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Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Element mit einem reflektiven Fresnel-Element zum Umlenken von entlang einer Einfallsrichtung auf das Fresnel-Element einfallenden Lichtbündeln in eine Ausfallsrichtung sowie eine Anzeigevorrichtung mit einem solchen optischen Element.
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Bei einem solchen reflektiven Fresnel-Element tritt häufig die Schwierigkeit auf, dass nach der Umlenkung das von den umgelenkten Lichtbündeln gebildete Gesamtlichtbündel eine inhomogene Helligkeitsverteilung aufweist. Des weiteren ist eine reine Strahlumlenkung häufig für die jeweilige optische Anwendung nicht ausreichend.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes optisches Element mit einem reflektiven Fresnel-Element zum Umlenken von entlang einer Einfallsrichtung auf das Fresnel-Element einfallenden Lichtbündeln in eine Ausfallsrichtung bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein optisches Element mit einem reflektiven Fresnel-Element zum Umlenken von entlang einer Einfallsrichtung auf das Fresnel-Element einfallenden Lichtbündel in eine Ausfallsrichtung gelöst, bei dem das Fresnel-Element eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten reflektiven Facetten aufweist, die gekrümmt ausgebildet sind und die jeweils einen ersten reflektiven Abschnitt und einen daran anschließenden zweiten reflektiven Abschnitt aufweisen, wobei die Reflektivität des ersten reflektiven Abschnitts größer ist als die Reflektivität des zweiten reflektiven Abschnitts und wobei in Einfallsrichtung gesehen der zweite reflektive Abschnitt einer ersten reflektiven Facette vor dem ersten reflektiven Abschnitt der unmittelbar benachbarten reflektiven Facette liegt, so dass der Teil des einfallenden Lichtbündels der vom zweiten reflektiven Abschnitt der ersten reflektiven Facette transmittiert wird, auf den ersten reflektiven Abschnitt der unmittelbar benachbarten reflektiven Facette trifft, um umgelenkt zu werden.
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Durch diese teiltransparente Ausbildung der Facetten bzw. durch die zweiten Abschnitte, die sowohl reflektiv als auch transmissiv sind, wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass das Gesamtlichtbündel eine möglichst gleichmäßige Helligkeitsverteilung aufweist. Des weiteren kann durch die gekrümmte Ausbildung der Facetten eine gewünschte optische Funktion zusätzlich zu der Strahlumlenkung bereitgestellt werden. Auch der erste Abschnitt der Facetten kann teiltransparent (und somit sowohl reflektiv als auch transmissiv sein).
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Bei dem optischen Element kann der zweite reflektive Abschnitt der reflektiven Facette jeweils einen ersten Bereich, der an den ersten reflektiven Abschnitt anschließt, und einen zweiten Bereich, der an den zweiten Bereich anschließt, aufweisen, wobei der zweite Bereich der ersten Facette in Einfallsrichtung gesehen vor dem ersten Bereich der unmittelbar benachbarten Facette liegt. Damit kann eine sehr homogene Helligkeitsverteilung im umgelenkten Gesamtlichtbündel erreicht werden. Ein Lichtbündel wird somit in der Regel von drei Facetten umgelenkt, nämlich von dem ersten reflektiven Abschnitt der ersten Facette, dem zweiten reflektiven Abschnitt der dahinter liegenden zweiten Facette und dem zweiten Bereich der dahinter liegenden dritten Facette.
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Insbesondere kann die Reflektivität des ersten Bereichs größer sein als die Reflektivität des zweiten Bereichs. Damit wird eine sehr gute Homogenität der Helligkeitsverteilung im umgelenkten Gesamtlichtbündel erreicht.
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Bei dem optischen Element kann jede Facette jeweils eine gekrümmte Form aufweisen, die jeweils Teil einer vorbestimmten Fläche ist, wobei sich zumindest zwei vorbestimmte Flächen in ihrem Krümmungsverlauf unterscheiden. Somit werden durch die Facetten nicht mehr eine gekrümmte Fläche nachgestellt, sondern kann jede Facette für sich optimiert werden, wodurch insgesamt die Abbildungseigenschaft des Fresnel-Elementes verbessert werden kann.
