DE102016111341B3

DE102016111341B3 - Spectacle lens for a display device which can be placed on the head of a user and generates an image, and a display device with such a spectacle lens

Info

Publication number: DE102016111341B3
Application number: DE102016111341.7A
Authority: DE
Inventors: Günter Rudolph; Hans-Jürgen Dobschal; Momchil Davidkov; Eduard Schmidt; Michael Patra
Original assignee: Carl Zeiss Smart Optics GmbH
Current assignee: Tooz Technologies GmbH
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2017-09-28
Anticipated expiration: 2036-06-22
Also published as: WO2017220474A1

Abstract

Es wird ein Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung (1) bereitgestellt, wobei das Brillenglas (3) eine Vorderseite (18) und eine Rückseite (15), einen Einkoppelabschnitt (11) und einen vom Einkoppelabschnitt (11) beabstandeten Auskoppelabschnitt (13), der mindestens eine reflektive Umlenkfläche (14) umfasst, sowie einen Lichtführungskanal (12) aufweist, der dazu geeignet ist, Lichtbündel (9) von Pixeln des erzeugten Bildes, die über den Einkoppelabschnitt (11) des Brillenglases (3) in das Brillenglas (3) eingekoppelt sind, im Brillenglas (3) bis zum Auskoppelabschnitt (13) zu führen, von dem sie aus dem Brillenglas (3) ausgekoppelt werden, wobei das Brillenglas mindestens einen Falschlichtpfad aufweist, in dem von Pixeln des erzeugten Bildes ausgehendes Falschlicht (9‘) geführt wird, und wobei eine Teilfläche (F4) des Brillenglases (3), die im Falschlichtpfad liegt, als Falschlicht-Sperrfläche (F4) ausgebildet ist.A spectacle lens for a user's head-mounted and image-forming display device (1) is provided, the spectacle lens (3) having a front side (18) and a rear side (15), a coupling-in section (11) and a coupling-in section (FIG. 11) spaced Auskoppelabschnitt (13), which comprises at least one reflective deflection surface (14), and a light guide channel (12) which is adapted to light bundles (9) of pixels of the image generated via the coupling portion (11) of the spectacle lens (3) are coupled into the spectacle lens (3) to guide in the spectacle lens (3) to the decoupling portion (13), from which they are coupled out of the spectacle lens (3), wherein the spectacle lens has at least one Falichtichtpfad, in which of pixels out of the generated image outgoing false light (9 ') is guided, and wherein a partial surface (F4) of the spectacle lens (3), which lies in the false light path, formed as a false light blocking surface (F4) is.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 sowie eine Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas. The present invention relates to a spectacle lens for a head-mounted user and an image-generating display device having the features of the preamble of claim 1 and a display device with such a spectacle lens.

Bei einem solchen Brillenglas kann Falschlicht so auf den Auskoppelabschnitt treffen, dass es zusammen mit den Lichtbündeln ausgekoppelt wird, wodurch ein optisch schlechteres Ergebnis erzielt wird. With such a spectacle lens, stray light can strike the decoupling section in such a way that it is decoupled together with the light bundles, whereby a visually worse result is achieved.

Die DE 10 2009 013 604 A1 zeigt ein Brillenglas mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 The DE 10 2009 013 604 A1 shows a spectacle lens with the features of the preamble of claim 1

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Brillenglas der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass es verbesserte Abbildungseigenschaften bereitstellen kann. Proceeding from this, it is an object of the invention to develop a spectacle lens of the type mentioned so that it can provide improved imaging properties.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Brillenglas der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine Teilfläche des Brillenglases, die im Falschlichtpfad liegt, als Falschlicht-Sperrfläche ausgebildet ist. According to the invention the object is achieved in a spectacle lens of the type mentioned above in that a partial surface of the spectacle lens, which is located in the false light path, is formed as a false light blocking surface.

Dadurch wird das Falschlicht effektiv blockiert und gelangt nicht zum Auskoppelabschnitt, so dass es auch nicht über den Auskoppelabschnitt zusammen mit den Lichtbündeln ausgekoppelt wird. Dies führt in vorteilhafter Weise zu besseren optischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Brillenglases. As a result, the stray light is effectively blocked and does not reach the decoupling section, so that it is not decoupled via the outcoupling section together with the light bundles. This leads advantageously to better optical properties of the spectacle lens according to the invention.

Insbesondere kann die Falschlicht-Sperrfläche das Falschlicht absorbieren. Damit wird sichergestellt, dass eine effektive Falschlichtunterdrückung durchgeführt ist. In particular, the false light blocking surface can absorb the stray light. This ensures that effective false light suppression is performed.

