DE102019201766A1 - Projection device for data glasses, method for displaying image information by means of a projection device and control device - Google Patents

Projection device for data glasses, method for displaying image information by means of a projection device and control device Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung (1002) für eine Datenbrille (1000). Die Projektionsvorrichtung (1002) umfasst eine Bilderzeugungseinheit (1004) zum Erzeugen zumindest eines eine Bildinformation repräsentierenden ersten Lichtstrahls (1010) und/oder eines die Bildinformation repräsentierenden weiteren ersten Lichtstrahls (1011) und zumindest ein Umlenkelement (1008), das ausgebildet ist, um den ersten Lichtstrahl (1010) in Form eines eine erste Bildinformation repräsentierenden zweiten Lichtstrahls (1012) und/oder den weiteren ersten Lichtstrahl (1011) in Form eines eine zweite Bildinformation repräsentierenden dritten Lichtstrahls (1013) in einen ersten Sichtbereich (1014) und/oder in einen zweiten Sichtbereich (1018) eines Auges (405) umzulenken, wobei sich der zweite Lichtstrahl (1012) und der dritte Lichtstrahl (1013) hinsichtlich einer Strahldivergenz unterscheiden und wobei der zweite Sichtbereich (1018)und der erste Sichtbereich (1018) zumindest überlappen.The invention relates to a projection device (1002) for data glasses (1000). The projection device (1002) comprises an image generation unit (1004) for generating at least one first light beam (1010) representing image information and / or a further first light beam (1011) representing the image information and at least one deflecting element (1008) which is designed around the first light beam (1010) in the form of a second light beam (1012) representing a first image information and / or the further first light beam (1011) in the form of a third light beam (1013) representing a second image information into a first viewing area (1014) and / or in deflecting a second viewing area (1018) of an eye (405), the second light beam (1012) and the third light beam (1013) differing in terms of beam divergence and wherein the second viewing area (1018) and the first viewing area (1018) at least overlap.

Description

Stand der TechnikState of the art

Der Ansatz geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand des vorliegenden Ansatzes ist auch ein Computerprogramm.The approach is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims. The subject of the present approach is also a computer program.

Es sind Datenbrillen zum Einblenden von Informationen in ein Sichtfeld eines Nutzers bekannt.There are known data glasses for displaying information in a field of vision of a user.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Projektionsvorrichtung für eine Datenbrille, ein Verfahren zum Darstellen von Bildinformationen mittels einer Projektionsvorrichtung, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.Against this background, with the approach presented here, a projection device for data glasses, a method for displaying image information by means of a projection device, furthermore a control device using this method and finally a corresponding computer program according to the main claims are presented. The measures listed in the dependent claims make advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim possible.

Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass ein ressourcensparender, einfacher Systemaufbau einer Projektionsvorrichtung für eine Datenbrille mit nur sehr wenigen Komponenten ermöglicht ist. So sind beispielsweise eine deutlich vereinfachte holografische Funktion, ein geringerer Aufwand in der Bilddatenverarbeitung sowie stark reduzierte Toleranzanforderungen ermöglicht.The advantages that can be achieved with the approach presented are that a resource-saving, simple system structure of a projection device for data glasses with only very few components is made possible. For example, a significantly simplified holographic function, less effort in image data processing and greatly reduced tolerance requirements are made possible.

Es wird eine Projektionsvorrichtung für eine Datenbrille vorgestellt, wobei die Projektionsvorrichtung folgende Merkmale aufweist:

  • eine Bilderzeugungseinheit zum Erzeugen zumindest eines eine Bildinformation repräsentierenden ersten Lichtstrahls und zusätzlich oder alternativ eines die Bildinformation repräsentierenden weiteren ersten Lichtstrahls; und
  • zumindest ein Umlenkelement, das ausgebildet ist, um den ersten Lichtstrahl in Form eines eine erste Bildinformation repräsentierenden zweiten Lichtstrahls und zusätzlich oder alternativ den weiteren ersten Lichtstrahl in Form eines eine zweite Bildinformation repräsentierenden dritten Lichtstrahls in einen ersten Sichtbereich und zusätzlich oder alternativ in einen zweiten Sichtbereich eines Auges umzulenken, wobei sich der zweite Lichtstrahl und der dritte Lichtstrahl hinsichtlich einer Strahldivergenz unterscheiden und wobei der zweite Sichtbereich und der erste Sichtbereich zumindest überlappen.
A projection device for data glasses is presented, the projection device having the following features:
  • an image generation unit for generating at least one first light beam representing image information and additionally or alternatively a further first light beam representing the image information; and
  • At least one deflection element which is designed to divert the first light beam in the form of a second light beam representing first image information and additionally or alternatively the further first light beam in the form of a third light beam representing second image information into a first viewing area and additionally or alternatively into a second viewing area of an eye, wherein the second light beam and the third light beam differ in terms of beam divergence and wherein the second viewing area and the first viewing area at least overlap.

Die unterschiedlichen Strahldivergenzen des zweiten Lichtstrahls und des dritten Lichtstrahls ermöglichen vorteilhafterweise unterschiedlich wahrnehmbare Bildschärfen der Bildinformation für das Auge. Beispielsweise kann der zweite Lichtstrahl eine Strahldivergenz zur Wahrnehmung einer höheren Bildschärfe aufweisen, als der dritte Lichtstrahl. Im Folgenden wird die von dem zweiten Lichtstrahl übermittelte Bildinformation als erste Bildinformation bezeichnet und die von dem dritten Lichtstrahl übermittelte Bildinformation als zweite Bildinformation bezeichnet. Die erste Bildinformation und die zweite Bildinformation können sich lediglich hinsichtlich einer wahrnehmbaren Bildschärfe voneinander unterscheiden. Die unterschiedlichen Strahldivergenzen können durch unterschiedliche Umlenkabschnitte mit unterschiedlichen Umlenkeffizienzen des Umlenkelements erzeugt werden. So kann die Umlenkeffizienz zur Erzeugung des dritten Lichtstrahls für die unscharfe Projektion niedriger sein, als die Umlenkeffizienz zur Erzeugung des zweiten Lichtstrahls für die scharfe Projektion.The different beam divergences of the second light beam and the third light beam advantageously enable differently perceptible image sharpness of the image information for the eye. For example, the second light beam can have a beam divergence for the perception of a higher image sharpness than the third light beam. In the following, the image information transmitted by the second light beam is referred to as first image information and the image information transmitted by the third light beam is referred to as second image information. The first image information and the second image information can differ from one another only with regard to a perceptible image sharpness. The different beam divergences can be generated by different deflection sections with different deflection efficiencies of the deflection element. Thus, the deflection efficiency for generating the third light beam for the unsharp projection can be lower than the deflection efficiency for generating the second light beam for the sharp projection.

