DE102013201773B4 - Head-carried optical instrument and method for adjusting a head-carried optical instrument - Google Patents
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Abstract
Kopfgetragenes optisches Instrument (1) mit
- einem linken Abbildungselement (20) für ein linkes Auge (4) und einem rechten Abbildungselement (20) für ein rechtes Auge (4) eines Benutzers, wobei die Abbildungselemente (20) jeweils dazu eingerichtet sind, ein Bild in einem jeweiligen Auge (4) des Benutzers zu erzeugen, und mit
- einem Befestigungsmechanismus (30), mit welchem jeweils eines der Abbildungselemente (20) vor einem Auge (4) des Benutzers befestigbar ist, gekennzeichnet durch
- ein Augenparametermesselement (40), das dazu eingerichtet ist, zumindest eine Dioptrie des linken und des rechten Auges (4) des Benutzers als einen Augenparameter zu bestimmen, wobei
- ein Einstellelement (50) dazu eingerichtet ist, automatisch einen Fokus eines jeden Abbildungselements (20) als einen optischen und/oder geometrischen Parameter in Abhängigkeit der bestimmten Dioptrie einzustellen.
Head-carried optical instrument (1) with
- a left imaging element (20) for a left eye (4) and a right imaging element (20) for a right eye (4) of a user, the imaging elements (20) each being set up to display an image in a respective eye (4 ) of the user, and with
- A fastening mechanism (30) with which one of the imaging elements (20) can be fastened in front of an eye (4) of the user, characterized by
- An eye parameter measuring element (40) which is set up to determine at least one diopter of the left and right eye (4) of the user as an eye parameter, wherein
- An adjustment element (50) is set up to automatically set a focus of each imaging element (20) as an optical and / or geometric parameter depending on the determined diopter.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein kopfgetragenes optisches Instrument mit mindestens einem Abbildungselement, wobei das Abbildungselement dazu eingerichtet ist, ein Bild in mindestens einem Auge eines Benutzers zu erzeugen, und mit einem Befestigungsmechanismus, mit welchem jeweils eines der Abbildungselemente vor einem oder beiden Augen des Benutzers befestigbar ist, sowie ein Verfahren zum Justieren eines solchen kopfgetragenen optischen Instruments.The present invention relates to a head-worn optical instrument with at least one imaging element, the imaging element being set up to generate an image in at least one eye of a user, and with a fastening mechanism with which one of the imaging elements can be fastened in front of one or both eyes of the user is, and a method for adjusting such a head-carried optical instrument.
Stand der TechnikState of the art
Kopfgetragene Instrumente, sogenannte Head Mounted Displays (HMD) erlangen zunehmend an Bedeutung in einer Vielzahl von technischen Anwendungsgebieten. Beispielsweise gewinnen 3D-Brillen für stereoskopische Wahrnehmung in der Unterhaltungsindustrie immer mehr an Bedeutung. Kopfgetragene optische Instrumente, beispielsweise Lupen oder Operationsmikroskope, bilden mittlerweile einen wichtigen Teil der Medizintechnik.Head-mounted instruments, so-called head-mounted displays (HMD), are becoming increasingly important in a large number of technical fields of application. For example, 3D glasses are becoming increasingly important for stereoscopic perception in the entertainment industry. Head-worn optical instruments, such as magnifying glasses or surgical microscopes, have become an important part of medical technology.
Ein Benutzer montiert das kopfgetragene optische Instrument an seinen Kopf, so dass sich optische Abbildungselemente vor seinen Augen befinden. Der Benutzer muss zunächst die Eigenschaften des kopfgetragenen optischen Instruments auf seine Bedürfnisse und seine individuellen Augenparameter einstellen.A user mounts the head-carried optical instrument to his head so that optical imaging elements are in front of his eyes. The user must first adjust the properties of the head-worn optical instrument to his needs and his individual eye parameters.
Augenparameter umfassen dabei beispielsweise den Abstand der Pupillen oder die Höhendifferenz oder die Dioptrien der beiden Augen des Benutzers. Jeder Mensch hat dabei unterschiedliche Augenparameter und daher ist für jeden Menschen eine unterschiedliche Einstellung des kopfgetragenen optischen Instruments erforderlich.Eye parameters include, for example, the distance between the pupils or the height difference or the diopter of the user's two eyes. Each person has different eye parameters and therefore a different setting of the head-worn optical instrument is required for each person.
