 8th map (in the schematic representation according to 6 optical imaging always ends and begins on the multifunction glass 3 ).

Wie im Block C dargestellt ist, wird das Bild der Pupille auf dem Aufnahmesensor 9 zunächst einer Vorverarbeitung (Schritt C1) unterzogen und danach die Position der Hand 7 oder z. B. des Zeigefingers (Schritt C2) ermittelt. Im Schritt C3 wird dann eine Korrelation oder Überlagerung mit dem dargestellten Menüpunkten durchgeführt, so daß der ausgewählte Menüpunkt ermittelt werden kann. Dies wird an das weitere Gerät 25, das zum Beispiel ein Smartphone sein kann, übergeben. Die Schritte C1-C3 werden bevorzugt von der Steuereinheit 9 durchgeführt, die über eine Geräteschnittstelle D1 mit dem Gerät 25 verbunden ist. As shown in block C, the image of the pupil is on the exposure sensor 9 first a preprocessing (step C1 ) and then the position of the hand 7 or z. B. the index finger (step C2 ) determined. In step C3 a correlation or overlay is then carried out with the menu items shown, so that the selected menu item can be determined. This will go to the other device 25 , which can be a smartphone, for example. The steps C1 - C3 are preferred by the control unit 9 performed through a device interface D1 with the device 25 connected is.

Der ausgewählte Menüpunkt wird dem Gerät 25 mitgeteilt (Schritt D2), das diese Information für den weiteren Ablauf der durch das Gerät 25 bereitgestellten Funktionalität verwendet, was im Schritt D3 erfolgt und eine Änderung des darzustellenden Bildes nach sich zieht (beispielsweise werden Untermenüpunkte zu dem ausgewählten Menüpunkt dargestellt).The selected menu item becomes the device 25 communicated (step D2 ) that this information for the further flow of the device 25 provided functionality uses what in step D3 and the image to be displayed is changed (for example, submenu items for the selected menu item are displayed).

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 stellt somit ein Eingabe-Interface für einen Zeiger, wie z. B. eine Hand, ein Finger, ein Stift, etc., bereit. Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 kann daher als Informationsbrille mit einem solchen Eingabe-Interface, das besonders ergonomisch ist, ausgebildet werden.The display device according to the invention 1 thus provides an input interface for a pointer, such as. B. a hand, a finger, a pen, etc., ready. The display device according to the invention 1 can therefore be designed as information glasses with such an input interface, which is particularly ergonomic.

Aufgrund des bereitgestellten Eingabe-Interfaces kann eine Menüauswahl im virtuellen Bild mittels der Hand 7 erfolgen. Damit kann z. B. die derzeit notwendige Bedienung direkt am Gerät 25 wegfallen. Bei dem Gerät 25 kann es sich insbesondere um ein Smartphone, um ein Navigationsgerät und/oder einen Biocomputer handeln.Due to the input interface provided, a menu selection in the virtual image can be done by hand 7 respectively. So z. B. the currently necessary operation directly on the device 25 eliminated. With the device 25 can in particular be a smartphone, a navigation device and / or a biocomputer.

Da bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 sowohl der Vorwärtskanal 16 als auch der Rückkanal 17 im Multifunktionsglas 3 verlaufen kann, kann die Anzeigevorrichtung 1 äußerst kompakt ausgebildet werden. Die gesamte Abbildungsstrecke vom Bildgeber 5 zur Augenpupille ist dabei so ausgebildet, daß das Bildfeld (Bildgeber 5) in die Augenpupille (Pupillenebene) abgebildet und transformiert wird. Die Abbildungsstrecke für die Abbildung der Hand auf den Bildsensor 8 ist bevorzugt so ausgebildet, daß sie kurzbrennweitig ist, um die Hand scharf und den Hintergrund unscharf auf den Aufnahmesensor 8 abzubilden.Since in the display device according to the invention 1 both the forward channel 16 as well as the return channel 17 in the multifunctional glass 3 can run, the display device 1 be extremely compact. The entire imaging range from the imager 5 to the eye pupil is designed so that the image field (imager 5 ) is mapped into the eye pupil (pupil plane) and transformed. The imaging path for imaging the hand on the image sensor 8th is preferably designed so that it has a short focal length to keep the hand sharp and the background out of focus on the recording sensor 8th map.

Da der Filter 6 auf der Rückseite 14 des Multifunktionsglases 3 so angeordnet ist, daß bei der Abbildung der Hand das Licht durch den Filter läuft, ist dadurch eine spektrale Unterscheidung von Hand 7 bzw. Finger und Hintergrund möglich. Natürlich muß der Filter 6 nicht auf der Rückseite 14 angeordnet sein. Er kann auch an jeder anderen Stelle des Rückkanals angeordnet sein, beispielsweise direkt auf dem Aufnahmesensor 8. Ferner ist es möglich, auf den Filter 6 zu verzichten und die Auswertung rein über eine Mustererkennung durchzuführen. Insbesondere ist der Filter 6 nicht notwendig, wenn als Zeiger bzw. Zeigeelement 7 nicht die Hand oder der Finger der Hand eingesetzt wird, sondern beispielsweise ein Stift, den der Benutzer in seiner Hand hält.Because the filter 6 on the back side 14 of the multifunctional glass 3 is arranged in such a way that the light passes through the filter when imaging the hand, thereby making a spectral distinction by hand 7 or fingers and background possible. Of course, the filter 6 not on the back 14 be arranged. It can also be arranged at any other point on the return channel, for example directly on the recording sensor 8th , It is also possible to use the filter 6 to do without and carry out the evaluation purely via a pattern recognition. In particular, the filter 6 not necessary if as pointer or pointing element 7 not the hand or the finger of the hand is used, but for example a pen that the user holds in his hand.

Neben den beschriebenen Menüpunkten 21 bis 23 können dem Benutzer auch andere auswählbare Eingabebereiche dargeboten werden. So kann z. B. eine virtuelle Tastatur dargestellt werden, so daß der Benutzer buchstaben- und ziffernweise eine Zieladresse eingeben kann, falls das angeschlossene Gerät ein Navigationsgerät ist oder eine Navigationsfunktionalität bereitstellt. Natürlich kann eine Text- und Zifferneingabe auch für sonstige Zwecke genutzt werden. So kann beispielsweise eine Kurznachricht eingegeben werden, die über ein Mobiltelefon versendet werden kann.In addition to the menu items described 21 to 23 The user can also be presented with other selectable input areas. So z. B. a virtual keyboard can be displayed so that the user can enter letters and digits a destination address if the connected device is a navigation device or provides a navigation functionality. Of course, text and number input can also be used for other purposes. For example, a short message can be entered that can be sent via a mobile phone.

Der Aufnahmesensor 8 weist in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel 20 Aufnahmezellen 18 auf. Er kann jedoch auch mehr oder weniger Aufnahmezellen enthalten. So kann er beispielsweise als Mehrquadrantensensor mit 4 x 4 Aufnahmezellen ähnlich zu den Computermaussensoren ausgebildet sein oder ein niedrigauflösender CCD- oder CMOS-Sensor sein.The recording sensor 8th points in the described embodiment 20 receiving cells 18 on. However, it can also contain more or fewer absorption cells. For example, it can be designed as a multi-quadrant sensor with 4 x 4 acquisition cells similar to the computer mouse sensors or it can be a low-resolution CCD or CMOS sensor.