Anders ausgedrückt ist das Umlenkelement ausgebildet, um die erste Bildinformation unter Verwendung des zweiten Lichtstrahls innerhalb des ersten Sichtbereichs und des zweiten Sichtbereichs des Auges darzustellen und die zweite Bildinformation unter Verwendung des dritten Lichtstrahls innerhalb des ersten Sichtbereichs und des zweiten Sichtbereichs des Auges darzustellen, wobei das in den ersten Sichtbereich des Auges abgelenkte Licht und das in den zweiten Sichtbereich des Auges abgelenkte Licht sich hinsichtlich ihrer Strahldivergenz und damit hinsichtlich der wahrnehmbaren Bildschärfe unterscheiden und wobei der zweite Sichtbereich und der erste Sichtbereich zumindest überlappen.In other words, the deflecting element is designed to display the first image information using the second light beam within the first visual range and the second visual range of the eye and to display the second image information using the third light beam within the first visual range and the second visual range of the eye, the The light deflected into the first visual area of the eye and the light deflected into the second visual area of the eye differ in terms of their beam divergence and thus in terms of the perceptible image sharpness, and the second visual area and the first visual area at least overlap.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Bilderzeugungseinheit ausgeprägt sein, um den ersten Lichtstrahl und den weiteren ersten Lichtstrahl zu erzeugen, wobei sich der erste Lichtstrahl und der weitere erste Lichtstrahl hinsichtlich einer Wellenlänge voneinander unterscheiden können.According to one embodiment, the image generation unit can be designed to generate the first light beam and the further first light beam, wherein the first light beam and the further first light beam can differ from one another with regard to a wavelength.

Gemäß dieser Ausführungsform umfasst die Projektionsvorrichtung zumindest ein Umlenkelement, das ausgebildet ist, um den ersten Lichtstrahl in Form des zweiten Lichtstrahls und den weiteren ersten Lichtstrahl in Form des dritten Lichtstrahls in den ersten Sichtbereich und auch in den zweiten Sichtbereich des Auges umzulenken, wobei sich der zweite Lichtstrahl und der dritte Lichtstrahl hinsichtlich einer Strahldivergenz unterscheiden und wobei der zweite Sichtbereich und der erste Sichtbereich zumindest überlappen.According to this embodiment, the projection device comprises at least one deflection element which is designed to deflect the first light beam in the form of the second light beam and the further first light beam in the form of the third light beam into the first field of view and also into the second field of view of the eye, the differentiate the second light beam and the third light beam with regard to beam divergence and wherein the second field of view and the first field of view at least overlap.

Die Aufgabe der verschiedenen Wellenlängen ist es hier, für das Umlenkelement unterscheidbar zu sein. Sinn und Zweck ist es, dass das Umlenkelement die beiden ersten Lichtstrahlen (beide können nicht divergent sein) unterscheiden kann und dann den einen in den zweiten Lichtstrahl umlenkt und den anderen in den dritten Lichtstrahl umlenkt, wobei sich der zweite und der dritte Lichtstrahl dann in ihrer Divergenz unterscheiden.The task of the different wavelengths is here to be distinguishable for the deflecting element. The whole point is that that Deflection element can distinguish the two first light beams (both can not be divergent) and then deflects one into the second light beam and deflects the other into the third light beam, the second and third light beams then differing in their divergence.

Unter einer Datenbrille kann eine Brille zum Darstellen visueller Informationen in einem Sichtfeld eines Trägers der Datenbrille verstanden werden. Unter einer visuellen Information kann beispielsweise ein Bildpunkt oder ein Bildinhalt verstanden werden. Je nach Ausführungsform kann die erste oder die zweite Bildinformation ein monochromes oder farbiges Bild repräsentieren. Die beiden Bildinformationen können beispielsweise ein und denselben Bildinhalt in unterschiedlichen virtuellen Bildentfernungen und damit unterschiedlich wahrgenommen Bildschärfen repräsentieren. So kann es sich etwa bei der ersten Bildinformation um ein als scharf wahrgenommenes Bild und bei der zweiten Bildinformation um ein als unscharf wahrgenommenes Bild handeln. Bei den Lichtstrahlen kann es sich beispielsweise jeweils um einen Laserstrahl (monochrome Bilddarstellung) oder um jeweils mehrere näherungsweise überlagerte Laserstrahlen (mehrfarbige Bilddarstellung) handeln. Unter der Bildschärfe ist keine physikalische Eigenschaft des Lichtstrahls, sondern eine Folge des Abstands zwischen dem Auge des Betrachters und der Entfernung des virtuellen Bildes zu verstehen. Hierbei stellt etwa der zweite Lichtstrahl ein virtuelles Bild in großer Entfernung dar, während der dritte Lichtstrahl ein Bild auf der Ebene eines Brillenglases darstellen kann. Dieses zweite Bild kann aufgrund der kurzen Distanz zum Auge nicht scharf abgebildet werden.Data glasses can be understood to mean glasses for displaying visual information in a field of view of a wearer of the data glasses. Visual information can be understood to mean, for example, an image point or image content. Depending on the embodiment, the first or the second image information can represent a monochrome or color image. The two pieces of image information can represent, for example, one and the same image content at different virtual image distances and thus image sharpnesses perceived differently. For example, the first image information can be an image that is perceived as being sharp and the second image information can be an image that is perceived as being blurred. The light beams can each be, for example, a laser beam (monochrome image display) or a plurality of approximately superimposed laser beams (multicolored image display). The image sharpness is not to be understood as a physical property of the light beam, but rather a consequence of the distance between the viewer's eye and the distance of the virtual image. Here, for example, the second light beam represents a virtual image at a great distance, while the third light beam can represent an image on the plane of a spectacle lens. This second image cannot be shown in focus due to the short distance to the eye.

