DE102013103801B4 - Device and method for determining a viewing direction, electronic glasses and method for controlling electronic glasses - Google Patents

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    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
    • A61B3/113—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining or recording eye movement

Abstract

Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung, wobei die Vorrichtung umfasst:wenigstens zwei Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) und eine Mehrzahl (16, 26) von Sensorelementen (15, 25; 31), wobei die wenigstens zwei Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) und die Mehrzahl (16, 26) von Sensorelementen (15, 25; 31) an einem Brillengestell (10, 20) angeordnet sind, undeine elektronische Auswerteeinrichtung (9), die mit der Mehrzahl (16, 26) von Sensorelementen (15, 25; 31) gekoppelt ist und die eingerichtet ist, um Richtungen von Lichtstrahlen (33, 34; 77-79; 81, 82) zu ermitteln, die von den wenigstens zwei Lichtsendern (11-14, 21-24; 31; 70; 74) ausgesandt und auf eines der Sensorelemente (15, 25) reflektiert wurden, und um aus den ermittelten Richtungen der Lichtstrahlen (33, 34; 77-79; 81, 82) die Blickrichtung zu bestimmen,wobei die wenigstens zwei Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) eingerichtet sind, um Licht jeweils in einer Ebene als Lichtfächer oder über einen fächerförmigen Bereich gescannt auszusenden.Device for determining a viewing direction, the device comprising: at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) and a plurality (16, 26) of sensor elements (15, 25; 31), the at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) and the plurality (16, 26) of sensor elements (15, 25; 31) are arranged on a glasses frame (10, 20), and an electronic evaluation device (9 ), which is coupled to the plurality (16, 26) of sensor elements (15, 25; 31) and which is set up to determine directions of light beams (33, 34; 77-79; 81, 82) emitted by the at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) were emitted and reflected onto one of the sensor elements (15, 25), and from the determined directions of the light rays (33, 34; 77-79; 81 , 82) to determine the viewing direction, the at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) being set up to emit light scanned in one plane as a light fan or over a fan-shaped area.

Description

Die Anmeldung betrifft Vorrichtungen und Verfahren, bei denen eine Blickrichtung eines Auges und/oder beider Augen ermittelt wird. Insbesondere betrifft die Anmeldung Vorrichtungen zum Ermitteln einer Blickrichtung, die an einer Brille angebracht sind. Die Anmeldung betrifft auch elektronische Brillen, bei denen abhängig von einer ermittelten Blickrichtung eine Steuerfunktion ausgeführt wird.The application relates to devices and methods in which the viewing direction of one eye and/or both eyes is determined. In particular, the application relates to devices for determining a viewing direction, which are attached to glasses. The registration also concerns electronic glasses, in which a control function is carried out depending on a determined viewing direction.

In verschiedenen Bereichen findet die automatische Bestimmung der Blickrichtung mittlerweile Anwendung. Zu den Anwendungsgebieten gehören die Auswertung von Nutzerverhalten, beispielsweise wenn ein Nutzer einem Medium ausgesetzt ist, die Augensteuerung von optischen Anzeigeeinheiten, die augenbasierte Steuerung elektronischer Geräte, oder andere Anwendungen.Automatic determination of the viewing direction is now used in various areas. Areas of application include the evaluation of user behavior, for example when a user is exposed to a medium, the eye control of optical display units, the eye-based control of electronic devices, or other applications.

Herkömmliche Techniken zur Bestimmung und Verfolgung einer Augenposition oder einer Blickrichtung beruhen häufig auf der Verwendung eines flächigen Bildsensors. Beispielsweise können die Augen mit einem flächigen Bildsensor oder mit mehreren flächigen Bildsensoren aufgenommen werden. Durch Bildverarbeitung kann die Blickrichtung bestimmt werden. Je nach Anwendung kann sich der Bildsensor beispielsweise in einem vom Anwender entferntem Gerät oder in einer vom Anwender getragenen Brille befinden. Um eine Bilderfassung der relevanten Augenbewegungen durch den Bildsensor zu ermöglichen, weisen derartige Brillen häufig relativ große Abmessungen auf. Die Integration von Bildsensoren auf Brillengläsern kann die nötigen Abmessungen verringern, kann aber technisch komplexe und teure Komponenten erfordern, um die Sicht durch die Brillengläser nicht zu beeinträchtigen.Conventional techniques for determining and tracking eye position or direction of gaze often rely on the use of a flat image sensor. For example, the eyes can be recorded with a flat image sensor or with several flat image sensors. The viewing direction can be determined through image processing. Depending on the application, the image sensor can be located, for example, in a device that is remote from the user or in glasses worn by the user. In order to enable image capture of the relevant eye movements by the image sensor, such glasses often have relatively large dimensions. The integration of image sensors on lenses can reduce the necessary dimensions, but may require technically complex and expensive components in order not to impair the view through the lenses.

Es besteht somit ein Bedarf an einer Vorrichtung und an einem Verfahren zur Bestimmung einer Blickrichtung, die mit geringem Gewicht und kostengünstig realisiert werden kann.There is therefore a need for a device and a method for determining a viewing direction that can be implemented with low weight and cost-effectively.

Eine derartige Vorrichtung kann insbesondere an einem Brillengestell vorgesehen werden. Durch die Integration einer Blickrichtungsbestimmung in das Brillengestell werden zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten für die Blickrichtungsbestimmung im Gebiet der optischen Sehhilfen eröffnet. Brillen und Kontaktlinsen haben weite Verbreitung als optische Sehhilfen. Bei herkömmlichen Brillen ist jedoch die optische Achse des Glases fix zum Kopf und wandert nicht mit einer optischen Achse eines Auges mit, wenn sich das Auge bewegt. Bei Brillengläsern mit Astigmatismus, für die Zylinderlinsenformen eingesetzt werden können, aber auch bei Brillen mit reiner Defokus-Korrektur können sich in Abhängigkeit von der Durchblickrichtung unterschiedliche Korrekturwerte ergeben, was für den optimalen Seheindruck unerwünscht ist. Bei Bifokalbrillen oder Gleitsichtbrillen werden gezielt in Abhängigkeit des Durchblickpunkts unterschiedliche optische Wirkungen eingesetzt, um beispielsweise zwischen unterschiedlichen Fokussier-Entfernungen wählen zu können. Dazu muss jedoch das Auge so ausgerichtet sein, dass der Sehstrahl, also die optische Achse des Auges, an der dafür vorgesehenen Stelle durch das Brillenglas tritt. Bei Gleitsichtbrillen ist sogar ein nahezu nahtloser Übergang zwischen diesen beiden Korrekturwerten möglich. Sowohl bei Bifokalbrillen als auch bei Gleitsichtbrillen liegt ein Kompromiss vor, da für eine gewünschte Fokussier-Entfernung eine bestimmte Blickrichtung durch das Brillenglas gewählt werden muss. Es besteht somit Bedarf an optischen Sehhilfen, die Vorteile im Hinblick auf diese Nachteile herkömmlicher Sehhilfen bietet.Such a device can be provided in particular on a spectacle frame. By integrating a gaze direction determination into the glasses frame, additional application possibilities for the gaze direction determination in the field of optical visual aids are opened up. Glasses and contact lenses are widely used as optical visual aids. With conventional glasses, however, the optical axis of the lens is fixed to the head and does not move with an optical axis of an eye when the eye moves. In the case of spectacle lenses with astigmatism, for which cylindrical lens shapes can be used, but also in spectacles with pure defocus correction, different correction values can result depending on the viewing direction, which is undesirable for the optimal visual impression. With bifocal glasses or progressive lenses, different optical effects are specifically used depending on the viewing point, for example to be able to choose between different focusing distances. To do this, however, the eye must be aligned in such a way that the visual beam, i.e. the optical axis of the eye, passes through the lens at the intended location. With progressive lenses, an almost seamless transition between these two correction values is possible. There is a compromise with both bifocal glasses and progressive lenses, as a specific viewing direction through the lens must be selected to achieve the desired focusing distance. There is therefore a need for optical visual aids that offer advantages with regard to these disadvantages of conventional visual aids.

Die US 2013 / 0 050 642 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung umfasst wenigstens zwei Lichtsender und eine Mehrzahl von Sensorelementen. Die wenigstens zwei Lichtsender und die Mehrzahl von Sensorelementen sind an einem Brillengestell angeordnet. Die Vorrichtung umfasst eine elektronische Auswerteeinrichtung, die mit der Mehrzahl von Sensorelementen gekoppelt ist. Die Sensorelemente arbeiten dabei nach dem Prinzip einer Lochkamera, um anhand eines Ortes, an dem ein Bildsensor beleuchtet wird, einen Einfallswinkel auf das Sensorelement zu bestimmen.The US 2013 / 0 050 642 A1 discloses a device for determining a viewing direction comprising at least two light transmitters and a plurality of sensor elements. The at least two light transmitters and the plurality of sensor elements are arranged on a spectacle frame. The device includes an electronic evaluation device that is coupled to the plurality of sensor elements. The sensor elements work on the principle of a pinhole camera in order to determine an angle of incidence on the sensor element based on a location where an image sensor is illuminated.

Die US 5 861 936 A offenbart eine Linse mit variablem Fokus, welche in Abhängigkeit von gemessenen Eigenschaften eines Auges verstellt wird.The US 5,861,936 A discloses a lens with variable focus, which is adjusted depending on measured properties of an eye.

Die US 4 181 408 A offenbart eine Brille, bei der die optischen Eigenschaften eines Brillenglases variierbar sind.The US 4,181,408 A discloses glasses in which the optical properties of a lens can be varied.

Die US 2012 / 0 194 781 A1 offenbart eine weitere Brille mit verstellbaren optischen Eigenschaften.The US 2012 / 0 194 781 A1 reveals another pair of glasses with adjustable optical properties.

Die EP 1 840 627 A2 offenbart eine weitere Vorrichtung zur Bestimmung einer Blickrichtung eines Auges.The EP 1 840 627 A2 discloses another device for determining a viewing direction of an eye.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen einer Blickrichtung anzugeben, die mit geringem Gewicht und kostengünstig realisiert werden kann.The invention is based on the object of specifying a device and a method for detecting a viewing direction, which can be implemented with low weight and cost-effectively.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen 1, 3, 16 und 17 angegeben sind. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsbeispiele.The problem is solved by a device and a method as specified in independent claims 1, 3, 16 and 17. The dependent claims define exemplary embodiments.

Eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung umfasst wenigstens zwei Lichtsender und eine Mehrzahl von Sensorelementen. Die wenigstens zwei Lichtsender und die Mehrzahl von Sensorelementen sind an einem Brillengestell angeordnet. Die Vorrichtung umfasst eine elektronische Auswerteeinrichtung, die mit der Mehrzahl von Sensorelementen gekoppelt ist. Die elektronische Auswerteeinrichtung ist eingerichtet, um Richtungen von Lichtstrahlen zu ermitteln, die von den wenigstens zwei Lichtsendern ausgesandt und auf eines der Sensorelemente reflektiert wurden, und um aus den ermittelten Richtungen der Lichtstrahlen die Blickrichtung zu bestimmen.A device for determining a viewing direction includes at least two light transmitters and a plurality of sensor elements. The at least two light transmitters and the plurality of sensor elements are arranged on a spectacle frame. The device includes an electronic evaluation device that is coupled to the plurality of sensor elements. The electronic evaluation device is set up to determine directions of light rays that were emitted by the at least two light transmitters and reflected onto one of the sensor elements, and to determine the viewing direction from the determined directions of the light rays.

Bei einem Verfahren zum Ermitteln einer Blickrichtung wird Licht durch wenigstens zwei Lichtsender von unterschiedlichen Punkten aus ausgesandt. Richtungen von Lichtstrahlen werden bestimmt, die von den wenigstens zwei Lichtsendern ausgesandt und von einer Hornhaut auf ein Sensorelement reflektiert wurden. Die Blickrichtung wird aus den bestimmten Richtungen der Lichtstrahlen ermittelt.In a method for determining a viewing direction, light is emitted from different points by at least two light transmitters. Directions of light rays that were emitted by the at least two light transmitters and reflected from a cornea onto a sensor element are determined. The viewing direction is determined from the specific directions of the light rays.

Bei einem ersten Aspekt der Vorrichtung bzw. des Verfahrens sind die wenigstens zwei Lichtsender eingerichtet, um Licht jeweils in einer Ebene als Lichtfächer oder über einen fächerförmigen Bereich gescannt auszusenden. Bei einem zweiten Aspekt des Verfahrens bzw. der Vorrichtung ist jeder der mindestens zwei Lichtsender so ausgestaltet, dass ausgesandtes Licht richtungsabhängig kodiert wird.In a first aspect of the device or method, the at least two light transmitters are set up to each emit light in one plane as a light fan or scanned over a fan-shaped area. In a second aspect of the method or device, each of the at least two light transmitters is designed such that emitted light is encoded depending on the direction.

Die entsprechenden Sensorelemente und Lichtsender können jeweils entlang einem Rand beider Brillengläser vorgesehen sein.The corresponding sensor elements and light transmitters can each be provided along an edge of both lenses.

Bei dem ersten Aspekt können wenigstens zwei der Ebenen, in denen zwei unterschiedliche Lichtsender Licht aussenden, können gegeneinander geneigt sein.In the first aspect, at least two of the planes in which two different light emitters emit light can be inclined towards each other.

Jeder der zwei Lichtsender kann eingerichtet sein, um Licht in mehreren unterschiedlichen Richtungen auszusenden und das ausgesandte Licht richtungsabhängig zu kodieren. Die Richtungskodierung kann dadurch erfolgen, dass ein Lichtstrahl zeitabhängig umgelenkt wird. Dadurch kann über einen Zeitpunkt, an dem eine Lichtreflexion erfasst wird, auf die Emissionsrichtung zurückgeschlossen werden. Die Richtungskodierung kann dadurch erfolgen, dass Licht unterschiedlicher Wellenlängen in unterschiedliche Richtungen ausgesandt wird. Dadurch kann über die Wellenlänge eines reflektierten Lichtstrahls auf die Emissionsrichtung zurückgeschlossen werden.Each of the two light transmitters can be set up to emit light in several different directions and to encode the emitted light depending on the direction. The direction coding can be done by deflecting a light beam depending on time. This makes it possible to draw conclusions about the direction of emission based on the point in time at which a light reflection is detected. The directional coding can be done by sending light of different wavelengths in different directions. This means that the emission direction can be deduced from the wavelength of a reflected light beam.

Die wenigstens zwei Lichtsender können in einem zeitlichen Multiplexbetrieb gesteuert werden. Die wenigstens zwei Lichtsender können räumlich voneinander beabstandet sein.The at least two light transmitters can be controlled in a time multiplex operation. The at least two light transmitters can be spatially spaced apart from one another.

Die elektronische Auswerteeinrichtung kann aus einer ersten Blickrichtung eines ersten Auges und einer zweiten Blickrichtung eines zweiten Auges einen Konvergenzpunkt der ersten Blickrichtung und der zweiten Blickrichtung ermitteln.The electronic evaluation device can determine a convergence point of the first viewing direction and the second viewing direction from a first viewing direction of a first eye and a second viewing direction of a second eye.

Die Vorrichtung kann weiter eine Steuerung zum Steuern optischer Eigenschaften eines ersten Brillenglases und/oder optischer Eigenschaften eines zweiten Brillenglases abhängig von dem ermittelten Konvergenzpunkt aufweisen.The device can further have a control for controlling optical properties of a first spectacle lens and/or optical properties of a second spectacle lens depending on the determined convergence point.

Merkmale des Verfahrens nach Ausführungsbeispielen entsprechen jeweils den korrespondierenden Merkmalen der Vorrichtung nach Ausführungsbeispielen.Features of the method according to exemplary embodiments correspond to the corresponding features of the device according to exemplary embodiments.

Durch die Vorrichtung und das Verfahren kann eine Erfassung der Blickrichtung mit einem mobilen Gerät in Form einer Brille erfolgen, die geringes Volumen und Gewicht aufweist.Through the device and the method, the viewing direction can be detected with a mobile device in the form of glasses that have low volume and weight.

Die Vorrichtung kann als Datenbrille ausgestaltet sein, wobei die Vorrichtung eine Steuerung zum Auslösen unterschiedlicher Steuervorgänge abhängig von der Blickrichtung umfasst, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um Funktionen der Datenauswahl und/oder Datendarstellung abhängig von der Blickrichtung zu steuern.The device can be designed as data glasses, the device comprising a controller for triggering different control processes depending on the viewing direction, the controller being set up to control data selection and/or data display functions depending on the viewing direction.