Nachfolgend wird ein Beispiel der Ausbildung der ersten Fresnel-Struktur 12 beschrieben. Die vierte Fresnel-Struktur 42 kann in gleicher Weise ausgebildet werden, wobei aber nachfolgend nur auf die erste Fresnel-Struktur Bezug genommen wird. In 7 ist eine vergrößerte Darstellung der Vorderseite 11 im Bereich der ersten Fresnel-Struktur 12 gezeigt. Die erste Fresnel-Struktur 12 weist auf der Vorderseite 11 mehrere Fresnel-Segmente 104 auf.The following is an example of the formation of the first Fresnel structure 12 described. The fourth Fresnel structure 42 can be designed in the same way, but only the first Fresnel structure is referred to below. In 7 is an enlarged view of the front 11 in the area of the first Fresnel structure 12 shown. The first Fresnel structure 12 points to the front 11 several Fresnel segments 104 on.

Jedes Fresnel-Segment 104 weist eine optisch wirksame Facette 105 auf, die hier verspiegelt sind. Um die in 7 gezeigte Stufenform zu erzielen, umfaßt in der Regel jedes Fresnel-Segment 105 noch eine Flanke 106.Every Fresnel segment 104 has an optically effective facet 105 that are mirrored here. To the in 7 Achieving the step shape shown generally includes each Fresnel segment 105 another flank 106 ,

Die gemeinsame optische Wirkung der Facetten 105 entspricht einer gedachten optischen Wirkfläche 108, wie sie in 8 gezeigt ist, wobei die optische Wirkfläche 108 hier gekrümmt ist. Sie kann ferner, muß aber nicht, keine Spiegel- oder Rotationssymmetrie aufweisen. Wie aus dem Vergleich der 7 und 8 leicht ersichtlich ist, ist die Darstellung in 8 um 90° um die z-Achse gegenüber der Darstellung in 7 gedreht. Die gedachte optische Wirkfläche 108 kann wie folgt als erste Fresnel-Struktur 12 gemäß 7 umgesetzt werden.The common optical effect of the facets 105 corresponds to an imaginary optical surface 108 as in 8th is shown, the optical active surface 108 is curved here. Furthermore, it may, but need not, have no mirror or rotational symmetry. As from comparing the 7 and 8th is easy to see, the representation in 8th by 90 ° around the z-axis compared to the representation in 7 turned. The imaginary active surface 108 can be as the first Fresnel structure as follows 12 according to 7 be implemented.

Die Wirkfläche 108 wird in z-Richtung in Abschnitte gleicher Höhe Δh geteilt. Dadurch ergeben sich Schnittlinien 109, die auch als Höhenlinien bezeichnet werden können und die jeweils einen Flächenabschnitt 110 der Wirkfläche 108 begrenzen. Die Flächenabschnitte 110 werden in z-Richtung alle so zueinander verschoben, daß jeweils die untere Schnittlinie (die mit dem geringeren z-Wert) und somit der untere Rand der Facette 105 auf gleicher Höhe (in z-Richtung) liegen. Von der jeweiligen oberen Schnittlinie der Flächenabschnitte 110 und somit dem oberen Rand der Facette 105 wird dann die senkrechte Flanke 106 bis zur unteren Schnittlinie des direkt benachbarten Flächenabschnittes 110 geführt, um zu der gestuften Ausbildung der Fresnel-Struktur 12 gemäß 7 zu gelangen. In der Draufsicht in 9 der ersten Fresnel-Struktur 12 von 7 sind die oberen Ränder zu sehen. The effective area 108 is divided into sections of equal height Δh in the z direction. This creates cutting lines 109 , which can also be called contour lines and each have a surface section 110 the effective area 108 limit. The surface sections 110 are all shifted towards each other in the z direction so that the lower cutting line (the one with the lower z value) and thus the lower edge of the facet 105 lie at the same height (in the z direction). From the respective top cut line of the surface sections 110 and thus the top of the facet 105 then becomes the vertical flank 106 to the lower intersection of the directly adjacent surface section 110 led to the graded formation of the Fresnel structure 12 according to 7 to get. The top view in 9 the first Fresnel structure 12 of 7 you can see the top edges.

Die durchzuführenden Schritte, um von der gedachten optischen Wirkfläche 108, die gekrümmt ist und beispielsweise keine Spiegel- oder Rotationssymmetrie aufweist, zu der gewünschten ersten Fresnel-Struktur 12 zu gelangen, werden nachfolgend in Verbindung mit 10 im Detail erläutert, in der ein xz-Schnitt der Wirkfläche 108 gezeigt ist, die verschieden ist zur Wirkfläche 108 von 8, aber gekrümmt ist und keine Spiegel- oder Rotationssymmetrie aufweist. Die Aufteilung in Flächenabschnitte 110 (in der Schnittdarstellung von 10 sind diese Flächenabschnitte natürlich Linienabschnitte) gleicher Höhe ist durch die gestrichelten Schnittlinien in 10 dargestellt.The steps to be taken to get from the imaginary optical surface 108 , which is curved and has no mirror or rotational symmetry, for example, to the desired first Fresnel structure 12 to get there are below in connection with 10 explained in detail in the xz section of the effective area 108 is shown, which is different from the active surface 108 of 8th , but is curved and has no mirror or rotational symmetry. The division into surface sections 110 (in the sectional view of 10 are these surface sections of course line sections) of the same height is indicated by the dashed cut lines in 10 shown.

In der vergrößerten Darstellung des Details CC in 11 ist ersichtlich, daß der gezeigte Flächenabschnitt 110 aufgrund des vorgegebenen Abstandes Δh eindeutig definiert und dann auf die Höhe z0 abgesenkt wird, wie durch den Pfeil P101 schematisch dargestellt ist. Ferner wird noch auf der linken Seite des Flächenelementes 110 die Flanke 106 hinzugefügt, die sich senkrecht zur Höhe z0 erstreckt. Auf der Höhe z0 liegt somit eine ebene Grundfläche 111, auf der die erste Fresnel-Struktur 12 ausgebildet ist. Die Grundfläche 111 kann jedoch auch gekrümmt sein.In the enlarged view of the detail CC in 11 it can be seen that the surface section shown 110 is clearly defined on the basis of the predetermined distance Δh and then lowered to the height z 0 , as indicated by the arrow P101 is shown schematically. Furthermore, is still on the left side of the surface element 110 the flank 106 added, which extends perpendicular to the height z 0 . There is therefore a flat base at height z 0 111 on which the first Fresnel structure 12 is trained. The footprint 111 however, it can also be curved.