Unter einem Umlenkelement kann ein Element zum Umlenken des ersten Lichtstrahls und zusätzlich oder alternativ weiteren ersten Lichtstrahls verstanden werden. Insbesondere kann es sich bei dem Umlenkelement um ein Hologramm, ein holografisch optisches Element oder einen ggf. teildurchlässigen Spiegel handeln. Denkbar sind beispielsweise auch andere Wirkprinzipien. So kann das Umlenkelement etwa auch als optisches Phasenarray, elektro- oder magnetooptischer Umlenker oder als Arrays solcher Umlenker realisiert sein. Das Umlenkelement kann beispielsweise in ein Brillenglas der Datenbrille integriert sein. Je nach Ausführungsform kann das Umlenkelement zumindest einen ersten Umlenkabschnitt zum Umlenken des ersten Lichtstrahls in Form des zweiten Lichtstrahls in den ersten Sichtbereich und einen zweiten Umlenkabschnitt zum Umlenken des weiteren ersten Lichtstrahls in Form des dritten Lichtstrahls in den zweiten Sichtbereich umfassen. Bei den Umlenkabschnitten kann es sich beispielsweise um Hologramm- oder Spiegelschichten handeln. Unter einem Sichtbereich kann ein beim Tragen der Datenbrille von einem Auge des Trägers wahrnehmbarer Bereich verstanden werden. Der erste und der zweite Sichtbereich können sich zumindest überlappen oder deckungsgleich angeordnet sein. Insbesondere kann es sich etwa bei dem ersten Sichtbereich um einen zentralen Sichtbereich des Auges und bei dem zweiten Sichtbereich um einen peripheren Sichtbereich des Auges handeln.A deflecting element can be understood to mean an element for deflecting the first light beam and additionally or alternatively a further first light beam. In particular, the deflecting element can be a hologram, a holographic optical element or an optionally partially transparent mirror. Other operating principles are also conceivable, for example. For example, the deflecting element can also be implemented as an optical phase array, electro- or magneto-optical deflector or as an array of such deflectors. The deflecting element can be integrated into a spectacle lens of the data glasses, for example. Depending on the embodiment, the deflecting element can comprise at least a first deflecting section for deflecting the first light beam in the form of the second light beam into the first viewing area and a second deflecting section for deflecting the further first light beam in the form of the third light beam into the second viewing area. The deflecting sections can be, for example, hologram or mirror layers. A viewing area can be understood to mean an area that can be perceived by one eye of the wearer when the data glasses are worn. The first and the second viewing area can at least overlap or be arranged congruently. In particular, the first viewing area can be a central viewing area of the eye and the second viewing area can be a peripheral viewing area of the eye.

Jeder Lichtstrahl kann den gesamten Sichtbereich abdecken. Hierbei können sowohl die unscharf wahrgenommene Bildinformation des dritten Lichtstrahls als auch die als scharf wahrgenommene Bildinformation des zweiten Lichtstrahls abhängig von der Blickrichtung des Nutzers selektiv abschaltbar oder dimmbar sein, zum Beispiel zum Energiesparen.Each light beam can cover the entire field of vision. Both the image information of the third light beam that is perceived as blurred and the image information of the second light beam that is perceived as being sharp can be selectively switched off or dimmed depending on the viewing direction of the user, for example to save energy.

Bei dem ersten Lichtstrahl kann es sich beispielsweise auch um ein Strahlenbündel aus einer Mehrzahl erster Lichtstrahlen handeln. Ebenso kann es sich bei dem weiteren ersten Lichtstrahl um ein Strahlenbündel aus einer Mehrzahl weiterer erster Lichtstrahlen handeln. Ebenso kann es sich bei dem zweiten Lichtstrahl um ein Strahlenbündel aus einer Mehrzahl zweiter Lichtstrahlen handeln. Ebenso kann es sich bei dem dritten Lichtstrahl um ein Strahlenbündel aus einer Mehrzahl dritter Lichtstrahlen handeln.The first light beam can also be, for example, a beam composed of a plurality of first light beams. The further first light beam can also be a beam composed of a plurality of further first light beams. The second light beam can also be a beam composed of a plurality of second light beams. The third light beam can also be a beam composed of a plurality of third light beams.

Der hier vorgestellte Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass eine Datenbrille mithilfe eines geeigneten Umlenkelements, insbesondere beispielsweise eines holografischen optischen Elements, unterschiedlich scharfe Bilder in mehrere zumindest überlappende oder deckungsgleich angeordnete Sichtbereiche eines Auges eines Betrachters projizieren kann. Beispielsweise kann hierbei durch Ausnutzung der Physiologie des menschlichen Auges erreicht werden, dass scharfe Bildinhalte und auch unscharfe Bildinhalte gleichzeitig, beispielsweise übereinandergelagert, dargestellt werden können.The approach presented here is based on the knowledge that data glasses can use a suitable deflection element, in particular for example a holographic optical element, to project images of different sharpness into several at least overlapping or congruently arranged viewing areas of a viewer's eye. For example, by utilizing the physiology of the human eye, it can be achieved that sharp image content and also fuzzy image content can be displayed at the same time, for example superimposed.

Dies ermöglicht einen ressourcensparenden Systemaufbau mit einer möglichst geringen Anzahl an Komponenten. So kann beispielsweise eine Anzahl erforderlicher Lichtquellen bei monochromer Bilddarstellung auf ein bis zwei Lichtquellen und bei vollfarbiger Bilddarstellung (RGB) auf drei bis sechs Lichtquellen reduziert werden. Bei zwei Grundfarben und den daraus resultierenden Mischfarben können beispielsweise auch zwei bis vier Lichtquellen ausreichend sein. Somit kann auch eine Anzahl erforderlicher Reflexionsschichten wie etwa Hologrammschichten in entsprechender Weise reduziert werden. Zugleich ermöglicht der hier vorgestellte Ansatz die Realisierung einer Datenbrille mit großem Sichtfeld, auch „field of view“ genannt, und großer effektiver Eyebox. Somit kann die Funktionalität der Datenbrille verbessert werden.This enables a resource-saving system structure with the smallest possible number of components. For example, a number of required light sources can be reduced to one or two light sources in the case of monochrome image display and to three to six light sources in the case of full-color image display (RGB). With two basic colors and the resulting mixed colors, for example two to four light sources can also be sufficient. Thus, a number of required reflection layers, such as hologram layers, can be reduced in a corresponding manner. At the same time, the approach presented here enables the implementation of data glasses with a large field of view, also known as the "field of view", and a large, effective eyebox. The functionality of the smart glasses can thus be improved.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Umlenkelement ausgebildet sein, um aus dem ersten Lichtstrahl den zweiten Lichtstrahl durch Umlenken derart zu erzeugen, dass die erste Bildinformation eine höhere wahrgenommene Bildschärfe als die zweite Bildinformation aufweist. Das Umlenkelement kann ausgebildet sein, um die erste Bildinformation innerhalb eines zentralen Sichtbereichs des Auges als des ersten Sichtbereichs und, zusätzlich oder alternativ, die zweite Bildinformation innerhalb eines peripheren Sichtbereichs des Auges als des zweiten Sichtbereichs darzustellen. Zusätzlich kann das Umlenkelement ausgebildet sein, um die erste Bildinformation innerhalb des peripheren Sichtbereichs des Auges als des zweiten Sichtbereichs und, zusätzlich oder alternativ, die zweite Bildinformation innerhalb des zentralen Sichtbereichs des Auges als des ersten Sichtbereichs darzustellen. Hierbei kann die erste Bildinformation ein Bild mit einer höheren Bildschärfe aufweisen. Die unterschiedliche Bildschärfe kann insbesondere durch die virtuelle Bildentfernung zustande kommen. So kann mit einer entsprechend starken Kontaktlinse für extreme Weitsichtigkeit auch die zweite Bildinformation scharf wahrnehmbar sein. Unter einem zentralen Sichtbereich kann ein Bereich verstanden werden, in dem das Auge Bilder mit hoher Sehschärfe, d. h. foveal, wahrnimmt. Unter einem peripheren Sichtbereich kann ein Bereich verstanden werden, in dem das Auge Bilder mit reduzierter Sehschärfe, d. h. peripher, wahrnimmt. Beispielsweise kann der zentrale Sichtbereich zumindest teilweise von dem peripheren Sichtbereich umgeben sein. Dadurch wird ermöglicht, dass Bildinformationen mit hoher Bildschärfe in allen von dem Auge wahrnehmbaren Bereichen dargestellt werden, also in jenen, in denen das Auge tatsächlich scharf sehen kann und auch in jenen, in denen es unscharf sehen kann. Dadurch kann die Effizienz der Projektionsvorrichtung erhöht werden. Somit können die Herstellungskosten der Projektionsvorrichtung reduziert werden. According to one embodiment, the deflection element can be designed to generate the second light beam from the first light beam by deflecting it in such a way that the first image information has a higher perceived image sharpness than the second image information. The deflecting element can be designed to display the first image information within a central visual area of the eye as the first visual area and, additionally or alternatively, to display the second image information within a peripheral visual area of the eye as the second visual area. In addition, the deflecting element can be designed to display the first image information within the peripheral visual area of the eye as the second visual area and, additionally or alternatively, the second image information within the central visual area of the eye as the first visual area. Here, the first image information can have an image with a higher image sharpness. The different image sharpness can arise in particular through the virtual image distance. With a correspondingly strong contact lens for extreme farsightedness, the second image information can also be sharply perceptible. A central viewing area can be understood as an area in which the eye perceives images with high visual acuity, ie foveally. A peripheral viewing area can be understood to mean an area in which the eye perceives images with reduced visual acuity, ie peripherally. For example, the central viewing area can be at least partially surrounded by the peripheral viewing area. This enables image information to be displayed with high image sharpness in all areas that can be perceived by the eye, that is to say in those in which the eye can actually see clearly and also in those in which it can see blurred. This can increase the efficiency of the projection device. Thus, the manufacturing cost of the projection apparatus can be reduced.