Der Benutzer muss die Einstellungen zumeist manuell an dem kopfgetragenen optischen Instrument selbst vornehmen. Dabei muss der Benutzer die Einstellelemente für die Abbildungselemente an dem kopfgetragenen optischen Instrument ertasten und die Einstellungen vornehmen, ohne die Einstellelemente dabei sehen zu können. Dies erweist sich oftmals als sehr umständlich, unhandlich und unpraktisch.The user usually has to make the settings manually on the head-carried optical instrument. The user must feel the setting elements for the imaging elements on the head-carried optical instrument and make the settings without being able to see the setting elements. This often proves to be very cumbersome, unwieldy and impractical.
Es ist daher wünschenswert eine Methode bereitzustellen, um die Anpassung eines kopfgetragenen optischen Instruments an die Bedürfnisse und Augenparameter des Benutzers signifikant zu erleichtern.It is therefore desirable to provide a method to significantly facilitate the adaptation of a head-worn optical instrument to the needs and eye parameters of the user.
Die
Die
Weitere kopfgetragene optische Instrumente sind aus der
Kurzfassung der ErfindungSummary of the invention
Erfindungsgemäß werden ein kopfgetragenes optisches Instrument sowie ein Verfahren zum Justieren von kopfgetragenen optischen Instrumenten mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a head-carried optical instrument and a method for adjusting head-carried optical instruments with the features of the independent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the subclaims and the following description.
Ein erfindungsgemäßes kopfgetragenes optisches Instrument weist mindestens ein Abbildungselement und einen Befestigungsmechanismus auf. Das Abbildungselement ist dazu eingerichtet, ein Bild in mindestens einem Auge eines Benutzers zu erzeugen. Mittels des Befestigungsmechanismus ist jeweils ein Abbildungselement vor einem oder beiden Augen des Benutzers befestigbar. Ein Augenparametermesselement ist dazu eingerichtet, zumindest einen Augenparameter zumindest eines der Augen des Benutzers zu bestimmen, und ein Einstellelement ist dazu eingerichtet, zumindest einen optischen und/oder geometrischen Parameter eines jeden Abbildungselements in Abhängigkeit des zumindest einen bestimmten Augenparameters einzustellen.A head-worn optical instrument according to the invention has at least one imaging element and a fastening mechanism. The imaging element is set up to generate an image in at least one eye of a user. An imaging element can be fastened in front of one or both eyes of the user by means of the fastening mechanism. An eye parameter measuring element is set up to determine at least one eye parameter of at least one of the user's eyes, and a setting element is set up to set at least one optical and / or geometric parameter of each imaging element as a function of the at least one specific eye parameter.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum Justieren von kopfgetragenen optischen Instrumenten mit mindestens einem Abbildungselement, das dazu eingerichtet ist, ein Bild in mindestens einem Auge eines Benutzers zu erzeugen.The invention further relates to a method for adjusting head-carried optical instruments with at least one imaging element, which is set up to generate an image in at least one eye of a user.
