DE102014007985A1

DE102014007985A1 - display device

Info

Publication number: DE102014007985A1
Application number: DE102014007985.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Klavehn; Franz Troppenhagen; Rüdiger Mohn
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2015-12-17

Abstract

Bereitgestellt wird eine Anzeigevorrichtung mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung und einer an der Haltevorrichtung befestigten Abbildungsoptik, die ein von einem flächigen Bildgeber in einer Bildebene erzeugtes Bild als virtuelles Bild abbildet, derart, dass es der Benutzer im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung mit einem ersten Auge wahrnehmen kann. Die Haltevorrichtung weist eine Aufnahme, in die der Bildgeber entnehmbar einsetzbar ist, eine erste Positionierungseinrichtung zur Positionierung des Bildgebers in der Bildebene, sowie eine zweite Positionierungseinrichtung zur Positionierung des Bildgebers relativ zu einer optischen Achse der ersten Abbildungsoptik, auf.A display device is provided with a holding device which can be placed on the head of a user and an imaging optics attached to the holding device which images an image generated by a flat image generator in an image plane as a virtual image, such that the user in the upside down state of the image Holding the holding device with a first eye. The holding device has a receptacle, in which the imager can be removably inserted, a first positioning device for positioning the imager in the image plane, and a second positioning device for positioning the imager relative to an optical axis of the first imaging optics.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung mit einer auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbaren Haltevorrichtung und einer an der Haltevorrichtung befestigten ersten Abbildungsoptik, die ein von einem flächigen Bildgeber in einer Bildebene erzeugtes Bild als virtuelles Bild abbildet, derart dass es der Benutzer im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung mit einem ersten Auge wahrnehmen kann.The present invention relates to a display device with a holding device which can be placed on the head of a user and a first imaging optics attached to the holding device, which images an image generated by a planar imager in an image plane as a virtual image such that the user places it in an inverted manner State of the holding device can perceive with a first eye.

Solche Anzeigevorrichtungen können insbesondere so ausgebildet sein, dass der Benutzer nur noch die durch die Anzeigevorrichtung erzeugten Bilder und nicht mehr die Umgebung wahrnehmen kann. Solche Anzeigevorrichtungen werden auch als HMD-Vorrichtung(Head Mounted Display)-Vorrichtung bezeichnet.Such display devices may in particular be designed so that the user can only perceive the images generated by the display device and no longer the environment. Such display devices are also referred to as a HMD (Head Mounted Display) device.

Bei solchen Anzeigevorrichtungen besteht der Wunsch, dem Benutzer ein möglichst großes erzeugtes Bild in einem großen Sichtfeld darzubieten. Aus der DE 20 2013 102 458 U1 ist beispielsweise eine Anzeigevorrichtung bekannt, die in einem zweiten Abschnitt eine Gerätehalterung für einen Bildgeber vorsieht. Die Halterung umfasst eine Klappe, auf die der Bildgeber (in Form eines elektronischen Anzeigegerätes, insbesondere eines sogenannten Smartphones) aufgelegt werden kann. Die Klappe ist schwenkbar an der Anzeigevorrichtung gelagert und weist Rasthaken auf. Das auf die Klappe gelegte elektronische Anzeigegerät wird durch Sichern der Klappe mittels der Rasthaken gegen die Anzeigevorrichtung gedrückt und so fixiert. Nachteiligerweise kann bei einem Versagen der Rasthaken das elektronische Anzeigegerät sehr leicht aus der Gerätehalterung herausfallen. Die an der Klappe vorgesehenen Drehgelenke sind verschleißanfällig und vergleichsweise aufwendige Bauteile. Weiterhin ist die Positionierung des Anzeigegerätes in Bezug auf die innerhalb der Anzeigevorrichtung vorgesehenen Abbildungsoptik allein dem Geschick des Benutzers überlassen. Für einen optimalen Seheindruck ist jedoch eine möglichst genau Positionierung des Bildgebers relativ zu der optischen Achse der Abbildungsoptik wünschenswert.Such display devices desire to provide the user with the largest possible image produced in a large field of view. From the DE 20 2013 102 458 U1 For example, a display device is known which provides a device holder for an imager in a second section. The holder comprises a flap on which the imager (in the form of an electronic display device, in particular a so-called smartphone) can be placed. The flap is pivotally mounted on the display device and has latching hooks. The placed on the flap electronic display device is pressed by securing the flap by means of the locking hooks against the display device and so fixed. Disadvantageously, the electronic display device can very easily fall out of the device holder in case of failure of the locking hooks. The provided on the flap hinges are susceptible to wear and relatively expensive components. Furthermore, the positioning of the display device with respect to the imaging optics provided within the display device is left to the skill of the user alone. For an optimal visual impression, however, positioning the imager as accurately as possible relative to the optical axis of the imaging optics is desirable.

Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die genannten Schwierigkeiten möglichst vollständig überwunden werden können.Proceeding from this, it is therefore an object of the invention to provide a display device of the type mentioned in such a way that the difficulties mentioned can be overcome as completely as possible.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Haltevorrichtung eine parallel zu der Bildebene verlaufende Aufnahme, in die der Bildgeber entnehmbar einsetzbar ist, eine erste Positionierungseinrichtung zur Positionierung des Bildgebers in der Bildebene, sowie eine zweite Positionierungseinrichtung zur Positionierung des Bildgebers relativ zu einer optischen Achse der ersten Abbildungsoptik, aufweist.According to the invention the object is achieved with a display device of the type mentioned above in that the holding device extending parallel to the image plane recording, in which the imager is removably inserted, a first positioning means for positioning the imager in the image plane, and a second positioning means for positioning of the imager relative to an optical axis of the first imaging optics.