Für die erste Fresnel-Struktur 12 läßt sich somit die nachfolgende Formel 1 aufstellen, wobei zF die Fresnel-Struktur 12, zGrundfläche die Flächenform der Grundfläche 111 (hier eine Ebene), auf der die Fresnel-Struktur 12 aufgebracht ist, und zFacette die Fresnel-Facetten 105 relativ zur Grundfläche beschreibt: z F = Z G r u n d f l a c h e + z F a c e t t e

Figure DE102010041348B4_0001
For the first Fresnel structure 12 the following formula 1 can thus be set up, where z F is the Fresnel structure 12 , z base area the surface shape of the base area 111 (here one level) on which the Fresnel structure 12 is applied, and z facet the Fresnel facets 105 relative to the base area describes: z F = Z G r u n d f l a c H e + z F a c e t t e
Figure DE102010041348B4_0001

Die Fläche zFacette der Facetten, die auch als „gefresnelte“ Freiformfläche bezeichnet werden kann, berechnet sich nach der folgenden Formel 2 z F a c e t t e = modulo ( z Wirkfläche , Δ h )

Figure DE102010041348B4_0002
wobei die Wirkfläche 108 durch die nachfolgende Flächenformel zWirkfläche beschrieben ist z W i r k f l ä c h e ( x , y ) = K 1 + K 2 + b 10 x + b 01 y + b 11 x y + b 21 x 2 y + b 12 x y 2 + i = 2 j = 2 N M b i j x ' y '
Figure DE102010041348B4_0003
bei der K1 den konischen Term in x-Richtung und K2 den konischen Term in y-Richtung, wie nachfolgend angegeben ist, bezeichnen K 1 = C x x 2 1 + 1 ( 1 + k x ) c 2 x 2
Figure DE102010041348B4_0004
K 2 = C y y 2 1 + 1 ( 1 + k y ) c 2 y 2
Figure DE102010041348B4_0005
The area z facet of the facets, which can also be called a "frayed" free-form surface, is calculated according to the following formula 2 z F a c e t t e = modulo ( z effective area . Δ H )
Figure DE102010041348B4_0002
being the effective area 108 is described by the following area formula z active area z W i r k f l ä c H e ( x . y ) = K 1 + K 2 + b 10 x + b 01 y + b 11 x y + b 21 x 2 y + b 12 x y 2 + Σ i = 2 j = 2 N M b i j x ' y '
Figure DE102010041348B4_0003
where K1 denotes the conical term in the x direction and K2 the conical term in the y direction, as indicated below K 1 = C x x 2 1 + 1 - ( 1 + k x ) c 2 x 2
Figure DE102010041348B4_0004
K 2 = C y y 2 1 + 1 - ( 1 + k y ) c 2 y 2
Figure DE102010041348B4_0005

Durch die Anwendung der Modulo-Funktion auf die Wirkfläche 108 wird die Wirkfläche 108 in z-Richtung in Abständen mit gleicher Höhe Δh geteilt. Somit ist die maximale Höhe der Facetten 105 jeweils Δh. Die verwendete Modulo-Funktion ist nachfolgend angegeben modulo ( a , m ) = a a m m

Figure DE102010041348B4_0006
wobei die Gaußklammer a m
Figure DE102010041348B4_0007
die größte ganze Zahl bezeichnet, die kleiner oder gleich der Zahl in der Gaußklammer ist, also das Ergebnis der Division a/m ohne den Rest der Division.By applying the modulo function to the active surface 108 becomes the effective area 108 divided in the z direction at intervals of the same height Δh. Thus, the maximum height of the facets 105 each Δh. The modulo function used is shown below modulo ( a . m ) = a - a m m
Figure DE102010041348B4_0006
being the Gaussian bracket a m
Figure DE102010041348B4_0007
denotes the largest integer that is less than or equal to the number in the Gauss bracket, i.e. the result of the division a / m without the rest of the division.

Damit ergibt sich für die Facettenflächen die nachfolgende Formel z F a c e t t e = modulo ( z Wurkfläche , h ) = z Wurkfläche z Wurkfläche Δ h Δ h

Figure DE102010041348B4_0008
This results in the following formula for the faceted surfaces z F a c e t t e = modulo ( z Wurkfläche . H ) = z Wurkfläche - z Wurkfläche Δ H Δ H
Figure DE102010041348B4_0008

Gemäß dem oben beschriebenen Vorgehen kann basierend auf einer gewünschten optischen Wirkfläche 108, die entsprechende Fresnel-Struktur 12 abgeleitet werden, die die entsprechende optische Wirkung bereitstellt. Aufgrund der Stufenform kann zwar mit der Fresnel-Struktur 12 nicht dieselbe optische Wirkung erreicht werden, die eine Grenzfläche hätte, die gemäß der Freiformfläche 108 ausgebildet ist, jedoch wird eine vergleichbare optische Wirkung erreicht.According to the procedure described above, based on a desired optical effective area 108 , the corresponding Fresnel structure 12 can be derived, which provides the corresponding optical effect. Due to the step shape, you can use the Fresnel structure 12 not the same optical effect that an interface would have, that according to the free-form surface 108 is formed, but a comparable optical effect is achieved.

Wie der Darstellung in 10 und 11 zu entnehmen ist, weisen die Facetten 105 die durch die Freiformfläche 108 im Höhenbereich Δh vorgegebenen Krümmungen auf. Um die Herstellung der Fresnel-Struktur 12 zu vereinfachen, ist es möglich, den Verlauf der einzelnen Facetten 105 an die entsprechende Flächenform der Freiformflächen anzunähern. Im einfachsten Falle kann der Verlauf linearisiert werden, wie in der Schnittansicht von 12 schematisch dargestellt ist. Es ist jedoch auch möglich, die Facetten mit einer konvexen Krümmung (13) oder einer konkaven Krümmung (14) zu versehen. Auch eine Näherung durch einen anderen Krümmungsverlauf ist möglich, wie dies beispielsweise in 15 angedeutet ist. As shown in 10 and 11 the facets show 105 through the freeform surface 108 given curvatures in the height range Δh. To manufacture the Fresnel structure 12 To simplify, it is possible to change the course of the individual facets 105 to approximate the corresponding surface shape of the free-form surfaces. In the simplest case, the course can be linearized, as in the sectional view of 12 is shown schematically. However, it is also possible to use a convex curvature ( 13 ) or a concave curvature ( 14 ) to provide. An approximation by a different curvature curve is also possible, as shown for example in 15 is indicated.