Dabei wird zumindest ein Augenparameter zumindest eines der Augen des Benutzers bestimmt. Jedes Abbildungselement wird derart automatisch verstellt, dass zumindest ein optischer und/oder geometrischer Parameter eines jeden Abbildungselements in Abhängigkeit des zumindest einen bestimmten Augenparameters eingestellt wird.At least one eye parameter of at least one of the user's eyes is determined. Each imaging element is automatically adjusted such that at least one optical and / or geometric parameter of each imaging element is set as a function of the at least one specific eye parameter.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das Abbildungselement kann beispielsweise dazu dienen, ein zu untersuchendes Objekt vergrößert darzustellen. Das Abbildungselement ist dann dazu eingerichtet, in einem Auge des Benutzers ein vergrößertes Bild zu erzeugen. Mittels des Befestigungsmechanismus kann das Abbildungselement vor dem entsprechenden Auge befestigt werden. Das Augenparametermesselement kann insbesondere Augenparameter dieses Auges bestimmen, vor welchem das Abbildungselement befestigt ist. Insbesondere können dabei das Augenparametermesselement und das Abbildungselement als ein gemeinsames Element ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass die Augenparameter des anderen Auges bestimmt werden, vor welchem das Abbildungselement nicht befestigt ist, wobei dann zweckmäßigerweise von gleichen Augenparametern für beide Augen ausgegangen wird. Für einige Augenparameter hingegen kann es zweckmäßig sein, beide Augen zu untersuchen, beispielsweise für eine Pupillendistanz, also der Abstand der Pupillen beider Augen zueinander.The imaging element can be used, for example, for an object to be examined to show enlarged. The imaging element is then set up to generate an enlarged image in one eye of the user. The imaging element can be fastened in front of the corresponding eye by means of the fastening mechanism. The eye parameter measuring element can in particular determine eye parameters of this eye, in front of which the imaging element is attached. In particular, the eye parameter measuring element and the imaging element can be designed as a common element. It is also conceivable for the eye parameters of the other eye to be determined, in front of which the imaging element is not fastened, in which case it is then expedient to assume the same eye parameters for both eyes. For some eye parameters, on the other hand, it can be useful to examine both eyes, for example for a pupil distance, i.e. the distance between the pupils of both eyes.
Mittels des Befestigungsmechanismus kann das Abbildungselement auch von einem Auge zum anderen Auge verschoben werden, wenn der Benutzer das Auge wechseln möchte, mit welchem er das Abbildungselement nutzt. Dabei bietet es sich insbesondere an, dass das Augenparametermesselement die Parameter des Auges bestimmt, vor welchem das Abbildungselement befestigt ist. Somit kann das Abbildungselement stets bezüglich der Augenparameter des Auges eingestellt werden, vor welchem das Abbildungselement gerade befestigt ist.By means of the fastening mechanism, the imaging element can also be moved from one eye to the other eye if the user wants to change the eye with which he uses the imaging element. It is particularly advisable that the eye parameter measuring element determines the parameters of the eye in front of which the imaging element is attached. Thus, the imaging element can always be adjusted with respect to the eye parameters of the eye in front of which the imaging element is currently attached.
Das Abbildungselement kann auch dazu eingerichtet sein, in beiden Augen des Benutzers ein Bild zu erzeugen. In diesem Fall kann das Augenparametermesselement die Augenparameter von einem der Augen oder von beiden Augen bestimmen.The imaging element can also be set up to generate an image in both eyes of the user. In this case, the eye parameter measuring element can determine the eye parameters of one of the eyes or of both eyes.
Setzt der Benutzer das erfindungsgemäße kopfgetragene optische Instrument auf seinen Kopf auf, werden das Abbildungselement bzw. die Abbildungselemente automatisch auf die individuellen Bedürfnisse des Benutzers eingestellt. Mittels des Augenparametermesselements werden die wichtigsten Parameter, welche ein Auge charakterisieren, bestimmt. Die optischen Augenparameter unterscheiden sich von Benutzer zu Benutzer, je nachdem ob ein Benutzer beispielsweise eine Brille trägt, ob er kurzsichtig ist oder ob er weitsichtig ist. Die Augen eines jeden Benutzers weisen folglich charakteristische Augenparameter auf. Erfindungsgemäß werden das Abbildungselement bzw. die Abbildungselemente präzise auf die Augenparameter des Benutzers eingestellt und justiert. Trägt der Benutzer eine Brille, muss er die Brille nicht aufbehalten, wenn er das kopfgetragene optische Instrument benutzt. Das Abbildungselement wird automatisch auf die Dioptrien des Benutzers eingestellt.If the user places the head-carried optical instrument according to the invention on his head, the imaging element or the imaging elements are automatically adjusted to the individual needs of the user. The most important parameters that characterize an eye are determined by means of the eye parameter measurement element. The optical eye parameters differ from user to user, depending on whether a user is wearing glasses, for example, whether he is nearsighted or whether he is farsighted. The eyes of each user consequently have characteristic eye parameters. According to the invention, the imaging element or elements are precisely adjusted and adjusted to the user's eye parameters. If the user wears glasses, he does not have to keep the glasses on when using the head-worn optical instrument. The imaging element is automatically adjusted to the diopter of the user.