Mit einem solchen Aufbau der Haltevorrichtung wird vorteilhaft eine sehr benutzerfreundliche Lösung bereitgestellt, um den Bildgeber mit der Anzeigevorrichtung reversibel zu verbinden, ohne dass von dem Benutzer noch eine Justage in Bezug auf die Bildebene und/oder optische Achse der Abbildungsoptik vorzunehmen ist.With such a structure of the holding device, a very user-friendly solution is advantageously provided in order to reversibly connect the imager to the display device without the user still having to make an adjustment with respect to the image plane and / or optical axis of the imaging optics.

Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung ist die erste Abbildungsoptik dafür ausgebildet, ein in einer Bildebene erzeugtes Bild als virtuelles Bild so abzubilden, dass es der Benutzer im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung mit einem ersten Auge wahrnehmen kann. Damit ist die Eigenschaft der ersten Abbildungsoptik näher beschrieben, ohne dass die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung einen Bildgeber zur Erzeugung des erzeugten Bildes enthalten muss.In the case of the display device according to the invention, the first imaging optical unit is designed to image an image generated in an image plane as a virtual image so that the user can perceive it with a first eye in the state of the holding device mounted on the head. Thus, the property of the first imaging optics is described in more detail without the display device according to the invention having to contain an image generator for generating the generated image.

Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung kann die Bildebene im auf dem Kopf aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Geradeausblickrichtung sein. Dies führt zu einer kompakten Ausbildung der Anzeigevorrichtung und vereinfacht den Aufbau der Abbildungsoptik. Unter im Wesentlichen senkrecht wird hier insbesondere verstanden, dass der Winkel bevorzugt 90° oder nahezu 90° ist.In the display device according to the invention, the image plane in the mounted on the head state of the holding device can be substantially perpendicular to the straight-ahead direction. This leads to a compact design of the display device and simplifies the structure of the imaging optics. By substantially perpendicular is meant here in particular that the angle is preferably 90 ° or nearly 90 °.

Der flächige Bildgeber kann insbesondere ein selbstleuchtendes Display sein. Ferner kann der Bildgeber ein LCD-Modul, ein LCoS-Modul oder ein OLED-Modul aufweisen. Der Bildgeber kann eine Mehrzahl von (z. B. in Zeilen und Spalten angeordneten) Pixeln aufweisen, von denen jeweils ein Lichtbündel ausgehen kann, um das gewünschte Bild zu erzeugen. Der Bildgeber kann auch Teil eines weiteren Gerätes bzw. einer Vorrichtung sein. So kann insbesondere ein Mobiltelefon, z. B. ein sogenanntes Smartphone, oder eine sonstige Vorrichtung mit einer entsprechenden Anzeige (wie z. B. der sogenannte iPod touch der Firma Apple Inc., Kalifornien, USA) als flächiger Bildgeber genutzt werden. Es ist natürlich auch möglich, als Bildgeber nur eine in einem Mobiltelefon oder ähnlichen Geräten verwendete Anzeige als solche zu verwenden.The areal imager can in particular be a self-luminous display. Furthermore, the imager can have an LCD module, an LCoS module or an OLED module. The imager may have a plurality of pixels (eg, arranged in rows and columns), from each of which a light beam may emanate to produce the desired image. The imager may also be part of another device or a device. Thus, in particular a mobile phone, for. As a so-called smartphone, or other device with a corresponding display (such as, for example, the so-called iPod touch of Apple Inc., California, USA) are used as a planar imager. Of course, it is also possible to use as an image generator only one display used in a mobile phone or similar devices as such.

Die Haltevorrichtung kann einen an den Bildgeber angepassten und reversibel von der Haltevorrichtung trennbaren Halter umfassen, in den der Bildgeber einsetzbar ist. Vorteilhaft wird damit eine vereinfachte Trennung des Bildgebers von der Anzeigevorrichtung erreicht, indem nicht der Bildgeber selbst, sondern der Bildgeber zusammen mit dem Halter entnommen wird. Vorteilhaft kann der Halter im von der Anzeigevorrichtung getrennten Zustand so auch als permanente Schutzhülle für den Bildgeber zum Schutz vor mechanischen Beschädigungen verwendet werden.The holding device may comprise a holder adapted to the imager and reversibly separable from the holding device, into which the imager can be inserted. Thus, a simplified separation of the imager from the display device is advantageously achieved by not the imager itself, but the imager is removed together with the holder. Advantageously, the holder in from the display device disconnected state so also be used as a permanent protective cover for the imager to protect against mechanical damage.