Mit dem Begriff „Brillenglas“ wird in dieser Anmeldung allgemein die optische Einheit bezeichnet, die den Strahlengang optischer Strahlen beeinflusst, um eine Sehhilfe bereitzustellen. Der Begriff „Brillenglas“ ist nach allgemeiner Terminologie in diesem technischen Gebiet nicht auf Elemente aus Glasmaterial beschränkt, sondern kann auch Körper aus einem Kunststoff, aus mehreren Kunststofflagen und/oder aus elektrisch steuerbaren Schichten oder Hybridkomponenten dieser Materialien umfassen.In this application, the term “lens” generally refers to the optical unit that influences the beam path of optical rays in order to provide visual aid. According to general terminology in this technical field, the term “lens” is not limited to elements made of glass material, but can also include bodies made of a plastic, several plastic layers and/or electrically controllable layers or hybrid components of these materials.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

  • 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Brille mit einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel.
  • 2 ist eine schematische Vorderansicht der Brille von 1, wobei ein Brillengestell teilweise transparent dargestellt ist.
  • 3 und 4 zeigen einen Verlauf von Lichtstrahlen im Betrieb der Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel.
  • 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel.
  • 6 zeigt eine Ausgestaltung eines Lichtsenders bei einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel.
  • 7 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Lichtsenders bei einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel.
  • 8 veranschaulicht den Betrieb von Lichtsendern bei einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel.
  • 9 veranschaulicht einen Abschnitt einer Anordnung von Sensorelementen einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel.
  • 10 veranschaulicht eine Signalauswertung der mit einem Sensorelement erfassten Signale bei einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung nach einem Ausführungsbeispiel.
  • 11 ist eine schematische Vorderansicht einer elektronischen Brille nach einem Ausführungsbeispiel.
  • 12 ist eine Schnittansicht durch ein elektronisch steuerbares Brillenglas der elektronischen Brille von 11.
  • 13 veranschaulicht eine Bestimmung eines Konvergenzpunktes durch eine elektronische Brille nach einem Ausführungsbeispiel.
  • 14 bis 17 veranschaulichen schematisch Einstellmöglichkeiten einer elektronischen Brille nach einem Ausführungsbeispiel.
  • 18 und 19 veranschaulichen eine ortsabhängige Beeinflussung optischer Eigenschaften von Brillengläsern einer elektronischen Brille abhängig von den jeweiligen Durchblickpunkten.
  • 20 bis 22 veranschaulichen eine Änderung des Durchblickpunkts abhängig von einer Blickrichtung eines Auges.
  • 23 und 24 veranschaulichen eine ortsabhängige Beeinflussung optischer Eigenschaften von Brillengläsern einer elektronischen Brille abhängig von einem Durchblickpunkt.
  • 25 veranschaulicht eine ortsabhängige Beeinflussung optischer Eigenschaften von Brillengläsern einer elektronischen Brille abhängig von einem Durchblickpunkt.
  • 26 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel.
The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing using exemplary embodiments.
  • 1 is a schematic side view of glasses with a device for determining a viewing direction according to an exemplary embodiment.
  • 2 is a schematic front view of the glasses from 1 , whereby a glasses frame is shown partially transparent.
  • 3 and 4 show a course of light rays during operation of the device for determining a viewing direction according to an exemplary embodiment.
  • 5 is a flowchart of a method for determining a viewing direction according to an exemplary embodiment.
  • 6 shows an embodiment of a light transmitter in a device for determining a viewing direction according to an exemplary embodiment.
  • 7 shows a further embodiment of a light transmitter in a device for determining a viewing direction according to an exemplary embodiment.
  • 8th illustrates the operation of light transmitters in a device for determining a viewing direction according to an exemplary embodiment.
  • 9 illustrates a section of an arrangement of sensor elements of a device for determining a viewing direction according to an exemplary embodiment.
  • 10 illustrates a signal evaluation of the signals detected with a sensor element in a device for determining a viewing direction according to an exemplary embodiment.
  • 11 is a schematic front view of electronic glasses according to an embodiment.
  • 12 is a sectional view through an electronically controllable lens of the electronic glasses 11 .
  • 13 illustrates a determination of a convergence point through electronic glasses according to an exemplary embodiment.
  • 14 until 17 schematically illustrate adjustment options for electronic glasses according to an exemplary embodiment.
  • 18 and 19 illustrate a location-dependent influence on the optical properties of lenses of electronic glasses depending on the respective viewing points.
  • 20 until 22 illustrate a change in the point of view depending on the viewing direction of an eye.
  • 23 and 24 illustrate a location-dependent influence on the optical properties of lenses of electronic glasses depending on a viewing point.
  • 25 illustrates a location-dependent influence on the optical properties of lenses of electronic glasses depending on a viewing point.
  • 26 is a flowchart of a method according to an exemplary embodiment.

Die im Folgenden detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele sind lediglich zur Veranschaulichung von Implementierungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung gedacht und sind nicht als den Bereich der Erfindung einschränkend auszulegen. Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Merkmalen ist nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Merkmale zur Implementierung von Ausführungsbeispielen der Erfindung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele weniger Merkmale und/oder alternative Merkmale zu den dargestellten aufweisen.The exemplary embodiments described in detail below with reference to the attached figures are intended merely to illustrate possible implementations of the present invention and are not to be construed as limiting the scope of the invention. Features of different embodiments can be combined with one another unless otherwise stated. A description of an embodiment with a variety of features should not be construed to mean that all of these features are necessary to implement embodiments of the invention. Rather, other embodiments may have fewer features and/or alternative features to those shown.

Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung angegeben, bei der wenigstens zwei Lichtsender und eine Mehrzahl von Sensorelementen an einem Brillengestell angeordnet sind. Die wenigstens zwei Lichtsender und die Mehrzahl von Sensorelementen können entlang einem Rand eines Brillenglases an dem Brillengestell angeordnet sein, um eine Blickrichtung des entsprechenden Auges zu detektieren. Wenigstens zwei weitere Lichtsender und eine weitere Mehrzahl von Sensorelementen können entlang einem Rand eines weiteren Brillenglases an dem Brillengestell angeordnet sein, um eine Blickrichtung des zweiten Auges zu detektieren.According to exemplary embodiments of the invention, a device for determining a viewing direction is specified, in which at least two light transmitters and a plurality of sensor elements are arranged on a spectacle frame. The at least two light transmitters and the plurality of sensor elements can be arranged along an edge of a spectacle lens on the spectacle frame in order to detect a viewing direction of the corresponding eye. At least two further light transmitters and a further plurality of sensor elements can be arranged along an edge of a further spectacle lens on the spectacle frame in order to detect a viewing direction of the second eye.

1 ist eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung 1 zum Ermitteln einer Blickrichtung. 2 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung 1, wobei ein Brillengestell teilweise transparent dargestellt ist. Die Vorrichtung 1 ist als Brille ausgestaltet. Die Vorrichtung 1 kann eingesetzt werden, um die Blickrichtungen beider Augen zu ermitteln. Dazu wird jeweils die Reflexion mehreren Lichtstrahlen an einer Hornhaut (auch als Kornea bezeichnet) des entsprechenden Auges erfasst. Aus mehreren erfassten reflektierten Lichtstrahlen wird auf die Position der Hornhaut und somit die Blickrichtung des Auges geschlossen. 1 is a schematic side view of a device 1 for determining a viewing direction. 2 is a front view of the device 1, with a glasses frame being shown partially transparent. The device 1 is designed as glasses. The device 1 can be used to determine the viewing directions of both eyes. For this purpose, the reflection of several light rays on a cornea (also known as the cornea) of the corresponding eye is recorded. The position of the cornea and thus the direction of vision of the eye are determined from several recorded reflected light rays.

Die Vorrichtung 1 umfasst ein Brillengestell. Ein erster Abschnitt 10 des Brillengestells dient als mechanische Halterung für ein erstes Brillenglas 2. Ein zweiter Abschnitt 20 des Brillengestells dient als mechanische Halterung für ein zweites Brillenglas 3. Das Brillengestell kann vorzugsweise aus einem leichten Material wie Kunststoff oder Titan bestehen.The device 1 includes a spectacle frame. A first section 10 of the spectacle frame serves as a mechanical holder for a first spectacle lens 2. A second section 20 of the spectacle frame serves as a mechanical holder for a second spectacle lens 3. The spectacle frame can preferably consist of a light material such as plastic or titanium.

An der zum Benutzer, d.h. zum Brillenträger, gewandten Seite des Brillengestells sind jeweils wenigstens zwei Lichtsender und eine Mehrzahl von Sensorelementen angeordnet. An dem ersten Abschnitt 10 des Brillengestells sind Lichtsender 11-14 angeordnet. An dem ersten Abschnitt 10 des Brillengestells ist eine Mehrzahl 16 von Sensorelementen 15 angeordnet.On the side of the glasses frame facing the user, ie the person wearing the glasses, there are at least two light transmitters and a plurality arranged by sensor elements. Light transmitters 11-14 are arranged on the first section 10 of the glasses frame. A plurality 16 of sensor elements 15 is arranged on the first section 10 of the glasses frame.

Die Sensorelemente 15 können jeweils Pixelsensorelemente sein. Die Sensorelemente 15 können lückenlos oder mit diskreten Lücken an dem Brillengestell, also entlang der entsprechenden Glasfassung, angebracht sein. Die Sensorelemente 15 können eine auf sie einfallende Lichtintensität oder Lichtenergie erfassen. Die Sensorelemente 15 können jeweils wellenlängenselektiv ausgestaltet sein, um die Lichtintensität oder Lichtenergie von Licht in einem bestimmten Wellenlängenintervall zu erfassen. Die Vorrichtung 1 kann so ausgestaltet sein, dass jeweils auch in Zeitintervallen, in denen keiner der Lichtsender Licht aussendet, die Sensorelemente 15 ausgelesen werden. Dadurch kann eine Intensität von Hintergrundlicht an jedem der Sensorelemente 15 bestimmt werden. Das gemessene Hintergrundlicht kann von dem Signal subtrahiert werden, das von den Sensorelementen 15 erfasst wird, wenn die Lichtsender Licht aussenden.The sensor elements 15 can each be pixel sensor elements. The sensor elements 15 can be attached to the glasses frame without gaps or with discrete gaps, i.e. along the corresponding lens frame. The sensor elements 15 can detect a light intensity or light energy incident on them. The sensor elements 15 can each be designed to be wavelength-selective in order to detect the light intensity or light energy of light in a specific wavelength interval. The device 1 can be designed in such a way that the sensor elements 15 are read out at time intervals in which none of the light transmitters emit light. This allows an intensity of background light to be determined at each of the sensor elements 15. The measured background light can be subtracted from the signal detected by the sensor elements 15 when the light transmitters emit light.

Wenigstens zwei benachbarte Sensorelemente können in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen lichtempfindlich sein. Beispielsweise können Gruppen mit drei oder vier benachbarten Sensorelementen definiert werden, wobei diese Sensorelemente jeweils in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen lichtempfindlich sein. Die unterschiedlichen Wellenbereiche, in denen benachbarte Sensorelemente einer Gruppe lichtempfindlich sind, können überlappen.At least two adjacent sensor elements can be light-sensitive in different wavelength ranges. For example, groups with three or four adjacent sensor elements can be defined, with these sensor elements each being light-sensitive in different wavelength ranges. The different wave ranges in which neighboring sensor elements of a group are sensitive to light can overlap.

Die Sensorelemente 15 können jeweils in einem Wellenlängenbereichen im infraroten (IR) Teil des elektromagnetischen Spektrums lichtempfindlich sein. Die Sensorelemente 15 können so ausgestaltet sein, dass sie nur schwach empfindlich oder unempfindlich für Licht im sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums sind.The sensor elements 15 can each be light-sensitive in a wavelength range in the infrared (IR) part of the electromagnetic spectrum. The sensor elements 15 can be designed so that they are only slightly sensitive or insensitive to light in the visible part of the electromagnetic spectrum.

Die mehreren Lichtsender 11, 12, 13, 14 sind ebenfalls um die Glasfassung, d.h. den Abschnitt 10 des Brillengestells, angebracht. Eine Anzahl der Lichtsender 11, 12, 13, 14 ist kleiner als eine Anzahl der Sensorelemente. Die Lichtsender können in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen um den Rand des Brillenglases 2 angebracht sein. An dem dem Glasfassungsrand zugewandten Ende des Fassungsbügels können sich ebenfalls Sensorelemente und/oder ein oder mehrere Lichtsender befinden.The several light transmitters 11, 12, 13, 14 are also attached around the lens frame, i.e. the section 10 of the glasses frame. A number of light transmitters 11, 12, 13, 14 is smaller than a number of sensor elements. The light transmitters can be attached at regular or irregular intervals around the edge of the lens 2. Sensor elements and/or one or more light transmitters can also be located at the end of the frame bracket facing the edge of the glass frame.

Die mehreren Lichtsender 11, 12, 13, 14 können jeweils so ausgestaltet sein, dass sie Licht mit einer Wellenlänge im IR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums ausgeben. Insbesondere sind die Begriffe „Lichtstrahl“ und „Licht“, wie sie in dieser Anmeldung verwendet werden, so zu verstehen, dass sie nicht auf den sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums beschränkt sind. Ein „Lichtstrahl“ oder ausgesandtes „Licht“ kann eine Wellenlänge im IR-Bereich aufweisen.The multiple light transmitters 11, 12, 13, 14 can each be designed so that they emit light with a wavelength in the IR range of the electromagnetic spectrum. In particular, the terms “light beam” and “light” as used in this application are to be understood as not being limited to the visible part of the electromagnetic spectrum. A “light beam” or emitted “light” can have a wavelength in the IR range.

Die mehreren Lichtsender 11, 12, 13, 14 können so ausgestaltet sein, dass sie Licht jeweils in einer Ebene aussenden. Jeder der Lichtsender 11, 12, 13, 14 kann jeweils einen Lichtstrahl aussenden, der beispielsweise durch einen Mikrospiegel umgelenkt und so in der Ebene verstellt wird. Alternativ kann jeder der Lichtsender 11, 12, 13, 14 einen Lichtfächer aussenden. Die Lichtsender 11, 12, 13, 14 strahlen Licht vorteilhaft in unterschiedlichen Ebenen aus. Wenigstens zwei dieser Ebenen können gegeneinander verkippt sein, d.h. nicht parallel und nicht zusammenfallend sein. Wie noch ausführlicher beschrieben wird, können die Lichtsender 11, 12, 13, 14, die auf ein erstes Auge 4 Licht einstrahlen, so ausgestaltet sein, dass zu jedem Zeitpunkt maximal einer der Lichtsender 11, 12, 13, 14 Licht aussendet. Die Lichtsender 11, 12, 13, 14 können also in einem zeitlichen Multiplexbetrieb betrieben werden. Dadurch wird eine Zuordnung erleichtert, von welchem der Lichtsender 11, 12, 13, 14 ein Lichtsignal ausgesandt wurde, das von einem der Sensorelemente 15 nach Reflexion an der Hornhaut erfasst wird.The multiple light transmitters 11, 12, 13, 14 can be designed so that they each emit light in one plane. Each of the light transmitters 11, 12, 13, 14 can each emit a light beam, which is deflected, for example, by a micromirror and thus adjusted in plane. Alternatively, each of the light transmitters 11, 12, 13, 14 can emit a fan of light. The light transmitters 11, 12, 13, 14 advantageously emit light in different levels. At least two of these planes can be tilted relative to each other, i.e. not parallel and not coinciding. As will be described in more detail, the light transmitters 11, 12, 13, 14, which radiate light onto a first eye 4, can be designed in such a way that a maximum of one of the light transmitters 11, 12, 13, 14 emits light at any time. The light transmitters 11, 12, 13, 14 can therefore be operated in a time multiplex operation. This makes it easier to assign which light transmitter 11, 12, 13, 14 emitted a light signal that is detected by one of the sensor elements 15 after reflection on the cornea.

Jeder der Lichtsender 11, 12, 13, 14 kann so ausgestaltet sein, dass ausgesandtes Licht richtungsabhängig kodiert wird. Das ausgesandte Licht kann so richtungsabhängig kodiert werden, dass jeweils bestimmt werden kann, in welcher Richtung der entsprechende Lichtsender ein Lichtsignal ausgesandt hat, das von einem der Sensorelemente 15 nach Reflexion an der Hornhaut erfasst wird. Die Kodierung kann durch zeitabhängiges Scannen erfolgen, wobei ein Lichtstrahl einen Winkelbereich in einer Ebene überstreicht. Aus der Zeit, zu der der an der Hornhaut reflektierte Lichtstrahl von einem der Sensorelemente 15 erfasst wird, kann auf die Emissionsrichtung geschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine wellenlängenabhängige Richtungskodierung erfolgen. Licht unterschiedlicher Wellenlänge kann von einem Lichtsender jeweils in unterschiedliche Richtungen ausgesandt werden. Aus der Wellenlänge des Lichtstrahls, der an der Hornhaut reflektiert und von einem oder mehreren Sensorelementen mit wellenlängenabhängiger Sensitivität erfasst wird, kann auf die Emissionsrichtung geschlossen werden.Each of the light transmitters 11, 12, 13, 14 can be designed so that emitted light is encoded depending on the direction. The emitted light can be encoded in a direction-dependent manner so that it can be determined in which direction the corresponding light transmitter has emitted a light signal, which is detected by one of the sensor elements 15 after reflection on the cornea. The coding can be done by time-dependent scanning, whereby a light beam sweeps over an angular range in a plane. The emission direction can be deduced from the time at which the light beam reflected on the cornea is detected by one of the sensor elements 15. Alternatively or additionally, wavelength-dependent directional coding can take place. Light of different wavelengths can be emitted in different directions by a light transmitter. The emission direction can be deduced from the wavelength of the light beam, which is reflected on the cornea and detected by one or more sensor elements with wavelength-dependent sensitivity.