Das Brillenglas kann mehrere Falschlichtpfade aufweisen, wobei die Falschlicht-Sperrfläche in dem Falschlichtpfad liegt, durch den mehr Energie transportiert wird als durch zumindest einen der anderen Falschlichtpfade. Insbesondere kann die Sperrfläche in dem Falschlichtpfad liegen, durch den die meiste Energie transportiert wird. Damit wird eine deutliche Verbesserung im Vergleich zu einem Brillenglas ohne Falschlicht-Sperrfläche erreicht. The spectacle lens may have a plurality of straightening light paths, wherein the false light blocking surface is located in the false light path through which more energy is transported than through at least one of the other stray light paths. In particular, the blocking surface may lie in the false light path through which most of the energy is transported. This achieves a significant improvement compared with a spectacle lens without a false-light blocking surface.

Insbesondere kann die Falschlicht-Sperrfläche an einer äußeren Grenzfläche des Brillenglases ausgebildet sein. Dies vereinfacht die Herstellung des erfindungsgemäßen Brillenglases. In particular, the false light blocking surface may be formed on an outer boundary surface of the spectacle lens. This simplifies the production of the spectacle lens according to the invention.

Natürlich kann das erfindungsgemäße Brillenglas mehrere Falschlicht-Sperrflächen aufweisen, die das Falschlicht mehrerer Falschlichtpfade blockiert. Of course, the spectacle lens according to the invention can have a plurality of false light blocking surfaces which blocks the stray light of a plurality of stray light paths.

Die Lichtbündel der Pixel des erzeugten Bildes weisen einen vorbestimmten Öffnungswinkel auf. Dieser hängt z. B. von der Art der Erzeugung des Bildes ab. Beispielsweise kann das Bild mittels eines flächigen Bildgebers, wie z. B. ein LCD-Modul, ein LCoS-Modul, ein OLED-Modul oder eine Kippspiegelmatrix, erzeugt werden. Von den Lichtstrahlen des Lichtbündels werden jedoch in der Regel nur Lichtstrahlen eines kleineren Öffnungswinkelbereichs für die Bilddarstellung genutzt. Die restlichen Lichtstrahlen mit größeren Winkeln sind nicht vermeidbar und werden als Falschlicht in das Brillenglas eingekoppelt. Im Brillenglas werden sie dann auch in unerwünschter Weise geführt und können auf den Auskoppelabschnitt treffen. Die entsprechenden Pfade des Falschlichtes sind Falschlichtpfade, wobei das Brillenglas bevorzugt zumindest einen Falschlichtpfad aufweist. The light bundles of the pixels of the generated image have a predetermined opening angle. This depends z. B. on the way the image is generated. For example, the image by means of a planar imager such. As an LCD module, a LCoS module, an OLED module or a tilting mirror matrix can be generated. Of the light beams of the light beam, however, only light beams of a smaller opening angle range are generally used for the image display. The remaining light beams with larger angles are unavoidable and are coupled as a stray light in the lens. In the spectacle lens, they are then also guided in an undesired manner and can hit the Auskoppelabschnitt. The corresponding paths of the straightening light are straightening light paths, wherein the spectacle lens preferably has at least one unidirectional light path.

Des Weiteren kann der Auskoppelabschnitt bei dem erfindungsgemäßen Brillenglas mehrere nebeneinander angeordnete reflektive Umlenkflächen aufweisen. Die reflektiven Umlenkflächen des Auskoppelabschnitts können auch als reflektive Facetten bezeichnet werden. Die reflektiven Facetten können zueinander versetzt in Art einer Zick-Zack-Linie oder eine Sägezahnlinie angeordnet sein. Insbesondere kann die zumindest eine reflektive Umlenkfläche als vergrabene Umlenkfläche sowohl von der Vorderseite als auch von der Rückseite des Brillenglases beabstandet sein. Furthermore, in the case of the spectacle lens according to the invention, the decoupling section can have a plurality of adjoining reflective deflection surfaces. The reflective deflection surfaces of the coupling-out section can also be referred to as reflective facets. The reflective facets may be arranged offset to one another in the manner of a zigzag line or a sawtooth line. In particular, the at least one reflective deflecting surface can be spaced as a buried deflecting surface both from the front side and from the rear side of the spectacle lens.

Mindestens eine der reflektierenden Umlenkflächen kann plan ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann mindestens eine der reflektiven Umlenkflächen gekrümmt ausgebildet sein. At least one of the reflective deflection surfaces can be designed plan. Additionally or alternatively, at least one of the reflective deflection surfaces may be curved.