In 16 ist ein Beispiel gezeigt, bei der die mittels der Fresnel-Struktur 12 nachzustellende optische Wirkfläche 108 gegenüber der sphärisch gekrümmten Vorderseite 11 stark gekippt ist. Auch in diesem Fall ist es keine Problem, die Wirkfläche 108 als Fresnel-Struktur 12 auf der Vorderseite 11 auszubilden, ohne daß die makroskopische Form der Vorderseite 11 verändert werden muß. Die Höhe Δh kann hier wie auch bei allen anderen Ausführungsformen im Bereich von 5 - 500 µm, insbesondere im Bereich von 0,01 - 0,1 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 0,3 mm liegen. Ferner muß die Höhe Δh nicht konstant sein, sondern kann hier wie auch bei allen anderen Ausführungsformen variieren. So kann z.B. Δh mit zunehmendem z-Wert selbst zu- oder abnehmen.In 16 An example is shown in which the Fresnel structure 12 optical effective area to be adjusted 108 opposite the spherically curved front 11 is heavily tilted. In this case too, there is no problem with the effective area 108 as a Fresnel structure 12 on the front side 11 train without the macroscopic shape of the front 11 must be changed. As in all other embodiments, the height Δh can be in the range from 5 to 500 μm, in particular in the range from 0.01 to 0.1 mm and particularly preferably in the range from 0.05 to 0.3 mm. Furthermore, the height Δh does not have to be constant, but can vary here as in all other embodiments. For example, Δh itself can increase or decrease with increasing z-value.

In 17 ist eine Schnittansicht der Fresnel-Struktur 12 an der gekrümmten Vorderseite 11 gezeigt, bei der die Facetten 105 jeweils linear ausgebildet sind. Die einzelnen Flanken 106 sind zueinander parallel ausgerichtet, wobei der ursprüngliche Verlauf der Vorderseite 11 noch schematisch eingezeichnet ist. Bei dieser Ausführungsform wurde in Abwandlung von Formel 1 die Facettenfunktion zFacette von der Grundflächenfunktion zGrundfläche abgezogen, so daß die Fresnel-Struktur 12 wie folgt beschreibbar ist: z F = z G r u n d f l ä c h e z F a c e t t e

Figure DE102010041348B4_0009
In 17 is a sectional view of the Fresnel structure 12 on the curved front 11 shown where the facets 105 are each linear. The individual flanks 106 are aligned parallel to each other, with the original course of the front 11 is still shown schematically. In this embodiment, the facet function z facet was subtracted from the base area function z base area so that the Fresnel structure 12 can be described as follows: z F = z G r u n d f l ä c H e - z F a c e t t e
Figure DE102010041348B4_0009

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 18 ist eine Abwandlung des Profils von 17 gezeigt, das sich im wesentlichen darin unterscheidet, daß die Flanken 106 im Schnitt nicht mehr zueinander parallel orientiert sind, sondern radial zum nicht gezeigten Mittelpunkt der Vorderseite 11.In 18 is a modification of the profile of 17 shown that differs essentially in that the flanks 106 are no longer oriented parallel to each other on average, but radially to the center of the front, not shown 11 ,

In 19 ist eine Schnittansicht einer kompletten Facette 105 der Fresnel-Struktur 12 gezeigt. Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, weist die Facette 105 eine Verspiegelung V auf, damit die gewünschte Strahlenumlenkung der Lichtstrahlen des Bildgebers 5 stattfindet.In 19 is a sectional view of a complete facet 105 the Fresnel structure 12 shown. As can be seen from the illustration, the facet shows 105 a mirroring V, so that the desired beam deflection of the light rays of the imager 5 takes place.

In 20 ist eine Abwandlung gezeigt, bei der freie Bereiche, der aufgrund der Neigung der Facette 105 relativ zur Vorderseite 11 des Multifunktionsglases 3 gebildet ist, mit Material 134 bis zur Vorderseite 11 aufgefüllt ist. Die Auffüllung ist bevorzugt so durchgeführt, daß eine glatte, durchgehende Vorderseite 11 gebildet ist. Als Material 134 kann insbesondere das gleiche Material wie für das Multifunktionsglas 3 selbst verwendet werden.In 20 A variation is shown in the free areas due to the inclination of the facet 105 relative to the front 11 of the multifunctional glass 3 is formed with material 134 to the front 11 is filled. The filling is preferably carried out so that a smooth, continuous front 11 is formed. As a material 134 can in particular be the same material as for the multifunction glass 3 be used yourself.

Es ist jedoch auch möglich, die Fresnel-Struktur 12 so auszulegen, daß die Umlenkung der Lichtstrahlen des Bildgebers 5 durch innere Totalreflexion erfolgt, so daß eine Verspiegelung nicht mehr notwendig ist, wie in 21 angedeutet ist.However, it is also possible to use the Fresnel structure 12 to be interpreted so that the deflection of the light beams of the imaging device 5 by total internal reflection, so that mirroring is no longer necessary, as in 21 is indicated.

In 22 ist eine Schnittansicht einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Fresnel-Struktur 12 gezeigt. Bei dieser Fresnel-Struktur 12 erstrecken sich die Flanken 106 nicht wie bei den meisten bisher beschriebenen Ausführungsformen senkrecht (also hier in z-Richtung), sondern sind ebenfalls etwas geneigt. Dies vereinfacht die Fertigung der Fresnel-Struktur 12. Jedoch ist es bevorzugt, wenn der Neigungswinkel der Flanken 106 möglichst klein ist, so daß sie quasi senkrecht verlaufen.In 22 is a sectional view of another possible embodiment of the Fresnel structure 12 shown. With this Fresnel structure 12 extend the flanks 106 not vertical (as in most of the previously described embodiments, i.e. here in the z direction), but are also somewhat inclined. This simplifies the manufacture of the Fresnel structure 12 , However, it is preferred if the angle of inclination of the flanks 106 is as small as possible so that they run almost vertically.

Alle bisher beschriebenen Fresnel-Strukturen 12 waren zusammenhängende Fresnel-Strukturen. Darunter wird hier verstanden, daß die einzelnen Fresnel-Facetten 105 stets durch die Flanken 106 miteinander verbunden sind. Es ist jedoch auch möglich, die Fresnel-Facetten 105 voneinander beabstandet vorzusehen und zwischen den einzelnen Fresnel-Facetten 105 Abschnitte 123 einzufügen, die beispielsweise Abschnitte 123 der Vorderseite 11 sein können. Dies kann einfach dadurch realisiert werden, daß von der ermittelten Fresnel-Fläche zF Bereiche bzw. Abschnitte durch den Verlauf der Grundfläche zGrundfläche in diesen Abschnitten ersetzt werden. Ein Profil einer solchen Fresnel-Struktur 12 ist in 23 schematisch angedeutet.All Fresnel structures described so far 12 were coherent Fresnel structures. It is understood here that the individual Fresnel facets 105 always through the flanks 106 are interconnected. However, it is also possible to use the Fresnel facets 105 to be provided spaced apart and between the individual Fresnel facets 105 sections 123 insert the example sections 123 the front 11 could be. This can be achieved simply by replacing the determined Fresnel surface z F areas or sections by the course of the base surface z base surface in these sections. A profile of such a Fresnel structure 12 is in 23 indicated schematically.