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Aufgrund der unterschiedlichen Krümmungsverläufe der vorbestimmten Flächen können die gekrümmten Facetten nicht zu einer (gedachten) stetig differenzierbaren Fläche zusammengesetzt werden.
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Die vorbestimmten Flächen können keine Spiegel- oder Rotationssymmetrie aufweisen. Insbesondere können sie keine Translationssymmetrie aufweisen.
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Die Facetten können an einer Grenzfläche des optischen Elementes ausgebildet sein. Die Grenzfläche kann eben oder gekrümmt sein.
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Die Facetten sind insbesondere so angeordnet, dass sie in Draufsicht auf das Fresnel-Element gesehen eine zusammenhängende Fläche bilden. Es ist jedoch auch möglich, dass sie voneinander beabstandet sind und in Draufsicht gesehen Lücken aufweisen.
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Bei dem optischen Element kann das Fresnel-Element (das auch als Fresnel-Struktur oder Fresnel-Fläche bezeichnet werden kann) als vergrabenes Fresnel-Element ausgebildet sein. Ferner kann eine Flanke, die zwei unmittelbar benachbarte Facetten verbindet, transparent, reflektiv oder teiltransparent ausgebildet sein.
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Ferner kann das reflektive Fresnel-Element eine abbildende Wirkung bereitstellen. Insbesondere kann es beispielsweise eine Kollimationswirkung bereitstellen.
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Das optische Element kann aus Glas oder Kunststoff gebildet sein. Ferner ist es möglich, dass das optische Element als separates Modul ausgebildet ist, das in ein weiteres optisches Element (wie z. B. eine Linse oder ein Brillenglas) eingesetzt werden kann.
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Die Reflektivität des ersten Abschnitts kann für die Lichtbündel möglichst groß sein (beispielsweise eine möglichst 100 % Reflexion).
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Das reflektive Fresnel-Element kann insbesondere so ausgebildet sein, dass es keinen gewünschten diffraktiven Effekt bewirkt. Der gewünschte Effekt des reflektiven Fresnel-Elementes wird bevorzugt durch Reflexion und Transmission bewirkt.
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Es wird ferner eine Anzeigevorrichtung mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung, einem an der Haltevorrichtung befestigten Bilderzeugungsmoduls, das ein Bild erzeugt und einer an der Haltevorrichtung befestigten Abbildungsoptik, die als ein Brillenglas ein erfindungsgemäßes optisches Element aufweist und die das erzeugte Bild im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung so abbildet, dass es der Benutzer als virtuelles Bild wahrnehmen kann, bereitgestellt.
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Die Abbildungsoptik kann das Brillenglas als einziges optisches Element aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Abbildungsoptik neben dem Brillenglas noch zumindest ein weiteres optisches Element umfasst. Das weitere optische Element kann z. B. eine Kollimationsoptik sein, die zwischen dem Brillenglas und dem Bilderzeugungsmodul angeordnet ist, so dass die Lichtbündel zum Bilderzeugungsmodul als kollimierte Bündel in das Brillenglas eingekoppelt werden können.
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Das Fresnel-Element kann in einem Einkoppelabschnitt und/oder einem Auskoppelabschnitt des Brillenglases angeordnet sein. Über den Einkoppelabschnitt werden Lichtbündel vom Bilderzeugungsmodul so in das Brillenglas eingekoppelt, dass sie im Brillenglas bis zum Auskoppelabschnitt geführt werden. Der Auskoppelabschnitt bewirkt die Auskopplung der Lichtbündel derart, dass ein Benutzer im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung ein virtuelles Bild wahrnehmen kann.
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Das Bilderzeugungsmodul kann insbesondere einen flächigen Bildgeber aufweisen, wie z. B. ein LCD-Modul, ein LCoS-Modul, ein OLED-Modul oder eine Kippspiegelmatrix. Der Bildgeber kann selbstleuchtend oder nicht selbstleuchtend sein.
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Das Bilderzeugungsmodul kann insbesondere so ausgebildet sein, dass es ein monochromatisches oder ein mehrfarbiges Bild erzeugt.