Der Halter ist so an den Bildgeber und/oder die Haltevorrichtung angepasst, dass im an der Haltevorrichtung befestigten Zustand des Halters der Bildgeber automatisch in der Bildebene positioniert ist. Beispielsweise kann der Halter individuell angepasst sein, ein vorbestimmtes Fabrikat eines Bildgebers, insbesondere eines vorbestimmten Modells eines Mobiltelefons, zu halten, derart, dass im an der Haltevorrichtung befestigten Zustand des Halters der vorbestimmte Bildgeber automatisch in der Bildebene positioniert ist. Vorteilhaft können somit auf einfache Weise unterschiedliche Bildgeber mit der Anzeigevorrichtung kombiniert werden.The holder is adapted to the imager and / or the holding device such that in the state of the holder fastened to the holding device, the imager is automatically positioned in the image plane. For example, the holder may be individually adapted to hold a predetermined make of an imager, particularly a predetermined model of a mobile phone, such that in the holder mounted state of the holder, the predetermined imager is automatically positioned in the image plane. Advantageously, different imagers can thus be easily combined with the display device.

Bevorzugt kann der Halter eine zu den äußeren Abmessungen des Bildgebers komplementäre Aussparung aufweisen, in welche der Bildgeber passgenau eingebettet werden kann, derart, dass eine bilderzeugende Vorderseite des Bildgebers (d. h. bei einem Mobiltelefon die Bildschirmseite) von dem Halter im Wesentlichen unverdeckt bleibt.Preferably, the holder may have a recess complementary to the external dimensions of the imager into which the imager can be accurately embedded, such that an imaging front side of the imager (i.e., the screen side of a mobile phone) remains substantially uncovered by the holder.

Insbesondere ist der Halter an die Aufnahme der Haltevorrichtung angepasst.In particular, the holder is adapted to the receptacle of the holding device.

Das Einsetzen des Halters in die Aufnahme der Haltevorrichtung kann insbesondere ein Einschieben und/oder Einrasten umfassen.The insertion of the holder in the receptacle of the holding device may in particular include an insertion and / or latching.

Der Halter kann zumindest ein Halteelement aufweisen, das den Bildgeber im in den Halter eingesetzten Zustand entnehmbar vorhält. Vorzugsweise kann das Halteelement durch eine Bördelung gebildet sein, die einen äußeren Rand der bilderzeugenden Vorderseite des Bildgebers zumindest teilweise umgreift.The holder may have at least one holding element which removably holds the image generator in the inserted state in the holder. Preferably, the holding element may be formed by a flange, which at least partially surrounds an outer edge of the image-forming front side of the imager.

Der Halter kann einen Rahmen umfassen. Der Rahmen kann innere Abmessungen zum (passgenauen) Einsetzen des Bildgebers und äußere Abmessungen zum (passgenauen) Einsetzen in die Haltevorrichtung aufweisen.The holder may comprise a frame. The frame may have internal dimensions for insertion of the imager and external dimensions for fitting to the fixture.

Der Rahmen kann eine vorderseitige, d. h. im in die Haltevorrichtung eingesetzten Zustand des Rahmens der Abbildungsoptik gegenüberliegende Abdeckung aufweisen. Die vorderseitige Abdeckung kann einen optisch transparenten Teilbereich aufweisen. Der Teilbereich kann ein optisch transparentes Material, beispielsweise einen transparenten Kunststoff, umfassen. Alternativ ist es möglich, dass der Teilbereich als Öffnung aus der Abdeckung ausgespart ist.The frame can be a front side, d. H. have in the inserted state in the holding state of the frame of the imaging optics opposite cover. The front cover may have an optically transparent portion. The subregion may comprise an optically transparent material, for example a transparent plastic. Alternatively, it is possible that the portion is recessed as an opening from the cover.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einem optisch transparenten Material ein Material mit einer (Teil-)Durchlässigkeit für sichtbares Licht verstanden, wobei der Grad der Durchlässigkeit frei wählbar ist und insbesondere im Bereich zwischen 100% und 60% liegen kann.In the context of the present description, an optically transparent material is understood as meaning a material with a (visible) transmittance for visible light, the degree of permeability being freely selectable and, in particular, being in the range between 100% and 60%.

Es kann vorgesehen sein, dass die vorderseitige Abdeckung einen Teilbereich des in den Rahmen eingesetzten Bildgebers maskiert. Insbesondere kann die vorderseitige Abdeckung einen nichttransparenten Mittelsteg aufweisen, der den in den Rahmen eingesetzten und unter der vorderseitigen Abdeckung positionierten Bildgeber in einen ersten optisch zugänglichen Bereich und einen zweiten optisch zugänglichen Bereich trennt.It may be provided that the front cover mask a portion of the image generator used in the frame. In particular, the front cover may have a non-transparent central web which separates the imager inserted into the frame and positioned under the front cover into a first optically accessible area and a second optically accessible area.

Der Rahmen kann zusätzlich oder alternativ eine rückseitige Abdeckung aufweisen, die einen unteren flächigen Abschluss des Rahmens bildet und deshalb auch als Rahmenboden bezeichnet werden kann.The frame may additionally or alternatively have a back cover, which forms a lower flat termination of the frame and therefore may also be referred to as a frame bottom.