Wenn man die Fresnel-Facetten 105 verspiegelt, kann auf diese Art beispielsweise die zweite Fresnel-Struktur 13 bereitgestellt werden, wie in der vergrößerten Schnittansicht in 24 dargestellt ist. Mit der zweiten Fresnel-Struktur 13 kann das vom Bildgeber 5 kommende Strahlenbündel BS mit einem zweiten Strahlenbündel US zu einem gemeinsamen Strahlenbündel GS überlagert werden. Wie der Darstellung in 24 entnommen werden kann, sind die Fresnel-Facetten 105 gegenüber der Normalen der Vorderseite 11 so gekippt, daß der Teil des ersten Strahlenbündels BS (auch als Bildstrahlenbündel BS bezeichnet), der auf die jeweilige Fresnel-Facette 105 trifft, nach rechts als Bildteilstrahl BS' umgelenkt wird. Der restliche Teil des Bildstrahlenbündels BS, der nicht auf die Fresnel-Facetten 105 trifft, wird an der Vorderseite 11 so reflektiert und/oder transmittiert, daß er nicht Teil des gemeinsamen Strahlenbündels GS wird.If you look at the Fresnel facets 105 the second Fresnel structure can be mirrored in this way 13 are provided, as in the enlarged sectional view in 24 is shown. With the second Fresnel structure 13 can the imager 5 coming bundles of rays BS are superimposed with a second bundle of rays US to form a common bundle of rays GS. As shown in 24 are the Fresnel facets 105 compared to the normal the front 11 tilted so that the part of the first ray bundle BS (also referred to as image ray bundle BS) points to the respective Fresnel facet 105 hits, is deflected to the right as the image beam BS '. The rest of the image ray bundle BS, which is not on the Fresnel facets 105 hits, will be at the front 11 reflected and / or transmitted so that it does not become part of the common beam GS.

Der Teil des Umgebungsstrahlenbündels US, der (in 24 von links) auf die Rückseite der Fresnel-Facetten 105 trifft, wird von den Fresnel-Facetten 105 so abgeschattet, daß er nicht Teil des gemeinsamen Strahlenbündels GS wird. Daher ist dieser Teil des Umgebungsstrahlenbündels US schraffiert eingezeichnet. Der restliche Teil des Umgebungsstrahlenbündels US tritt als Umgebungsteilstrahlen US' durch die transmissiven Bereiche 123 zwischen den Fresnel-Facetten 105 hindurch.The part of the ambient ray bundle US (in 24 from left) on the back of the Fresnel facets 105 meets, is from the Fresnel facets 105 shadowed so that it does not become part of the common ray bundle GS. This part of the ambient ray bundle US is therefore shown hatched. The remaining part of the ambient ray bundle US passes through the transmissive areas as ambient partial rays US ' 123 between the Fresnel facets 105 therethrough.

Die nicht zusammenhängende Fresnel-Struktur 13 gemäß 24 bewirkt somit eine Überlagerung des durch die transmissiven Bereiche 123 hindurchtretenden Teils US' des Umgebungsstrahlenbündels US mit dem an den Fresnel-Facetten 105 reflektierten Teil BS' des Bildstrahlenbündels BS zu einem gemeinsamen Strahlenbündel GS.The inconsistent Fresnel structure 13 according to 24 thus causes the transmissive areas to overlap 123 part US 'of the ambient ray bundle US that passes through it with the Fresnel facets 105 reflected part BS 'of the image beam BS to a common beam GS.

Bevorzugt kann die zweite Fresnel-Struktur 13 mehrere voneinander beabstandete Fresnel-Abschnitte 140 aufweisen, die gemäß 24 oder auch in gleicher Weise wie die erste Fresnel-Struktur 12 ausgebildet sind. Die Fresnel-Abschnitte 140 können, wie in der schematischen Draufsicht in 25 auf den beispielsweise rechteckigen Überlagerungsbereich 129 gezeigt ist, beliebig verteilt sein. In den Bereichen dazwischen bleibt das Multifunktionsglas 3 erhalten, so daß diese Bereiche normale Lichtdurchtrittsbereiche darstellen.The second Fresnel structure can preferably be used 13 several spaced-apart Fresnel sections 140 have according to 24 or in the same way as the first Fresnel structure 12 are trained. The Fresnel sections 140 can, as in the schematic top view in 25 to the rectangular overlay area, for example 129 is shown to be distributed arbitrarily. The multifunction glass remains in the areas in between 3 obtained so that these areas represent normal light transmission areas.

Um eine regelmäßige Anordnung bzw. Struktur der Fresnel-Abschnitte 140 zu verhindern, können diese z. B. wie folgt angeordnet werden. Es werden kreisförmige Bereich festgelegt, deren Durchmesser wie folgt bestimmt werden kann D = ( 100 T ) / 100 / π 2 A P X / N

Figure DE102010041348B4_0010
A regular arrangement or structure of the Fresnel sections 140 to prevent this z. B. can be arranged as follows. Circular areas are defined, the diameter of which can be determined as follows D = ( 100 - T ) / 100 / π 2 A P X / N
Figure DE102010041348B4_0010

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: r = ( A P X / N / 2 D / 2 ) r a n d f

Figure DE102010041348B4_0011
Statistical shift length: r = ( A P X / N / 2 - D / 2 ) r a n d f
Figure DE102010041348B4_0011

Statistische Verschiebungsrichtung : w = 360 r a n d f

Figure DE102010041348B4_0012
Statistical shift direction: w = 360 r a n d f
Figure DE102010041348B4_0012

Wobei randf einen Zufallswert zwischen 0 und 1 liefert. Die modifizierte Position der Kreise 140 ergibt sich dann gemäß den nachfolgenden Formeln: x = ( i / N ) A P X + r cos ( w )

Figure DE102010041348B4_0013
y = ( j / N ) A P X + r sin ( w )
Figure DE102010041348B4_0014
M = r o u n d ( A P Y / A P X )
Figure DE102010041348B4_0015
Wobei die Funktion round das Argument (APY/APX) auf ganze Zahlen rundet.Where randf returns a random value between 0 and 1. The modified position of the circles 140 then results from the following formulas: x = ( i / N ) A P X + r cos ( w )
Figure DE102010041348B4_0013
y = ( j / N ) A P X + r sin ( w )
Figure DE102010041348B4_0014
M = r O u n d ( A P Y / A P X )
Figure DE102010041348B4_0015
The round function rounds the argument (APY / APX) to whole numbers.

Natürlich kann auch jede andere Art der Verteilung der Fresnel-Abschnitte 140 gewählt werden, wobei bevorzugt eine nicht regelmäßige Anordnung gewählt wird.Of course, any other type of distribution of the Fresnel sections can also be used 140 can be selected, preferably a non-regular arrangement is selected.

Die dritte Fresnel-Struktur 41 kann in gleicher Weise wie die erste oder zweite Fresnel-Struktur 12, 13 ausgebildet werden.The third Fresnel structure 41 can be done in the same way as the first or second Fresnel structure 12 . 13 be formed.

Ferner kann die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung ein Sensormodul 26 aufweisen, das schematisch in 1 dargestellt ist. Hier ist das Sensormodul 26 im linken Brillenbügel angeordnet.Furthermore, the display device according to the invention can be a sensor module 26 have that schematically in 1 is shown. Here is the sensor module 26 arranged in the left temple.