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Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann weitere, dem Fachmann bekannte Elemente aufweisen, die zu ihrem Betrieb notwendig sind.
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Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;
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2 eine Draufsicht auf die Rückseite des Brillenglases 3 von 1;
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3 eine vergrößerte Schnittansicht des Auskoppelabschnitts des Brillenglases 3 von 1 und 2;
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4 eine vergrößerte Detaildarstellung der Schnittansicht von 3;
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5 eine Schnittansicht eines herkömmlichen Fresnel-Elementes;
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6 eine Schnittansicht gemäß 5 zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Fresnel-Elementes;
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7 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elementes;
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8 und 9 Schnittansichten des Brillenglases zur Erläuterung der Herstellung des Brillenglases;
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10–13 Schnittansichten zur Erläuterung einer weiteren Möglichkeit der Herstellung des Brillenglases 3;
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14 eine Schnittansicht zur Erläuterung einer alternativen Herstellungsvariante, und
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15–18 Schnittansichten zur Erläuterung einer weiteren Möglichkeit der Herstellung des erfindungsgemäßen Brillenglases.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare Haltevorrichtung 2, die z. B. in Art eines herkömmlichen Brillengestells ausgebildet sein kann, sowie ein erstes und ein zweites Brillenglas 3, 4, die an der Haltevorrichtung 2 befestigt sind. Die Haltevorrichtung 2 mit den Brillengläsern 3, 4 kann z. B. als Sportbrille, Sonnenbrille und/oder Brille zur Korrektur einer Fehlsichtigkeit ausgebildet sein, wobei dem Benutzer über das erste Brillenglas 3 ein virtuelles Bild in sein Gesichtsfeld eingespiegelt werden kann, wie nachfolgend beschrieben wird. Dazu umfasst die Anzeigevorrichtung 1 ein Bilderzeugungsmodul 5, das im Bereich des rechten Brillenbügels der Haltevorrichtung 2 angeordnet sein kann, wie in 1 schematisch dargestellt ist. Das Bilderzeugungsmodul 5 kann z. B. einen flächigen Lichtmodulator, wie z. B. einen OLED-, CMOS- oder LCoS-Chip oder eine Kippspiegelmatrix, mit einer Vielzahl von z. B. in Spalten und Zeilen angeordneten Pixeln aufweisen.
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Die Brillengläser 3 und 4 und insbesondere das erste Brillenglas 3 sind nur beispielshalber zusammen mit der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 beschrieben. Die Brillengläser 3, 4 bzw. zumindest das erste Brillenglas 3 sind jeweils für sich als erfindungsgemäßes Brillenglas 3, 4 oder als erfindungsgemäßes optisches Element ausgebildet. Das erfindungsgemäße optische Element kann auch in anderem Zusammenhang als mit der hier beschriebenen Anzeigevorrichtung eingesetzt werden. Ferner kann das optische Element, wenn es als Brillenglas ausgebildet ist, natürlich auch als zweites Brillenglas 4 ausgebildet sein.
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Das Brillenglas 3 weist eine Vorderseite 8 sowie eine Rückseite 9 auf. In 2 ist das Brillenglas 3 in einer Draufsicht auf die Rückseite 9 dargestellt, wobei noch schematisch ein in einem Randbereich 12 des Brillenglases 3 angeordneter Einkoppelabschnitt 14 und ein in einem Mittelbereich 13 des Brillenglases angeordneter Auskoppelabschnitt 15 schematisch dargestellt sind. Der Einkoppelabschnitt 14 ist so ausgebildet, dass Lichtbündel, die von Pixeln des flächigen Lichtmodulators des Bilderzeugungsmoduls 5 kommen, so in das Brillenglas 3 eingekoppelt werden, dass sie mittels innerer Totalreflexion an Vorder- und Rückseite 8, 9 bis zum Auskoppelabschnitt 15 geführt werden, wie in 2 schematisch durch einen Pfeil 16 angedeutet ist. Der Auskoppelabschnitt 15, der ein reflektives Fresnel-Element 17 mit mehreren nebeneinander angeordneten reflektiven Facetten 21 aufweist, lenkt die Lichtstrahlen so in Richtung zum Auge eines die Anzeigevorrichtung 1 tragenden Benutzers um, dass sie über die Rückseite 9 in Richtung zum Auge des Benutzers aus dem Brillenglas 3 austreten können (die Lichtstrahlen treffen mit einem solchen Winkel auf die Rückseite 9, unter dem keine Totalreflexion mehr stattfindet).