Nach Aufsetzen des kopfgetragenen optischen Instruments nimmt der Benutzer lediglich eine grobe Vorjustierung per Hand vor. Der Benutzer bringt dabei nur das Augenparametermesselement derart vor sein Auge, dass das Augenparametermesselement die Augenparameter des Auges bestimmen kann. Die Feinjustierung erfolgt vollkommen automatisch. Das Einstellelement justiert das Abbildungselement und stellt es für den Benutzer individuell ein.After putting on the head-carried optical instrument, the user only makes a rough pre-adjustment by hand. The user only brings the eye parameter measuring element in front of his eye in such a way that the eye parameter measuring element can determine the eye parameters of the eye. The fine adjustment is completely automatic. The setting element adjusts the imaging element and sets it individually for the user.
Somit muss der Benutzer die sensible Feinjustierung nicht mehr per Hand vornehmen. Manuelle Feinjustierungen nehmen oft viel Zeit in Anspruch und sind aufwendig und umständlich gestaltet. Oftmals wird in diesen Fällen auch erst während der Nutzung bemerkt, dass das kopfgetragene optische Instrument noch nicht korrekt feinjustiert ist. Die manuelle Feinjustierung muss dann während der Nutzung des kopfgetragenen optischen Instruments nochmals wiederholt werden. All diese Nachteile werden mit einem erfindungsgemäßen kopfgetragenen optischen Instrument behoben.This means that the user no longer has to carry out the sensitive fine adjustment by hand. Manual fine adjustments often take a lot of time and are complex and cumbersome. In these cases, it is often only noticed during use that the head-worn optical instrument has not yet been correctly adjusted. The manual fine adjustment must then be repeated again while using the head-carried optical instrument. All of these disadvantages are eliminated with a head-worn optical instrument according to the invention.
Der Vorgang der Bestimmung des Augenparameters bzw. der Augenparameter sowie der Einstellung des Einstellelements können beispielsweise nur durchgeführt werden, sobald der Benutzer das kopfgetragene optische Instrument aufsetzt. Der Vorgang kann auch während des Betriebs des kopfgetragenen optischen Instruments wiederholt werden, beispielsweise in fest vorgegebenen Zeitabständen.The process of determining the eye parameter or parameters and the setting of the setting element can, for example, only be carried out as soon as the user puts on the head-carried optical instrument. The process can also be repeated during the operation of the head-carried optical instrument, for example at fixed, predetermined time intervals.
Die unterschiedlichen Augenparameter und Einstellungen für unterschiedliche Benutzer können in Form von Benutzerprofilen abgespeichert werden. Für jeden Benutzer werden dann die Bestimmung des Augenparameters bzw. der Augenparameter und die Einstellung des Einstellelements ein Mal durchgeführt und in dem Benutzerprofil gespeichert. Setzt der Benutzer das kopfgetragene optische Instrument zu einem späteren Zeitpunkt wieder auf, wählt er sein individuelles Benutzerprofil aus und das kopfgetragene optische Instrument wird automatisch korrekt eingestellt, ohne dass Augenparameter erneut bestimmt werden müssen.The different eye parameters and settings for different users can be saved in the form of user profiles. The determination of the eye parameter or parameters and the setting of the setting element are then carried out once for each user and stored in the user profile. If the user puts the head-carried optical instrument back on at a later point in time, he selects his individual user profile and the head-carried optical instrument is automatically correctly set without having to determine eye parameters again.
Das Einstellelement kann dabei Einfluss auf optische und/oder geometrische Parameter des Abbildungselements bzw. der Abbildungselemente haben. Beispielsweise kann das Einstellelement die geometrische Position des Abbildungselements von dem oder den Augen des Benutzers verändern. Dazu kann das Einstellelement beispielsweise Einfluss auf das Befestigungselement nehmen. Das Einstellelement kann auch die optischen Parameter des Abbildungselements verändern, z.B. um eine Fehlsichtigkeit des Benutzers zu kompensieren.The setting element can have an influence on optical and / or geometric parameters of the imaging element or the imaging elements. For example, the setting element can change the geometric position of the imaging element from the user's eyes. For this purpose, the setting element can influence the fastening element, for example. The setting element can also change the optical parameters of the imaging element, e.g. to compensate for ametropia of the user.