Das Umlenkelement kann ausgebildet sein, um die erste Bildinformation innerhalb des ersten Sichtbereichs und zusätzlich oder alternativ innerhalb des zweiten Sichtbereichs und zusätzlich oder alternativ die zweite Bildinformation innerhalb des zweiten Sichtbereichs und zusätzlich oder alternativ innerhalb des ersten Sichtbereichs umzulenken oder darzustellen, wobei der zweite Sichtbereich und der erste Sichtbereich deckungsgleich angeordnet sein können. Dies ermöglicht eine gleichzeitige Darstellung eines scharfen Bildinhalts und auch unscharfen Bildinhalts in beispielsweise einem gesamten Sichtfeld des Auges. Ein aufwendiges Nachführen von bestimmten Bildinhalten für bestimmte Sichtbereiche des Auges kann somit vorteilhafterweise entfallen.The deflecting element can be designed to deflect or display the first image information within the first viewing area and additionally or alternatively within the second viewing area and additionally or alternatively the second image information within the second viewing area and additionally or alternatively within the first viewing area, the second viewing area and the first viewing area can be arranged congruently. This enables a simultaneous display of a sharp image content and also a fuzzy image content in, for example, an entire field of view of the eye. Expensive tracking of specific image contents for specific visual areas of the eye can thus advantageously be dispensed with.

Das Umlenkelement kann ausgebildet sein, um den ersten Lichtstrahl in Form des die erste Bildinformation repräsentierenden zweiten Lichtstrahls und zusätzlich oder alternativ zumindest den weiteren ersten Lichtstrahl in Form des die zweite Bildinformation repräsentierenden dritten Lichtstrahls an einen hinter einer Pupille des Auges angeordneten Punkt umzulenken.The deflecting element can be designed to deflect the first light beam in the form of the second light beam representing the first image information and additionally or alternatively at least the further first light beam in the form of the third light beam representing the second image information to a point located behind a pupil of the eye.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn das Umlenkelement ausgebildet ist, um zumindest einen von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugten zusätzlichen ersten Lichtstrahl in Form eines die erste Bildinformation repräsentierenden weiteren zweiten Lichtstrahls an den Punkt umzulenken. Dies ermöglicht ein insgesamt größeres Sichtfeld gegenüber einer Umlenkung des ersten Lichtstrahls und zusätzlich oder alternativ des weiteren ersten Lichtstrahls beispielsweise auf einen in oder auf der Pupille angeordneten Punkt. Es können unter Verwendung des Umlenkelements auch alle zweiten Lichtstrahlen auf den Punkt hinter der Pupille umgelenkt werden.It is also advantageous if the deflecting element is designed to deflect at least one additional first light beam generated by the image generation device in the form of a further second light beam representing the first image information to the point. This enables an overall larger field of view compared to a deflection of the first light beam and additionally or alternatively of the further first light beam, for example to a point arranged in or on the pupil. Using the deflecting element, all second light beams can also be deflected onto the point behind the pupil.

Das Umlenkelement kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, um den ersten Lichtstrahl in Form des zweiten Lichtstrahls und zusätzlich oder alternativ den weiteren ersten Lichtstrahl in Form des die zweite Bildinformation repräsentierenden dritten Lichtstrahls und zusätzlich oder alternativ den zusätzlichen ersten Lichtstrahl in Form des weiteren zweiten Lichtstrahls an den Punkt umzulenken, der einen Drehpunkt des Auges repräsentiert. Somit ist eine besonders große Winkelweite für ein besonders großes Sichtfeld des Auges ermöglicht. Der erste Bildinhalt ist somit vorteilhafterweise auch bei größeren Drehbewegungen des Auges, beispielsweise innerhalb eines Winkelbereichs von 60°, noch sichtbar.The deflecting element can for example be designed to send the first light beam in the form of the second light beam and additionally or alternatively the further first light beam in the form of the third light beam representing the second image information and additionally or alternatively the additional first light beam in the form of the further second light beam Redirect point that represents a pivot point of the eye. This enables a particularly large angular width for a particularly large field of view of the eye. The first image content is thus advantageously still visible even in the case of larger rotational movements of the eye, for example within an angular range of 60 °.