Die rückseitige Abdeckung kann einen optisch transparenten Teilbereich aufweisen. Der optisch transparente Teilbereich der Abdeckung kann ein optisch transparentes Material, beispielsweise einen transparenten Kunststoff, umfassen. Das optisch transparente Material kann eine optisch wirksame Schicht aufweisen. Beispielsweise kann eine teilreflektive Schicht vorgesehen sein, deren Reflektivität frei wählbar ist, jedoch bevorzugt zwischen 5 und 30% liegen kann. Alternativ ist es möglich, dass der Teilbereich als Öffnung aus der Abdeckung ausgespart ist. Der optisch transparente Teilbereich ist bevorzugt im Bereich einer rückseitigen Kamera des Bildgebers vorgesehen. Damit wird es insbesondere ermöglicht, auf eine Kamera des Bildgebers auch im eingesetztem Zustand des Bildgebers zuzugreifen. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Kamera eines Mobiltelefons oder eines beliebigen anderen mit einer Kamera ausgestatteten Bildgebers(Umgebungs-)Bilder aufnimmt, während der Benutzer die Anzeigevorrichtung mit dem eingesetzten Bildgeber auf dem Kopf trägt. Die so gewonnenen Bilddaten können dem Bildgeber zugeleitet und von diesem insbesondere als Livebild (d. h. ohne oder nur mit einer geringen technisch bedingten Verzögerung) dem Benutzer dargeboten werden. Zusätzlich kann die Umgebung mit weiteren Bildinformationen in Überlagerung gezeigt werden, so dass dem Benutzer mehr als die Umgebung angezeigt wird. Dabei kann es sich beispielsweise um Hinweise handeln, die kontextsensitiv erzeugt und im erzeugten Bild dargestellt werden.The back cover may have an optically transparent portion. The optically transparent subregion of the cover may comprise an optically transparent material, for example a transparent plastic. The optically transparent material may comprise an optically active layer. For example, a partially reflecting layer can be provided whose reflectivity is freely selectable, but may preferably be between 5 and 30%. Alternatively, it is possible that the portion is recessed as an opening from the cover. The optically transparent subregion is preferably provided in the region of a rear-side camera of the image generator. This makes it possible in particular to access a camera of the imager even in the inserted state of the imager. For example, it is conceivable that the camera of a mobile phone or any other camera equipped with a camera (ambient) images while the user carries the display device with the imager inserted on the head. The image data obtained in this way can be forwarded to the imager and displayed by the imager, in particular as a live image (that is to say without or only with a small technical delay) to the user. In addition, the environment can be overlaid with other image information so that the user is shown more than the environment. These can be, for example, clues that are generated context-sensitively and displayed in the generated image.

Vorteilhaft kann der Halter einen an den Bildgeber angepassten, von dem Halter trennbaren Einsatz umfassen. Durch die individuelle Anpassung des Einsatzes an den Bildgeber wird es ermöglicht, einen einzigen Halter für verschiedene Bildgeber vorzuhalten.Advantageously, the holder may comprise an insert adapted to the imager and separable from the holder. The customization of the insert to the imager allows a single holder for different imagers.

Der Einsatz kann eine vorderseitige vorzugsweise transparente Abdeckung und/oder einen Einsatzboden aufweisen. Der Einsatzboden kann einem optisch transparenten Teilbereich aufweisen. Der optisch transparente Teilbereich des Einsatzbodens kann ein optisch transparentes Material, beispielsweise einen transparenten Kunststoff, umfassen. Das optisch transparente Material kann eine optisch wirksame Schicht aufweisen. Beispielsweise kann eine teilreflektive Schicht vorgesehen sein, deren Reflektivität frei wählbar ist, jedoch bevorzugt zwischen 5 und 30% liegen kann. Alternativ ist es möglich, dass der Teilbereich als Öffnung aus der Abdeckung ausgespart ist. Der optisch transparente Teilbereich ist bevorzugt im Bereich einer rückseitigen Kamera des Bildgebers vorgesehen, womit vorteilhaft der oben bereits beschriebene Zugriff auf die Kamera auch im eingesetztem Zustand des Bildgebers ermöglicht wird.The insert may have a front preferably transparent cover and / or a bottom insert. The insert bottom may have an optically transparent portion. The optically transparent subregion of the insert base may comprise an optically transparent material, for example a transparent plastic. The optically transparent material may comprise an optically active layer. For example, a partially reflecting layer can be provided whose reflectivity is freely selectable, but may preferably be between 5 and 30%. Alternatively, it is possible that the portion is recessed as an opening from the cover. The optically transparent subregion is preferably provided in the region of a rear-side camera of the image generator, thus advantageously allowing the above-described access to the camera even in the inserted state of the image generator.

Vorteilhaft kann der Halter durch Einschieben in die Aufnahme einsetzbar sein. Damit wird eine besonders benutzerfreundliche Art der Verbindung des Bildgebers mit dem Halter bereitgestellt.Advantageously, the holder can be used by insertion into the receptacle. This provides a particularly user-friendly way of connecting the imager to the holder.

Die Aufnahme kann einen ersten Schlitz aufweisen, so dass der Halter ähnlich wie bei einer Schublade beispielsweise von seitlich oder von oben in die Aufnahme eingeschoben und auf diese Weise mit der Haltevorrichtung verbunden werden kannThe receptacle may have a first slot, so that the holder can be inserted, for example, from the side or from above into the receptacle, similar to a drawer, and in this way can be connected to the holding device

Es kann vorgesehen sein, dass dem ersten Schlitz gegenüberliegend ein weiterer Schlitz vorgesehen ist, über den der Halter wieder aus der Aufnahme herausbewegt und von der Haltevorrichtung entfernt werden kann, bzw. umgekehrt.It can be provided that the first slot opposite another slot is provided, via which the holder can be moved out of the receptacle and removed from the holding device, or vice versa.