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In 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht des ersten Brillenglases 3 im Bereich des Auskoppelabschnittes 15 gezeigt. Wie dieser Darstellung entnommen werden kann, treffen die durch innere Totalreflexion im Brillenglas 3 geführten Lichtbündel 18 nach einer letzten inneren Totalreflexion an der Rückseite 9 entlang einer Einfallsrichtung 19 auf das reflektive Fresnel-Element 17, an der eine Umlenkung derart stattfindet, dass die Lichtbündel 18 entlang einer Ausfallsrichtung 20 vom Fresnel-Element 17 weg laufen. Die Ausfallsrichtung 20 ist so gewählt, dass die Lichtbündel 18 durch die Rückseite 9 aus dem Brillenglas 3 austreten und dann zum Auge des Benutzers, wenn dieser die Anzeigevorrichtung 1 trägt, laufen.
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Wie in 3 gezeigt ist, umfasst das reflektive Fresnel-Element 17 die mehreren nebeneinander angeordneten reflektiven Facetten 21, die jeweils gekrümmt ausgebildet sind. Des weiteren weist jede reflektive Facette 21 einen ersten reflektiven Abschnitt 22 und einen sich daran anschließenden zweiten reflektiven Abschnitt 23 auf, wobei die Reflektivität des ersten reflektiven Abschnitts 22 größer ist als die des zweiten reflektiven Abschnitts 23. Bei der Facette 21 ganz links ist nur der erste Abschnitt 22 dargestellt, da nur noch dieser bei der Umlenkung zur Erzeugung des virtuellen Bildes beiträgt. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform kann der erste reflektive Abschnitt für die Lichtbündel 18 eine möglichst hohe Reflektivität (beispielsweise 100 %) aufweisen. Die Reflektivität des zweiten reflektiven Abschnittes 23 kann z. B. 50 % betragen, so dass 50 % des einfallenden Lichtes reflektiv und 50 % transmittiert wird. Dies führt in vorteilhafter Weise dazu, dass nach der Umlenkung durch das Fresnel-Element 17 möglichst wenig bis keine Lücken zwischen den umgelenkten Lichtbündeln 18 vorliegen und somit eine homogene Helligkeitsverteilung im durch die umgelenkten Lichtbündel vorliegenden Gesamtlichtbündel vorliegt.
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Dies soll nachfolgend in Verbindung mit 4 näher erläutert werden, in der vergrößert im Vergleich zu 3 drei nebeneinander angeordnete reflektive Facetten 21 (die hier als erste, zweite und dritte Facette 21 1, 21 2 und 21 3 bezeichnet sind) zusammen mit den entsprechenden Lichtbündeln 18 dargestellt sind. Des weiteren ist bei jeder der reflektiven Facetten 21 1–21 3 der erste reflektive Abschnitt 22 mit einer durchgezogenen Linie gezeichnet und der daran anschließende zweite reflektive Abschnitt 23 mit geringer Reflektivität gestrichelt dargestellt. Des weiteren sind stellvertretend für die Lichtbündel 18 vier Lichtstrahlen 18 1, 18 2, 18 3 und 18 4 eingezeichnet.