Bei dem erfindungsgemäßen Brillenglas kann die Vorderseite und/oder die Rückseite gekrümmt ausgebildet sein. Insbesondere ist die Vorder- und/oder Rückseite als glatte, durchgehende Fläche ausgebildet. In the case of the spectacle lens according to the invention, the front side and / or the rear side can be curved. In particular, the front and / or back is formed as a smooth, continuous surface.

Das Brillenglas kann aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Es ist auch möglich, dass das Brillenglas aus einem Glasmaterial gebildet ist. The spectacle lens may be formed of a plastic material. It is also possible that the spectacle lens is formed from a glass material.

Insbesondere kann der Auskoppelabschnitt (bevorzugt aufgrund der reflektiven Umlenkflächen) eine strahlumlenkende und/oder eine abbildende Eigenschaft aufweisen. In particular, the coupling-out section (preferably on the basis of the reflective deflection surfaces) can have a beam-deflecting and / or an imaging property.

Mindestens eine der reflektiven Umlenkflächen kann eine reflektive Beschichtung aufweisen. Dabei kann die Reflektivität von nahezu 100 % erreicht werden. Es ist jedoch auch möglich, eine geringere Reflektivität bereitzustellen, so dass die reflektive Fläche als teilreflektive Fläche eingesetzt werden kann. At least one of the reflective deflection surfaces may have a reflective coating. The reflectivity of almost 100% can be achieved. However, it is also possible to provide a lower reflectivity, so that the reflective surface can be used as a partially reflective surface.

Des Weiteren ist es möglich, mindestens eine der reflektiven Umlenkflächen durch interne Totalreflexion zu verwirklichen. Furthermore, it is possible to realize at least one of the reflective deflection surfaces by total internal reflection.

Die Lichtführung im Lichtführungskanal kann beispielsweise durch Reflexion an Vorder- und Rückseite des Brillenglases erfolgen. Dabei kann es sich um eine innere Totalreflexion oder um eine Reflexion aufgrund einer entsprechenden teilreflektiven oder reflektiven Beschichtung handeln. Es ist jedoch auch möglich, dass die Führung mittels einer reflektiven Schicht oder teilreflektiven Schicht innerhalb des Brillenglases bewirkt wird. Dabei kann eine reflektive oder teilreflektive Schicht vorgesehen sein, so dass die Vorder- oder Rückseite als weitere reflektive Fläche dient. Es können jedoch auch zwei voneinander beabstandete reflektive Schichten (von denen zumindest eine als teilreflektive Schicht ausgebildet sein kann) vorgesehen sein. The light guide in the light guide channel can be done for example by reflection at the front and back of the lens. This may be an internal total reflection or a reflection due to a corresponding partially reflective or reflective coating. However, it is also possible that the guidance is effected by means of a reflective layer or partially reflective layer within the spectacle lens. In this case, a reflective or partially reflective layer may be provided, so that the front or back serves as a further reflective surface. However, two spaced-apart reflective layers (at least one of which may be formed as a partially reflective layer) may also be provided.

Das erfindungsgemäße Brillenglas kann, in Draufsicht gesehen, eine L-Form aufweisen. Dazu kann das erfindungsgemäße Brillenglas am Rand oder in einem Bereich außerhalb der Mitte des Brillenglases den optischen Ansatz aufweisen. Der optische Ansatz kann direkt mit dem Brillenglas verbunden sein (z. B. verkittet oder verklebt). Alternativ kann der optische Ansatz zusammen mit dem restlichen Brillenglas einstückig ausgebildet sein. The spectacle lens according to the invention can, seen in plan view, have an L-shape. For this purpose, the spectacle lens according to the invention can have the optical approach at the edge or in an area outside the center of the spectacle lens. The optical approach can be directly connected to the spectacle lens (eg, cemented or glued). Alternatively, the optical attachment may be integrally formed together with the remaining spectacle lens.

Der Lichtführungskanal erstreckt sich durch das gesamte Brillenglas und somit bevorzugt auch durch den optischen Ansatz. Der Einkoppelabschnitt kann am Ansatz ausgebildet sein. The light guide channel extends through the entire spectacle lens and thus preferably also through the optical attachment. The coupling-in section can be formed at the base.

Bei dem Einkoppelabschnitt kann es sich um eine Eintrittsfläche handeln. Diese kann plan oder gekrümmt sein. The coupling-in section may be an entry surface. This can be flat or curved.