Vorteilhaft kann die Aufnahme eine Führung aufweisen, entlang welcher der Halter in die Aufnahme einschiebbar ist. Die Führung ist bevorzugt an einer Schmalseite der Aufnahme angeordnet. Beispielsweise kann die Führung eine Führungsschiene umfassen. Die Führung kann eine Rastung mit einer Raststellung aufweisen. Die Rastung kann vorteilhaft die zweite Positionierungsvorrichtung verwirklichen. Damit wird in einfacher Weise ein automatisches Ausrichten des Bildgebers relativ zu einer optischen Achse der ersten Abbildungsoptik ermöglicht.Advantageously, the receptacle have a guide along which the holder can be inserted into the receptacle. The guide is preferably arranged on a narrow side of the receptacle. For example, the guide may comprise a guide rail. The guide may have a detent with a detent position. The detent can advantageously realize the second positioning device. In this way, an automatic alignment of the imager relative to an optical axis of the first imaging optics is made possible in a simple manner.

Insbesondere kann die Aufnahme am Vorderende (d. h. am vom Benutzer weg zeigenden Ende) der Anzeigevorrichtung ausgebildet sein, sodass der eingesetzte Bildgeber den vorderen Abschluss der Anzeigevorrichtung bildet. Damit kann die Anzeigevorrichtung besonders kompakt ausgestaltet werden. Insbesondere, wenn der Bildgeber schubladenartig in die Aufnahme eingeschoben wird, kann die Aufnahme auch vom Vorderende der Anzeigevorrichtung beabstandet ausgebildet sein. In diesem Fall kann das Vorderende der Anzeigevorrichtung einen optisch transparenten Teilbereich aufweisen. Der optisch transparente Teilbereich des Vorderendes kann aus einem optisch transparenten Material, beispielsweise einem transparenten Kunststoff gearbeitet sein. Das optisch transparente Material kann eine optisch wirksame Schicht aufweisen. Beispielsweise kann eine teilreflektive Schicht vorgesehen sein, deren Reflektivität frei wählbar ist, jedoch bevorzugt zwischen 5 und 30% liegen kann. Alternativ ist es möglich, dass der Teilbereich als Öffnung aus der Abdeckung ausgespart ist. Der optisch transparente Teilbereich ist bevorzugt im Bereich einer rückseitigen Kamera des Bildgebers vorgesehen, womit vorteilhaft der oben bereits beschriebene Zugriff auf die Kamera auch im eingesetztem Zustand des Bildgebers ermöglicht wird.In particular, the receptacle may be formed at the front end (i.e., at the user-facing end) of the display device so that the imager used forms the front end of the display device. Thus, the display device can be made very compact. In particular, when the imager is inserted like a drawer into the receptacle, the receptacle can also be formed at a distance from the front end of the display device. In this case, the front end of the display device may have an optically transparent portion. The optically transparent portion of the front end may be made of an optically transparent material, such as a transparent plastic. The optically transparent material may comprise an optically active layer. For example, a partially reflecting layer can be provided whose reflectivity is freely selectable, but may preferably be between 5 and 30%. Alternatively, it is possible that the portion is recessed as an opening from the cover. The optically transparent subregion is preferably provided in the region of a rear-side camera of the image generator, thus advantageously allowing the above-described access to the camera even in the inserted state of the image generator.

Bevorzugt umfasst die Anzeigevorrichtung eine Abbildungsoptik für ein erstes Auge des Benutzers und eine weitere Abbildungsoptik für ein zweites Auge des Benutzers.The display device preferably comprises imaging optics for a first eye of the user and further imaging optics for a second eye of the user.

Für beide Abbildungsoptiken kann ein separater Bildgeber in der Anzeigevorrichtung angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass ein gemeinsamer Bildgeber vorgesehen ist, der einen Abschnitt für die erste Abbildungsoptik und einen Abschnitt für die zweite Abbildungsoptik aufweist. Die beiden Abschnitte sind bevorzugt voneinander getrennt. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass, wenn der Benutzer sein Mobiltelefon als Bildgeber nutzt, ein Teil des Bildschirms des Mobiltelefons für die erste Abbildungsoptik das Bild erzeugt und ein anderer Teil des Bildschirms des Mobiltelefons das Bild für die zweite Abbildungsoptik erzeugt. Dazu kann vorgesehen sein, dass durch das Mobiltelefon eine Anwendung ausgeführt wird, die den Bildschirm so ansteuert, dass basierend auf zugeführten Bilddaten eines ersten Bildes das erste Bild sowohl in dem einen Teil des Bildschirms als auch in dem von dem einen Teil getrennten anderen Teil des Bildschirms erzeugt wird.For both imaging optics, a separate imager can be arranged in the display device. However, it is also possible that a common imager is provided which has a section for the first imaging optics and a section for the second imaging optics. The two sections are preferably separated from each other. This can be realized, for example, if, when the user uses his mobile phone as an imager, a part of the screen of the mobile phone for the first imaging optics generates the image and another part of the screen of the mobile phone generates the image for the second imaging optics. For this purpose it can be provided that an application is executed by the mobile phone, which controls the screen so that based on supplied image data of a first image, the first image both in the one part of the screen and in the other part of the part separated from the Screen is generated.