Die Lichtsender 11, 12, 13, 14 können eine Lichtquelle umfassen. Die Lichtquelle kann beispielsweise eine Leuchtdiode, insbesondere eine im IR-Teil des Spektrums emittierende Leuchtdiode sein. Die Lichtsender 11, 12, 13, 14 können jeweils auch ein Ende eines Lichtleiters, beispielsweise einer Glasfaser umfassen. Der Lichtleiter leitet das Licht von einer oder mehreren Lichtquellen an den Ort der Lichtsender 11, 12, 13, 14, wo das Licht ausgesandt wird. Die Lichtsender 11, 12, 13, 14 können jeweils eine Mikrooptik umfassen, wie unter Bezugnahme auf 6 und 7 noch näher beschrieben wird. Die Mikrooptik kann einen Mikrospiegel, beispielsweise einen mikro-elektromechanischen Spiegel (MEMS), und/oder ein Mikroprisma umfassen.The light transmitters 11, 12, 13, 14 can include a light source. The light source can be, for example, a light-emitting diode, in particular a light-emitting diode that emits in the IR part of the spectrum. The light transmitters 11, 12, 13, 14 can each also include one end of a light guide, for example a glass fiber. The light guide guides the light from one or more light sources to the location of the light transmitters 11, 12, 13, 14, where the light is emitted. The light transmitters 11, 12, 13, 14 can each comprise micro-optics, as with reference to 6 and 7 will be described in more detail. The micro-optics can include a micromirror, for example a micro-electromechanical mirror (MEMS), and/or a microprism.

Die Strahlrichtung der Lichtsender 11, 12, 13, 14 ist so ausgerichtet, dass sie für die verschiedenen Blickrichtungen möglichst lange auf die Hornhaut des Auges trifft.
Dadurch wird gewährleistet, dass es immer wenigstens einen Lichtstrahl gibt, der mindestens zu einem Zeitpunkt einer Scanperiode und/oder für wenigstens eine Wellenlänge eines Lichtfächers vom Lichtsender 11, 12, 13, 14 an der Hornhaut des Auges reflektiert wird und dann auf mindesten ein Sensorelement 15 auf dem Brillenrahmen auftrifft. Aus dem Zeitpunkt, an dem der reflektierte Lichtstrahl erfasst wird, und/oder der Farbe ist bekannt, welche Richtung der ausgesandte Lichtstrahl hatte, der an dem Sensorelement 15 detektiert wurde.The beam direction of the light transmitters 11, 12, 13, 14 is aligned so that it hits the cornea of the eye for as long as possible for the different viewing directions.
This ensures that there is always at least one light beam that is reflected from the light transmitter 11, 12, 13, 14 on the cornea of the eye at least at one time in a scanning period and/or for at least one wavelength of a light fan and then onto at least one sensor element 15 hits the glasses frame. The direction of the emitted light beam that was detected at the sensor element 15 is known from the time at which the reflected light beam is detected and/or the color.

Es ist nicht erforderlich, dass alle von einem Lichtsender 11, 12, 13, 14 ausgesandten Strahlen auf die Hornhaut oder das Auge treffen. Beispielsweise treffen in der Seitenansicht von 1 die äußerste Lichtstrahlen Sr und Sb eines Fächers oder eines überstrichenen Winkelbereichs nicht auf die Hornhaut. Ein Lichtstrahl S1 trifft zwar auf die Hornhaut, wird aber am Brillenrahmen vorbei reflektiert. Ein Lichtstrahl S2 wird auf der Hornhaut reflektiert und trifft auf den Brillenrahmen, wo ein Sensorelement 15 angeordnet ist und den reflektierten Lichtstrahl S2 erfasst.It is not necessary that all the rays emitted by a light transmitter 11, 12, 13, 14 hit the cornea or the eye. For example, in the side view of 1 the outermost light rays S r and S b of a fan or a swept angular range do not reach the cornea. A light beam S 1 hits the cornea, but is reflected past the frame of the glasses. A light beam S 2 is reflected on the cornea and hits the spectacle frame, where a sensor element 15 is arranged and detects the reflected light beam S 2 .

Eine elektronische Auswerteeinrichtung 9 ist mit der Mehrzahl 16 der Sensorelemente 15 gekoppelt. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann ebenfalls an dem Brillengestell angebracht sein. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 ist ausgestaltet, um aus den mit den Sensorelementen 15 erfassten Signalen die Blickrichtung des entsprechenden Auges zu bestimmen. Wie unter Bezugnahme auf 3 bis 5 noch ausführlicher beschrieben werden wird, kann die elektronische Auswerteeinrichtung 9 insbesondere eingerichtet sein, um die Richtungen von wenigstens zwei Lichtstrahlen zu ermitteln, die von unterschiedlichen Lichtsendern 11, 12, 13, 14 ausgesandt, an der Hornhaut des Auges 4 reflektiert und von einem der Sensorelemente 15 erfasst wurden. Die entsprechenden ausgesandten Lichtstrahlen 18 sind in 2 vor Reflexion an der Hornhaut mit gestrichelten Linien dargestellt. Die reflektierten Lichtstrahlen 19 sind in 2 mit gepunkteten Linien dargestellt. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann aus den Richtungen der wenigstens zwei Lichtstrahlen 18, die von den Sensorelementen nach Reflexion an der Hornhaut erfasst wurden, die Blickrichtung des Auges 4 rechnerisch bestimmen.An electronic evaluation device 9 is coupled to the majority 16 of the sensor elements 15. The electronic evaluation device 9 can also be attached to the glasses frame. The electronic evaluation device 9 is designed to determine the viewing direction of the corresponding eye from the signals detected by the sensor elements 15. Like referring to 3 until 5 will be described in more detail, the electronic evaluation device 9 can in particular be set up to determine the directions of at least two light beams that are emitted by different light transmitters 11, 12, 13, 14, reflected on the cornea of the eye 4 and by one of the sensor elements 15 were recorded. The corresponding emitted light beams 18 are in 2 shown with dashed lines before reflection on the cornea. The reflected light rays 19 are in 2 shown with dotted lines. The electronic evaluation device 9 can mathematically determine the viewing direction of the eye 4 from the directions of the at least two light beams 18, which were detected by the sensor elements after reflection on the cornea.

Für die Bestimmung der Blickrichtung des Auges 4 kann die elektronische Auswerteeinrichtung 9 Daten verwenden, die für den Brillenträger spezifisch sind. Derartige Daten können bei einer Brillenanpassung für den jeweiligen Brillenträger ermittelt und in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden, der in der elektronischen Auswerteeinrichtung 9 integriert ist oder mit der elektronischen Auswerteeinrichtung 9 verbunden ist. Bei der entsprechenden Brillenanpassung kann bestimmt werden: ein Pupillenabstand des Brillenträger und/oder ein Hornhautscheitelabstand des Brillenträgers und/oder die Augenposition bei Blick in die Ferne. Aus dieser Größe bzw. diesen Größen können die Positionen der beiden Augapfelmittelpunkte relativ zur Brillenfassung ermittelt werden. Die Positionen der beiden Augapfelmittelpunkte relativ zur Brillenfassung können in der Vorrichtung 1 gespeichert werden und von der elektronischen Auswerteeinrichtung 9 zur rechnerischen Bestimmung der Blickrichtung verwendet werden.To determine the viewing direction of the eye 4, the electronic evaluation device 9 can use data that is specific to the person wearing glasses. Such data can be determined when the glasses are fitted for the respective glasses wearer and stored in a non-volatile memory which is integrated in the electronic evaluation device 9 or is connected to the electronic evaluation device 9. When adjusting the glasses appropriately, the following can be determined: a pupil distance of the person wearing the glasses and/or a distance from the vertex of the cornea of the person wearing the glasses and/or the position of the eyes when looking into the distance. The positions of the two eyeball centers relative to the spectacle frame can be determined from this size or these sizes. The positions of the two eyeball centers relative to the spectacle frame can be stored in the device 1 and used by the electronic evaluation device 9 to mathematically determine the viewing direction.

Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann auch Steuerfunktionen erfüllen, die zur Bestimmung der Blickrichtung erforderlich sind. Beispielsweise kann die elektronische Auswerteeinrichtung 9 die Lichtsender 11, 12, 13, 14 steuern, um diese in einem zeitlichen Multiplexbetrieb zu kontrollieren. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann eine steuerbare Ablenkoptik der Lichtsender 11, 12, 13, 14 steuern, um eine richtungsabhängige Kodierung vorzunehmen. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann so eingerichtet sein, dass sie aus dem Zeitpunkt, an dem ein reflektierter Lichtstrahl an einem bestimmten Sensorelement 15 erfasst wird, und/oder aus der Wellenlänge des erfassten Lichts den Lichtsender bestimmt, der den Lichtstrahl ausgesandt hat, und die Richtung bestimmt, mit der der Lichtstrahl ausgesandt wurde.The electronic evaluation device 9 can also fulfill control functions that are required to determine the viewing direction. For example, the electronic evaluation device 9 can control the light transmitters 11, 12, 13, 14 in order to control them in a time multiplex operation. The electronic evaluation device 9 can control a controllable deflection optics of the light transmitters 11, 12, 13, 14 in order to carry out direction-dependent coding. The electronic evaluation device 9 can be set up in such a way that it determines the light transmitter that emitted the light beam and the direction from the time at which a reflected light beam is detected at a specific sensor element 15 and/or from the wavelength of the detected light determined with which the light beam was emitted.

Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann als Mikrocontroller, als Mikroprozessor, als anwendungsspezifische Spezialschaltung („Application Specific Integrated Circuit“, ASIC), als integrierte Schaltung, insbesondere als FPGA („Field Programmable Gate Array“), oder als Kombination derartiger Elemente ausgestaltet sein.The electronic evaluation device 9 can be designed as a microcontroller, as a microprocessor, as an application-specific special circuit (“Application Specific Integrated Circuit”, ASIC), as an integrated circuit, in particular as an FPGA (“Field Programmable Gate Array”), or as a combination of such elements.

Die Vorrichtung 1 kann so ausgestaltet sein, dass auch die Blickrichtung eines zweiten Auges 5 bestimmt wird. Dazu kann an der entsprechenden Glasfassung, d.h. am zweiten Abschnitt 20 des Brillengestells, eine weitere Mehrzahl 26 von Sensorelementen 25 angebracht sein. Am zweiten Abschnitt 20 des Brillengestells können wenigstens zwei weitere Lichtsender 21, 22, 23, 24 angebracht sein. Die Ausgestaltung und Funktionsweise dieser Lichtsender und Sensorelemente entspricht der der Lichtsender 11, 12, 13, 14 und Sensorelemente 15, die bereits beschrieben wurde. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann eine Blickrichtungsbestimmung sowohl für das erste Auge 4 als auch das zweite Auge 5 vornehmen. Dazu kann die elektronische Auswerteeinrichtung 9 mit den weiteren Sensorelementen 25 gekoppelt sein, um Richtungen ausgesandter Lichtstrahlen 28 zu bestimmen, die nach Reflexion an der Hornhaut des zweiten Auges 5 als reflektierte Lichtstrahlen 29 auf eines der weiteren Sensorelemente 25 treffen. Bei weiteren Ausgestaltungen können separate elektronische Auswerteeinrichtungen für die Blickrichtungsbestimmung des ersten Auges 4 und die Blickrichtungsbestimmung des zweiten Auges 5 vorgesehen sein.The device 1 can be designed in such a way that the viewing direction of a second eye 5 is also determined. For this purpose, a further plurality 26 of sensor elements can be installed on the corresponding lens frame, ie on the second section 20 of the glasses frame elements 25 must be attached. At least two further light transmitters 21, 22, 23, 24 can be attached to the second section 20 of the glasses frame. The design and functionality of these light transmitters and sensor elements corresponds to that of the light transmitters 11, 12, 13, 14 and sensor elements 15, which has already been described. The electronic evaluation device 9 can determine the viewing direction for both the first eye 4 and the second eye 5. For this purpose, the electronic evaluation device 9 can be coupled to the further sensor elements 25 in order to determine directions of emitted light beams 28, which, after reflection on the cornea of the second eye 5, strike one of the further sensor elements 25 as reflected light beams 29. In further embodiments, separate electronic evaluation devices can be provided for determining the viewing direction of the first eye 4 and for determining the viewing direction of the second eye 5.

Die Vorrichtung 1 kann eine Steuerung 10 umfassen. Die Steuerung 10 kann je nach Anwendung unterschiedliche Steuervorgänge abhängig von der Blickrichtung des ersten Auges 4 und der Blickrichtung des zweiten Auges 5 auslösen. Die Steuerung 10 kann eingerichtet sein, um Funktionen der Datenauswahl und/oder Datendarstellung zu steuern. Die Vorrichtung 1 kann in diesem Fall als Datenbrille arbeiten. Beispielsweise kann eine Dateneinspiegelung auf die Brillengläser 2, 3 abhängig von der Blickrichtung gesteuert werden. Die Dateneinspiegelung kann auch abhängig von einer Lage eines Konvergenzpunktes der Blickrichtungen beider Augen gesteuert werden. Es kann eine Position und/oder ein Inhalt eingespiegelter Daten abhängig von der Blickrichtung gesteuert werden. Die Steuerung 10 kann auch externe Geräte, beispielsweise eine von der Brille separate optische Anzeigeneinheit steuern. Die Steuerung 10 kann Steuervorgänge für eine Anwendung der virtuellen Realität (VR) abhängig von der Blickrichtung des ersten Auges 4 und der Blickrichtung des zweiten Auges 5 vornehmen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Steuerung 10 optische Eigenschaften des ersten Brillenglases 2 und optische Eigenschaften des zweiten Brillenglases 3 abhängig von der Blickrichtung des ersten Auges 4 und der Blickrichtung des zweiten Auges 5 steuern, wie unter Bezugnahme auf 11 bis 26 ausführlicher beschrieben wird.The device 1 can include a controller 10. Depending on the application, the controller 10 can trigger different control processes depending on the viewing direction of the first eye 4 and the viewing direction of the second eye 5. The controller 10 may be set up to control data selection and/or data display functions. In this case, the device 1 can work as data glasses. For example, data reflection onto the lenses 2, 3 can be controlled depending on the viewing direction. The data input can also be controlled depending on the location of a convergence point of the viewing directions of both eyes. A position and/or content of reflected data can be controlled depending on the viewing direction. The controller 10 can also control external devices, for example an optical display unit that is separate from the glasses. The controller 10 can carry out control processes for a virtual reality (VR) application depending on the viewing direction of the first eye 4 and the viewing direction of the second eye 5. In further embodiments, the controller 10 can control optical properties of the first spectacle lens 2 and optical properties of the second spectacle lens 3 depending on the viewing direction of the first eye 4 and the viewing direction of the second eye 5, as with reference to 11 until 26 is described in more detail.

Abhängig von der gewünschten Funktion der Vorrichtung 1 kann die Steuerung 10 unterschiedliche Ausgestaltungen aufweisen und/oder weitere Daten verwenden, um Steuervorgänge auszuführen. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 und/oder die Steuerung 10 können eingerichtet sein, um aus den Blickrichtungen beider Augen einen Konvergenzpunkt rechnerisch zu bestimmen. Dies wird unter Bezugnahme auf 13 ausführlicher beschrieben. Abhängig von einer Lage des Konvergenzpunktes, insbesondere abhängig von einem Abstand des Konvergenzpunktes von der Vorrichtung 1, kann eine virtuelle Ebene festgelegt werden, in der Daten oder andere Informationen dargestellt werden sollen. Die Steuerung 10 kann die Einblendung der Informationen, beispielsweise durch Einspiegeln der Informationen, so steuern, dass der Benutzer die entsprechenden Informationen als in der virtuellen Ebene positioniert wahrnimmt. Die Steuerung 10 kann so ausgestaltet sein, dass eine Einblendung von Informationen für den Brillenträger so erfolgt, dass die eingeblendeten Informationen für den Brillenträger in dem Abstand positioniert erscheinen, in dem der Konvergenzpunkt der Blickrichtungen liegt. Die Steuerung 10 kann so ausgestaltet sein, dass Informationen als Überlagerung einer Szene der realen Welt, die durch die Brillengläser 2, 3 sichtbar ist, dargestellt wird. Die Wahrnehmung der Umgebung kann dadurch im Sinne einer „erweiterten Realität“ („augmented reality“) erweitert wird.Depending on the desired function of the device 1, the controller 10 can have different configurations and/or use additional data to carry out control processes. The electronic evaluation device 9 and/or the controller 10 can be set up to mathematically determine a convergence point from the viewing directions of both eyes. This is done with reference to 13 described in more detail. Depending on a position of the convergence point, in particular depending on a distance of the convergence point from the device 1, a virtual plane can be defined in which data or other information is to be displayed. The controller 10 can control the display of the information, for example by reflecting the information, so that the user perceives the corresponding information as being positioned in the virtual plane. The control 10 can be designed in such a way that information is displayed for the wearer of glasses in such a way that the displayed information appears positioned for the wearer of the glasses at the distance at which the convergence point of the viewing directions lies. The controller 10 can be designed so that information is displayed as an overlay of a scene in the real world that is visible through the lenses 2, 3. The perception of the surroundings can thereby be expanded in the sense of an “augmented reality”.