Das erfindungsgemäße Brillenglas weist für die Lichtbündel der Pixel bevorzugt eine abbildende Eigenschaft auf. Insbesondere führt das erfindungsgemäße Brillenglas eine virtuelle Abbildung durch. Die optische Wirkung des erfindungsgemäßen Brillenglases kann der einer Lupe entsprechen. The spectacle lens according to the invention preferably has an imaging property for the light bundles of the pixels. In particular, the spectacle lens according to the invention performs a virtual imaging. The optical effect of the spectacle lens according to the invention may correspond to that of a magnifying glass.

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 ein erfindungsgemäßes Brillenglas aufweist und dieses Bild im auf dem Kopf des Benutzers aufgesetzten Zustand der Haltevorrichtung so abbildet, dass es der Benutzer als virtuelles Bild wahrnehmen kann, bereitgestellt. There is also a display device with a mountable on the head of a user holding device, attached to the holding device imaging module that generates an image, and attached to the holding device imaging optics having a spectacle lens according to the invention and put this image in the head of the user State of the holding device so that the user can perceive it as a virtual image, provided.

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 bevorzugt zwischen dem Brillenglas und dem Bilderzeugungsmodul angeordnet ist. Das weitere optische Element kann vom Brillenglas beabstandet sein oder mit ihm in direktem optischen Kontakt stehen (z. B. durch Verkitten oder Verkleben). The imaging optics may have the spectacle lens as the only optical element. However, it is also possible for the imaging optics to include at least one further optical element in addition to the spectacle lens, which is preferably arranged between the spectacle lens and the imaging module. The further optical element may be spaced from the spectacle lens or in direct optical contact with it (eg by cementing or gluing).

Die Anzeigevorrichtung kann eine Steuereinheit aufweisen, die das Bilderzeugungsmodul ansteuert. The display device may include a control unit that controls the image generation module.

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 eine Mehrzahl von Pixeln aufweisen, die z. B. in Zeilen und Spalten angeordnet sein können. Der Bildgeber kann selbstleuchtend oder nicht selbstleuchtend sein. The imaging module may in particular comprise a planar imager such. As an LCD module, a LCoS module, an OLED module or a tilting mirror matrix. The imager may include a plurality of pixels, e.g. B. can be arranged in rows and columns. The imager can be self-luminous or non-self-luminous.

Das Bilderzeugungsmodul kann insbesondere so ausgebildet sein, dass es ein monochromatisches oder ein mehrfarbiges Bild erzeugt. In particular, the imaging module may be configured to produce a monochromatic or multicolor image.

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:

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

2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des ersten Brillenglases einschließlich einer schematischen Darstellung des Bilderzeugungselementes; 2 an enlarged perspective view of the first spectacle lens including a schematic representation of the imaging element;

3 eine Draufsicht auf die Darstellung von 2; 3 a plan view of the representation of 2 ;

4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht gemäß 2, wobei nur Lichtstrahlen eingezeichnet sind, die bestimmungsgemäß zur Bilderzeugung beitragen; 4 an enlarged perspective view according to 2 , where only light beams are drawn, which contribute to the intended purpose of image formation;

5 eine Draufsicht auf die Darstellung von 4; 5 a plan view of the representation of 4 ;

6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht gemäß 2, wobei neben fünf Lichtstrahlen 9, die bestimmungsgemäß zur Bilderzeugung beitragen, noch Falschlicht 9‘ eingezeichnet ist; 6 an enlarged perspective view according to 2 , in addition to five light beams 9 , which contribute to the intended purpose of the image production, still misleading 9 ' is drawn;

7 eine Draufsicht auf die Darstellung von 6; 7 a plan view of the representation of 6 ;

8 eine Darstellung gemäß 2 zur Erläuterung des störenden Einflusses des Falschlichts bei einem nicht erfindungsgemäßen Brillenglas; 8th a representation according to 2 to explain the disturbing influence of the false light in a non-inventive spectacle lens;

9 eine Draufsicht auf die Ansicht gemäß 8; 9 a plan view of the view according to 8th ;

10 eine perspektivische Ansicht gemäß 8 eines nicht erfindungsgemäßen Brillenglases, bei dem mehrere Falschlichtpfade dargestellt sind, und 10 a perspective view according to 8th a non-inventive spectacle lens in which a plurality of false light paths are shown, and

11 eine Draufsicht auf die Darstellung gemäß 10. 11 a plan view of the illustration according to 10 ,

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. At the in 1 embodiment shown comprises the display device according to the invention 1 an attachable to the head of a user holding device 2 that z. B. may be formed in the manner of a conventional spectacle frame, and a first and a second spectacle lens 3 . 4 attached to the fixture 2 are attached. The holding device 2 with the glasses 3 . 4 can z. B. be designed as sports glasses, sunglasses and / or glasses for the correction of ametropia, wherein the user on the first spectacle lens 3 a virtual image can be reflected in his field of view, as described below.