Die Aufnahme kann die erste und/oder zweite Positionierungseinrichtung oder Teile davon umfassen. Insbesondere ist die Aufnahme parallel zu der Bildebene angeordnet und legt somit die Lage des eingesetzten Bildgebers parallel zu der Bildebene fest. Zur Positionierung des Bildgebers exakt in der Bildebene kann die erste Positionierungseinrichtung durch eine entsprechend in der Aufnahme angeordnete Führung verwirklicht sein.The receptacle may comprise the first and / or second positioning device or parts thereof. In particular, the recording is arranged parallel to the image plane and thus determines the position of the imager used parallel to the image plane. For positioning the imager exactly in the image plane, the first positioning device can be realized by a guide arranged correspondingly in the receptacle.

Bei der Verwendung eines Halters kann zur Positionierung des Bildgebers alternativ der Halter an den Bildgeber angepasst sein, derart, dass der Halter die Positionierung des eingesetzten Bildgebers exakt in der Bildebene bewirkt. Beispielsweise kann der Halter wie bereits beschrieben einen Rahmen und einen Rahmenboden aufweisen. Die Stärke des Rahmenbodens kann an die individuelle Dicke des Bildgebers angepasst sein, so dass der mit dem Rahmen in die Aufnahme eingesetzte Bildgeber exakt in der Bildebene positioniert ist. Vorteilhaft kann auf diese Weise eine für eine Vielzahl verschiedener Bildgeber universal passende Aufnahme bereitgestellt werden. Bei der Verwendung eines Einsatzes kann alternativ der Einsatz entsprechend die erste Positionierungseinrichtung umfassen.Alternatively, when using a holder, to position the imager, the holder may be adapted to the imager such that the holder controls the positioning of the imager used exactly in the image plane causes. For example, as already described, the holder may have a frame and a frame bottom. The thickness of the frame bottom may be adapted to the individual thickness of the imager so that the imager inserted into the frame with the frame is positioned exactly in the image plane. Advantageously can be provided in this way a universally suitable for a variety of imagers recording. Alternatively, when using an insert, the insert may comprise the first positioning device.

Bei der Verwendung eines in die Aufnahme einschiebbaren Halters kann die zweite Positionierungseinrichtung zumindest einen Magneten, insbesondere einen Permanentmagneten umfassen. Mit anderen Worten, die Positionierung in Bezug auf die optische Achse erfolgt durch eine magnetisch vermittelte Ausrichtung des Bildgebers. Dadurch wird es ermöglicht, dass mit dem Bildgeber in die Aufnahme eingeschobene Halter sich automatisch exakt in der gewünschten Position in Bezug auf die optische Achse ausreichtet. Der Magnet kann an einer Schmalseite des Halters und/oder an der Aufnahme befestigt sein. Wenn der Halter einen Rahmen aufweist, kann der Magnet an dem Rahmen befestigt sein. Eine noch weiter verbesserte Ausrichtung kann durch die Verwendung mehrerer Magnete, insbesondere 2, 4, oder 6 Magnete erreicht werden.When using a holder which can be inserted into the receptacle, the second positioning device may comprise at least one magnet, in particular a permanent magnet. In other words, the positioning with respect to the optical axis is done by a magnetically mediated orientation of the imager. This makes it possible that with the image sensor inserted into the receptacle holder automatically aligns exactly in the desired position with respect to the optical axis. The magnet may be attached to a narrow side of the holder and / or on the receptacle. If the holder has a frame, the magnet may be attached to the frame. A still further improved alignment can be achieved by using a plurality of magnets, in particular 2, 4, or 6 magnets.

Die Haltevorrichtung kann brillenartig ausgebildet sein. insbesondere kann sie eine Nasenauflage aufweisen. Es ist jedoch auch jede andere Art der Haltevorrichtung möglich, die ein Tragen der Anzeigevorrichtung auf dem Kopf des Benutzers zulässt.The holding device may be formed like a spectacle. In particular, it may have a nose pad. However, it is also possible any other type of holding device that allows wearing the display device on the head of the user.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann weitere, dem Fachmann bekannte Elemente aufweisen, die zu ihrem Betrieb notwendig sind.The display device according to the invention may have further, known in the art elements that are necessary for their operation.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail for example with reference to the accompanying drawings, which also disclose characteristics essential to the invention. Show it:

1a eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung; 1a a schematic perspective view of an embodiment of the display device according to the invention;

1b eine schematische Frontalansicht eines gattungsgemäßen in die Aufnahme 5 der Anzeigevorrichtung gemäß 1a einsetzbaren Bildgebers; 1b a schematic frontal view of a generic in the recording 5 the display device according to 1a usable imager;

2 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung; 2 a schematic perspective view of another embodiment of the display device according to the invention;

3 eine seitliche (Schnitt-)Darstellung der Ausführungsform von 2; 3 a side (sectional) view of the embodiment of 2 ;

4 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. 4 a schematic perspective view of another embodiment of the display device according to the invention.