Das Sensormodul 26 ist so ausgebildet, daß es eine Kopfdrehung (Drehung um die x-Achse) und eine Kopfneigung (Drehung um die y-Achse) detektiert und entsprechende Detektionssignale an die Steuereinheit 9 abgibt. Zur Detektion dieser Bewegungen können sogenannte MEMS-Sensoren (MEMS= Micro-Electro-Mechanical-System) und insbesondere Neigungs- und Beschleunigungssensoren eingesetzt werden.The sensor module 26 is designed such that it detects a head rotation (rotation about the x-axis) and a head inclination (rotation about the y-axis) and corresponding detection signals to the control unit 9 emits. So-called MEMS sensors (MEMS = Micro-Electro-Mechanical System) and in particular inclination and acceleration sensors can be used to detect these movements.

Das Sensormodul 26 kann genutzt werden, um die Bilderzeugung in Abhängigkeit von der Position der Hand 7 sowie der Kopfdrehung und/oder Kopfneigung zu steuern. Damit kann zum Beispiel eine intelligente Dokumentennavigation verwirklicht werden. Wenn zum Beispiel, wie in 26 schematisch dargestellt ist, das darzustellende Dokument 27 größer ist als das Bildfeld 28, das der Benutzer wahrnehmen kann, kann folgende Steuerung realisiert werden.The sensor module 26 can be used to image depending on the position of the hand 7 and to control the head rotation and / or head inclination. This can be used, for example, to implement intelligent document navigation become. For example, as in 26 is shown schematically, the document to be displayed 27 is larger than the image field 28 that the user can perceive, the following control can be implemented.

Wenn der Benutzer einen vorbestimmten Eingabebereich mit der Hand 7 auswählt, was durch die Abbildung der Hand 7 auf den Aufnahmesensor 8 detektiert werden kann, wird die Dokumentennavigation aktiviert. Das bedeutet, daß dann mittels durchgeführter Drehungen und Neigungen mit dem Kopf, die mittels dem Sensormodul 26 detektiert werden, das Bildfeld 28 über das darzustellende Dokument 27 verschoben wird, wie durch die Pfeile 29 und 30 in 26 angedeutet ist. So kann zum Beispiel ein Kopfdrehen nach rechts dazu führen, daß sich auch das Bildfeld nach rechts verschiebt und den dort vorhandenen Inhalt des darzustellenden Dokumentes dem Benutzer vergrößert darbietet, wie in 26 durch die dargestellten Buchstabenkombinationen und die Pfeile 29 und 30 angedeutet ist. In gleicher Weise führt ein Kopfnicken zu einem Verschieben nach oben oder unten relativ zum darzustellenden Dokument, wie durch die Pfeile 30 angedeutet ist.When the user has a predetermined input range by hand 7 selects what through the illustration of the hand 7 on the recording sensor 8th can be detected, the document navigation is activated. This means that then by means of rotations and inclinations with the head, that by means of the sensor module 26 be detected, the image field 28 about the document to be displayed 27 is moved as by the arrows 29 and 30 in 26 is indicated. For example, turning the head to the right can also cause the image field to shift to the right and to provide the user with an enlarged view of the content of the document to be displayed, as in 26 by the letter combinations shown and the arrows 29 and 30 is indicated. In the same way, a nod leads to a shift up or down relative to the document to be displayed, as by the arrows 30 is indicated.

Ein Signalflußplan dieser Ausführungsform ist in 27 dargestellt. So enthält die Anzeigevorrichtung 1 einen Block 31, der für das Tracking der Hand 7 bzw. für die Auswertung der Handposition zuständig ist, und ein positives Signal ausgibt, wenn der Benutzer in die vorbestimmten Eingabebereich auswählt. Der Block 31 repräsentiert den Rückkanal 17 des Multifunktionsglases 3, den Aufnahmesensor 8 sowie die Steuereinheit 9, die die notwendige Auswertung durchführt und ggf. das positive Signal ausgibt.A signal flow diagram of this embodiment is shown in FIG 27 shown. So contains the display device 1 a block 31 that for hand tracking 7 or is responsible for evaluating the hand position, and outputs a positive signal when the user selects in the predetermined input range. The block 31 represents the return channel 17 of the multifunctional glass 3 , the recording sensor 8th as well as the control unit 9 , which carries out the necessary evaluation and, if necessary, outputs the positive signal.

Ferner enthält die Anzeigevorrichtung 1 das Sensormodul 26, mit dem die Drehung um die x-Achse (Winkel γ sowie Änderung des Winkels γ und somit Δγ) sowie die Drehung um die y-Achse (Winkel φ) sowie Änderung des Winkels φ und somit Δφ) gemessen und ausgegeben werden. Diese Signale Δγ und Δφ werden über ein ODER-Glied 32 einem UND-Glied 33 zugeführt, das dann (wenn das Pupillentracking 31 die vorbestimmte Blickrichtung detektiert und das positive Signal ausgibt) ein Trigger-Signal (Pfeil 34) an eine Dokumentenkontrolleinheit 35 des Gerätes 25 anlegt. Der Dokumentenkontrolleinheit 35 werden ferner von dem Sensormodul 26 noch die Drehwinkel γ und φ um die x- und y-Achse zugeführt. Die Dokumentenkontrolleinheit 35 erzeugt daraus die notwendige Verschiebung des darzustellenden Bildausschnittes in x- und y-Richtung und legt dies an ein grafisches Benutzerschnittstellenmodul 36 an. Das Modul 36 erzeugt die entsprechenden Daten und legt diese an die Steuereinheit 9 an, die daraufhin den Bildgeber 5 ansteuert, so daß der gewünschte (verschobene) Bildausschnitt 28 dem Benutzer dargeboten wird.The display device also contains 1 the sensor module 26 , with which the rotation about the x-axis (angle γ and change in angle γ and thus Δγ) and the rotation around the y-axis (angle φ) and change in angle φ and thus Δφ) are measured and output. These signals Δγ and Δφ are via an OR gate 32 an AND gate 33 then fed (when pupil tracking 31 the predetermined direction of view is detected and the positive signal is output) a trigger signal (arrow 34 ) to a document control unit 35 of the device 25 invests. The document control unit 35 are also from the sensor module 26 the angles of rotation γ and φ about the x and y axes are also fed. The document control unit 35 generates the necessary shift of the image section to be displayed in the x and y directions and applies this to a graphical user interface module 36 on. The module 36 generates the corresponding data and sends it to the control unit 9 to the importer 5 controls so that the desired (shifted) image section 28 is presented to the user.

Wenn kein positives Signal am UND-Glied 33 anliegt, da der Benutzer nicht den vorbestimmten Eingabebereich auswählt, führt eine Kopfdrehung und ein Neigen des Kopfes natürlich zu keiner Verschiebung des Bildausschnitts.If there is no positive signal at the AND gate 33 is present, since the user does not select the predetermined input range, a head rotation and an inclination of the head naturally do not lead to a shift of the image section.