Die Vorrichtung 1 kann weitere Sensoren umfassen, mit denen die Steuerung 10 gekoppelt ist. Beispielsweise kann die Vorrichtung 1 eine Kamera 7 umfassen. Die Kamera 7 kann mit einem digitalen Bildsensor Bilddaten der Umgebung erfassen. Die Steuerung 10 kann die Bilddaten beispielsweise verwenden, um eine Objekterkennung durchzuführen und Informationen abhängig von der Objekterkennung sowie abhängig von den Blickrichtungen der Augen und/oder dem Konvergenzpunkt an bestimmten Positionen im Blickfeld einzublenden. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung 1 einen Lagesensor 8 zum Bestimmen der Position und/oder Orientierung der Vorrichtung 1 in einem Bezugssystem umfassen. Die Steuerung 10 kann die mit dem Lagesensor 8 erfassten Daten verwenden, um Informationen an bestimmten Positionen im Blickfeld einzublenden.The device 1 can include further sensors with which the controller 10 is coupled. For example, the device 1 can include a camera 7. The camera 7 can capture image data of the environment using a digital image sensor. The controller 10 can use the image data, for example, to carry out object recognition and to display information at certain positions in the field of vision depending on the object recognition and depending on the viewing directions of the eyes and/or the convergence point. Alternatively or additionally, the device 1 can include a position sensor 8 for determining the position and/or orientation of the device 1 in a reference system. The controller 10 can use the data acquired with the position sensor 8 to display information at specific positions in the field of vision.

Unter Bezugnahme auf 3 bis 5 wird nun die Bestimmung der Blickrichtung eines Auges ausführlicher beschrieben. Die entsprechenden Vorgänge können für jedes der zwei Augen vorgenommen werden. Die Blickrichtungsbestimmung kann automatisch unter Kontrolle der elektronischen Auswerteeinrichtung 9 erfolgen. Die Blickrichtung kann jeweils einer optischen Achse des Auges entsprechen, bevorzugt der sogenannten Sehachse, die von der Fovea durch den optischen Knotenpunkt des Auges zum Zielobjekt verläuft. Die optischen Achsen verlaufen typischerweise durch das Zentrum des Auges durch den Scheitelpunkt der Hornhaut.With reference to 3 until 5 The determination of the viewing direction of an eye is now described in more detail. The corresponding operations can be carried out for each of the two eyes. The viewing direction can be determined automatically under the control of the electronic evaluation device 9. The viewing direction can correspond to an optical axis of the eye, preferably the so-called visual axis, which runs from the fovea through the optical node of the eye to the target object. The optical axes typically run through the center of the eye through the apex of the cornea.

3 und 4 veranschaulichen, wie die Bestimmung der Richtung eines Lichtstrahls, der von einem Lichtsender 31 ausgesandt und von einem Sensorelement 32 erfasst wird, zur Bestimmung der Blickrichtung verwendet werden kann. 3 and 4 illustrate how the determination of the direction of a light beam emitted by a light transmitter 31 and by a Sensor element 32 is detected, can be used to determine the viewing direction.

3 und 4 zeigen schematisch eine Hornhaut 40. Ein Mittelpunkt 36 eines Glaskörpers 35 des Auges hat eine Position relativ zu den Lichtsendern und Sensorelementen, die bekannt ist. Die Hornhaut 40 kann in einer guten Näherung als Segment einer Kugelfläche 37 mit einem Mittelpunkt 38 beschrieben werden. Bei einer Bewegung des Auges ändert sich die Position des Mittelpunkts 38, und die Lage der Hornhaut 40 sowie der Linse des Auges ändert sich entsprechend. 3 und 4 zeigen auch einen Lichtsender 31 und ein Sensorelement 32. Bei dem Lichtsender 31 kann es sich um einen der Lichtsender 11-14 oder einen der Lichtsender 21-24 der Vorrichtung 1 von 2 handeln. Bei dem Sensorelement 32 kann es sich um eines der Sensorelemente 15 oder 25 der Vorrichtung 1 von 2 handeln. 3 and 4 show schematically a cornea 40. A center 36 of a vitreous body 35 of the eye has a position relative to the light transmitters and sensor elements that is known. The cornea 40 can be described to a good approximation as a segment of a spherical surface 37 with a center 38. When the eye moves, the position of the center 38 changes, and the position of the cornea 40 and the lens of the eye changes accordingly. 3 and 4 also show a light transmitter 31 and a sensor element 32. The light transmitter 31 can be one of the light transmitters 11-14 or one of the light transmitters 21-24 of the device 1 of 2 act. The sensor element 32 can be one of the sensor elements 15 or 25 of the device 1 of 2 act.

Der Lichtsender 31 sendet mehrere Lichtstrahlen 30 aus. Die Lichtstrahlen 30 können alle in derselben Ebene liegen. Der Lichtsender 31 sendet die Lichtstrahlen 30 so aus, dass eine richtungsabhängige Kodierung erfolgt. Bei einer zeitlichen Kodierung wird zu jedem Zeitpunkt nur ein Lichtstrahl ausgesandt, dessen Richtung zeitabhängig verstellt wird. Bei einer wellenlängenabhängigen Kodierung werden gleichzeitig mehreren Lichtstrahlen in einem Lichtfächer ausgesandt, wobei Richtungen und Wellenlängen in einer definierten Zuordnung stehen.The light transmitter 31 sends out several light beams 30. The light rays 30 can all lie in the same plane. The light transmitter 31 sends out the light beams 30 in such a way that direction-dependent coding takes place. With time coding, only one light beam is emitted at any given time, the direction of which is adjusted depending on time. With wavelength-dependent coding, several light beams are emitted simultaneously in a light fan, with directions and wavelengths in a defined assignment.

Bei der in 3 dargestellten Situation weist das Auge eine erste Blickrichtung 39 auf. Bei der in 4 dargestellten Situation weist das Auge eine von der ersten Blickrichtung 39 verschiedene zweite Blickrichtung 49 auf. Die Blickrichtung kann jeweils definiert sein durch die optische Achse des Auges. Die Blickrichtung kann bestimmt werden als die Richtung, in der sich ein Scheitelpunkt der Hornhaut 40 relativ zum Zentrum 36 des Glaskörpers 35 befindet.At the in 3 In the situation shown, the eye has a first viewing direction 39. At the in 4 In the situation shown, the eye has a second viewing direction 49 that is different from the first viewing direction 39. The viewing direction can be defined by the optical axis of the eye. The viewing direction can be determined as the direction in which a vertex of the cornea 40 is located relative to the center 36 of the vitreous body 35.

Für die erste Blickrichtung 39 trifft ein erster Lichtstrahl 33, der von dem Lichtsender 31 ausgesandt wird, auf die Hornhaut 40, wird aber nicht auf ein Sensorelement reflektiert. Ein zweiter Lichtstrahl 34, der von dem Lichtsender 31 ausgesandt wird, trifft auf die Hornhaut 40 und wird von der Hornhaut 40 auf das Sensorelement 32 reflektiert. Für die zweite Blickrichtung 49 trifft der erste Lichtstrahl 33, der von dem Lichtsender 31 ausgesandt wird, auf die Hornhaut 40 und wird von der Hornhaut 40 auf das Sensorelement 32 reflektiert. Der zweite Lichtstrahl 34, der von dem Lichtsender 31 ausgesandt wird, trifft zwar auf die Hornhaut 40, wird aber nicht auf ein Sensorelement reflektiert.For the first viewing direction 39, a first light beam 33, which is emitted by the light transmitter 31, hits the cornea 40, but is not reflected onto a sensor element. A second light beam 34, which is emitted by the light transmitter 31, hits the cornea 40 and is reflected from the cornea 40 onto the sensor element 32. For the second viewing direction 49, the first light beam 33, which is emitted by the light transmitter 31, hits the cornea 40 and is reflected by the cornea 40 onto the sensor element 32. The second light beam 34, which is emitted by the light transmitter 31, hits the cornea 40, but is not reflected onto a sensor element.

Durch die richtungsabhängige Kodierung kann jeweils ermittelt werden, welcher der Lichtstrahlen 30 auf das Sensorelement 32 reflektiert wurde. Dazu kann beispielsweise der Winkel bestimmt werden, in dem der Lichtsender 31 den entsprechenden Lichtstrahl aussendet, der nach Reflexion an der Hornhaut auf ein bestimmtes Sensorelement 32 reflektiert wird. Die Richtung kann bei zeitabhängiger Kodierung, bei der ein Lichtstrahl über einen fächerförmigen Bereich gescannt wird, durch den Zeitpunkt festgelegt sein, zu dem das Sensorelement 32 den Lichtstrahl erfasst. Die Richtung kann bei einer wellenlängenabhängigen Kodierung, bei der in einem Strahlenfächer Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen in unterschiedliche Richtungen ausgesandt werden, durch die Wellenlänge des Lichtstrahls festgelegt sein, den das Sensorelement 32 erfasst.The direction-dependent coding can be used to determine which of the light beams 30 was reflected onto the sensor element 32. For this purpose, for example, the angle at which the light transmitter 31 emits the corresponding light beam can be determined, which, after reflection on the cornea, is reflected onto a specific sensor element 32. In the case of time-dependent coding, in which a light beam is scanned over a fan-shaped area, the direction can be determined by the time at which the sensor element 32 detects the light beam. In the case of wavelength-dependent coding, in which light beams with different wavelengths are emitted in different directions in a fan of rays, the direction can be determined by the wavelength of the light beam that the sensor element 32 detects.

Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 ermittelt die Blickrichtung. Die Hornhaut 40 kann in erster Näherung als Teiloberfläche einer Kugelfläche betrachtet. Der Kugelmittelpunkt 38, um den die Hornhaut 40 gekrümmt ist, bewegt sich im Koordinatensystem des Kopfes auf einer Kugeloberfläche um ein Zentrum 36 des Glaskörpers 35. Der Abstand zwischen dem Kugelmittelpunkt 38, um den die Hornhaut 40 gekrümmt ist, und dem Zentrum 36 des Glaskörpers 35 ist bekannt. Für eine konstante Position des Brillengestells relativ zum Kopf und damit relativ zum Zentrum 36 des Glaskörpers 35 kann aus der Position des Kugelmittelpunkt 38, um den die Hornhaut 40 gekrümmt ist, die Blickrichtung ermittelt werden.The electronic evaluation device 9 determines the viewing direction. The cornea 40 can, in a first approximation, be viewed as a partial surface of a spherical surface. The spherical center 38, around which the cornea 40 is curved, moves in the coordinate system of the head on a spherical surface around a center 36 of the vitreous body 35. The distance between the spherical center 38, around which the cornea 40 is curved, and the center 36 of the vitreous body 35 is known. For a constant position of the glasses frame relative to the head and thus relative to the center 36 of the glass body 35, the viewing direction can be determined from the position of the spherical center 38 around which the cornea 40 is curved.

Die Bestimmung der Blickrichtung bzw. der Position des Kugelmittelpunktes 38, der die Blickrichtung definiert, ist eine Gleichung mit zwei Unbekannten. Es muss die Winkelposition des Kugelmittelpunktes 38 relativ zum Zentrum 36 bestimmt werden, d.h. die Koordinaten auf einer Oberfläche einer Kugel um das Zentrum 36. Bereits aus zwei gemessenen Lichtstrahlen, die aus zwei verschiedenen Lichtsendern stammen, kann die Blickrichtung ermittelt werden. Dies kann durch unterschiedliche Techniken erfolgen. Die elektronische Auswerteeinrichtung 9 kann das Gleichungssystem lösen, das die Blickrichtung in Beziehung setzt zu den zwei Richtungen der Lichtstrahlen, die von mindestens einem der Lichtsender ausgesandt, an der Hornhaut 40 reflektiert, und von einem oder zwei der Sensorelemente erfasst werden. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die elektronische Auswerteeinrichtung 9 in einem iterativen Verfahren für unterschiedliche hypothetische Blickrichtungen ermitteln, welche Lichtstrahlen in welche Sensorelemente reflektiert werden sollten. Dies kann mit den tatsächlich erfassten Lichtstrahlen verglichen werden. Die hypothetische Blickrichtung kann in einem iterativen Verfahren so lange angepasst werden, bis eine gute und im Idealfall sogar maximale Übereinstimmung zwischen vorhergesagten und gemessenen Reflexionen vorliegt. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die elektronische Auswerteeinrichtung 9 die Blickrichtung durch eine Abfrage eines mehrdimensionalen Datenfelds ermitteln, in dem für unterschiedliche Richtungen der in ein Sensorelement reflektierten Lichtstrahlen jeweils die entsprechende Blickrichtung hinterlegt ist.The determination of the viewing direction or the position of the center of the sphere 38, which defines the viewing direction, is an equation with two unknowns. The angular position of the center of the sphere 38 relative to the center 36 must be determined, ie the coordinates on a surface of a sphere around the center 36. The viewing direction can be determined from two measured light beams that come from two different light transmitters. This can be done using different techniques. The electronic evaluation device 9 can solve the system of equations that relates the viewing direction to the two directions of the light rays that are emitted by at least one of the light transmitters, reflected on the cornea 40, and detected by one or two of the sensor elements. In a further exemplary embodiment, the electronic evaluation device 9 can determine in an iterative process for different hypothetical viewing directions which light rays should be reflected into which sensor elements. This can be compared to the light rays actually detected. The hypothetical viewing direction can be adjusted in an iterative process until there is a good and ideally even maximum agreement between the predicted and measured ones there are no reflections. In a further exemplary embodiment, the electronic evaluation device 9 can determine the viewing direction by querying a multi-dimensional data field in which the corresponding viewing direction is stored for different directions of the light rays reflected into a sensor element.

Bei Erfassung von mehr als zwei Lichtstrahlen kann eine ermittelte Blickrichtung auf Konsistenz geprüft werden. Beispielsweise kann eine Reflexion an der Hornhaut 40 von einer Reflexion an der Sklera unterschieden werden. Alternativ oder zusätzlich kann bei Erfassung von mehr als zwei Lichtstrahlen die Genauigkeit erhöht werden, mit der die Blickrichtung bestimmt wird. If more than two light beams are detected, a determined viewing direction can be checked for consistency. For example, a reflection on the cornea 40 can be distinguished from a reflection on the sclera. Alternatively or additionally, when more than two light beams are detected, the accuracy with which the viewing direction is determined can be increased.

5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann automatisch von der Vorrichtung 1 ausgeführt werden. 5 is a flowchart of a method according to an exemplary embodiment. The method can be carried out automatically by the device 1.

Bei Schritt 51 wird ein erster Lichtsender aktiviert, um Licht in Richtung eines ersten Auges auszusenden. Bei Schritt 52 wird ein Lichtstrahl erfasst, der an der Hornhaut des ersten Auges reflektiert wurde. Es kann die Richtung des Lichtstrahls bestimmt werden, der von dem ersten Lichtsender ausgesandt, an der Hornhaut reflektiert und von einem Sensorelement erfasst wurde. Die Bestimmung der Richtung kann abhängig von einem Zeitpunkt, an dem der Lichtstrahl erfasst wird, und/oder abhängig von einer Wellenlänge des erfassten Lichtstrahls erfolgen.At step 51, a first light transmitter is activated to emit light toward a first eye. At step 52, a beam of light reflected from the cornea of the first eye is detected. The direction of the light beam that was emitted by the first light transmitter, reflected on the cornea and detected by a sensor element can be determined. The direction can be determined depending on a time at which the light beam is detected and/or depending on a wavelength of the detected light beam.

Bei Schritt 53 wird ein zweiter Lichtsender aktiviert, um Licht in Richtung des ersten Auges auszusenden. Der erste Lichtsender gibt kein Licht mehr aus und wird dazu entsprechend angesteuert. Bei Schritt 54 wird ein Lichtstrahl erfasst, der an der Hornhaut des ersten Auges reflektiert wurde. Es kann die Richtung des Lichtstrahls bestimmt werden, der von dem zweiten Lichtsender ausgesandt, an der Hornhaut reflektiert und von einem Sensorelement erfasst wurde. Die Bestimmung der Richtung kann wie für Schritt 52 beschrieben erfolgen.At step 53, a second light emitter is activated to emit light towards the first eye. The first light transmitter no longer emits light and is controlled accordingly. At step 54, a light beam that was reflected from the cornea of the first eye is detected. The direction of the light beam that was emitted by the second light transmitter, reflected on the cornea and detected by a sensor element can be determined. The direction can be determined as described for step 52.

Zeitlich parallel oder zeitlich überlappend zu den Schritten 51-54 können entsprechende Messungen für das zweite Auge in Schritten 61-64 vorgenommen werden. Insbesondere können selbst dann, wenn die unterschiedlichen Lichtsender für ein Auge in einem Zeit-Multiplex-Verfahren betrieben werden, jeweils ein Lichtsender für das erste Auge und ein anderer Lichtsender für das zweite Auge gleichzeitig Licht aussenden.Corresponding measurements for the second eye can be carried out in steps 61-64 in parallel or overlapping time with steps 51-54. In particular, even if the different light transmitters for one eye are operated in a time multiplex process, one light transmitter for the first eye and another light transmitter for the second eye can emit light at the same time.

Bei Schritt 55 wird eine Blickrichtung des ersten Auges bestimmt. Die Blickrichtung des ersten Auges kann aus den Richtungen der Lichtstrahlen bestimmt werden, die von verschiedenen Lichtquellen ausgesandt, an der Hornhaut reflektiert und von Sensorelementen erfasst werden. Die Blickrichtung des ersten Auges kann wie unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben bestimmt werden. Bei Schritt 65 kann in entsprechender Weise die Blickrichtung des zweiten Auges bestimmt werden.At step 55, a viewing direction of the first eye is determined. The direction of vision of the first eye can be determined from the directions of the light rays that are emitted by various light sources, reflected on the cornea and detected by sensor elements. The viewing direction of the first eye can be as with reference to 3 and 4 described. In step 65, the viewing direction of the second eye can be determined in a corresponding manner.