Von Vorteil ist auch, wenn das Umlenkelement zumindest eine Hologrammschicht zum Umlenken des ersten Lichtstrahls umfasst, insbesondere wobei das Umlenkelement zumindest eine weitere Hologrammschicht zum Umlenken des die Bildinformation repräsentierenden weiteren ersten Lichtstrahls umfassen kann, wobei die weitere Hologrammschicht in einer anderen Lage als die Hologrammschicht angeordnet sein kann. Unter einer Hologrammschicht kann ein als Schicht realisiertes holografisches optisches Element verstanden werden. Als eine andere Lage kann eine andere Ebene verstanden werden, beispielsweise können die Hologrammschicht und die weitere Hologrammschicht hintereinander angeordnet sein, beispielsweise bündig, überlappend oder versetzt. Durch diese Ausführungsform kann das Umlenkelement einfach und kostengünstig realisiert werden. Hierbei können durch Hologrammschichten in verschiedenen Ebenen besonders viele Umlenkoptionen für Lichtstrahlen abgedeckt werden.It is also advantageous if the deflecting element comprises at least one hologram layer for deflecting the first light beam, in particular wherein the deflecting element can comprise at least one further hologram layer for deflecting the further first light beam representing the image information, the further hologram layer being arranged in a different position than the hologram layer can be. A hologram layer can be understood as a holographic optical element implemented as a layer. Another layer can be understood as another layer, for example the hologram layer and the further hologram layer can be arranged one behind the other, for example flush, overlapping or offset. With this embodiment, the deflecting element can be implemented simply and inexpensively. A particularly large number of deflection options for light rays can be covered by hologram layers in different planes.

Die Projektionsvorrichtung kann gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Brillenglas aufweisen. Hierbei kann das Umlenkelement als Teil des Brillenglases realisiert sein, insbesondere kann das Umlenkelement in das Brillenglas eingegossen und zusätzlich oder alternativ einlaminiert und zusätzlich oder alternativ auf das Brillenglas aufgebracht und zusätzlich oder alternativ einbelichtet sein. Unter einem Brillenglas kann beispielsweise eine Scheibe oder eine Linse aus Glas oder Kunststoff verstanden werden. Je nach Ausführungsform kann das Brillenglas ausgeformt sein, um Brechungsfehler des Auges zu korrigieren. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders einfache, unauffällige und kostengünstige Integration des Umlenkelements.According to a further embodiment, the projection device can have a spectacle lens. Here, the deflecting element can be part of the Spectacle lenses can be realized, in particular the deflecting element can be cast into the spectacle lens and additionally or alternatively laminated and additionally or alternatively applied to the spectacle lens and additionally or alternatively exposed. A spectacle lens can be understood to mean, for example, a pane or a lens made of glass or plastic. Depending on the embodiment, the spectacle lens can be shaped in order to correct refractive errors of the eye. This embodiment enables a particularly simple, inconspicuous and inexpensive integration of the deflecting element.

Hierbei kann sich das Umlenkelement über zumindest einen Hauptanteil einer Oberfläche des Brillenglases erstrecken. Dadurch wird eine möglichst großflächige Abdeckung eines Sichtfelds des Auges durch das Umlenkelement ermöglicht.Here, the deflecting element can extend over at least a major portion of a surface of the spectacle lens. This enables a field of vision of the eye to be covered over the largest possible area by the deflecting element.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Projektionsvorrichtung eine Augenpositionsermittlungseinheit zum Ermitteln einer Augenposition des Auges aufweisen. Die Bilderzeugungseinheit kann ausgebildet sein, um den ersten Lichtstrahl und/oder den weiteren ersten Lichtstrahl in Abhängigkeit von der Augenposition zu erzeugen und zusätzlich oder alternativ kann das Umlenkelement ausgebildet sein, um den zweiten Lichtstrahl und zusätzlich oder alternativ den dritten Lichtstrahl in Abhängigkeit von der Augenposition umzulenken. Die Augenpositionsermittlungseinheit kann beispielsweise eine Kamera zum Erfassen der Augenposition umfassen. Durch diese Ausführungsform kann eine augenpositionsabhängige und somit energiesparende Darstellung der ersten oder zweiten Bildinformation erreicht werden. Beispielsweise kann die erste Bildinformation in Abhängigkeit von der Augenposition unter Verwendung des zweiten Lichtstrahls in dem ersten Sichtbereich intensiver dargestellt werden, und zusätzlich oder alternativ die zweite Bildinformation in Abhängigkeit von der Augenposition unter Verwendung des dritten Lichtstrahls in dem ersten Sichtbereich weniger intensiv oder gar nicht dargestellt werden. Somit ist eine intensivere Wahrnehmung einer scharfen Bildinformation in dem zentralen Sichtbereich des Auges ermöglicht.According to a further embodiment, the projection device can have an eye position determination unit for determining an eye position of the eye. The image generation unit can be designed to generate the first light beam and / or the further first light beam as a function of the eye position and additionally or alternatively the deflecting element can be designed to generate the second light beam and additionally or alternatively the third light beam as a function of the eye position redirect. The eye position determination unit can comprise, for example, a camera for detecting the eye position. With this embodiment, an eye position-dependent and therefore energy-saving display of the first or second image information can be achieved. For example, the first image information can be displayed more intensely as a function of the eye position using the second light beam in the first viewing area, and additionally or alternatively the second image information as a function of the eye position using the third light beam in the first viewing area can be displayed less intensively or not at all become. This enables more intensive perception of sharp image information in the central field of vision of the eye.

Die Augenpositionsermittlungseinheit kann zusätzlich oder alternativ dazu ausgebildet sein, um die Augenposition unter Verwendung eines Infrarotlichts zu ermitteln.The eye position determination unit can additionally or alternatively be designed to determine the eye position using infrared light.

Des Weiteren kann die Bilderzeugungseinheit ausgebildet sein, um den ersten Lichtstrahl und, zusätzlich oder alternativ, den weiteren ersten Lichtstrahl derart zu erzeugen, dass die erste Bildinformation und, zusätzlich oder alternativ, die zweite Bildinformation ein zumindest zweifarbiges, insbesondere mehrfarbiges, Bild repräsentiert. Dadurch kann die Darstellungsqualität der Projektionsvorrichtung verbessert werden.Furthermore, the image generation unit can be designed to generate the first light beam and, additionally or alternatively, the further first light beam in such a way that the first image information and, additionally or alternatively, the second image information represent an at least two-colored, in particular multicolored, image. This can improve the display quality of the projection device.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Verfahren zum Darstellen von Bildinformationen mittels einer Projektionsvorrichtung gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

  • Erzeugen zumindest des ersten Lichtstrahls und zusätzlich oder alternativ des weiteren ersten Lichtstrahls; und
  • Umlenken des ersten Lichtstrahls in Form des die erste Bildinformation repräsentierenden zweiten Lichtstrahls und zusätzlich oder alternativ des weiteren ersten Lichtstrahls in Form des die zweite Bildinformation repräsentierenden dritten Lichtstrahls in den ersten Sichtbereich und zusätzlich oder alternativ den zweiten Sichtbereich des Auges, wobei der erste Lichtstrahl und zusätzlich oder alternativ der weitere erste Lichtstrahl derart umgelenkt wird, dass sich der zweite Lichtstrahl und der dritte Lichtstrahl hinsichtlich einer Strahldivergenz unterscheiden und wobei der zweite Sichtbereich und der erste Sichtbereich zumindest überlappen.
The approach presented here also creates a method for displaying image information by means of a projection device according to one of the preceding embodiments, the method comprising the following steps:
  • Generating at least the first light beam and additionally or alternatively the further first light beam; and
  • Deflecting the first light beam in the form of the second light beam representing the first image information and additionally or alternatively the further first light beam in the form of the third light beam representing the second image information into the first viewing area and additionally or alternatively the second viewing area of the eye, the first light beam and additionally or alternatively the further first light beam is deflected in such a way that the second light beam and the third light beam differ in terms of beam divergence and wherein the second field of view and the first field of view at least overlap.