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 1 selbst integrieren möchte, kann man den Signalfluß so ändern, daß die Dokumentenkontrolle 35 in der Informationsbrille 1 enthalten ist, wie der Darstellung in 28 zu entnehmen ist. Damit kann die Anzahl der notwendigen Übertragungskanäle zwischen Anzeigevorrichtung 1 und Gerät 25 reduziert werden.If you add more functionality to the display device 1 want to integrate yourself, you can change the signal flow so that the document control 35 in the information glasses 1 is included, as shown in 28 can be seen. This allows the number of necessary transmission channels between the display device 1 and device 25 be reduced.

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 13 so positioniert sein, daß sie außerhalb der normalen Sichtrichtung liegt. Dann muß der Benutzer aktiv zu der zweiten Fresnel-Struktur 13 blicken, um die intelligente Dokumentennavigation nutzen zu können.In particular, in this embodiment the second Fresnel structure 13 be positioned so that it is outside the normal viewing direction. Then the user must actively go to the second Fresnel structure 13 look to be able to use the intelligent document navigation.

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 15 bzw. 28) ermöglicht.In this way, information glasses can be provided that the user can use in everyday use. In particular, the information glasses can be conventional glasses for correcting ametropia, which additionally also have the described virtual information reflection (representation of the image 15 respectively. 28 ) enables.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde lediglich das erste Multifunktionsglas 3 sowie die zugeordnete Optik und Ansteuerung im Detail beschrieben. Natürlich kann das zweite Multifunktionsglas 4 in gleicher oder ähnlicher Weise ausgebildet sein. Es ist damit auch eine dreidimensionale Darstellung möglich. Ferner ist es möglich, nur eines der beiden Gläser 3, 4 als Multifunktionsglas auszubilden und das andere nicht.In the exemplary embodiments described so far, only the first multifunctional glass was used 3 as well as the assigned optics and control described in detail. Of course, the second multifunctional glass 4 be designed in the same or similar manner. A three-dimensional display is also possible. It is also possible to use only one of the two glasses 3 . 4 to be trained as a multifunctional glass and not the other.

In 29 ist eine Abwandlung des ersten Multifunktionsglases 3 gezeigt, die sich von den bisher beschriebenen Ausführungsformen durch die Ausbildung des Rückkanals 17 unterscheidet. Der Rückkanal 17 weist nicht nur einen zweiten Einkoppelbereich auf, sondern 3 zweite Einkoppelbereiche 43, 44, 45, die zusammen mit dem zweiten Auskoppelbereich 42 jeweils eine Abbildungsoptik bilden, wobei diese Abbildungsoptiken unterschiedliche Vergrößerungen und unterschiedliche Austrittsrichtungen der Lichtstrahlen aus der Rückseite 14 in Richtung zum Aufnahmesensor 8 hin aufweisen. Das bedeutet, daß stets drei Abbildungen gleichzeitig durchgeführt werden, von denen der Aufnahmesensor stets nur eine aufnimmt.In 29 is a modification of the first multifunctional glass 3 shown, which differ from the previously described embodiments by the formation of the return channel 17 different. The back channel 17 not only has a second coupling area, but 3 second coupling areas 43 . 44 . 45 that together with the second decoupling area 42 each form an imaging optics, these imaging optics having different magnifications and different directions of exit of the light rays from the rear 14 towards the recording sensor 8th have. This means that three images are always carried out at the same time, of which the recording sensor always records only one.

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 8 in y-Richtung möglich, um die gewünschte Vergrößerung bei der Aufnahme der Hand 7 zu erreichen.The different images are selected by tilting the sensor around the x-axis. Of course, any other type of selective recording of the light rays of one of the three imaging optics is also possible. In particular, there is also a translational displacement of the recording sensor 8th possible in the y direction to achieve the desired magnification when taking the hand 7 to reach.

In 30 ist eine vergrößerte Detailansicht einer Abwandlung der Anzeigevorrichtung 1 von 1 dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und zu deren Beschreibung auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Zusätzlich umfaßt die Anzeigevorrichtung 1 von 30 zwei weitere zweite Fresnel-Strukturen 60, 61 auf, die lateral versetzt zur zweiten Fresnel-Struktur 13 angeordnet sind. Wie in 30 gezeigt ist, sind die zweite Fresnel-Struktur 60 rechts neben der zweiten Fresnel-Struktur 13 und die zweite Fresnel-Struktur 61 links neben der zweiten Fresnel-Struktur 13 angeordnet. Die weiteren zweiten Fresnel-Strukturen 60, 61 sind zur Anpassung an den individuellen Nase-Auge-Abstand des Benutzers vorgesehen, wobei es von dem Einfallswinkel des vom Bildgeber 5 auf die erste Fresnel-Struktur 12 treffenden Lichtes abhängt, welche der drei zweiten Fresnel-Strukturen 13, 60 und 61 die Lichtauskopplung bewirkt.In 30 Fig. 4 is an enlarged detailed view of a modification of the display device 1 of 1 shown, wherein the same or similar elements are denoted by the same reference numerals and for the description of which reference is made to the above statements. In addition, the display device includes 1 of 30 two further second Fresnel structures 60 . 61 that laterally offset to the second Fresnel structure 13 are arranged. As in 30 are shown are the second Fresnel structure 60 to the right of the second Fresnel structure 13 and the second Fresnel structure 61 to the left of the second Fresnel structure 13 arranged. The other second Fresnel structures 60 . 61 are intended to adapt to the individual nose-eye distance of the user, taking it from the angle of incidence of the imager 5 on the first Fresnel structure 12 light depends on which of the three second Fresnel structures 13 . 60 and 61 the decoupling of light causes.

Zur Anpassung der Anzeigevorrichtung 1 an den Benutzer wird somit eine geeignete Drehstellung des Bildgebers 5 gewählt, so daß dann für den vorliegenden Nase-Auge-Abstand die optimale laterale Lage (in z-Richtung) des dargestellten virtuellen Bildes 15 vorliegt.To adapt the display device 1 The user is thus given a suitable rotary position of the imaging device 5 selected so that the optimal lateral position (in the z direction) of the displayed virtual image is then for the present nose-eye distance 15 is present.

Eventuell muß auch die Drehstellung des Aufnahmesensors 8 angepaßt werden, da die entsprechende zweite Fresnel-Struktur 13, 60, 61 als zweiter Einkoppelbereich für den Rückkanal 17 genutzt wird.The position of the pickup sensor may also have to be turned 8th be adapted because the corresponding second Fresnel structure 13 . 60 . 61 as a second coupling area for the return channel 17 is being used.

Der Vorwärtskanal 16 kann zusammen mit dem ersten Einkoppelbereich 12 sowie den Auskoppelbereichen 13, 60 und 61 auch so ausgebildet sein, daß in Abhängigkeit des Einkoppelortes (z.B. in z-Richtung) innerhalb des ersten Einkoppelbereiches 12 eine Auskopplung aus einem der Auskoppelbereiche 13, 60 und 61 erfolgt. In diesem Fall ist der Bildgeber 5 beispielsweise so vorgesehen, daß er in z-Richtung verschiebbar ist. Gleiches gilt dann, sofern notwendig, für den Aufnahmesensor 8.The forward channel 16 can together with the first coupling area 12 and the decoupling areas 13 . 60 and 61 also be designed such that, depending on the coupling location (eg in the z direction) within the first coupling region 12 a decoupling from one of the decoupling areas 13 . 60 and 61 he follows. In this case, the imager 5 provided, for example, that it can be displaced in the z direction. The same applies if necessary for the exposure sensor 8th ,

Ferner kann eine Fixiereinheit vorgesehen sein, die die eingestellte Stellung (Drehstellung und/oder laterale Stellung) des Bildgebers 5 und eventuell des Aufnahmesensors 8 fixiert.Furthermore, a fixing unit can be provided which detects the set position (rotational position and / or lateral position) of the imager 5 and possibly the recording sensor 8th fixed.