Bei Schritt 56 kann ein Steuervorgang abhängig von sowohl der Blickrichtung des ersten Auges als auch der Blickrichtung des zweiten Auges erfolgen. Der Steuervorgang kann von einem externen Gerät ausgeführt werden. Dazu können die Messwerte bezüglich der Blickrichtungen an einer definierten, nach außen geführten elektronischen Schnittstelle zur Verfügung gestellt werden. Die ermittelten Blickrichtungen beider Augen können zur Ansteuerung einer elektronischen Brille verwendet werden, wie unter Bezugnahme auf 11 bis 26 noch näher beschrieben wird. Die ermittelten Blickrichtungen können auch für andere Applikationen eingesetzt werden, beispielsweise für physiologische Tests, die Bestimmung der Wirkung von Reklame, die Steuerung von Anwendungen in einer Umgebung der virtuellen Realität oder die Steuerung elektronischer Geräte abhängig von einer Blickrichtung.At step 56, a control process can take place depending on both the viewing direction of the first eye and the viewing direction of the second eye. The control process can be carried out by an external device. For this purpose, the measured values regarding the viewing directions can be made available on a defined, externally routed electronic interface. The determined viewing directions of both eyes can be used to control electronic glasses, as described with reference to 11 until 26 will be described in more detail. The determined viewing directions can also be used for other applications, for example for physiological tests, determining the effect of advertising, controlling applications in a virtual reality environment or controlling electronic devices depending on a viewing direction.

Die in 5 dargestellten Schritte können wiederholt werden. Dadurch kann bei Vorrichtungen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen die Blickrichtung zeitabhängig verfolgt werden. Durch die zeitabhängige Verfolgung wird ein so genanntes „Eye-Tracking“ realisiert.In the 5 The steps shown can be repeated. As a result, in devices and methods according to exemplary embodiments, the viewing direction can be tracked as a function of time. The time-dependent tracking creates what is known as “eye tracking”.

6 und 7 zeigen Implementierungen von Lichtsendern, die bei Vorrichtungen und Verfahren zum Ermitteln einer Blickrichtung verwendet werden können. 6 and 7 show implementations of light emitters that can be used in devices and methods for determining a viewing direction.

6 zeigt einen Lichtsender 70, der eine Lichtquelle 71 und einen Spiegel 72 umfasst. Der Spiegel 72 kann ein Mikrospiegel sein. Der Spiegel 72 kann ein verstellbarer Mikrospiegel sein. Um einen Lichtstrahl mit kleinem Strahldurchmesser zu erhalten, kann der Spiegel 72 entsprechend gewölbt sein. Der Spiegel 72 kann beispielsweise sphärisch oder zylindrisch gewölbt sein. Bei der Auslegung des Spiegels 72 kann vorteilhaft der ganze vom Lichtstrahl zurückgelegte Pfad berücksichtigt werden, d.h. insbesondere die Reflexion an der nicht ebenen Hornhautoberfläche. Der Spiegel 72 kann unter Kontrolle der elektronischen Auswerteeinrichtung 9 verstellt werden. Die Lichtquelle 71 kann durch die elektronische Auswerteeinrichtung 9 gesteuert werden, um eine eindeutige Zuordnung zwischen erfasstem Lichtstrahl und aussendendem Lichtsender zu ermöglichen. Die zeitliche Kodierung, die mit der Verstellung des Spiegels 72 erfolgen kann, erlaubt, dass die Sensorelemente alle im selben Wellenlängenbereich oder bei derselben Wellenlänge sensitiv sind. 6 shows a light transmitter 70, which includes a light source 71 and a mirror 72. The mirror 72 can be a micromirror. The mirror 72 can be an adjustable micro mirror. In order to obtain a light beam with a small beam diameter, the mirror 72 can be curved accordingly. The mirror 72 can be curved spherically or cylindrically, for example. When designing the mirror 72, the entire path traveled by the light beam can advantageously be taken into account, ie in particular the reflection on the non-flat corneal surface. The mirror 72 can be adjusted under the control of the electronic evaluation device 9. The light source 71 can be controlled by the electronic evaluation device 9 in order to enable a clear association between the detected light beam and the emitting light transmitter. The time coding, which can be done by adjusting the mirror 72, allows the sensor elements are all sensitive in the same wavelength range or at the same wavelength.

Bei Verwendung eines Prismas zur Erzeugung eines Lichtfächers kann das Prisma so geformt sein, dass ein relativ flacher Lichtfächer resultiert. Bei der Auslegung des Prismas kann vorteilhaft der ganze von den Lichtstrahlen des Lichtfächers zurückgelegte Pfad berücksichtigt werden, d.h. insbesondere die Reflexion an der nicht ebenen Hornhautoberfläche.When using a prism to create a fan of light, the prism can be shaped to result in a relatively flat fan of light. When designing the prism, the entire path traveled by the light rays of the light fan can advantageously be taken into account, i.e. in particular the reflection on the non-flat corneal surface.

Der Spiegel 72 kann auch verwendet werden, wenn durch ein Prisma Lichtstrahlen wellenlängenabhängig in unterschiedliche Richtungen ausgesendet werden. Dadurch kann die Ebene verstellt werden, in der ein Lichtfächer ausgestrahlt wird.The mirror 72 can also be used if light rays are emitted in different directions through a prism depending on the wavelength. This allows the level at which a fan of light is emitted to be adjusted.

7 zeigt eine Implementierung eines Lichtsenders 74. Am Ausgang einer Lichtquelle 75 ist ein Mikroprisma angeordnet. Der Strahlenfächer weist mehrere Lichtstrahlen 77-79 auf, die voneinander verschiedenen Lichtwellenlängen entsprechen. Durch den Umlenkspiegel 76 kann die Richtung des Strahlenfächers verstellt werden. Der Fächer kann dabei entlang einer Linie auf den Spiegel 72 auftreffen, die die Drehachse des Spiegels 72 ist. Der Spiegel 72 kann über einen Rückmeldesensor verfügen, welcher die Winkelstellung repräsentiert. Somit kann eine Detektion in zwei Dimensionen gleichzeitig vorgenommen werden, zum einen über den nach Wellenlängen aufgefächerten Lichtfächer, wenn die Mehrzahl von Sensorelementen wellenlängenselektiv arbeitet, und zum zweiten über den bekannten Ablenkwinkel des Spiegels. 7 shows an implementation of a light transmitter 74. A microprism is arranged at the output of a light source 75. The fan of rays has a plurality of light beams 77-79, which correspond to different wavelengths of light from one another. The direction of the beam fan can be adjusted using the deflection mirror 76. The fan can hit the mirror 72 along a line, which is the axis of rotation of the mirror 72. The mirror 72 may have a feedback sensor that represents the angular position. Detection can thus be carried out in two dimensions simultaneously, on the one hand via the light fan that is fanned out according to wavelengths if the plurality of sensor elements operate wavelength-selectively, and secondly via the known deflection angle of the mirror.

Bei der Verwendung eines Prismas zum Erzeugen eines Lichtfächers wird das Licht der Lichtquelle farblich in einem Winkel innerhalb einer Ebene aufgefächert. Hierbei wird der endliche Wellenlängenbereich, in dem die Lichtquelle Licht emittiert, genutzt, so dass die Ausstrahlwinkel wellenlängenabhängig bzw. farblich kodiert sind.When using a prism to create a fan of light, the light from the light source is fanned out in color at an angle within a plane. Here, the finite wavelength range in which the light source emits light is used, so that the emission angles are wavelength-dependent or color-coded.

Für eine Bestimmung der Blickrichtung nutzt die elektronische Auswerteeinrichtung 9 Informationen darüber, von welchem Lichtsender ein erfasster Lichtstrahl jeweils ausgesendet wurde. Dazu können unterschiedliche Lichtsender nacheinander so angesteuert werden, dass jeweils nur maximal einer der Lichtsender Licht aussendet. Dadurch wird ein Zeit-Multiplexbetrieb realisiert. Alternativ oder zusätzlich können unterschiedliche Lichtsender auch mit unterschiedlichen Wellenlängen arbeiten. Dadurch wird ein Wellenlängen-Multiplexbetrieb realisiert.To determine the viewing direction, the electronic evaluation device 9 uses information about which light transmitter emitted a detected light beam. To do this, different light transmitters can be controlled one after the other in such a way that only a maximum of one of the light transmitters emits light. This results in time multiplex operation. Alternatively or additionally, different light transmitters can also work with different wavelengths. This results in wavelength multiplex operation.

8 veranschaulicht die Steuerung der Lichtsender für einen Zeit-Multiplexbetrieb. Ein Sensorelement 15 empfängt einen Lichtstrahl. Der vom Sensorelement 15 empfangene Lichtstrahl könnte von einem Lichtsender 11 ausgesandt worden sein, falls die Hornhaut in einer ersten Lage 83 positioniert ist. Der vom Sensorelement 15 empfangene Lichtstrahl könnte von einem anderen Lichtsender 13 ausgesandt worden sein, falls die Hornhaut in einer zweiten Lage 84 positioniert ist. 8th illustrates the control of the light transmitters for time multiplex operation. A sensor element 15 receives a light beam. The light beam received by the sensor element 15 could have been emitted by a light transmitter 11 if the cornea is positioned in a first position 83. The light beam received by the sensor element 15 could have been emitted by another light transmitter 13 if the cornea is positioned in a second position 84.

Bei einem Zeit-Multiplexbetrieb werden die Lichtsender 11-13 so gesteuert, dass jeweils maximal einer der Lichtsender 11-13 einen Lichtstrahl in Richtung der Hornhaut aussendet. Empfängt das Sensorelement 15 einen Lichtstrahl, während der Lichtsender 11 Licht aussendet, kann eindeutig bestimmt werden, dass der empfangene Lichtstrahl der Lichtstrahl 81 ist und sich die Hornhaut in der ersten Lage 83 befinden muss. Empfängt das Sensorelement 15 einen Lichtstrahl, während der andere Lichtsender 13 Licht aussendet, kann eindeutig bestimmt werden, dass der empfangene Lichtstrahl der Lichtstrahl 82 ist und sich die Hornhaut in der zweiten Lage 84 befinden muss.In a time multiplex operation, the light transmitters 11-13 are controlled in such a way that a maximum of one of the light transmitters 11-13 emits a light beam in the direction of the cornea. If the sensor element 15 receives a light beam while the light transmitter 11 emits light, it can be clearly determined that the received light beam is the light beam 81 and the cornea must be in the first position 83. If the sensor element 15 receives a light beam while the other light transmitter 13 emits light, it can be clearly determined that the received light beam is the light beam 82 and the cornea must be in the second position 84.

Das Auslesen der Sensorelemente und/oder die Detektion von Licht an den Sensorelementen kann jeweils synchronisiert mit dem Betrieb der Lichtsender 11-13 erfolgen. Beispielsweise können die Sensorelemente jeweils ausgelesen werden, nachdem einer der Lichtsender 11-13 Lichtstrahlen ausgesendet hat und bevor ein weiterer der Lichtsender 11-13 mit dem Aussenden von Lichtstrahlen beginnt.The reading of the sensor elements and/or the detection of light on the sensor elements can each be carried out synchronized with the operation of the light transmitters 11-13. For example, the sensor elements can each be read out after one of the light transmitters 11-13 has emitted light beams and before another of the light transmitters 11-13 begins to emit light rays.

Der Zeit-Multiplexbetrieb kann beispielsweise durch einen steuerbaren Schalter realisiert werden, mit dem jeweils nur einer der Lichtsender 11-13 zur Lichtausgabe mit Energie versorgt wird.The time multiplex operation can be implemented, for example, by a controllable switch with which only one of the light transmitters 11-13 is supplied with energy for light output.

Abhängig von der jeweiligen Implementierung einer richtungsabhängigen Kodierung von ausgesandten Lichtstrahlen können unterschiedliche Ausgestaltungen von Sensorelementen verwendet werden. Bei einer zeitlichen Kodierung können alle Sensorelemente bei derselben Wellenlänge bzw. im selben Wellenlängenbereich sensitiv sein. Bei einer Kodierung, bei der wellenlängenabhängig Lichtstrahlen in unterschiedliche Richtungen ausgesandt werden, können Sensorelemente verwendet werden, die in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen lichtempfindlich sind.Depending on the respective implementation of a direction-dependent coding of emitted light beams, different configurations of sensor elements can be used. With time coding, all sensor elements can be sensitive at the same wavelength or in the same wavelength range. In the case of coding in which light beams are emitted in different directions depending on the wavelength, sensor elements can be used that are light-sensitive in different wavelength ranges.

9 veranschaulicht eine Implementierung der Sensorelemente. Jedes von mehreren Sensorelementen 91-96 kann als Pixelsensor ausgebildet sein. Die Sensorelemente 91-93 können eine erste Gruppe von Sensorelementen bilden. Das erste Sensorelement 91 kann in einem ersten Wellenlängenbereich lichtempfindlich sein. Das zweite Sensorelement 92 kann in einem zweiten Wellenlängenbereich lichtempfindlich sein. Das dritte Sensorelement 93 kann in einem dritten Wellenlängenbereich lichtempfindlich sein. Der erste, zweite und dritte Wellenlängenbereich können überlappen. Der erste, zweite und dritte Wellenlängenbereich können jeweils im IR-Teil des elektromagnetischen Spektrums liegen. 9 illustrates an implementation of the sensor elements. Each of several sensor elements 91-96 can be designed as a pixel sensor. The sensor elements 91-93 can form a first group of sensor elements. The first sensor element 91 can be light-sensitive in a first wavelength range. The second sensor element 92 can be light-sensitive in a second wavelength range. The third sensor element 93 can be light-sensitive in a third wavelength range. The first, second and third waves gene range can overlap. The first, second and third wavelength ranges can each lie in the IR part of the electromagnetic spectrum.

Die Sensorelemente 94-96 können eine zweite Gruppe von Sensorelementen bilden. Das erste Sensorelement 94 dieser Gruppe kann ebenso wie das erste Sensorelement 91 in dem ersten Wellenlängenbereich sensitiv sein. Entsprechend können das zweite Sensorelement 95 und das dritte Sensorelement 96 der zweiten Gruppe im zweiten und dritten Wellenlängenbereich sensitiv sein.The sensor elements 94-96 can form a second group of sensor elements. The first sensor element 94 of this group, like the first sensor element 91, can be sensitive in the first wavelength range. Accordingly, the second sensor element 95 and the third sensor element 96 of the second group can be sensitive in the second and third wavelength ranges.

Die Sensorelemente jeder Gruppe sind ausreichend nahe beieinander positioniert, dass eine ortsaufgelöste Bestimmung desjenigen Lichtstrahls erfolgen kann, der von der Hornhaut auf die entsprechende Gruppe reflektiert wird. Ein einfallender Lichtstrahl überdeckt vorteilhaft alle Sensorelemente 91-93 oder 94-96 einer Gruppe. Die Wellenlänge des erfassten Lichtstrahls kann anhand der relativen Signalstärken der Sensorelemente der entsprechenden Gruppe bestimmt werden.The sensor elements of each group are positioned sufficiently close to one another that a spatially resolved determination of the light beam that is reflected from the cornea onto the corresponding group can be made. An incident light beam advantageously covers all sensor elements 91-93 or 94-96 of a group. The wavelength of the detected light beam can be determined based on the relative signal strengths of the sensor elements of the corresponding group.

10 veranschaulicht eine weitere Implementierung eines Sensorelements 97. Dabei weist das Sensorelement 97 mehrere Pixel auf. Ein auf das Sensorelement 97 auftreffender Lichtstrahl kann einen Durchmesser aufweisen, der größer als ein Durchmesser jedes Pixels des Sensorelements 97 ist. Eine in den unterschiedlichen Pixeln erfasste Intensität ist in Graph 98 dargestellt. Durch Ermittlung des Intensitätsschwerpunkts kann die Auflösung des Auftreffpunktes sogar bis zu einer Auflösung unterhalb des Pixeldurchmessers verbessert werden, so dass die Anforderungen an einen möglichst schmal kollimierten Strahl oder einem Strahl, der auf die Sensorelemente fokussiert auftrifft, gelockert werden kann.
Die Mehrzahl von Sensorelementen kann in Art einer eindimensionalen Anordnung entlang dem Rand eines Brillenglases angeordnet sein. Bei weiteren Ausgestaltungen kann auch eine geringe Zahl von nebeneinanderliegenden Zeilen, beispielsweise von drei Zeilen, von Pixelelementen verwendet werden, um eine wellenlängenaufgelöste Detektion durchzuführen. 10 illustrates a further implementation of a sensor element 97. The sensor element 97 has several pixels. A light beam incident on the sensor element 97 may have a diameter that is larger than a diameter of each pixel of the sensor element 97. An intensity recorded in the different pixels is shown in graph 98. By determining the center of intensity, the resolution of the point of impact can even be improved to a resolution below the pixel diameter, so that the requirements for a beam that is collimated as narrowly as possible or a beam that hits the sensor elements in a focused manner can be relaxed.
The plurality of sensor elements can be arranged in the manner of a one-dimensional arrangement along the edge of a spectacle lens. In further embodiments, a small number of adjacent rows, for example three rows, of pixel elements can also be used to carry out wavelength-resolved detection.