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Wie der Darstellung in 4 entnommen werden kann, liegt der zweite reflektive Abschnitt 23 der ersten reflektiven Facette 21 1, in Einfallsrichtung 19 gesehen, vor dem ersten reflektiven Abschnitt 22 der zweiten reflektiven Facette 21 2. Dies führt nun dazu, dass der Lichtstrahl 18 2, der gerade auf den Anfang des zweiten reflektiven Abschnitts 23 der ersten reflektiven Facette 21 1 trifft, vom zweiten reflektiven Abschnitt 23 teilweise in Richtung der Ausfallsrichtung 20 umgelenkt wird und teilweise als Lichtstrahl 18 2' transmittiert wird. Der transmittierte Lichtstrahl 18 2' trifft auf den hinter dem zweiten reflektiven Abschnitt 23 der ersten reflektiven Facette 21 1 liegenden ersten reflektiven Abschnitt 22 der zweiten reflektiven Facette 21 2 und wird von diesem in Richtung der Ausfallsrichtung 20 umgelenkt. Somit ist der schraffiert dargestellte Bereich 24 auch mit umgelenkten Lichtbündeln 18 gefüllt, was nicht der Fall wäre, wenn der zweite reflektive Abschnitt 23 der ersten reflektiven Facette 21 1 keine transmittierende Eigenschaft aufweisen würde, sondern rein reflektiv wäre. Bei dem erfindungsgemäßen Brillenglas 3 ist somit der Abschnitt (zweiter reflektiver Abschnitt 23) der reflektiven Facette 21 teilreflektiv und teiltransparent ausgebildet, der bei der vorbestimmten Einfallsrichtung 19 zu einer Abschattung der dahinter liegenden reflektiven Facette 21 führen würde. Damit können die unerwünschten Lücken nach der Umlenkung vermieden bzw. mit den entsprechend umgelenkten Lichtbündeln gefüllt werden.
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Dieser Effekt soll nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 und 6 nochmals verdeutlicht werden, wobei in diesen Darstellungen zur Vereinfachung der Darstellung die Facetten 21 als ebene Facetten dargestellt sind. Tatsächlich sind sie jedoch gekrümmt ausgebildet.
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Bei der in 5 gezeigten Darstellung sind die Facetten 21’ komplett als reflektive Facetten ausgebildet. Durch die erwähnte Abschattung sind große Lücken 25 zwischen den umgelenkten Lichtbündeln vorhanden.
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Erfindungsgemäß sind jedoch die Abschnitte der Facetten 21, die zur der unerwünschten Abschattung und damit zu den unterwünschten Lücken 25 führen, als teiltransparente Facettenabschnitte 23 ausgebildet, so dass nach der Umlenkung mittels des Fresnel-Elementes 17 keine Lücken zwischen den einzelnen umgelenkten Lichtbündeln mehr vorhanden sind (6).
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In 6 sind noch Flanken 30 eingezeichnet, die benachbarte Facetten 21 verbinden. Diese Flanken können transparent ausgebildet sein. Wenn sie transparent sind, sind sie quasi nicht mehr vorhanden. Insbesondere können die jeweilige Flanke 30 und der nicht genutzte Teil der jeweiligen Facetten 21 transparent ausgebildet werden, wie im Bereich A schematisch dargestellt ist.
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Nachdem die erfindungsgemäßen Facetten 21 gekrümmt ausgebildet sind, kann die dazu benutzt werden, um beispielsweise eine abbildende Funktion mittels des Fresnel-Elementes 17 zu realisieren. Des weiteren könnte die gekrümmte Ausbildung der Facetten 21 dazu genutzt werden, um etwaige Abbildungsfehler bei der Abbildung des erzeugten Bildes als virtuelles Bild zu kompensieren bzw. zu korrigieren. So können aufgrund der inneren Totalreflexion bei der Führung der Lichtbündel im Brillenglas 3 Aberration wie z.B. Astigmatismus und Koma auftreten. Insbesondere bei der gekrümmten Ausbildung von Vorder- und/oder Rückseite 8, 9 können solche Aberrationen auftreten. Durch eine geeignete Ausbildung der Krümmung der einzelnen Facetten 21 kann dies korrigiert werden.
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Die Krümmung der Facetten 21 muss nicht für alle Facetten 21 gleich sein. Zumindest zwei Facetten 21, mehrere Facetten 21 oder auch jede Facette 21 kann eine andere individuelle Krümmung aufweisen.
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Ferner ist es auch möglich, dass die ersten reflektiven Abschnitte 22 nicht rein reflektiv sind, sondern auch eine gewisse Transmission zulassen. Dies kann z. B. dazu genutzt werden, dass durch den ersten reflektiven Abschnitt 22 auch die Umgebung bei aufgesetzter Anzeigevorrichtung 1 durch den Benutzer wahrgenommen werden kann. Das virtuelle Bild kann in diesem Fall in Überlagerung mit der Umgebung dargestellt werden.