In 1a ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 schematisch in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 umfasst eine erste Abbildungsoptik 3 für ein linkes Auge LA des Benutzers und eine zweite Abbildungsoptik 3a für ein rechtes Auge RA des Benutzers, die jeweils ein in einer Bildebene 8 erzeugtes Bild so vergrößert abbilden, dass es der Benutzer als virtuelles Bild wahrnehmen kann. Dies ist am besten in 3 ersichtlich, die eine schematische seitliche Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 zeigt.In 1a is a first embodiment of the display device according to the invention 1 shown schematically in a perspective view. The display device according to the invention 1 includes a first imaging optics 3 for a left eye LA of the user and a second imaging optics 3a for a right eye RA of the user, each one in an image plane 8th magnify the generated image so that the user can perceive it as a virtual image. This is best in 3 can be seen, which is a schematic side view of an embodiment of the display device according to the invention 1 shows.

Zur Bilderzeugung kann die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung einen Bildgeber 4 mit einem Bildschirm 40 wie in 1b dargestellt aufweisen. Der Bildgeber 4 kann in die Aufnahme 5 der Haltevorrichtung 2 so eingesetzt werden, dass der Bildschirm 40 des Bildgebers in der Bildebene 8 liegt. Der Bildgeber wird natürlich so eingesetzt, dass der Bildschirm 40 des Bildgebers den Abbildungsoptiken 3, 3a gegenüberliegt. Die Aufnahme 5 weist die Positionierungseinrichtungen 6, 7 auf. Dabei handelt es sich um schmale Stege 6, 7, die exakt in die entsprechenden Aussparungen 21 des Bildgebers 4 passen und somit beim Einsetzen des Bildgebers 4 in die Aufnahme 5 die korrekte Position des Bildgebers 4 in Bezug auf die Bildebene 8 und die optische Achse 9 vermitteln.For imaging, the display device according to the invention can be an imager 4 with a screen 40 as in 1b have shown. The imager 4 can in the recording 5 the holding device 2 be used so that the screen 40 of the imager in the image plane 8th lies. The imager is of course used in such a way that the screen 40 of the imager to the imaging optics 3 . 3a opposite. The recording 5 has the positioning devices 6 . 7 on. These are narrow bars 6 . 7 that fit exactly into the corresponding recesses 21 of the imager 4 fit and thus when inserting the imager 4 in the recording 5 the correct position of the imager 4 in terms of the picture plane 8th and the optical axis 9 convey.

Wie aus der Darstellung in 1a ersichtlich ist, bildet jede der beiden Abbildungsoptiken 3, 3a nur einen Teilbereich des Bildschirms 40 ab. Damit eine überlappende Sicht weitgehend vermieden wird, ist zwischen den beiden Abbildungsoptiken 3, 3a ein Steg 22 vorgesehen. Damit ein die Anzeigevorrichtung 1 auf dem Kopf tragender Benutzer ein darzustellendes Objekt mit beiden Augen wahrnehmen kann, muss dieses somit in den beiden Teilbereichen des Bildschirms 9, die durch die beiden Abbildungsoptiken 3 und 3a abgebildet werden, erzeugt werden. Dazu ist eine Anwendung bzw. ein Programm auf dem tragbaren Gerät 8 vorgesehen, das den Bildschirm 40 so ansteuert, dass basierend auf zugeführten Bilddaten für das darzustellende Objekt bzw. für ein darzustellendes erstes Bild das Objekt bzw. das erste Bild sowohl auf einem ersten Abschnitt des Bildschirms 40 als auch auf einem vom ersten Abschnitt getrennten zweiten Abschnitt des Bildschirms erzeugt.As from the illustration in 1a can be seen forms each of the two imaging optics 3 . 3a only a portion of the screen 40 from. To avoid an overlapping view is largely between the two imaging optics 3 . 3a a footbridge 22 intended. So that the display device 1 If the user wearing the head can perceive an object to be displayed with both eyes, then this must be in the two subregions of the screen 9 passing through the two imaging optics 3 and 3a be generated. This is an application or program on the portable device 8th provided that the screen 40 controls so that based on supplied image data for the object to be displayed or for a first image to be displayed, the object or the first image both on a first section of the screen 40 as well as on a second section of the screen separate from the first section.

In 2 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 schematisch in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Die Anzeigevorrichtung 1 umfasst ein im Wesentlichen kastenförmig ausgebildetes Vorderteil 18 mit einer offenen Seite 19. Die Kontur der offenen Seite 19 ist so ausgebildet, dass sie an den Kopf eines Benutzers so anlegbar ist, dass der Benutzer die Anzeigevorrichtung 1 in einer brillenartigen Form auf dem Kopf tragen kann. Dazu weist die Kontur einerseits eine Nasenauflage 20 auf und ist an den beiden seitlichen Enden des Vorderteils 18 ein Halteband 10 befestigt. Das Halteband 10 ist beim Tragen der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 um den Kopf des Benutzers geführt, so dass der gewünschte Anpressdruck vorliegt, um die Anzeigevorrichtung 1 ergonomisch und bevorzugt lichtdicht auf dem Kopf tragen zu können. Das Halteband 10 kann z. B. als ein elastisches Band und/oder als Band mit einstellbarer Länge ausgebildet sein. Die Aufnahme 5 ist als seitlich an dem Vorderteil 18 angeordneter Öffnung ausgebildet, in den ein Bildgeber 4 von seitlich einschiebbar ist. Die Aufnahme durchspannt parallel zu der Bildebene 8 das gesamte Vorderteil 18 und weist auf der der Öffnung gegenüberliegenden Seite eine weitere Öffnung auf (nicht dargestellt). Somit ist es möglich, den Bildgeber wahlweise von beiden Seiten in die Aufnahme 5 einzuschieben, bzw. wieder zu entfernen.In 2 is a further embodiment of the display device according to the invention 1 shown schematically in a perspective view. The display device 1 comprises a substantially box-shaped front part 18 with an open page 19 , The contour of the open side 19 is designed so that it can be applied to the head of a user so that the user the display device 1 can wear in a spectacle-like shape on the head. For this purpose, the contour on the one hand a nose pad 20 on and is at the two lateral ends of the front part 18 a tether 10 attached. The tether 10 is when wearing the display device according to the invention 1 guided around the head of the user so that the desired contact pressure is present to the display device 1 ergonomic and preferably light-tight to wear on the head. The tether 10 can z. B. may be formed as an elastic band and / or as a band with adjustable length. The recording 5 is as the side of the front part 18 arranged opening formed in the an imager 4 from the side is inserted. The recording spans parallel to the image plane 8th the entire front part 18 and has on the opposite side of the opening on another opening (not shown). Thus, it is possible, the imager either from both sides in the recording 5 insert or remove.