Das kopfgetragene optische Instrument kann aus Sicherheitsgründen auch über eine Notabschaltung verfügen, die das Augenparametermesselement und/oder das Einstellelement deaktiviert. Die Feinjustierung des kopfgetragenen optischen Instruments kann im Falle einer Notabschaltung manuell durch den Benutzer erfolgen. For safety reasons, the head-carried optical instrument can also have an emergency shutdown which deactivates the eye parameter measuring element and / or the setting element. The fine adjustment of the head-carried optical instrument can be done manually by the user in the event of an emergency shutdown.
Es sei angemerkt, dass auch eine Recheneinheit oder Datenverarbeitungseinheit vorhanden sein kann, welche die bestimmten Augenparameter von dem Augenparametermesselement empfängt und daraus ein Ansteuersignal für das Einstellelement bestimmt.It should be noted that a computing unit or data processing unit can also be present, which receives the determined eye parameters from the eye parameter measuring element and uses this to determine a control signal for the setting element.
Vorteilhafterweise weist das Einstellelement zumindest einen Motor auf. Mittels eines Motors können beispielsweise die optischen und/oder geometrischen Parameter des Abbildungselements verändert werden. Beispielsweise kann für jedes Abbildungselement oder auch für jeden optischen und/oder geometrischen Parameter jeweils ein Motor vorhanden sein. Alternativ oder zusätzlich können beispielsweise auch elektroaktive Polymere und/oder piezoelektrische Elemente für die Verstellung eines Abbildungselements vorgesehen sein.The adjusting element advantageously has at least one motor. By means of a motor, for example, the optical and / or geometric parameters of the imaging element can be changed. For example, a motor can be provided for each imaging element or for each optical and / or geometric parameter. Alternatively or additionally, for example, electroactive polymers and / or piezoelectric elements can also be provided for the adjustment of an imaging element.
Vorzugsweise ist das Einstellelement dazu eingerichtet, das Abbildungselement translatorisch und/oder rotatorisch zu verstellen. Beispielsweise kann diese translatorische und/oder rotatorische Verstellung mittels des bzw. der Motoren erfolgen. Dabei könnte insbesondere sowohl für die translatorische als auch für die rotatorische Änderung des Abbildungselements jeweils ein Motor vorgesehen sein. Eine translatorische Verstellung kann insbesondere eine Anpassung an den Pupillenabstand, eine rotatorische an den Konvergenzwinkel der Augen eines Benutzers vornehmen.The adjusting element is preferably set up to adjust the imaging element in a translatory and / or rotary manner. For example, this translational and / or rotary adjustment can be carried out by means of the motor or motors. In this case, a motor could be provided in each case both for the translational and for the rotational change of the imaging element. A translational adjustment can in particular be adapted to the pupil distance, a rotational adjustment to the convergence angle of a user's eyes.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das kopfgetragene optische Instrument jeweils ein linkes Abbildungselement für ein linkes Auge und ein rechtes Abbildungselement für ein rechtes Auge des Benutzers auf. Das Einstellelement ist dazu eingerichtet, beide Abbildungselemente unabhängig voneinander zu verstellen.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the head-carried optical instrument has a left imaging element for a left eye and a right imaging element for a right eye of the user. The setting element is set up to adjust both imaging elements independently of one another.
Insbesondere werden dabei die Augenparameter für jedes Auge separat bestimmt. Jedes Abbildungselement wird individuell in Abhängigkeit der Augenparameter des Auges, vor welchem das Abbildungselement befestigt ist, verstellt.In particular, the eye parameters are determined separately for each eye. Each imaging element is individually adjusted depending on the eye parameters of the eye in front of which the imaging element is attached.
Dabei bietet es sich an, dass für jedes Auge ein separates, unabhängiges Augenparametermesselement vorgesehen ist. Beispielsweise können für jedes Auge das jeweilige Augenparametermesselement und das jeweilige Abbildungselement als ein integrales Element ausgebildet sein.It makes sense that a separate, independent eye parameter measuring element is provided for each eye. For example, the respective eye parameter measuring element and the respective imaging element can be designed as an integral element for each eye.