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Wenn keine Überlagerung mit der Umgebung gewünscht ist, muss dafür gesorgt werden, dass das Licht aus der Umgebung blockiert wird, weil es sonst durch die teiltransparente Facettenbereiche ins Auge eingestrahlt wird.
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In 7 ist perspektivisch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Elementes 3 mit drei schematisch dargestellten reflektiven Facetten 21 1, 21 2 und 21 3 gezeigt. Die Form und Lage der Facetten 21 1–21 3 kann dabei beispielsweise wie folgt bestimmt werden. Strahlen 18 1, die die untere Kante 26 2 der zweiten Facette 21 2 treffen, bestimmen die Grenze bzw. Grenzlinie 27 1 zwischen dem ersten reflektiven Abschnitt 22 und dem zweiten reflektiven Abschnitt 23 der ersten reflektiven Facette 21 1. Strahlen 18 2, die die untere Kante 26 3 der dritten Facette 21 3 treffen, bestimmen die Grenze bzw. Grenzlinie 27 2 zwischen dem ersten und zweiten reflektiven Abschnitt 22 und 23 auf der zweiten reflektiven Facette 21 2 sowie eine obere Grenze bzw. obere Grenzlinie 28 1 auf der ersten reflektiven Facette 21 1.
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Strahlen 18 3, die an der unteren Kante 26 3 der dritten Facette 21 3 reflektiert werden, müssen die obere Kante 29 1 der ersten Facette 21 1 berühren und möglichst die gleiche Richtung mit den Strahlen haben, die an dieser oberen Kante 29 1 der ersten Facette 21 1 reflektiert sind. Der Teil des Lichtbündels 18, der von dem oberen Teilbereich 32 des zweiten reflektiven Abschnitts 23 der ersten Facette 21 1 reflektiert wird (schraffiert), muss sich an den Teil anschließen, der von dem ersten reflektiven Abschnitt 22 der zweiten Facette 21 2 reflektiert wird. Der obere Teilbereich 32 des zweiten reflektiven Abschnitts 23 ist der Bereich zwischen einer oberen Grenze 28 1 und der oberen Kante 29 1. Die obere Grenze 28 1 ist durch den Strahl 18 2 festgelegt, der die untere Kante 26 3 der dritten Facette 21 3 trifft. Der Bereich zwischen oberer Grenze 28 1 und unterer Grenze 27 1 kann als unterer Teilbereich 31 des zweiten reflektiven Abschnitts 23 bezeichnet werden.
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Basierend auf diesen Bedingungen ist es möglich, die Form und Position der Facetten 21 und die Lage der Grenzen 27, 28 für ein Lichtbündel (z. B. für ein zentrales Lichtbündel 18) zu bestimmen. Dabei können alle Facetten 21 und alle Grenzlinien 27, 28 unterschiedlich sein. Wenn man in dieser Art und Weise alle Bündel aus dem Objektfeld berücksichtigt, kann es noch zu einer Änderung der Umrisse der Facetten 21 und der Grenzlinien führen. Dies hängt von den Randbedingungen der konkreten Anwendung ab. Das kann zu Lücken oder auch zu einer inhomogenen Helligkeitsverteilung im Licht nach der Umlenkung führen. Dies ist jedoch stets deutlich geringer als dies der Fall wäre ohne die teilreflektiven Abschnitte 23, wie in Verbindung mit 5 und 6 dargelegt wurde.
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Der schraffierte Bereich von eingestrahlten Bündeln zeigt die Aufteilung des Lichts auf halbtransparente Facettenteile und die Zusammensetzung zu einem lückenlosen Gesamtbündel nach Umlenkung an dem Fresnel-Element 17.