Der Vorrichtung 1 nach den verschiedenen Ausführungsbeispielen kann von einer transportablen Stromversorgung betrieben werden. Beispielsweise können Knopfzellen als Energiequelle verwendet werden, welche als Batterie oder als Akkumulator ausgebildet sein können. In einer weiteren Ausführungsform kann auch eine induktive Ladevorrichtung für die Akkumulatoren vorgesehen sein, so dass ohne mechanische Kontakte ein Ladevorgang durchgeführt werden kann.The device 1 according to the various exemplary embodiments can be operated by a portable power supply. For example, button cells can be used as an energy source, which can be designed as a battery or accumulator. In a further embodiment, an inductive charging device can also be provided for the accumulators, so that a charging process can be carried out without mechanical contacts.

Unter Bezugnahme auf 11 bis 26 werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, die eine elektronische Brille betreffen, deren optische Eigenschaften abhängig von einer Blickrichtung gesteuert werden. Die elektronische Brille weist einen Detektionseinrichtung zum Detektieren der Blickrichtung auf. Die Detektionseinrichtung kann wie unter Bezugnahme auf 1 bis 10 beschrieben ausgestaltet sein. Die Detektionseinrichtung, mit der die Blickrichtung der Augen verfolgt wird, kann insbesondere jeweils mehrere Lichtsender und eine Mehrzahl von Sensorelementen umfassen, die an einem Brillengestell um ein Brillenglas angeordnet sind. Andere Implementierungen der Detektionseinrichtung können jedoch ebenfalls verwendet werden.With reference to 11 until 26 Further exemplary embodiments of the invention are described, which relate to electronic glasses whose optical properties are controlled depending on a viewing direction. The electronic glasses have a detection device for detecting the viewing direction. The detection device can be as described with reference to 1 until 10 be designed as described. The detection device, with which the viewing direction of the eyes is tracked, can in particular comprise a plurality of light transmitters and a plurality of sensor elements, which are arranged on a spectacle frame around a spectacle lens. However, other implementations of the detection device can also be used.

11 ist eine schematische Vorderansicht einer elektronischen Brille 100. Die elektronische Brille 100 weist ein erstes Brillenglas 102 und ein zweites Brillenglas 103 auf. Wenigstens eines der Brillengläser 102, 103 ist ein elektronisch steuerbares Brillenglas. Während nachfolgend Ausführungsbeispiele beschrieben werden, bei denen beide Brillengläser 102, 103 elektronisch steuerbar sind und optische Eigenschaften beider Brillengläser 102, 103 kontrolliert werden, können bei weiteren Ausgestaltungen auch nur die optischen Eigenschaften eines der Brillengläser 102, 103 gesteuert werden. Beispielsweise kann das andere der Brillengläser ein Fensterglas sein, wenn am entsprechenden Auge gar keine Sehhilfe erforderlich ist, oder ein Einstärkenglas, wenn am entsprechenden Auge eine richtungsunabhängige Korrektur erfolgt. 11 is a schematic front view of electronic glasses 100. The electronic glasses 100 have a first lens 102 and a second lens 103. At least one of the lenses 102, 103 is an electronically controllable lens. While exemplary embodiments are described below in which both lenses 102, 103 are electronically controllable and optical properties of both lenses 102, 103 are controlled, in further embodiments only the optical properties of one of the lenses 102, 103 can be controlled. For example, the other of the lenses can be a window lens if no visual aid is required in the corresponding eye, or a single vision lens if a direction-independent correction is carried out in the corresponding eye.

Die elektronische Brille 100 weist eine Detektionseinrichtung zum Detektieren einer ersten Blickrichtung eines ersten Auges und einer zweiten Blickrichtung eines zweiten Auges auf. Die Detektionseinrichtung kann wie unter Bezugnahme auf 1 bis 10 beschrieben ausgestaltet sein. Die Detektionseinrichtung kann mehrere Lichtsender 11, 12 und mehrere Sensorelemente 15 an einem Abschnitt 10 des Brillengestells umfassen, der als Glasfassung des ersten Brillenglases 102 wirkt. Damit kann die erste Blickrichtung bestimmt werden. Die Detektionseinrichtung kann mehrere Lichtsender 21, 22 und mehrere Sensorelemente 25 an einem Abschnitt 20 des Brillengestells umfassen, der als Glasfassung des zweiten Brillenglases 103 wirkt. Damit kann die zweite Blickrichtung bestimmt werden. Die Komponenten, mit denen die erste Blickrichtung des ersten Auges erfasst wird, und die Komponenten, mit denen die zweite Blickrichtung des zweiten Auges erfasst wird, können unabhängig voneinander arbeiten. Die Blickrichtungen können jeweils definiert sein als die Richtung, in der eine optische Achse des Auges gerichtet ist. Diese kann durch Detektion der Lage der Hornhaut ermittelt werden. Andere Ausgestaltungen der Detektionseinrichtung sind möglich. Vorteilhaft wird eine Detektionseinrichtung verwendet, die kompakt und leicht ist und die baulich in die elektronische Brille 100 integriert werden kann.The electronic glasses 100 have a detection device for detecting a first viewing direction of a first eye and a second viewing direction of a second eye. The detection device can be as described with reference to 1 until 10 be designed as described. The detection device can comprise a plurality of light transmitters 11, 12 and a plurality of sensor elements 15 on a section 10 of the spectacle frame, which acts as a lens frame of the first spectacle lens 102. This allows the first viewing direction to be determined. The detection device can comprise a plurality of light transmitters 21, 22 and a plurality of sensor elements 25 on a section 20 of the spectacle frame, which acts as a lens frame of the second spectacle lens 103. This allows the second viewing direction to be determined. The components with which the first viewing direction of the first eye is detected and the components with which the second viewing direction of the second eye is detected can work independently of one another. The viewing directions can each be defined as the direction in which an optical axis of the eye is directed. This can be determined by detecting the position of the cornea. Other configurations of the detection device are possible. A detection device that is compact and light and that can be structurally integrated into the electronic glasses 100 is advantageously used.

Die elektronische Brille 100 weist eine elektronische Steuereinrichtung 101 auf. Die elektronische Steuereinrichtung 101 bestimmt im Betrieb der elektronischen Brille 100 aus der ersten Blickrichtung und der zweiten Blickrichtung einen Konvergenzpunkt, an dem die erste Blickrichtung und die zweite Blickrichtung zusammenlaufen. Abhängig von dem so bestimmten Konvergenzpunkt kann die elektronische Steuereinrichtung 101 Eigenschaften, insbesondere einen lokalen Refraktion oder Diffraktion des ersten Brillenglases 102 und des zweiten Brillenglases 103 steuern. Die elektronische Steuereinrichtung 101 kann als Mikrocontroller, als Mikroprozessor, als anwendungsspezifische Spezialschaltung („Application Specific Integrated Circuit“, ASIC), als integrierte Schaltung, insbesondere als FPGA („Field Programmable Gate Array“), oder als Kombination derartiger Elemente ausgestaltet sein.The electronic glasses 100 have an electronic control device 101. During operation of the electronic glasses 100, the electronic control device 101 determines a convergence point from the first viewing direction and the second viewing direction, at which the first viewing direction and the second viewing direction converge. Depending on the convergence point determined in this way, the electronic control device 101 can control properties, in particular a local refraction or diffraction, of the first spectacle lens 102 and the second spectacle lens 103. The electronic control device 101 can be designed as a microcontroller, as a microprocessor, as an application-specific integrated circuit (“ASIC”), as an integrated circuit, in particular as an FPGA (“Field Programmable Gate Array”), or as a combination of such elements.

Die elektronische Steuereinrichtung 101 kann die optischen Eigenschaften des ersten Brillenglases 102 und des zweiten Brillenglases 103 so steuern, dass die für den jeweiligen Abstand des Konvergenzpunktes benötigte Fokuskorrektur in dem Bereich des ersten Brillenglases 102 und des zweiten Brillenglases 103 eingestellt wird, durch den der Brillenträger gerade blickt. Die optische Achse der Korrektur, die durch die Brillengläser bereitgestellt wird, kann entsprechend der Blickrichtung nachgeführt werden. Dadurch werden die Vorteile einer Kontaktlinse, welche stets die optische Achse der Korrektionslinse mit der Blickrichtung mitführt, und die Vorteile einer veränderbaren Fokussiermöglichkeit miteinander verbunden. Darüber hinaus wird der zusätzliche Effekt erreicht, dass zur idealen Fokussierung keine Zwangsblickrichtung durch das Brillenglas erforderlich ist.The electronic control device 101 can control the optical properties of the first spectacle lens 102 and the second spectacle lens 103 so that the focus correction required for the respective distance of the convergence point is set in the area of the first spectacle lens 102 and the second spectacle lens 103 through which the spectacle wearer is currently looks. The optical axis of the correction, which is provided by the lenses, can be adjusted according to the direction of vision. This combines the advantages of a contact lens, which always keeps the optical axis of the correction lens in line with the direction of vision, and the advantages of a variable focusing option. In addition, the additional effect is achieved that no forced viewing direction through the lens is required for ideal focusing.

Das erste Brillenglas 102 und/oder das zweite Brillenglas 103 umfassen ein Material mit steuerbaren optischen Eigenschaften. Anhand der mit der Detektionseinrichtung bestimmten Blickrichtungen wird die optische Wirkung des Brillenglases 102 und/oder des Brillenglases 103 an die Blickrichtung angepasst. Die Ansteuerbarkeit des elektronisch steuerbaren Brillenglases ist in 11 schematisch durch eine Ansteuermatrix dargestellt, die sich über das Brillenglas erstrecken kann.The first lens 102 and/or the second lens 103 comprise a material with controllable optical properties. Based on the viewing directions determined with the detection device, the optical effect of the spectacle lens 102 and/or the spectacle lens 103 is adapted to the viewing direction. The controllability of the electronically controllable lens is in 11 shown schematically by a control matrix that can extend over the lens.

12 ist eine schematische Schnittansicht durch ein elektronisch steuerbares Brillenglas mit steuerbaren optischen Eigenschaften. 12 is a schematic sectional view through an electronically controllable spectacle lens with controllable optical properties.

Das Brillenglas weist eine Schicht 105 auf, welche lokal in ihrem Refraktionsindex steuerbar sein kann. Diese Ansteuerung kann über eine Ansteuermatrix 106 realisiert werden, die aus einem Indium-Zinn-Oxid (ITO)-Material, aus Graphen oder einem anderen Material besteht. Über die Ansteuermatrix 106 sind lokal unterschiedliche Refraktionswerte und/oder unterschiedliche Diffraktionen einstellbar. Durch eine derartige Struktur kann eine einheitlich optische Wirkung mit einer einstellbaren Korrekturstärke und einer einstellbaren Position der optischen Mitte auf dem Brillenglas erzielt werden. Dazu können einzelne lokale Bereiche der Schicht 105 für eine gewünschte Fokussierung gezielt angesteuert werden, so dass eine entsprechende Gesamtwirkung entsteht.The spectacle lens has a layer 105, which can be locally controlled in its refractive index. This control can be implemented via a control matrix 106, which consists of an indium tin oxide (ITO) material, graphene or another material. Locally different refraction values and/or different diffractions can be set via the control matrix 106. With such a structure, a uniform optical effect can be achieved with an adjustable correction strength and an adjustable position of the optical center on the spectacle lens. For this purpose, individual local areas of the layer 105 can be specifically controlled for a desired focusing, so that a corresponding overall effect is created.

Das Brillenglas kann auch eine Linse 104 umfassen, mit der eine Grundkorrektur vorgenommen wird. Mit der Einstellung der optischen Eigenschaften kann die erforderliche Restkorrektur, welche für den Unterschied zwischen Blick auf einen nahen Punkt und Blick auf einen fernen Punkt erforderlich ist, erfolgen und/oder die optische Achse kann bei Blickrichtungsänderungen verschoben werden. Die Linse 104 kann aus Glas, aus einem Kunststoff oder aus einer Kombination unterschiedlicher Materialien bestehen. Durch die Verwendung der nicht veränderlichen Linse 104 wird auch erreicht, dass die noch notwendigen restlichen, ortsabhängigen Brechkräfte geringer sind und daher technisch einfacher realisiert werden können.The spectacle lens can also include a lens 104 with which a basic correction is made. By adjusting the optical properties, the necessary residual correction, which is required for the difference between looking at a near point and looking at a distant point, can be made and/or the optical axis can be shifted when the viewing direction changes. The lens 104 can be made of glass, a plastic or a combination of different materials. The use of the non-variable lens 104 also ensures that the remaining, location-dependent refractive powers that are still necessary are lower and can therefore be implemented more easily from a technical point of view.

Verschiedene Ausgestaltungen des elektronisch steuerbaren Brillenglases können verwendet werden. Beispielsweise kann die Schicht 105, die lokal in ihrer Refraktion und/oder Diffraktion veränderbar ist, ein elektroaktives Material umfassen. Die Schicht 105 kann ein flüssigkristallines Material umfassen. Die Schicht 105 kann einen nematischen Flüssigkristall umfassen. Die Schicht 105 kann einen cholesterischen Flüssigkristall umfassen.Various configurations of the electronically controllable lens can be used. For example, the layer 105, which can be locally changed in its refraction and/or diffraction, may comprise an electroactive material. The layer 105 may comprise a liquid crystalline material. Layer 105 may comprise a nematic liquid crystal. Layer 105 may comprise a cholesteric liquid crystal.

Unter Bezugnahme auf 13 bis 26 wird die Funktionsweise der elektronischen Brille ausführlicher beschrieben.With reference to 13 until 26 How electronic glasses work is described in more detail.

13 ist eine schematische Schnittansicht, die die Position zweier Augen 4 und 5 zeigt. Die erste Blickrichtung des ersten Auges 4 und die zweite Blickrichtung des zweiten Auges 5 werden erfasst. 13 is a schematic sectional view showing the position of two eyes 4 and 5. The first viewing direction of the first eye 4 and the second viewing direction of the second eye 5 are recorded.

Aus der ersten Blickrichtung und der zweiten Blickrichtung wird der Konvergenzwinkel der Augen bestimmt. Der Konvergenzwinkel stellt eine Information zur Verfügung, welcher Punkt gerade betrachtet wird. Dieser Punkt wird auch als Konvergenzpunkt bezeichnet. Als Maß für den Konvergenzwinkel, der den Konvergenzpunkt definiert, kann beispielsweise der AC/A-Quotient bestimmt werden, der ein Verhältnis zwischen Akkommodation und Konvergenz definiert. Dabei stellen sich die Augen so ein, dass eine stereoskopische Auswertung der beiden Bilder vom Gehirn vorgenommen werden kann, indem sich der Blickwinkel so einstellt, dass es einen korrelierten Raumbereich zwischen dem ersten Auge 4 und dem zweiten Auge 5 gibt, in dem ein dreidimensionaler Seheindruck realisiert werden kann kann.The convergence angle of the eyes is determined from the first viewing direction and the second viewing direction. The convergence angle provides information about which point is currently being viewed. This point is also called the convergence point. For example, the AC/A quotient, which defines a relationship between accommodation and convergence, can be determined as a measure of the convergence angle, which defines the convergence point. The eyes adjust in such a way that a... Stereoscopic evaluation of the two images of the brain can be carried out by adjusting the viewing angle so that there is a correlated spatial area between the first eye 4 and the second eye 5 in which a three-dimensional visual impression can be realized.

Die elektronische Brille ist so ausgestaltet, dass über eine Konvergenzwinkelmessung zwischen den beiden Blickrichtungen auf den Konvergenzpunkt der Augen geschlossen werden kann. Dazu kann die elektronische Steuereinrichtung 101 den Konvergenzpunkt durch Triangulation bestimmen. Der Abstand zwischen dem ersten Auge 4 und dem zweiten Auge 5, der bei der Triangulation verwendet wird, ist bekannt.The electronic glasses are designed in such a way that the convergence point of the eyes can be determined by measuring the convergence angle between the two viewing directions. For this purpose, the electronic control device 101 can determine the convergence point by triangulation. The distance between the first eye 4 and the second eye 5 used in triangulation is known.

Durch die Triangulation kann der Konvergenzpunkt bestimmt werden. Daraus ergibt sich die gewünschte Fokusentfernung. Die beiden Brillengläser der elektronischen Brille werden für das jeweilige Auge individuell jeweils auf diese Fokusentfernung hin korrigiert.The convergence point can be determined through triangulation. This results in the desired focus distance. The two lenses of the electronic glasses are individually corrected for this focus distance for each eye.

13 zeigt die Bestimmung des Konvergenzpunktes beispielhaft für drei unterschiedliche Szenarien. In einem ersten Fall sind die Blickrichtungen 111, 112 der Augen so gerichtet, dass die Augen auf einen weiter entfernt liegenden Punkt blicken. Der Konvergenzpunkt 113 kann durch Triangulation unter Verwendung des Konvergenzwinkels bestimmt werden. Die Lage des Konvergenzpunktes 113 bestimmt einen Abstand 111 bzw. 112 für die Fokusentfernung. 13 shows the determination of the convergence point for three different scenarios as an example. In a first case, the viewing directions 111, 112 of the eyes are directed so that the eyes look at a point that is further away. The convergence point 113 can be determined by triangulation using the convergence angle. The position of the convergence point 113 determines a distance 111 or 112 for the focus distance.