Es sei angemerkt, dass das Einstellelement auch dazu eingerichtet sein kann, die beiden Abbildungselemente gemeinsam zu verstellen. Dabei kann es auch zweckmäßig sein, nur Augenparameter eines der Augen zu bestimmen und beide Abbildungselemente in Abhängigkeit dieser Augenparameter zu verstellen.It should be noted that the setting element can also be set up to adjust the two imaging elements together. It may also be expedient to determine only eye parameters of one of the eyes and to adjust both imaging elements depending on these eye parameters.
Vorzugsweise ist das Augenparametermesselement dazu eingerichtet, zusätzlich einen oder mehrere der folgenden Parameter des linken und/oder des rechten Auges des Benutzers als Augenparameter zu bestimmen: einen Pupillenabstand, einen Konvergenzwinkel, Lagen der Pupillenzentren, Lagen der Augendrehzentren, einen Verlauf der optischen Augenachse, Ausrichtungen und/oder eine Höhendifferenz.The eye parameter measuring element is preferably set up to additionally determine one or more of the following parameters of the left and / or right eye of the user as eye parameters: a pupil distance, a convergence angle, positions of the pupil centers, positions of the eye rotation centers, a course of the optical eye axis, orientations and / or a height difference.
Für den Fall zweier Abbildungselemente kann mittels des Pupillenabstands insbesondere der Abstand der Abbildungselemente zueinander eingestellt werden. Mittels des Konvergenzwinkels kann insbesondere eine Ausrichtung eines jeden Abbildungselements eingestellt werden. Zusätzlich oder alternativ zu dem Konvergenzwinkel kann auch die Lage oder der Verlauf der optischen Augenachse bestimmt werden.In the case of two imaging elements, the distance between the imaging elements in particular can be adjusted by means of the pupil distance. In particular, an alignment of each imaging element can be set by means of the convergence angle. In addition or as an alternative to the convergence angle, the position or the course of the optical axis of the eye can also be determined.
Wird die Dioptrie eines Auges des Benutzers bestimmt, kann das Abbildungselement das Bild scharf im Auge des Benutzers erzeugen. Es sei angemerkt, dass unter dem Begriff Dioptrie in der Beschreibung und den Ansprüchen die Brechkraft bzw. die Refraktion des Auges zu verstehen ist. Das kopfgetragene optische Instrument erkennt automatisch die Sehkraft des Benutzers und erkennt somit beispielsweise eine Kurzsichtigkeit oder eine Weitsichtigkeit des Benutzers. Der Benutzer muss seine Brille nicht aufbehalten während der Nutzung des kopfgetragenen optischen Instruments und kann trotzdem ein klares, scharfes Bild wahrnehmen.If the diopter of an eye of the user is determined, the imaging element can produce the image sharply in the eye of the user. It should be noted that the term diopter in the description and claims is to be understood as the refractive power or the refraction of the eye. The head-worn optical instrument automatically recognizes the eyesight of the user and thus recognizes, for example, myopia or farsightedness of the user. The user does not have to keep his glasses on while using the head-worn optical instrument and can still perceive a clear, sharp image.
Vorteilhafterweise ist das Abbildungselement als eine Lupe, ein Mikroskop, ein Operationsmikroskop oder ein stereoskopisches Mikroskop ausgebildet. Das Abbildungselement kann auch als ein beliebiges, zweckmäßiges Head-Mounted-Display ausgebildet sein.The imaging element is advantageously designed as a magnifying glass, a microscope, an operating microscope or a stereoscopic microscope. The imaging element can also be designed as any suitable head-mounted display.