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 ein flächiges Bilderzeugungselement 6 (z. B. 2 und 4), wie z. B. einen OLED-, einen LCD- oder einen LCoS-Chip oder eine Kippspiegelmatrix, mit einer Vielzahl von z. B. in Zeilen und Spalten angeordneten Pixeln aufweisen. This includes the display device 1 an imaging module 5 , which is in the area of the right eyeglass temple of the holding device 2 can be arranged as in 1 is shown schematically. The imaging module 5 may be a planar imaging element 6 (eg 2 and 4 ), such. As an OLED, an LCD or a LCoS chip or a tilting mirror matrix, with a variety of z. B. arranged in rows and columns pixels.

In 2 ist das erste Brillenglas in einer perspektivischen Darstellung vergrößert gezeigt, wobei das Bilderzeugungselement 6 ebenfalls gezeigt ist. In 3 ist das Brillenglas 3 samt Bilderzeugungselement in einer Ansicht von oben dargestellt. In 2 the first spectacle lens is shown enlarged in a perspective view, wherein the imaging element 6 also shown. In 3 is the lens 3 including imaging element shown in a view from above.

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 1 eingesetzt werden. Daher kann das optische Element, wenn es als Brillenglas ausgebildet ist, natürlich auch als zweites Brillenglas 4 ausgebildet sein. The lenses 3 and 4 and in particular the first spectacle lens 3 are only by way of example together with the display device according to the invention 1 described. The lenses 3 . 4 or at least the first spectacle lens 3 are each as a spectacle lens according to the invention 3 . 4 or formed as an inventive optical element. The optical element according to the invention can also be used in a different context than with the display device described here 1 be used. Therefore, the optical element, if it is formed as a spectacle lens, of course, as a second spectacle lens 4 be educated.

Wie am besten aus der vergrößerten, perspektivischen Darstellung in 2 ersichtlich ist, weist das erste Brillenglas 3 einen optischen Ansatz 7 auf, der mit dem ersten Brillenglas 3 verbunden ist (z. B. verkittet) und der dem Bilderzeugungselement 6 bzw. dem Bildgeber 6 nachgeordnet ist. Der optische Ansatz 7 ist somit Teil des ersten Brillenglases 3. As best of the enlarged, perspective view in 2 can be seen, the first lens has 3 an optical approach 7 on, the one with the first lens 3 is connected (eg, cemented) and that of the imaging element 6 or the imager 6 is subordinate. The optical approach 7 is thus part of the first spectacle lens 3 ,

Von jedem Pixel des Bildgebers 6 kann ein Lichtbündel 9 ausgehen. Durch eine entsprechende individuelle Ansteuerung der Pixel des Bildgebers 6 mittels einer Steuereinheit (nicht gezeigt), die Teil des Bilderzeugungsmoduls 5 sein kann, kann das gewünschte Bild erzeugt werden. In 4 und 5 sind die Lichtstrahlen der Lichtbündel 9 eingezeichnet, die erfindungsgemäß zur Bilderzeugung beitragen sollen, und in 6 und 7 ist stellvertretend für die Lichtbündel 9 der Strahlengang von fünf Lichtstrahlen 9 (bevorzugt der Hauptstrahlen) eingezeichnet, so dass nachfolgend auch vom Lichtstrahl 9 die Rede ist. Die Darstellungen von 4 und 5 sowie 6 und 7 entsprechen jeweils denen von 2 und 3, wobei jedoch zusätzlich die Lichtstrahlen 9 eingezeichnet sind. From each pixel of the imager 6 can be a ray of light 9 out. By a corresponding individual control of the pixels of the imager 6 by means of a control unit (not shown) forming part of the imaging module 5 can be, the desired image can be generated. In 4 and 5 are the light rays of the light bundles 9 drawn, which are to contribute according to the invention for imaging, and in 6 and 7 is representative of the light bundles 9 the beam path of five beams of light 9 (Preferably, the main rays) drawn so that subsequently also the light beam 9 the speech is. The representations of 4 and 5 such as 6 and 7 correspond respectively to those of 2 and 3 , but additionally the light rays 9 are drawn.