Die zweiten Fresnel-Strukturen 60 und 61 können in gleicher oder ähnlicher Weise wie die zweite Fresnel-Struktur 13 ausgebildet sein.The second Fresnel structures 60 and 61 can be the same or similar to the second Fresnel structure 13 be trained.

Claims (14)

Anzeigevorrichtung mit einer 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, daß die 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) that can be placed on the head of a user, an image generator (5) attached to the holding device (2) for generating an image, a control unit (9) for controlling the image generator (5) and one on the holding device (2 ) attached multifunction 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) to is led to the first decoupling area (13) and is decoupled via the first decoupling area (13) such that the user, when the holding device (2) is placed on the head, has the decoupled image as a virtual image in a front of the multifunction glass (3, 4) Can display area (40), characterized in that the display device (1) has a detector (8) and the multifunctional glass (3) has a return channel (17) via which at least a part of the display area (40) is imaged on the detector (8) in order to detect the position of a pointing element when the holding device (2) is placed on the head, the detector (8) with the control unit (9) is connected, which controls the image generation as a function of the detected pointing element position. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einkoppelbereich (12) und der erste Auskoppelbereich (13) an der - im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung (2) - dem Auge des Benutzers abgewandter Vorderseite (11) des Multifunktionsglases (3) ausgebildet sind.Display device after Claim 1 , characterized in that the first coupling-in area (12) and the first coupling-out area (13) are formed on the front (11) of the multifunctional glass (3) facing away from the user's eye when the holding device (2) is placed on the head. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkanal (17) einen zweiten Einkoppelbereich (41) sowie einen zweiten Auskoppelbereich (42) aufweist, wobei - im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung - der zweite Auskoppelbereich (42) an der dem Auge des Benutzers abgewandten Vorderseite (11) des Multifunktionsglases (3) und der zweite Einkoppelbereich (41) an der dem Auge des Benutzers zugewandten Rückseite (14) des Multifunktionsglases (3) ausgebildet sind. Display device after Claim 1 or 2 , characterized in that the return channel (17) has a second coupling-in area (41) and a second coupling-out area (42), the second coupling-out area (42) on the front facing away from the user's eye when the holding device is placed on the head (11) of the multifunctional glass (3) and the second coupling area (41) are formed on the rear side (14) of the multifunctional glass (3) facing the user's eye. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (9) dazu eingerichtet ist, im ausgekoppelten Bild zumindest einen Eingabebereich (21, 22, 23) darzustellen und die detektierte Zeigeelementposition als Auswahl des Eingabebereiches (21, 22, 23) zu bewerten, wenn der Eingabebereich im virtuellen Bild mit dem Zeigeelement (7) ausgewählt ist.Display device according to one of the above claims, characterized in that the control unit (9) is set up to display at least one input area (21, 22, 23) in the decoupled image and to detect the detected pointing element position as a selection of the input area (21, 22, 23) evaluate if the input area in the virtual image with the pointing element (7) is selected. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (9) dazu eingerichtet ist, als Reaktion auf die bewertete Auswahl die Bilderzeugung eines geänderten Bildes zu steuern.Display device after Claim 4 , characterized in that the control unit (9) is set up to control the image generation of a changed image in response to the evaluated selection. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Sensormodul, mit dem die Drehung der Haltevorrichtung (2) um zumindest eine Achse detektierbar ist und das ein entsprechendes Sensorsignal an die Steuereinheit (9) abgibt, wobei die Steuereinheit das Sensorsignal zur Bilderzeugung nur dann berücksichtigt, wenn gleichzeitig eine vorbestimmte Zeigeelementposition detektiert wird.Display device according to one of the above claims, characterized by a sensor module with which the rotation of the holding device (2) about at least one axis can be detected and which emits a corresponding sensor signal to the control unit (9), 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. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (9) dazu eingerichtet ist, um mit dem erzeugten Bild einen Ausschnitt aus einem Dokument darzustellen, wobei die Lage des Ausschnitts im Dokument in Abhängigkeit des Sensorsignals bestimmt ist.Display device after Claim 6 , characterized in that the control unit (9) is 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. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einkoppelbereich, der zweite Einkoppelbereich, der erste Auskoppelbereich und/oder der zweite Auskoppelbereich jeweils als Fresnel-Struktur ausgebildet sind/ist.Display device according to one of the above claims, characterized in that the first coupling-in area, the second coupling-in area, the first coupling-out area and / or the second coupling-out area are / are each designed as a Fresnel structure. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Fresnel-Struktur eine abbildende Eigenschaft aufweist und eine Strahlungsfaltung bewirkt.Display device after Claim 8 , characterized in that the respective Fresnel structure has an imaging property and causes radiation folding. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Auskoppelbereich als Fresnel-Struktur, insbesondere als nicht zusammenhängende Fresnel-Struktur, ausgebildet ist.Display device according to one of the above claims, characterized in that the first coupling-out area is designed as a Fresnel structure, in particular as a non-contiguous Fresnel structure. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkanal zumindest zwei verschiedene Vergrößerungen für die Abbildung des Teiles des Darstellungsbereiches bereitstellt, wobei mittels dem Detektor (8) selektiv eine der Abbildungen detektierbar ist.Display device according to one of the above claims, characterized in that the return channel provides 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 (8). Anzeigevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor zur selektiven Detektion um eine Achse kippbar und/oder entlang einer Achse verschiebbar ist.Display device after Claim 11 , characterized in that the detector is selectively tiltable about an axis and / or displaceable along an axis. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkanal mehrere zweite Einkoppelbereiche (43, 44, 45) aufweist, die zur unterschiedlichen Vergrößerung bei den Abbildungen beitragen oder die unterschiedlichen Vergrößerungen bewirken.Display device after Claim 11 or 12 , characterized in that the return channel has a plurality of second coupling areas (43, 44, 45) which contribute to the different magnification in the images or which cause different magnifications. Anzeigevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Rot- und/oder Infrarot-Filter (6), der so vor dem Detektor (8) angeordnet ist, daß das Licht zur Abbildung des zumindest einen Teiles des Darstellungsbereiches (40) durch den Filter (6) läuft, bevor es auf den Detektor (8) trifft.Display device according to one of the above claims, characterized by a red and / or infrared filter (6) which is arranged in front of the detector (8) in such a way that the light for imaging the at least part of the display area (40) through the filter (6) runs before it hits the detector (8).
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