In einer anderen, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform sind das Einstellelement und das Augenparametermesselement getrennt voneinander realisiert. Das Einstellelement steht über eine Funkverbindung mit dem Augenparametermesselement in Verbindung. Das Augenparametermesselement kann dabei auch getrennt von dem kopfgetragenen optischen Instrument realisiert sein. Beispielseise kann das Augenparametermesselement in diesem Fall eine hochauflösende Kamera sein, welche die Augen des Benutzers überwacht und die Augenparameter bestimmt. Die bestimmten Augenparameter werden über Funkverbindung an das Einstellelement übertragen.In another embodiment not according to the invention, the setting element and the eye parameter measuring element are implemented separately from one another. The setting element is connected to the eye parameter measuring element via a radio link. The eye parameter measuring element can also be implemented separately from the head-worn optical instrument. For example, the eye parameter measuring element in this case can be a high-resolution camera which monitors the user's eyes and the Eye parameters determined. The determined eye parameters are transmitted to the setting element via radio connection.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung überwacht das Augenparametermesselement zumindest einen Augenparameter während des Betriebs des kopfgetragenen optischen Instruments. Das Einstellelement führt das Abbildungselement nach, sobald sich zumindest einer der überwachten Augenparameter ändert. Bestimmte Augenparameter können somit in Echtzeit überwacht werden. Dadurch wird gewährleistet, dass das kopfgetragene, optische Instrument jederzeit optimal an die Augen des Benutzers angepasst ist und präzise eingestellt ist. Der Benutzer muss keine manuelle Nachjustierung während des Betriebs des kopfgetragenen, optischen Instruments vornehmen. Insbesondere kann dadurch eine Augenbewegung bzw. die Ausrichtung des Auges oder der Augen überwacht werden. Ändert der Benutzer die Ausrichtung der Augen und ändert somit seine Blickrichtung, wird das Abbildungselement in Abhängigkeit der neuen Ausrichtung eingestellt, insbesondere wenn die neue Ausrichtung über einen vorgegebenen Zeitraum beibehalten wird. Diese automatische Nachführung kann von dem Benutzer auch deaktiviert werden.In a preferred embodiment of the invention, the eye parameter measuring element monitors at least one eye parameter during the operation of the head-carried optical instrument. The setting element tracks the imaging element as soon as at least one of the monitored eye parameters changes. Certain eye parameters can thus be monitored in real time. This ensures that the head-worn, optical instrument is always optimally adjusted to the user's eyes and is precisely adjusted. The user does not have to make any manual readjustments during operation of the head-carried optical instrument. In particular, eye movement or the alignment of the eye or eyes can be monitored as a result. If the user changes the orientation of the eyes and thus changes his gaze direction, the imaging element is adjusted depending on the new orientation, especially if the new orientation is maintained over a predetermined period of time. This automatic tracking can also be deactivated by the user.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Justieren eines oben ausführlich geschilderten erfindungsgemäßen kopfgetragenen optischen Instruments. Sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem kopfgetragenen optischen Instrument und seinen Ausgestaltungen gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren, ohne dass es hierzu gesonderter Erläuterungen bedarf. Im Folgenden soll die Beschreibung des Verfahrens und dessen Ausgestaltungen sich deshalb auf die hierzu notwendigen Verfahrensschritte beschränken.The invention further relates to a method for adjusting a head-carried optical instrument according to the invention described in detail above. All statements in connection with the head-carried optical instrument and its configurations apply in the same way to the method according to the invention, without the need for separate explanations. In the following, the description of the method and its configurations should therefore be limited to the procedural steps required for this.
Ein kopfgetragenes optisches Instrument für ein erfindungsgemäßes Verfahren weist mindestens ein Abbildungselement auf. In einem ersten Verfahrensschritt wird zumindest ein Augenparameter zumindest eines der Augen des Benutzers bestimmt. In einem zweiten Verfahrensschritt wird jedes Abbildungselement derart automatisch verstellt, dass zumindest ein optischer und/oder geometrischer Parameter des Abbildungselements in Abhängigkeit des zumindest einen bestimmten Augenparameters eingestellt wird. Sobald der Benutzer das kopfgetragene optische Instrument aufgesetzt hat, kann das Verfahren zum Justieren durchgeführt werden.A head-carried optical instrument for a method according to the invention has at least one imaging element. In a first method step, at least one eye parameter of at least one of the user's eyes is determined. In a second method step, each imaging element is automatically adjusted such that at least one optical and / or geometric parameter of the imaging element is set as a function of the at least one specific eye parameter. As soon as the user has put on the head-carried optical instrument, the adjustment process can be carried out.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das kopfgetragene optische Instrument ein linkes Abbildungselement für das linke Auge und ein rechtes Abbildungselement für das rechte Auge des Benutzers auf. In dem ersten Verfahrensschritt werden der Pupillenabstand und/oder der Konvergenzwinkel und/oder die Dioptrie des linken und des rechten Auges als Augenparameter bestimmt.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the head-carried optical instrument has a left imaging element for the left eye and a right imaging element for the right eye of the user. In the first method step, the pupil distance and / or the convergence angle and / or the diopter of the left and right eyes are determined as eye parameters.