In einem zweiten Fall sind die Blickrichtungen 121, 122 der Augen so gerichtet, dass die Augen auf einen Punkt in mittlerer Entfernung blicken. Der Konvergenzpunkt 123 kann durch Triangulation unter Verwendung des Konvergenzwinkels bestimmt werden. Die Lage des Konvergenzpunktes 123 bestimmt wiederum einen Abstand 121 bzw. 122 für die Fokusentfernung.In a second case, the viewing directions 121, 122 of the eyes are directed so that the eyes look at a point in the middle distance. The convergence point 123 can be determined by triangulation using the convergence angle. The position of the convergence point 123 in turn determines a distance 121 or 122 for the focus distance.

In einem dritten Fall sind die Blickrichtungen 131, 132 der Augen so gerichtet, dass die Augen auf einen Punkt in naher Entfernung blicken. Der Konvergenzpunkt 133 kann durch Triangulation unter Verwendung des Konvergenzwinkels bestimmt werden. Die Lage des Konvergenzpunktes 133 bestimmt wiederum einen Abstand 131 bzw. 132 für die Fokusentfernung.In a third case, the viewing directions 131, 132 of the eyes are directed such that the eyes look at a point at a close distance. The convergence point 133 can be determined by triangulation using the convergence angle. The position of the convergence point 133 in turn determines a distance 131 or 132 for the focus distance.

Für Entfernungen, die viel größer als ein Augenabstand sind, und Blickrichtungen, die nicht weit seitlich gerichtet sind, kann der Abstand des Konvergenzpunktes jeweils angenähert werden durch einen Abstand 114, 124, 134 gemessen senkrecht zur Verbindungslinie der Augen. Bei kleineren Abständen des Konvergenzpunktes können aber die für die beiden Augen unterschiedlichen Abstände berücksichtigt werden.For distances that are much greater than the distance between the eyes and viewing directions that are not directed far to the side, the distance of the convergence point can be approximated by a distance 114, 124, 134 measured perpendicular to the line connecting the eyes. However, if the convergence point distances are smaller, the different distances for the two eyes can be taken into account.

Die elektronische Steuereinrichtung 101 steuert die optischen Eigenschaften der Brillengläser 102, 103 abhängig von dem Konvergenzpunkt. Dazu kann in dem ersten Fall, bei dem der Brillenträger auf den weiter entfernt liegenden Punk blickt, eine Stärke der optischen Korrektur jedes Brillenglases abhängig von der Lage des Konvergenzpunkt 113 gewählt werden. Die Position an jedem der Brillengläser, an der die optische Achse des Brillenglases liegt, kann abhängig von der Durchblickrichtung durch das entsprechende Brillenglas eingestellt werden. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Gleitsichtbrille muss für eine gewünschte Sehkorrektur der Blick nicht mehr durch einen fest vorgegebenen Bereich der Brillengläser erfolgen. Die Korrektur folgt durch Ansteuerung der Brillengläser abhängig von dem Konvergenzpunkt und abhängig davon, an welcher Position die Blickrichtung jeweils das Brillenglas durchstößt.The electronic control device 101 controls the optical properties of the lenses 102, 103 depending on the convergence point. For this purpose, in the first case, in which the spectacle wearer looks at the point that is further away, a strength of the optical correction of each spectacle lens can be selected depending on the position of the convergence point 113. The position on each of the lenses at which the optical axis of the lens lies can be adjusted depending on the direction of viewing through the corresponding lens. In contrast to conventional progressive lenses, you no longer have to look through a fixed area of the lenses to achieve the desired vision correction. The correction follows by controlling the lenses depending on the convergence point and depending on the position at which the viewing direction penetrates the lens.

Entsprechend kann für den Fall, bei dem der Brillenträger auf den Punkt in mittlerer Entfernung blickt, eine Stärke der optischen Korrektur jedes Brillenglases abhängig von der Lage des Konvergenzpunkt 123 gewählt werden. Die Lage der so erzeugten effektiven Linse kann so eingestellt werden, dass die optische Achse der Brillengläser jeweils durch den Punkt des entsprechenden Brillenglases läuft, an dem die Blickrichtung des entsprechenden Auges das Brillenglas schneidet. Dies kann entsprechend auf für den Fall vorgenommen werden, bei dem der Brillenträger auf den Punkt 133 in naher Entfernung blickt und die Fokusentfernung entsprechend eingestellt wird. Die optische Achse des angesteuerten Brillenglases und des entsprechenden Auges können so zusammenfallen.Accordingly, in the case where the wearer of glasses looks at the point in the middle distance, a strength of the optical correction of each lens can be selected depending on the position of the convergence point 123. The position of the effective lens created in this way can be adjusted so that the optical axis of the spectacle lenses runs through the point of the corresponding spectacle lens at which the viewing direction of the corresponding eye intersects the spectacle lens. This can be done accordingly in the case where the wearer of the glasses looks at the point 133 at a close distance and the focus distance is adjusted accordingly. The optical axis of the controlled lens and the corresponding eye can thus coincide.

Anhand von 14 bis 17 wird eine Anwendung der elektronischen Brille nach Ausführungsbeispielen ausführlicher beschrieben. Im Alter lässt häufig die Fähigkeit zur Fokussierung in den Nahbereich nach, nicht jedoch die Fähigkeit zu stereoskopischem Sehen. Somit kann durch die elektronische Brille ein automatisches Gleitsichtglas realisiert werden, welches unabhängig von der Blickrichtung im gesamtem Blickbereich stets scharfe und aberrationsreduzierte Abbildungen liefert, da die Fokusentfernung aus dem Konvergenzwinkel der Blickrichtungen abgeleitet wird.Based on 14 until 17 An application of the electronic glasses is described in more detail according to exemplary embodiments. With age, the ability to focus at close range often decreases, but the ability to see stereoscopically does not. The electronic glasses can therefore be used to create an automatic progressive lens, which always provides sharp and aberration-reduced images in the entire viewing area, regardless of the viewing direction, since the focus distance is derived from the convergence angle of the viewing directions.

15 zeigt die typischen Durchblickrichtung F für den Fernpunkt und die Durchblickrichtung N für den Nahpunkt bei einer herkömmlichen Gleitsichtbrille. Die elektronische Brille kann auch eine entsprechende multifokale Linse realisieren. Bei Einsatz der elektronischen Brille kann jedoch der Durchblickpunkt N für die Nähe und/oder der Durchblickpunkt F für Ferne und/oder der Durchblickspunkt M für eine mittlere Entfernung an jede beliebige Stelle im Brillenglas gelegt werden. 15 bis 17 zeigen beispielhafte Lagen, die mit der elektronischen Brille zeitsequentiell realisiert werden können. Insbesondere können die jeweils dargestellten Lagen für Nahpunkt und Fernpunkt zeitlich nacheinander eingestellt werden, je nachdem, ob der Benutzer gerade in die Nähe oder Ferne blickt. Als Kriterium für die entsprechende Einstellung der optischen Eigenschaften der Brillengläser wird gezielt der Konvergenzwinkel verwendet, der den Konvergenzpunkt bestimmt. Es können unabhängig von der Durchblickrichtung durch die Brillengläser die passenden Fokussierungen vorgenommen werden. Es entsteht ein Gleitsichtglas, oder ein zeitsequentiell veränderliches Gleitsichtglas, bei dem die benötigte Fokusstärke und die Positionierung der entsprechenden Korrektur auf dem Brillenglas automatisch der Entfernung des Punktes, auf den geblickt wird, und der Durchblickrichtung durch die Brillengläser folgen. 15 shows the typical viewing direction F for the far point and the viewing direction N for the near point with conventional progressive lenses. The electronic glasses can also realize a corresponding multifocal lens. When using electronic glasses, however, the viewing point N can be used for close-up and/or visibility point F for distance and/or the viewing point M for medium distance can be placed anywhere in the lens. 15 until 17 show example situations that can be realized sequentially in time using electronic glasses. In particular, the positions shown for the near point and far point can be set one after the other, depending on whether the user is currently looking near or far. The convergence angle, which determines the convergence point, is specifically used as a criterion for the appropriate adjustment of the optical properties of the lenses. The appropriate focus settings can be made regardless of the direction in which the lenses are viewed. The result is a progressive lens, or a time-sequentially variable progressive lens, in which the required focus strength and the positioning of the corresponding correction on the lens automatically follow the distance of the point being looked at and the direction of viewing through the lenses.

18 und 19 illustrieren unterschiedliche Blickrichtungen in einer Vorderansicht der Brillengläser. In 18 ist der Blick aus Sicht des Brillenträgers nach links gerichtet. Der Durchtrittspunkt 144 des Sehstrahls durch das erste Brillenglas 102 ist durch ein Kreuzsymbol angedeutet. Der Durchtrittspunkt 145 des Sehstrahls durch das zweite Brillenglas 103 ist ebenfalls durch ein Kreuzsymbol angedeutet. In 19 ist der Blick aus Sicht des Brillenträgers nach rechts gerichtet. Die Korrekturstärke, die mit den Brillengläsern 102, 103 jeweils erreicht wird, wird abhängig von der Lage des Konvergenzpunktes eingestellt. Die entsprechende Einstellung erfolgt jeweils in der Umgebung des Durchblickpunkts 144 und des Durchblickpunkts 145, um eine optische Achse des Brillenglases entlang der optischen Achse des entsprechenden Auges auszurichten. Bei einer Änderung der Augenrichtung folgt die entsprechende Korrektur, die durch die Brillengläser 102, 103 erreicht wird, der sich ändernden Blickrichtung. 18 and 19 illustrate different viewing directions in a front view of the lenses. In 18 From the point of view of the person wearing the glasses, the gaze is directed to the left. The point of passage 144 of the visual ray through the first lens 102 is indicated by a cross symbol. The point of passage 145 of the visual beam through the second lens 103 is also indicated by a cross symbol. In 19 From the point of view of the person wearing the glasses, the gaze is directed to the right. The correction strength that is achieved with the lenses 102, 103 is set depending on the position of the convergence point. The corresponding adjustment takes place in the vicinity of the viewing point 144 and the viewing point 145 in order to align an optical axis of the spectacle lens along the optical axis of the corresponding eye. If the direction of the eyes changes, the corresponding correction, which is achieved by the lenses 102, 103, follows the changing direction of vision.

20 bis 22 veranschaulichen in einer Schnittansicht die Veränderung eines Durchblickpunkts in vertikaler Richtung. In 20 ist der Blick geradeaus gerichtet. In 21 ist der Blick nach unten gerichtet. In 22 ist der Blick nach oben gerichtet. Dabei ist jeweils die optische Achse der Blickrichtung eingezeichnet. Die optische Achse geht jeweils an anderen Stellen durch das Brillenglas. Die abhängig vom Abstand des Konvergenzpunktes jeweils benötigten Refraktionsänderungen werden um einen möglichst großen Bereichen um den Punkt eingestellt, an dem die Blickrichtung das Brillenglas 102 schneidet. 20 until 22 illustrate in a sectional view the change of a point of view in the vertical direction. In 20 the gaze is directed straight ahead. In 21 the gaze is directed downwards. In 22 the gaze is directed upwards. The optical axis of the viewing direction is shown in each case. The optical axis passes through the lens at different points. The refraction changes required depending on the distance from the convergence point are set in the largest possible range around the point at which the viewing direction intersects the spectacle lens 102.

Die Steuerung der Brillengläser derart, dass ein gewünschtes optisches Verhalten resultiert, ist in 23 und 24 detaillierter dargestellt. 23 und 24 zeigen jeweils nur eines der beiden Brillengläser, beispielsweise das erste Brillenglas 102. 23 zeigt beispielsweise einen Blick nach links, während 24 einen Blick nach rechts (jeweils vom Brillenträger aus gesehen) darstellt. Das Brillenglas 102 umfasst, wie unter Bezugnahme auf 11 und 12 beschrieben, wenigstens eine hinsichtlich der Refraktion und/oder Diffraktion elektrisch steuerbare Schicht. Das orthogonale Gitter in 23 und 24 repräsentiert die Ansteuermatrix. Durch elektrische Signale, die über die Ansteuermatrix an die elektrisch steuerbare Schicht angelegt werden, wird das optische Verhalten abhängig von der Lage des Konvergenzpunktes, also abhängig von der Fokusentfernung, und abhängig von dem Durchtrittspunkt 144 eingestellt. Mit den konzentrischen Ringbereichen 151-154 um den Durchtrittspunkt 144 der optischen Achsen des Auges wird die zusätzliche lokale optische Wirkung auf dem Brillenglas 102 angedeutet, die durch die Steuerung der optischen Eigenschaften erzeugt wird. Das Brillenglas 102 kann über seine gesamte Fläche, also auch außerhalb des Ringbereichs 151, über die Ansteuerung in seinen optischen Eigenschaften beeinflusst werden. Die entsprechenden Ringbereiche können sich entsprechend als Kreisringabschnitte fortsetzen, die den Rand des Brillenglases 102 schneiden.Controlling the lenses in such a way that the desired optical behavior results is in 23 and 24 presented in more detail. 23 and 24 only show one of the two lenses, for example the first lens 102. 23 for example, shows a look to the left while 24 represents a view to the right (as seen from the person wearing the glasses). The lens 102 includes, as referred to 11 and 12 described, at least one layer that can be electrically controlled with regard to refraction and / or diffraction. The orthogonal grid in 23 and 24 represents the control matrix. The optical behavior is adjusted depending on the position of the convergence point, i.e. depending on the focus distance, and depending on the passage point 144, by electrical signals that are applied to the electrically controllable layer via the control matrix. The concentric ring areas 151-154 around the point of passage 144 of the optical axes of the eye indicate the additional local optical effect on the spectacle lens 102, which is generated by controlling the optical properties. The optical properties of the spectacle lens 102 can be influenced over its entire surface, i.e. also outside the ring area 151, via the control. The corresponding ring areas can continue as circular ring sections that intersect the edge of the lens 102.

Bei einer Bewegung der Blickrichtung von der in 23 gezeigten Richtung zu der in 24 gezeigten Richtung wandert die Sehkorrektur, die durch die lokalen elektronisch gesteuerten optischen Eigenschaften in den Ringbereichen 151-154 erreicht wird, mit der Blickrichtung mit. Dies gilt unabhängig davon, ob sich eine Blickrichtung von oben nach unten oder von links nach rechts ändert. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen, unveränderlichen Gleitsichtglas kann auch im gesamten Übergangsbereich an jeder beliebigen Stelle stets die richtige optische Wirkung zugeschaltet werden, so dass Verzeichnungen und/oder eine Defokussierung vermieden oder zumindest reduziert werden.When the viewing direction moves from the in 23 direction shown in 24 In the direction shown, the vision correction, which is achieved by the local electronically controlled optical properties in the ring areas 151-154, moves with the viewing direction. This applies regardless of whether a viewing direction changes from top to bottom or from left to right. In contrast to a conventional, unchangeable progressive lens, the correct optical effect can always be switched on at any point in the entire transition area, so that distortion and/or defocusing are avoided or at least reduced.

25 zeigt ein weiteres Beispiel für die Anwendung der elektronischen Brille in einer Vorderansicht der Brillengläser. Es liegt eine relativ starke Konvergenzstellung der Augen vor, was der Fokussierung auf einen Nahpunkt entspricht. Die mit einem doppelten Kreuz gekennzeichneten Regionen können in ihrer optischen Wirkung so eingestellt werden, dass eine optimale Sehschärfe für den Nahpunkt erreicht wird. Wenn die Durchtrittspunkte über das Brillenglas wandern, wandert die entsprechende Sehkorrektur auf dem Brillenglas mit, wobei Verzeichnungen und/oder eine Defokussierung vermieden oder zumindest reduziert werden. 25 shows another example of the use of electronic glasses in a front view of the lenses. There is a relatively strong convergence position of the eyes, which corresponds to focusing on a near point. The optical effect of the regions marked with a double cross can be adjusted so that optimal visual acuity for the near point is achieved. When the passage points move over the lens, the corresponding vision correction moves along on the lens, with distortions and/or defocusing being avoided or at least reduced.

26 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 160 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann von der elektronischen Brille nach einem Ausführungsbeispiel automatisch ausgeführt werden. 26 is a flowchart of a method 160 according to an exemplary embodiment. The method can be carried out automatically by the electronic glasses according to an exemplary embodiment.

Bei Schritt 161 wird eine erste Blickrichtung eines ersten Auges bestimmt. Bei Schritt 162 wird eine zweite Blickrichtung eines zweiten Auges bestimmt. Die Schritte 161 und 162 können wie für die Schritte 51-55 und 61-65 des Verfahrens 50 von 5 beschrieben ausgeführt werden.At step 161, a first viewing direction of a first eye is determined. At step 162, a second viewing direction of a second eye is determined. Steps 161 and 162 may be as for steps 51-55 and 61-65 of method 50 of 5 described.

Bei Schritt 163 wird die Lage eines Konvergenzpunktes ermittelt. Die Bestimmung der Lage des Konvergenzpunktes kann die Bestimmung eines Konvergenzwinkels abhängig von der ersten Blickrichtung und der zweiten Blickrichtung umfassen. Die Bestimmung der Lage des Konvergenzpunktes kann die Bestimmung einer Fokusentfernung umfassen.At step 163, the location of a convergence point is determined. Determining the location of the convergence point can include determining a convergence angle depending on the first viewing direction and the second viewing direction. Determining the location of the convergence point may include determining a focus distance.