Im Schritt des Umlenkens kann der zweite Lichtstrahl derart umgelenkt werden, um die erste Bildinformation innerhalb des ersten Sichtbereichs und des zweiten Sichtbereichs darzustellen, und zusätzlich oder alternativ der dritte Lichtstrahl derart umgelenkt werden, um die zweite Bildinformation innerhalb des zweiten Sichtbereichs und des ersten Sichtbereichs darzustellen.In the deflecting step, the second light beam can be deflected in such a way as to display the first image information within the first viewing area and the second viewing area, and additionally or alternatively the third light beam can be deflected in such a way as to display the second image information within the second viewing area and the first viewing area .

Vor dem Schritt des Umlenkens kann das Verfahren einen Schritt des Ablenkens aufweisen, in dem zumindest der erste Lichtstrahl und zusätzlich oder alternativ der weitere erste Lichtstrahl abgelenkt wird. So kann der beispielsweise von einer fest installierten Lichterzeugungseinheit erzeugte erste Lichtstrahl und zusätzlich oder alternativ weitere erste Lichtstrahl im Schritt des Ablenkens von einem beispielsweise beweglichen Mikrospiegel auf ein Umlenkelement abgelenkt werden, bevor er/sie dann von dem beispielsweise unbeweglichen Umlenkelement in die Sichtfelder umgelenkt wird/werden.Before the deflecting step, the method can have a deflecting step in which at least the first light beam and additionally or alternatively the further first light beam are deflected. For example, the first light beam generated by a permanently installed light generating unit and additionally or alternatively further first light beam can be deflected in the step of deflection from a, for example, movable micromirror onto a deflection element, before it is then deflected into the fields of view by the, for example, immovable deflection element / become.

Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control device.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here also creates a control device which is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. Also by this embodiment of the invention in the form of a Control device, the task underlying the invention can be solved quickly and efficiently.

Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.For this purpose, the control device can have at least one processing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading in sensor signals from the sensor or for outputting control signals to the actuator and / or have at least one communication interface for reading in or outputting data that is embedded in a communication protocol. The computing unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the memory unit can be a flash memory, an EPROM or a magnetic storage unit. The communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and / or wired, a communication interface that can read in or output wired data, for example, can read this data electrically or optically from a corresponding data transmission line or output it into a corresponding data transmission line.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a control device can be understood to mean an electrical device that processes sensor signals and outputs control and / or data signals as a function thereof. The control device can have an interface which can be designed in terms of hardware and / or software. In the case of a hardware design, the interfaces can, for example, be part of a so-called system ASIC, which contains a wide variety of functions of the control device. However, it is also possible that the interfaces are separate, integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In the case of a software design, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.A computer program product or computer program with program code, which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk or an optical memory, and for performing, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is also advantageous is used, especially when the program product or program is executed on a computer or device.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Funktionsprinzips eines Near-to-eye-Displays einer Datenbrille;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Funktionsprinzips eines Near-to-eye-Displays einer Datenbrille;
  • 3 ein Diagramm zur Darstellung einer Sehschärfe als Funktion eines Winkels an einer optischen Achse;
  • 4 eine schematische Darstellung eines Funktionsprinzips eines Retinal-Scan-Displays einer Datenbrille;
  • 5 eine schematische Darstellung eines Funktionsprinzips eines Retinal-Scan-Displays einer Datenbrille;
  • 6 eine schematische Darstellung einer Datenbrille mit einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 7 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 8 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 9 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 10 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 11 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 12 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 13 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Darstellen von Bildinformationen mittels einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
  • 14 eine schematische Darstellung eines Steuergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Embodiments of the approach presented here are shown in the drawings and explained in more detail in the description below. It shows:
  • 1 a schematic representation of a functional principle of a near-to-eye display of data glasses;
  • 2 a schematic representation of a functional principle of a near-to-eye display of data glasses;
  • 3 a diagram showing visual acuity as a function of an angle on an optical axis;
  • 4th a schematic representation of a functional principle of a retinal scan display of data glasses;
  • 5 a schematic representation of a functional principle of a retinal scan display of data glasses;
  • 6 a schematic representation of data glasses with a projection device according to an embodiment;
  • 7th a schematic representation of a projection device according to an embodiment;
  • 8th a schematic representation of a projection device according to an embodiment;
  • 9 a schematic representation of a projection device according to an embodiment;
  • 10 a schematic representation of a projection device according to an embodiment;
  • 11 a schematic representation of a projection device according to an embodiment;
  • 12th a schematic representation of a projection device according to an embodiment;
  • 13th a flowchart of a method for displaying image information by means of a projection device according to an embodiment; and
  • 14th a schematic representation of a control device according to an embodiment.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of advantageous exemplary embodiments of the present approach, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, a repeated description of these elements being dispensed with.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Funktionsprinzips eines Near-to-eye-Displays 100 einer Datenbrille, kurz NTE-Display genannt. Gezeigt ist ein Mikrodisplay als Near-to-eye-Display 100, das über eine Umlenkoptik in Form eines Prismas 102 und eine Linse 104 betrachtet werden kann. Das Sichtfeld, auch „field of view“ oder kurz FOV genannt, eines solchen Systems kann durch die Größe des Einkoppelprismas 102 begrenzt sein. 1 shows a schematic representation of a functional principle of a near-to-eye display 100 of data glasses, called NTE display for short. A microdisplay is shown as a near-to-eye display 100, which has a deflection optics in the form of a prism 102 and a lens 104 can be viewed. The field of view, also called “field of view” or FOV for short, of such a system can be determined by the size of the coupling prism 102 be limited.