In dem zweiten Verfahrensschritt wird als ein erster geometrischer Parameter ein Abstand der Abbildungselemente zueinander in Abhängigkeit des Pupillenabstands translatorisch eingestellt. Alternativ oder zusätzlich wird als ein zweiter geometrischer Parameter eine Ausrichtung der Abbildungselemente in Abhängigkeit des Konvergenzwinkels rotatorisch eingestellt. Alternativ oder zusätzlich wird als ein optischer Parameter der Fokus eines jeden Abbildungselements in Abhängigkeit der Dioptrien eingestellt.In the second method step, a distance of the imaging elements from one another as a function of the pupil distance is set in translation as a first geometric parameter. Alternatively or additionally, an alignment of the imaging elements as a function of the convergence angle is set rotationally as a second geometric parameter. Alternatively or additionally, the focus of each imaging element is set as a visual parameter as a function of the diopter.
Um die Ausrichtung der Abbildungselemente einzustellen, können alternativ oder zusätzlich die optischen Augenachsen des linken und des rechten Auges des Benutzers als Augenparameter bestimmt werden. Das linke und das rechte Abbildungselement werden derart translatorisch und/oder rotatorisch verstellt, dass die optische Achse des linken Abbildungselementes mit der optischen Augenachse des linken Auges zusammenfällt und dass die optische Achse des rechten Abbildungselementes mit der optischen Augenachse des rechten Auges zusammenfällt.In order to adjust the orientation of the imaging elements, the optical eye axes of the left and right eyes of the user can alternatively or additionally be determined as eye parameters. The left and right imaging elements are adjusted in translation and / or rotation such that the optical axis of the left imaging element coincides with the optical eye axis of the left eye and that the optical axis of the right imaging element coincides with the optical eye axis of the right eye.
Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht nur auf den Bereich der Medizintechnik beschränkt sein soll. Es ist beispielsweise auch denkbar, die Erfindung für 3D-Brillen oder andere Brillen zur Wahrnehmung für virtuelle Realitäten z.B. in der Unterhaltungsindustrie oder für Head-up Displays für den Betrieb von z.B. Fahrzeugen oder Flugzeugen zu nutzen.It should be noted that the present invention should not be restricted to the field of medical technology. For example, it is also conceivable to use the invention for 3D glasses or other glasses for perception of virtual realities, e.g. in the entertainment industry or for head-up displays for the operation of e.g. Vehicles or airplanes.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using an exemplary embodiment and is described in detail below with reference to the drawing.
Figurenlistelist of figures
-
1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen kopfgetragenen optischen Instruments in perspektivischer Draufsicht.1 schematically shows a preferred embodiment of a head-carried optical instrument according to the invention in a perspective top view. -
2 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Kopfes eines Benutzers mit einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen kopfgetragenen optischen Instruments in seitlichem Querschnitt.2 schematically shows a side view of a user's head with a preferred embodiment of a head-carried optical instrument according to the invention in lateral cross section.
Einander entsprechende Elemente sind mit identischen Bezugszeichen angegeben. Sie werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert. Corresponding elements are given identical reference numerals. For the sake of clarity, they are not explained repeatedly.
In
Das kopfgetragene optische Instrument
In
Setzt der Benutzer das kopfgetragene optische Instrument
Die Augenparametermesselemente
In den beiden Augenparametermesselementen
Die dichroitischen Spiegel
Die beiden Augenparametermesselemente
Die Einstellelemente
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- kopfgetragenes optisches Instrumenthead-carried optical instrument
- 22
- Stirnbandheadband
- 33
- Kopfhead
- 44
- Auge eye
- 1010
- Instrument instrument
- 2020
- Abbildungselement imaging element
- 3030
- Befestigungsmechanismusfastening mechanism
- 3131
- Führungsschieneguide rail
- 3232
- Zahnrad gear
- 4040
- AugenparametermesselementEye parameters measuring element
- 4141
- dichroitischer Spiegeldichroic mirror
- 5050
- Einstellelementadjustment
- 5151
- Motorengine
- 5252
- Motorengine
- 5353
- Übersetzung translation
- 6060
- Mikrochipmicrochip
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