Die vom Bildgeber 6 ausgehenden Lichtstrahlen 9 treten über einen Einkoppelabschnitt 11 am optischen Ansatz 7 in das erste Brillenglas 3 ein und werden in diesem entlang eines Lichtführungskanals 12 bis zu einem Auskoppelabschnitt 13 geführt. Dazu finden Reflexionen an den Flächen F1, F2 und F3 sowie an Vorderseite 18 und Rückseite 15 des ersten Brillenglases 3 statt. Der Auskoppelabschnitt 13 weist mehrere reflektive Umlenkflächen 14 auf, an denen eine Reflexion der Lichtstrahlen 9 in Richtung zur Rückseite 15 des ersten Brillenglases 3 stattfindet, so dass die Lichtstrahlen 9 über die Rückseite 15 aus dem ersten Brillenglas 3 austreten. The imager 6 outgoing light rays 9 occur via a coupling section 11 at the optical approach 7 in the first lens 3 and in this along a light guide channel 12 up to a decoupling section 13 guided. Reflections can be found on the surfaces F1, F2 and F3 as well as on the front side 18 and back 15 of the first spectacle lens 3 instead of. The decoupling section 13 has several reflective deflection surfaces 14 on which a reflection of the light rays 9 towards the back 15 of the first spectacle lens 3 takes place, so that the light rays 9 over the back 15 from the first spectacle lens 3 escape.

Somit kann ein Benutzer, wenn er die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung 1 bestimmungsgemäß auf dem Kopf trägt, das mittels des Bildgebers 6 erzeugte Bild als virtuelles Bild wahrnehmen, wenn er auf den Auskoppelabschnitt 13 blickt. In 5 und 7 ist zur Verdeutlichung der Drehpunkt 16 des Auges des Benutzers sowie die Eyebox 17 bzw. die Austrittspupille 17 des ersten Brillenglases 3 für die virtuelle Abbildung des mittels des Bildgebers 6 erzeugten Bildes eingezeichnet. Die Eyebox 17 ist der Bereich, der durch die Anzeigevorrichtung 1 bereitgestellt und in dem sich das Auge des Benutzers bewegen kann und er stets noch das erzeugte Bild als virtuelles Bild wahrnehmen kann. Thus, a user, when he the display device of the invention 1 wearing on the head as intended, by means of the imager 6 perceived image as a virtual image when he is on the decoupling section 13 looks. In 5 and 7 is to illustrate the pivot point 16 the eye of the user as well as the eyebox 17 or the exit pupil 17 of the first spectacle lens 3 for the virtual imaging of the image by means of the imager 6 drawn image created. The eyebox 17 is the area covered by the display device 1 and in which the eye of the user can move and he can still perceive the generated image as a virtual image.

Wie in den schematischen Darstellungen von 2 bis 7 gezeigt ist, ist sowohl die Rückseite 15 als auch die Vorderseite 18 des ersten Brillenglases 3 gekrümmt ausgebildet. As in the schematic representations of 2 to 7 shown is both the back 15 as well as the front 18 of the first spectacle lens 3 formed curved.

Die Führung der Lichtbündel 9 im Lichtführungskanal 12 kann z. B. durch innere Totalreflexion an den Flächen F1–F3, der Vorderseite 18 und der Rückseite 15 erfolgen. Es ist auch möglich, dass die Flächen F1–F3, die Vorderseite 18 und/oder die Rückseite 15 im Bereich des Lichtführungskanals 12 eine reflektierende oder teilreflektierende Beschichtung aufweisen, um die gewünschte Lichtführung zu bewirken. The leadership of the light bundles 9 in the light guide channel 12 can z. B. by total internal reflection at the surfaces F1-F3, the front 18 and the back 15 respectively. It is also possible that the surfaces F1-F3, the front 18 and / or the back 15 in the area of the light guide channel 12 have a reflective or partially reflective coating to effect the desired light guidance.