Wie in 3 gezeigt, umfasst die Abbildungsoptik 3 eine erste und eine zweite Linse 23, 24, die nicht miteinander verkittet sind. Dadurch können alle vier Grenzflächen der Linsen 23, 24 genutzt werden, um die gewünschte Abbildung zu erzielen. Damit ist es möglich, das Bild des Bildgebers 4 als virtuelles Bild abzubilden, wobei die Abbildungsoptik 3 einen äußerst kompakten Aufbau aufweist, der hervorragende optische Abbildungseigenschaften bereitstellt.As in 3 shown includes the imaging optics 3 a first and a second lens 23 . 24 who are not cemented together. This allows all four interfaces of the lenses 23 . 24 used to achieve the desired image. This makes it possible to view the image of the imager 4 as a virtual image, the imaging optics 3 has a very compact construction, which provides excellent optical imaging properties.

In 2 ist noch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 schematisch in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Die Haltevorrichtung 2 umfasst hier einen Halter 13, bestehend aus einem Rahmen 11 und einem Einsatz 12. Der Einsatz 12 kann in den Rahmen eingesetzt werden und ist in seinen Abmessungen individuell an einen vorbestimmten Bildgeber angepasst (nicht gezeigt). Beide; Rahmen und Einsatz bilden zusammengesetzt den Halter 13, in den der Bildgeber 4 einsetzbar ist. Der Halter 13 kann wiederum so in die Aufnahme 5 seitlich eingeschoben werden, so dass der Bildgeber 5 in der Bildebene 8 positioniert ist. Der Einsatz 12 ist mit einer Aussparung 15 versehen, damit die Kamera des Bildgebers 4, bei dem es sich um ein Mobiltelefon handeln kann, an dem die Kamera an der Rückseite angeordnet ist, auch im eingesetzten Zustand noch funtionsfähig bleibt und beispielsweise Umgebungsbilder aufzeichnen kann. Das Vorderteil 18 der Anzeigevorrichtung weist zu diesem Zweck ebenfalls einen optisch transparenten Teilbereich 16 auf, der ein teilverspiegeltes Glas aus einem optischen Kunststoff beinhaltet.In 2 is still another embodiment of the display device according to the invention 1 shown schematically in a perspective view. The holding device 2 here includes a holder 13 consisting of a frame 11 and a mission 12 , The use 12 can be inserted into the frame and its dimensions are individually adapted to a predetermined imager (not shown). Both; Frame and insert make up the holder 13 into the imager 4 can be used. The holder 13 in turn, so in the recording 5 be pushed in laterally so that the imager 5 in the picture plane 8th is positioned. The use 12 is with a recess 15 provided to the camera of the imager 4 in which it may be a mobile phone, on which the camera is arranged on the back, even when inserted still functional and can record, for example, environmental images. The front part 18 The display device also has an optically transparent portion for this purpose 16 on, which includes a partially mirrored glass made of an optical plastic.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202013102458 U1 [0003]

Claims

Display device with a holding device which can be placed on the head of a user and an imaging optics attached to the holding device, which images an image generated by a flat image generator in an image plane as a virtual image, such that the user in the upside down state of the holding device uses a a first positioning device for positioning the imager in the image plane, and a second positioning device for positioning the imager relative to an optical axis of the first imaging optical system, the first holding device, a receptacle into which the imager can be removably inserted.

A display device according to claim 1, wherein the holding device comprises an adapted to the imager and reversibly separable from the holding device holder, in which the imager is inserted.

A display device according to claim 2 or 3, wherein the holder comprises a frame.

A display device according to claim 4, wherein the frame has a front cover with an optically transparent portion.

A display device according to claim 4 or 5, wherein the frame has a back cover with an optically transparent portion.

A display device according to any one of claims 2 to 6, wherein the holder comprises an imager adapted to be separable from the holder insert into which the imager is insertable.

Display device according to claim 7, wherein the insert has a bottom insert with an optically transparent portion.

Display device according to one of claims 2 to 7, wherein the holder can be inserted by insertion into the receptacle.

A display device according to claim 8, wherein the receptacle comprises a guide, along which the holder is slidably inserted into the receptacle.

Display device according to claim 8 or 9, wherein the second positioning device comprises at least one magnet.