Datenbrillen blenden dem Nutzer Bildinformationen in dessen Sichtfeld ein. Generell kann zwischen Datenbrillen für virtuelle Realität, englisch virtual reality, und Datenbrillen für erweiterte Realität, englisch augmented reality oder kurz AR, unterschieden werden. Bei Datenbrillen für virtuelle Realität kann eine reale Umwelt ausgeblendet und durch eine virtuelle Welt ersetzt werden. Bei Datenbrillen für erweiterte Realität können virtuelle Bildinhalte der realen Umwelt überlagert werden. AR-Brillen können daher beispielsweise transparent oder teiltransparent ausgeführt sein. Mögliche Anwendungsbereiche von AR-Brillen sind beispielsweise Sportbrillen zum Anzeigen von Geschwindigkeit, Navigationsdaten, Trittfrequenz oder Pulsschlag, Sicherheitsbrillen für Werkstätten, Brillen oder Helme im Kontext von Fahrerassistenz- oder Navigationssystemen, Sicherheitsbrillen zum Anzeigen von Anweisungen, Bedienungsanleitungen oder Kabelverlegungen wie auch Brillen für Heimanwendungen, etwa zum Anzeigen eines virtuellen Bedienfelds oder eines Koch rezepts.Data glasses show the user image information in his field of vision. In general, a distinction can be made between data glasses for virtual reality, English virtual reality, and data glasses for augmented reality, or AR for short. With data glasses for virtual reality, a real environment can be hidden and replaced by a virtual world. With data glasses for augmented reality, virtual image content can be superimposed on the real environment. AR glasses can therefore, for example, be made transparent or partially transparent. Possible areas of application for AR glasses are, for example, sports glasses for displaying speed, navigation data, cadence or pulse rate, safety glasses for workshops, glasses or helmets in the context of driver assistance or navigation systems, safety glasses for displaying instructions, operating instructions or cable routing as well as glasses for home use. For example, to display a virtual control panel or a recipe.

AR-Brillen können beispielsweise als NTE-Display oder als Retinal-scan-Display, kurz RSD, realisiert sein. Bei NTE-Displays wird ein reales Bild sehr nahe am Auge des Betrachters erzeugt, etwa mittels eines Mikrodisplays, und über eine Optik, etwa eine Lupe, betrachtet. 1 zeigt ein Beispiel eines solchen Systems. Hierbei erscheint das virtuelle Bild dem Auge in einer gewissen Entfernung und wird nur dann scharf gesehen, wenn das Auge auf diese Entfernung scharfstellt.AR glasses can be implemented, for example, as NTE displays or as retinal scan displays, or RSD for short. In the case of NTE displays, a real image is generated very close to the viewer's eye, for example by means of a microdisplay, and viewed through optics, for example a magnifying glass. 1 shows an example of such a system. The virtual image appears to the eye at a certain distance and is only seen in focus when the eye focuses on this distance.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Funktionsprinzips eines Near-to-eye-Displays 200 einer Datenbrille. Hierbei wird ein Mikrodisplay 202 über eine Umlenkungsoptik und eine Linse betrachtet. Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten System erfolgt die Einkopplung des Bildes in das Auge hier nicht über ein zusätzliches optisches Element vor dem Brillenglas, sondern durch einen Lichtleiter innerhalb des Brillenglases. Zusätzlich sind Ein- und Auskoppelelemente 204, hier Hologramme, integriert. Der Platzbedarf der Ein- und Auskoppelelemente 204 hängt vom gewünschten Sichtfeld ab. 2 shows a schematic representation of a functional principle of a near-to-eye display 200 data glasses. This is a microdisplay 202 viewed via deflection optics and a lens. In contrast to the in 1 In this case, the image is not coupled into the eye via an additional optical element in front of the spectacle lens, but rather through a light guide within the spectacle lens. In addition, there are coupling and decoupling elements 204 , here holograms, integrated. The space required by the coupling and decoupling elements 204 depends on the desired field of view.

Bei Retinal-Scan-Displays wird das Bild direkt auf die Netzhaut geschrieben. Außerhalb des Auges existiert das Bild daher zu keinem Zeitpunkt.With retinal scan displays, the image is written directly onto the retina. The image therefore never exists outside the eye.

Damit das Bild vom Auge wahrgenommen werden kann, ist es erforderlich, dass die Austrittspupille des Systems mit der Eintrittspupille des Auges räumlich überlappt.So that the image can be perceived by the eye, it is necessary for the exit pupil of the system to spatially overlap with the entrance pupil of the eye.

3 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer Sehschärfe 900, hier auf der y-Achse aufgetragen, als Funktion eines Winkels an einer optischen Achse, hier auf der x-Achse aufgetragen. Die höchste Dichte an Sinneszellen befindet sich im Bereich der sogenannten Makula des Auges, wobei die höchste Sehschärfe in deren Zentrum, der sogenannten Sehgrube oder Fovea, erreicht wird. Wie aus 3 ersichtlich, ist der Bereich des scharfen Sehens sehr begrenzt. Innerhalb von nur plus/minus 5 Grad fällt die Sehschärfe auf 30 Prozent ihres Maximalwerts ab. Um den Bereich des scharfen Sehens größer erscheinen zu lassen, bewegt sich das menschliche Auge unbewusst einige Male pro Sekunde, um jeweils einen anderen Bereich der Umgebung auf die Fovea abzubilden. 3 Fig. 13 is a diagram showing visual acuity 900 , here plotted on the y-axis, as a function of an angle on an optical axis, here plotted on the x-axis. The highest density of sensory cells is located in the area of the so-called macula of the eye, with the highest visual acuity being achieved in its center, the so-called fovea. How out 3 As can be seen, the range of sharp vision is very limited. Visual acuity drops to 30 percent of its maximum value within just plus / minus 5 degrees. In order to make the area of sharp vision appear larger, the human eye unconsciously moves a few times per second to image a different area of the environment onto the fovea.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines Funktionsprinzips eines Retinal-Scan-Displays 400 einer Datenbrille. 4th shows a schematic representation of a functional principle of a retinal scan display 400 data glasses.