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Das Fresnel-Element 17 kann als separates Modul 35 hergestellt werden, wie in 8 schematisch dargestellt ist. Das Modul 35 kann eine einfache äußere Form aufweisen, wie z. B. eine Scheibe, einen Quader, etc. In dem Brillenglas 3 ist dann eine entsprechende Ausnehmung 36 ausgebildet, wobei noch ein Abschlusselement 37 vorgesehen sein kann, so dass nach Einsetzen des Moduls 35 in die Ausnehmung 36 und anschließendem Positionieren des Abschlusselementes 37 die gewünschte kontinuierliche Vorderseite 8 vorliegt (9). Das Material des Moduls 35 kann das gleiche Material wie das des Brillenglases 3 sein. Es ist auch möglich, ein anderes Material zu benutzen. Bevorzugt wird ein Glasmaterial oder ein Kunststoffmaterial eingesetzt.
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Ferner ist es möglich, das Fresnel-Element 17 direkt in dem Brillenglas 3 herzustellen. Dazu wird zunächst die Form der Facetten im Brillenglas 3 erzeugt, wie in 10 gezeigt ist. Dies kann z. B. durch eine materialabtragende Bearbeitung oder durch einen Gussprozess mit einer entsprechenden Form erfolgen.
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Als nächstes wird eine ersten Maske 40 angeordnet und werden die ersten reflektiven Abschnitte 22 beschichtet, wie durch den Pfeil 41 in 11 angedeutet ist.
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Nach Entfernen der ersten Maske 40 wird eine zweite Maske 42 (12) angeordnet, die die ersten reflektiven Abschnitte 22 maskiert. Mit der nun folgenden Beschichtung (Pfeil 43) werden die zweiten reflektiven Abschnitte 23 gebildet. Nach Entfernern der zweiten Maske 42 kann der Bereich bis zur Vorderseite in geeigneter Weise aufgefüllt werden. Beispielsweise kann das Fresnel-Element 17 mit einer transparenten Flüssigkeit 39 übergossen (z. B. Harz) werden, die dann ausgehärtet wird. Danach kann ein entsprechender Bearbeitungsprozess sowie ein Schleifprozess oder ein sonstiger Prozess anschließen, um die gewünschte Vorderseite 8 zu bilden (13).
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Alternativ ist es möglich, ein komplementäres Teil 44 zu bilden und dies einzusetzen, so dass die gewünschte Vorderseite 8 gebildet ist, wie in 14 angedeutet ist.
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Ferner ist es möglich, die Facetten 21 aus einer Folie herzustellen. Diese weist ein spezielles Muster mit den spiegelnden und halbtransparenten Bereichen auf. Aus einer solchen Folie werden die einzelnen reflektiven Facetten 21 ausgeschnitten und zwischen zwei Freiformplatten 45, 46 befestigt (15). Die Befestigung kann so durchgeführt werden, dass die Folien bzw. Facetten 21 entsprechend verformt werden. Es ist auch möglich, die Folien-Facetten 21 vor der Befestigung zu verformen. Dazu kann man z. B. ein kontrolliertes Aufweichen (durch z. B. Erhitzen, Applizieren eines Lösungsmittels, etc.) mit nachfolgendem Anlehnen oder Auflegen auf eine Formschablone durchführen, auf der dann ein Erstarren erfolgt (z. B. durch Abkühlen, Entweichen des Lösungsmittels, etc.).
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Nach der Befestigung der Folien-Facetten in den beiden Freiformplatten 45, 46 wird der Raum zwischen den Platten 45, 46 und den Folien-Facetten 21 mit einer Flüssigkeit 50 gefüllt (durch eine Schraffur angedeutet) und versiegelt (16). Es kann z. B. eine Flüssigkeit verwendet werden, die verfestigt werden kann (z. B. Harz), um damit praktische Nachteile der Verwendung von Flüssigkeiten zu vermeiden.
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Das so hergestellte Modul 47 wird dann in eine entsprechende Ausnehmung 48 (17) im Brillenglas 3 eingesetzt und geeignet befestigt (z. B. verkittet), um das fertige Brillenglas 3 zu bilden (18). Natürlich müssen die Platten 45, 46 keine Freiformplatten sein. Dies kann einerseits z. B. von der gewünschten Anwendung abhängig sein. Andererseits kann man z. B. auch quaderförmige Platten verwenden und in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß 8 und 9 ein geeignete Abschlusselement 37 verwenden.