Bei Schritt 164 wird wenigstens eine elektroaktive Linse durch ein Steuersignal abhängig von der Lage des Konvergenzpunkts und des Durchstoßpunktes angesteuert. Die Ansteuerung kann so erfolgen, dass die Korrekturstärke von dem Abstand des Konvergenzpunkts von der Brille abhängt. Die Ansteuerung kann so erfolgen, dass die optischen Achsen der Brillengläser von der Lage des mindestens einen Durchblickpunkts an dem jeweiligen Brillenglas abhängt.At step 164, at least one electroactive lens is controlled by a control signal depending on the location of the convergence point and the penetration point. The control can be carried out in such a way that the correction strength depends on the distance of the convergence point from the glasses. The control can take place in such a way that the optical axes of the spectacle lenses depend on the position of the at least one viewing point on the respective spectacle lens.

Die Schritte 161 bis 164 können wiederholt werden, um die elektronische Brille dynamisch an die jeweiligen Blickrichtungen und die jeweilige Fokusentfernung anzupassen.Steps 161 to 164 can be repeated to dynamically adapt the electronic glasses to the respective viewing directions and the respective focus distance.

Mit der elektronischen Brille, die unter Bezugnahme auf 11 bis 26 beschrieben wurde, können verschiedene vorteilhafte Wirkungen erreicht werden. Da die optische Wirkung mit der Blickrichtung mitwandert, können auch bei einem sehr schrägen Durchtritt der Blickrichtung durch die Brillengläser, wie er etwa am Brillenrand stattfindet, optischen Fehler verringert werden. Aus der mit der Detektionseinrichtung ermittelten Konvergenzstellung der Augen kann auf die gewünschte Fokusentfernung geschlossen werden. Für jeden beliebigen Durchtrittspunkt kann die dafür erforderliche optische Zusatzwirkung eingestellt werden.With the electronic glasses that refer to 11 until 26 has been described, various beneficial effects can be achieved. Since the optical effect moves with the direction of viewing, optical errors can be reduced even if the viewing direction passes through the lenses at a very oblique angle, such as occurs at the edge of the glasses. The desired focus distance can be deduced from the convergence position of the eyes determined with the detection device. The additional optical effect required can be set for any point of entry.

Die elektronische Brille nach Ausführungsbeispielen ist so ausgestaltet, dass die optischen Achsen der elektronisch steuerbaren Brillengläser der Blickrichtung des Brillenträgers folgen. Die elektronische Brille kann so ausgestaltet sein, dass die Fokuswirkung zentriert um die Durchtrittspunkte erfolgt, also zentriert um die mit der Blickrichtung mitwandernden optischen Achsen. Die Durchtrittspunkte und die Fokusentfernung können mit Hilfe mehrerer Lichtsender und mehrerer Sensorelemente bestimmt werden. In Abhängigkeit des Blick-Konvergenzwinkels der Augen kann die erforderliche Fokussierung bestimmt werden. Die Durchtrittspunkte und damit die Mitte der optisch aktiven Zonen werden jeweils aus der Blickrichtung bestimmt. Dies kann individuell für jedes der Brillengläser erfolgen. Die optisch aktiven Zonen der Brillengläser werden so beeinflusst, dass sich die erforderliche optische Wirkung für eine optimale Fokussierung einstellt.The electronic glasses according to exemplary embodiments are designed in such a way that the optical axes of the electronically controllable lenses follow the direction of vision of the wearer of the glasses. The electronic glasses can be designed in such a way that the focus effect is centered around the points of passage, i.e. centered around the optical axes that move along with the viewing direction. The penetration points and the focus distance can be determined using several light transmitters and several sensor elements. The required focusing can be determined depending on the convergence angle of the eyes. The passage points and thus the center of the optically active zones are determined from the viewing direction. This can be done individually for each of the lenses. The optically active zones of the lenses are influenced in such a way that the necessary optical effect is achieved for optimal focusing.

Wie aus den obigen Beschreibungen von Varianten der Ausführungsbeispiele ersichtlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Diese sind daher nur als Veranschaulichung zu verstehen.As can be seen from the above descriptions of variants of the exemplary embodiments, the invention is not limited to the exemplary embodiments shown. These are therefore only to be understood as illustrations.

Claims (21)

Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung, wobei die Vorrichtung umfasst: wenigstens zwei Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) und eine Mehrzahl (16, 26) von Sensorelementen (15, 25; 31), wobei die wenigstens zwei Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) und die Mehrzahl (16, 26) von Sensorelementen (15, 25; 31) an einem Brillengestell (10, 20) angeordnet sind, und eine elektronische Auswerteeinrichtung (9), die mit der Mehrzahl (16, 26) von Sensorelementen (15, 25; 31) gekoppelt ist und die eingerichtet ist, um Richtungen von Lichtstrahlen (33, 34; 77-79; 81, 82) zu ermitteln, die von den wenigstens zwei Lichtsendern (11-14, 21-24; 31; 70; 74) ausgesandt und auf eines der Sensorelemente (15, 25) reflektiert wurden, und um aus den ermittelten Richtungen der Lichtstrahlen (33, 34; 77-79; 81, 82) die Blickrichtung zu bestimmen, wobei die wenigstens zwei Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) eingerichtet sind, um Licht jeweils in einer Ebene als Lichtfächer oder über einen fächerförmigen Bereich gescannt auszusenden.Device for determining a viewing direction, the device comprising: at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) and a plurality (16, 26) of sensor elements (15, 25; 31), the at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) and the plurality (16, 26) of sensor elements (15, 25; 31) are arranged on a spectacle frame (10, 20), and an electronic evaluation device (9) which is coupled to the plurality (16, 26) of sensor elements (15, 25; 31) and which is set up to determine the directions of light beams (33, 34; 77-79; 81, 82). determine which were emitted by the at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) and reflected onto one of the sensor elements (15, 25), and from the determined directions of the light beams (33, 34; 77-79; 81, 82) to determine the direction of view, wherein the at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) are set up to each emit light in one plane as a light fan or scanned over a fan-shaped area. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens zwei der Ebenen, in denen zwei unterschiedliche Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) Licht aussenden, gegeneinander geneigt sind.Device according to Claim 1 , whereby at least two of the planes in which two different light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) emit light are inclined towards one another. Vorrichtung zum Ermitteln einer Blickrichtung, wobei die Vorrichtung umfasst: wenigstens zwei Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) und eine Mehrzahl (16, 26) von Sensorelementen (15, 25; 31), wobei die wenigstens zwei Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) und die Mehrzahl (16, 26) von Sensorelementen (15, 25; 31) an einem Brillengestell (10, 20) angeordnet sind, wobei jeder der wenigstens zwei Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) so ausgestaltet ist, dass ausgesandtes Licht richtungsabhängig kodiert wird, und eine elektronische Auswerteeinrichtung (9), die mit der Mehrzahl (16, 26) von Sensorelementen (15, 25; 31) gekoppelt ist und die eingerichtet ist, um Richtungen von Lichtstrahlen (33, 34; 77-79; 81, 82) zu ermitteln, die von den wenigstens zwei Lichtsendern (11-14, 21-24; 31; 70; 74) ausgesandt und auf eines der Sensorelemente (15, 25) reflektiert wurden, und um aus den ermittelten Richtungen der Lichtstrahlen (33, 34; 77-79; 81, 82) die Blickrichtung zu bestimmen.Device for determining a viewing direction, the device comprising: at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) and a plurality (16, 26) of sensor elements (15, 25; 31), the at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) and the plurality (16, 26) of sensor elements (15, 25; 31) are arranged on a spectacle frame (10, 20), each of the at least two Light transmitter (11-14, 21-24; 31; 70; 74) is designed so that emitted light is encoded depending on the direction, and an electronic evaluation device (9) which is coupled to the plurality (16, 26) of sensor elements (15, 25; 31) and which is set up to determine the directions of light beams (33, 34; 77-79; 81, 82). determine which were emitted by the at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) and reflected onto one of the sensor elements (15, 25), and from the determined directions of the light beams (33, 34; 77-79; 81, 82) to determine the direction of view. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mehrzahl (16, 26) von Sensorelementen (15, 25; 31) entlang einem Rand eines Brillenglases (2, 3) an dem Brillengestell (10, 20) angeordnet ist.Device according to one of the Claims 1 until 3 , wherein the plurality (16, 26) of sensor elements (15, 25; 31) is arranged along an edge of a spectacle lens (2, 3) on the spectacle frame (10, 20). Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Mehrzahl (16, 26) von Sensorelementen (15, 25; 31) einen Rand eines ersten Brillenglases (2; 102) wenigstens teilweise umgibt, und wobei eine weitere Mehrzahl (16, 26) von Sensorelementen (15, 25; 31) einen Rand eines zweiten Brillenglases (3; 103) wenigstens teilweise umgibt.Device according to one of the preceding claims, wherein the plurality (16, 26) of sensor elements (15, 25; 31) at least partially surrounds an edge of a first spectacle lens (2; 102), and wherein a further plurality (16, 26) of sensor elements (15, 25; 31) at least partially surrounds an edge of a second spectacle lens (3; 103). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder der zwei Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) eingerichtet ist, um Licht in mehreren unterschiedlichen Richtungen auszusenden und das ausgesandte Licht richtungsabhängig zu kodieren.Device according to one of the preceding claims, wherein each of the two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) is set up to emit light in several different directions and to encode the emitted light depending on the direction. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei wenigstens einer der Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) eine steuerbare Lichtablenkeinrichtung (72) umfasst, um das ausgesandte Licht durch eine zeitliche Veränderung einer Lichtstrahlrichtung richtungsabhängig zu kodieren.Device according to Claim 6 , wherein at least one of the light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) comprises a controllable light deflection device (72) in order to encode the emitted light in a direction-dependent manner by changing a light beam direction over time. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei wenigstens einer der Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) eingerichtet ist, um Licht unterschiedlicher Wellenlängen (77-79) in unterschiedliche Richtungen auszusenden, um das ausgesandte Licht richtungsabhängig zu kodieren.Device according to Claim 6 or Claim 7 , wherein at least one of the light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) is set up to emit light of different wavelengths (77-79) in different directions in order to encode the emitted light depending on the direction. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektronische Auswerteeinrichtung (9) eingerichtet ist, um die wenigstens zwei Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) in einem zeitlichen Multiplexbetrieb zu steuern.Device according to one of the preceding claims, wherein the electronic evaluation device (9) is set up to control the at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) in a time multiplex operation. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektronische Auswerteeinrichtung (9) eingerichtet ist, um aus einer ersten Blickrichtung (111; 121; 131) eines ersten Auges und einer zweiten Blickrichtung (112; 122; 132) eines zweiten Auges einen Konvergenzpunkt (113; 123; 133) zu ermitteln.Device according to one of the preceding claims, wherein the electronic evaluation device (9) is set up to determine a convergence point (113) from a first viewing direction (111; 121; 131) of a first eye and a second viewing direction (112; 122; 132) of a second eye ; 123; 133). Vorrichtung nach Anspruch 10, umfassend eine Steuerung (10; 101) zum Steuern optischer Eigenschaften eines ersten Brillenglases (102) und/oder optischer Eigenschaften eines zweiten Brillenglases (103) abhängig von dem ermittelten Konvergenzpunkt (113; 123; 133).Device according to Claim 10 , comprising a controller (10; 101) for controlling optical properties of a first spectacle lens (102) and / or optical properties of a second spectacle lens (103) depending on the determined convergence point (113; 123; 133). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Vorrichtung als Datenbrille ausgestaltet ist und wobei die Vorrichtung eine Steuerung (10; 101) zum Auslösen unterschiedlicher Steuervorgänge abhängig von der Blickrichtung umfasst, wobei die Steuerung (10; 101) eingerichtet ist, um Funktionen der Datenauswahl und/oder Datendarstellung abhängig von der Blickrichtung zu steuern.Device according to one of the Claims 1 until 9 , wherein the device is designed as data glasses and wherein the device comprises a controller (10; 101) for triggering different control processes depending on the viewing direction, wherein the controller (10; 101) is set up to perform data selection and / or data display functions depending on to control the direction of view. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Steuerung (10; 101) eingerichtet ist, um eine Dateneinspiegelung auf ein erstes Brillenglas (102) und/oder auf ein zweites Brillenglas (103) abhängig von einer Lage eines Konvergenzpunktes (113; 123; 133) der Blickrichtungen beider Augen zu steuern.Device according to Claim 12 , wherein the control (10; 101) is set up to reflect data onto a first spectacle lens (102) and/or onto a second spectacle lens (103) depending on the position of a convergence point (113; 123; 133) of the viewing directions of both eyes steer. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Steuerung (10; 101) eingerichtet ist, um einen Inhalt eingespiegelter Daten abhängig von der Blickrichtung zu steuern.Device according to Claim 12 or 13 , wherein the controller (10; 101) is set up to control the content of reflected data depending on the viewing direction. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Steuerung (10; 101) eingerichtet ist, um abhängig von der Blickrichtung wenigstens eine der folgenden Prozeduren zu steuern: - blickrichtungsgesteuerte Dateneinspiegelung, - Auswahl von dargestellten Daten, - Positionierung von dargestellten Daten, und/oder - Einstellen einer virtuellen Objektebene, in der Daten dargestellt werden, abhängig von einem ermittelten Konvergenzpunkt.Device according to one of the Claims 12 until 14 , wherein the control (10; 101) is set up to control at least one of the following procedures depending on the viewing direction: - viewing direction-controlled data input, - selection of displayed data, - positioning of displayed data, and / or - setting a virtual object level, in which data is displayed, depending on a determined convergence point. Verfahren zum Ermitteln einer Blickrichtung, umfassend: Aussenden von Licht durch wenigstens zwei Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74), wobei die wenigstens zwei Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) Licht jeweils in einer Ebene als Lichtfächer oder über einen fächerförmigen Bereich gescannt aussenden, Bestimmen von Richtungen von Lichtstrahlen (33, 34; 77-79; 81, 82), die von den wenigstens zwei Lichtsendern (11-14, 21-24; 31; 70; 74) ausgesandt und von einer Hornhaut (40) auf ein Sensorelement (15, 16; 31) reflektiert wurden, und Ermitteln der Blickrichtung aus den bestimmten Richtungen der Lichtstrahlen (33, 34; 77-79; 81, 82).Method for determining a viewing direction, comprising: Emitting light by at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74), the at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) each emitting light in one plane as light fans or send it scanned over a fan-shaped area, Determining directions of light rays (33, 34; 77-79; 81, 82) emitted by the at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) and from a cornea (40). Sensor element (15, 16; 31) were reflected, and Determining the direction of view from the specific directions of the light rays (33, 34; 77-79; 81, 82). Verfahren zum Ermitteln einer Blickrichtung, umfassend: Aussenden von Licht durch wenigstens zwei Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74), wobei jeder der wenigstens zwei Lichtsender (11-14, 21-24; 31; 70; 74) das ausgesandte Licht richtungsabhängig kodiert, Bestimmen von Richtungen von Lichtstrahlen (33, 34; 77-79; 81, 82), die von den wenigstens zwei Lichtsendern (11-14, 21-24; 31; 70; 74) ausgesandt und von einer Hornhaut (40) auf ein Sensorelement (15, 16; 31) reflektiert wurden, und Ermitteln der Blickrichtung aus den bestimmten Richtungen der Lichtstrahlen (33, 34; 77-79; 81, 82).Method for determining a viewing direction, comprising: emitting light by at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74), each of the at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) the emitted light is encoded depending on the direction, determining directions of light beams (33, 34; 77-79; 81, 82) emitted by the at least two light transmitters (11-14, 21-24; 31; 70; 74) and were reflected from a cornea (40) onto a sensor element (15, 16; 31), and determining the direction of view from the specific directions of the light rays (33, 34; 77-79; 81, 82). Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Blickrichtung aus den bestimmten Richtungen der Lichtstrahlen (33, 34; 77-79; 81, 82) und den bekannten Positionen von Augen (4, 5) relativ zu einer Brillenfassung ermittelt wird.Procedure according to Claim 16 or 17 , whereby the viewing direction is determined from the specific directions of the light rays (33, 34; 77-79; 81, 82) and the known positions of eyes (4, 5) relative to a spectacle frame. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis Anspruch 18, das mit der Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 durchgeführt wird.Procedure according to one of the Claims 16 until Claim 18 , with the device (1) according to one of the Claims 1 until 15 is carried out. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Verfahren zum Betreiben einer Datenbrille dient und weiter ein Auslösen unterschiedlicher Steuervorgänge abhängig von der Blickrichtung, wobei Funktionen der Datenauswahl und/oder Datendarstellung abhängig von der Blickrichtung gesteuert werden, umfasst.Procedure according to one of the Claims 16 until 19 , wherein the method is used to operate data glasses and further includes triggering different control processes depending on the viewing direction, with data selection and / or data display functions being controlled depending on the viewing direction. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei abhängig von der ermittelten Blickrichtung wenigstens eine der folgenden Prozeduren gesteuert wird: - blickrichtungsgesteuerte Dateneinspiegelung, - Auswahl von dargestellten Daten, - Positionierung von dargestellten Daten, - Einstellen einer virtuellen Objektebene, in der Daten dargestellt werden, abhängig von einem ermittelten Konvergenzpunkt, und/oder - Steuern optischer Eigenschaften wenigstens eines Brillenglases (102, 103).Procedure according to one of the Claims 16 until 20 , whereby at least one of the following procedures is controlled depending on the determined viewing direction: - viewing direction-controlled data reflection, - selection of displayed data, - positioning of displayed data, - setting a virtual object level in which data are displayed, depending on a determined convergence point, and /or - Controlling optical properties of at least one lens (102, 103).
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