Wie in 2 bis 7 schraffiert dargestellt ist, ist eine Teilfläche F4 des optischen Ansatzes 7 (hier der Fläche F3) als Sperrfläche ausgebildet, die für vom Bildgeber 6 kommendes Falschlicht 9‘ absorbierend ist. Das Falschlicht tritt auf, da das vom Bildgeber 6 bzw. von jedem Pixel des Bildgebers 6 erzeugte und zum Teil eingekoppelte Winkelspektrum der ausgesendeten Lichtstrahlen deutlich größer ist als das zur Bilderzeugung benötigte Winkelspektrum. Aufgrund der Geometrie des ersten Brillenglases 3 (einschließlich des optischen Ansatzes 7) ergeben sich neben dem Nutzlichtpfad für die Lichtstrahlen 9 verschiedene unerwünschte Lichtwege bzw. Falschlichtpfade für die Lichtstrahlen 9‘ aus dem nicht benötigten Winkelspektrum, die dazu führen, dass die Lichtstrahlen 9‘ als unerwünschtes Störlicht in Überlagerung mit den Lichtstrahlen 9 für einen Benutzer bei aufgesetzter Anzeigevorrichtung 1 wahrnehmbar sind. Dies ist in 6 und 7 für die Lichtstrahlen 9‘ gezeigt, die mit der Falschlicht-Sperrfläche F4 gemäß 2 bis 5 blockiert werden. As in 2 to 7 hatched, is a partial surface F4 of the optical approach 7 (Here, the surface F3) designed as a blocking surface for the imager 6 coming wrong-way 9 ' is absorbent. The stray light occurs because of the imager 6 or from each pixel of the imager 6 generated and partially coupled angle spectrum of the emitted light beams is significantly larger than the angle required for image generation angle spectrum. Due to the geometry of the first spectacle lens 3 (including the optical approach 7 ) arise next to the Nutzlichtpfad for the light rays 9 various unwanted light paths or false light paths for the light rays 9 ' from the unneeded angle spectrum, which cause the light rays 9 ' as unwanted stray light in superposition with the light rays 9 for a user with the display device attached 1 are perceptible. This is in 6 and 7 for the rays of light 9 ' shown with the false light blocking surface F4 according to 2 to 5 be blocked.

In 8 und 9 ist als Vergleich bei einem nicht erfindungsgemäßen Brillenglas 3‘ die Falschlicht-Sperrfläche F4 nicht vorgesehen, so dass auch die Falschlicht-Lichtstrahlen 9‘ zur Austrittspupille 17‘ des Brillenglases 3‘ gelangen. In 8th and 9 is as a comparison in a non-inventive spectacle lens 3 ' the false light blocking surface F4 is not provided, so that the false light rays 9 ' to the exit pupil 17 ' of the spectacle lens 3 ' reach.

Somit führt das erfindungsgemäße Vorsehen der Falschlicht-Sperrfläche F4 dazu, dass das Falschlicht 9‘ gemäß 8 und 9 für den Benutzer nicht mehr wahrnehmbar ist. Thus, the provision according to the invention of the false light blocking surface F4 leads to the mis-light 9 ' according to 8th and 9 is no longer perceptible to the user.

Bei dem in 6 bis 9 gezeigten Falschlichtpfad handelt es sich um einen Falschlichtpfad, der mehr Energie transportiert als andere Falschlichtpfade. In 10 und 11 sind alle Falschlichtpfade bei einem nicht erfindungsgemäßen Brillenglas 3‘ (das sich im Wesentlichen von einem erfindungsgemäßen Brillenglas 3 nur dadurch unterscheidet, dass keine Falschlicht-Sperrfläche vorgesehen ist) eingezeichnet. Daraus ist ersichtlich, dass eine Vielzahl von Falschlichtpfaden vorliegen. Wie bereits dargelegt wurde, ist jedoch der in 6 und 7 gezeigte Falschlichtpfad der störendste, da in diesem die meiste Energie transportiert wird. Aufgrund der Sperrfläche F4 wird dieser Falschlichtpfad effektiv gesperrt bzw. blockiert, so dass der Bildeindruck für den Benutzer deutlich besser ist im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Sperrfläche F4 nicht vorhanden ist. At the in 6 to 9 The mischief path shown is a mischief path that carries more energy than other mischief paths. In 10 and 11 are all false light paths in a non-inventive spectacle lens 3 ' (This essentially of a spectacle lens according to the invention 3 only distinguished by the fact that no false light blocking surface is provided) located. It can be seen that there are a plurality of false light paths. As already stated, however, the in 6 and 7 Misleading path shown the most disturbing, since in this most of the energy is transported. Due to the blocking surface F4 this false light path is effectively blocked or blocked, so that the image impression for the user is significantly better compared to the case in which the blocking surface F4 is not present.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform kann beispielsweise die Dicke des Brillenglases 3 4 mm betragen. Die Strukturtiefe einer einzelnen Umlenkfläche kann z. B. im Bereich von 0,45 mm liegen. In the embodiment described here, for example, the thickness of the spectacle lens 3 4 mm. The structure depth of a single deflection can z. B. in the range of 0.45 mm.

Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 1 erfolgt die Einspiegelung des virtuellen Bildes in das Gesichtsfeld des Benutzers über das erste Brillenglas 3. Natürlich ist auch eine Einspiegelung über das zweite Brillenglas 4 möglich. Des Weiteren kann die Anzeigevorrichtung 1 so ausgebildet sein, dass Informationen bzw. virtuelle Bilder über beide Brillengläser 3, 4 eingespiegelt werden. Dabei kann die Einspiegelung so erfolgen, dass ein dreidimensionaler Bildeindruck entsteht. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. In the display device according to the invention 1 the reflection of the virtual image into the field of view of the user takes place via the first spectacle lens 3 , Of course, there is also a reflection on the second lens 4 possible. Furthermore, the display device 1 be formed so that information or virtual images on both lenses 3 . 4 be reflected. The reflection can be done so that a three-dimensional image impression is created. However, this is not absolutely necessary.

Die Brillengläser 3, 4 können eine Brechkraft von Null oder eine von Null verschiedene Brechkraft (insbesondere zur Korrektur von Fehlsichtigkeit) aufweisen. Wie in den Figuren gezeigt ist, sind sowohl die Vorderseite 18 als auch die Rückseite 15 gekrümmt ausgebildet. Die Vorderseite 18 ist insbesondere sphärisch gekrümmt. Wenn das Brillenglas 3, 4 eine von Null verschiedene Brechkraft aufweist, um eine Fehlsichtigkeit zu korrigieren, ist in der Regel die Krümmung der Rückseite 15 entsprechend gewählt, um die entsprechende Korrektur zu erreichen. Die Rückseite 15 kann eine von der sphärischen Form abweichende Krümmung aufweisen. The lenses 3 . 4 can have a refractive power of zero or a non-zero refractive power (in particular for the correction of refractive error). As shown in the figures, both are the front 18 as well as the back 15 formed curved. The front 18 is curved in particular spherically. If the lens 3 . 4 has a non-zero refractive power to correct a refractive error, is usually the curvature of the back 15 selected accordingly to achieve the appropriate correction. The backside 15 may have a curvature different from the spherical shape.

Die Haltevorrichtung 2 muss nicht als brillenartige Haltevorrichtung ausgebildet sein. Es ist auch jede andere Art der Haltevorrichtung möglich, mit der ein Aufsetzen und Tragen der Anzeigevorrichtung auf dem Kopf erfolgen kann. The holding device 2 does not have to be designed as a glasses-like holding device. It is also possible any other type of holding device with which a placement and carrying the display device can be done on the head.

Claims

Spectacle lens for a user's head-mounted and image-forming display device ( 1 ), whereby the spectacle lens ( 3 ) a front side ( 18 ) and a back ( 15 ), a coupling section ( 11 ) and one from the coupling section ( 11 ) spaced out coupling section ( 13 ), the at least one reflective deflection surface ( 14 ), and a light guide channel ( 12 ), the light beam ( 9 ) of pixels of the generated image via the coupling section ( 11 ) of the spectacle lens ( 3 ) in the spectacle lens ( 3 ), in the spectacle lens ( 3 ) to the decoupling section ( 13 ), from which they are removed from the spectacle lens ( 3 ), wherein the spectacle lens has at least one false-light path in which false light emanating from pixels of the generated image ( 9 ' ), characterized in that a partial surface (F4) of the spectacle lens ( 3 ), which lies in the false light path, is formed as a false light blocking surface (F4).

Spectacle lens according to claim 1, characterized in that the false-light blocking surface the false light ( 9 ' ) absorbed.

Spectacle lens according to claim 1 or 2, characterized in that the spectacle lens ( 3 ) has a plurality of false light paths, wherein the false light blocking surface (F4) lies in the false light path through which more energy is transported than through at least one of the other false light paths.

Spectacle lens according to one of the preceding claims, characterized in that the false-light blocking surface (F4) at an outer boundary surface of the spectacle lens ( 3 ) is trained.

Spectacle lens according to one of the preceding claims, characterized in that at least one reflective deflecting surface ( 14 ) is curved.

Spectacle lens according to one of the above claims, characterized in that it is formed from a plastic material.

Display device with a holding device which can be placed on the head of a user ( 2 ), one on the holding device ( 2 ) attached imaging module ( 5 ), which produces an image, and one on the holding device ( 2 ) attached imaging optics ( 7 ), which is a spectacle lens ( 3 ) according to one of the preceding claims and the image produced in the mounted on the head of the user state of the holding device ( 2 ) so that the user can perceive it as a virtual image.