Gezeigt ist eine mögliche technische Realisierung einer AR-Brille mit dem sogenannten Retinal-Scan-Display 400, auch kurz RSD genannt. Bei dem Retinal-Scan-Display 400 wird ein Bild direkt auf die Netzhaut oder Retina eines Auges 405 geschrieben. Außerhalb des Auges 405 existiert das Bild daher zu keinem Zeitpunkt. Das Bild wird mittels eines schnell bewegten Laserstrahls 410 direkt auf die Netzhaut geschrieben, ein solches Verfahren wird auch Lichtpunkt- oder Flying-Spot-Verfahren genannt. Durch den Einsatz von, in ein Brillenglas 415 integrierten, holografisch optischen Elementen 420, auch HOE genannt, kann ein solches Anzeigesystem besonders kleinbauend realisiert werden. Hierbei wird ein Laserstrahl 410 mittels eines Mikrospiegels 425 über das Brillenglas 415 gescannt und von dem HOE 420 im Brillenglas 415 in das Auge 405 des Betrachters gelenkt. Ein solches HOE 420 kann derart ausgelegt werden, dass es nur die Laserwellenlänge ablenkt und ansonsten für das menschliche Auge 405 transparent wirkt. Die Darstellung der Inhalte ist fokusfrei, d. h. die virtuellen Inhalte erscheinen scharf unabhängig von der Akkomodationsentfernung des Auges 405 sowie von eventuellen Sehschwächen. Außer dem Brillenglas 415, welches gleichzeitig die Sehstärkenkorrektur übernehmen kann, wird kein zusätzliches optisches Element vor dem Auge benötigt.A possible technical implementation of AR glasses with the so-called retinal scan display is shown 400 , also called RSD for short. With the retinal scan display 400 creates an image directly on the retina or retina of an eye 405 written. Outside the eye 405 the image therefore never exists. The image is created using a fast moving laser beam 410 written directly on the retina, such a procedure is also called a light point or flying spot procedure. By using, in a lens 415 integrated, holographic optical elements 420 , also called HOE, such a display system can be implemented in a particularly compact manner. This is a laser beam 410 by means of a micromirror 425 over the lens 415 scanned and from the HOE 420 in the lens 415 in the eye 405 directed by the viewer. Such a HOE 420 can be designed in such a way that it only deflects the laser wavelength and otherwise for the human eye 405 acts transparently. The presentation of the content is focus-free, ie the virtual content appears sharp regardless of the accommodation distance of the eye 405 as well as possible visual impairments. Except for the glasses 415 , which can take over the vision correction at the same time, no additional optical element is required in front of the eye.

Ein Grundproblem bei kleinbauenden RSDs 400 ist eine Größe der sogenannten „Eyebox“, d. h. der Austrittspupille des optischen Systems. Damit ein Bild vom Auge 405 wahrgenommen werden kann, muss die Austrittspupille des optischen Systems mit der Eintrittspupille des Auges 405 räumlich überlappen. 4 und 5 zeigen die schematische Darstellung des Problems. Das kleinbauende optische System, hier beispielhaft mit dem Mikrospiegel 425 mit kleinem Durchmesser, begrenzt einen Durchmesser des zur Bilddarstellung verwendeten Laserstrahls 410. Damit ist zwar bei einer einzigen, hier gezeigten, Augenstellung ein großes Bild darstellbar aber schon bei kleinen Augenbewegungen, z. B. um dieses große Bild vollständig zu betrachten, verlässt die Pupille 430 des Auges 405 die Austrittspupille des Systems und das Bild verschwindet, wie in 5 gezeigt.A basic problem with compact RSDs 400 is a size of the so-called "eyebox", ie the exit pupil of the optical system. So a picture of the eye 405 can be perceived, the exit pupil of the optical system must match the entrance pupil of the eye 405 spatial overlap. 4th and 5 show the schematic representation of the problem. The compact optical system, here with the micromirror as an example 425 with a small diameter, limits a diameter of the laser beam used for image display 410 . With a single eye position shown here, a large image can be displayed, but even with small eye movements, e.g. B. to fully view this large picture exits the pupil 430 of the eye 405 the exit pupil of the system and the image disappears, as in 5 shown.

Zusammengefasst lenkt ein holografisch optisches Element 420 in dem Brillenglas 415 alle einfallenden Strahlen vom Mikrospiegel 425 in die Pupille 430 des Auges 405 um. Der Mikrospiegel 425 wird auf die Augenpupille 430 abgebildet. In 4 schaut das Auge 405 mit einem beispielhaften Winkel von 0°geradeaus. Die Fovea (5° Ausdehnung) des Auges 405 liegt im Zentrum des Sichtfelds. Auf diese Weise ist das volle Sichtfeld, hier beispielhaft 60°, in 4 wahrnehmbar.In summary, a holographic optical element steers 420 in the lens 415 all incident rays from the micromirror 425 into the pupil 430 of the eye 405 around. The micromirror 425 is on the eye pupil 430 pictured. In 4th looks the eye 405 straight ahead with an exemplary angle of 0 °. The fovea (5 ° extent) of the eye 405 is in the center of the field of view. In this way, the full field of view, here 60 ° as an example, is in 4th perceptible.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Funktionsprinzips eines Retinal-Scan-Displays 400 einer Datenbrille. Dabei kann es sich um das in 4 beschriebene Retinal-Scan-Displays 400 handeln, mit dem Unterschied, dass ein Blickwinkel des Auges 405 um 10° gedreht dargestellt ist. 5 shows a schematic representation of a functional principle of a retinal scan display 400 data glasses. This can be the in 4th described retinal scan displays 400 act with the difference that one point of view of the eye 405 is shown rotated by 10 °.

Die Apertur des Mikrospiegels 425, hier beispielhaft 1mm, limitiert den Durchmesser des zur Bilddarstellung verwendeten Laserstrahls 410. Daher ist zwar bei einer bestimmten Augenstellung ein großes Bild darstellbar (siehe 4) aber schon bei kleinen Augenbewegungen (hier 10°), z. B. um dieses große Bild vollständig zu betrachten, verlässt die Pupille 430 des Auges 405 die Austrittspupille des Systems und das Bild verschwindet.The aperture of the micromirror 425 , here 1mm as an example, limits the diameter of the laser beam used for image display 410 . Therefore, a large image can be displayed with a certain eye position (see 4th ) but even with small eye movements (here 10 °), e.g. B. to fully view this large picture exits the pupil 430 of the eye 405 the exit pupil of the system and the image disappears.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer Datenbrille 1000 mit einer Projektionsvorrichtung 1002 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Lediglich beispielhaft ist die Projektionsvorrichtung 1002 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest teilweise in oder an der Datenbrille 1000 angeordnet. 6 shows a schematic representation of data glasses 1000 with a projection device 1002 according to an embodiment. The projection device is only exemplary 1002 according to this embodiment, at least partially in or on the smart glasses 1000 arranged.

Die Projektionsvorrichtung 1002 weist eine Bilderzeugungseinheit 1004 und eine hier beispielhaft in ein Brillenglas 1006 der Datenbrille 1000 integriertes, Umlenkelement 1008 auf, das beispielsweise in das Brillenglas 1006 eingegossen und/oder einlaminiert ist. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Umlenkelement 1008 auf das Brillenglas 1006 aufgebracht angeordnet sein. Lediglich beispielhaft ist das Brillenglas 1006 gemäß diesem Ausführungsbeispiel Teil der Projektionsvorrichtung 1002.The projection device 1002 has an image generation unit 1004 and one here, for example, in a spectacle lens 1006 the data glasses 1000 integrated, deflection element 1008 on, for example in the lens 1006 is cast and / or laminated. According to an alternative embodiment, the deflecting element 1008 on the lens 1006 be arranged applied. The spectacle lens is only exemplary 1006 according to this embodiment, part of the projection device 1002 .

Die Bilderzeugungseinheit 1004 ist ausgebildet, um einen eine erste Bildinformation repräsentierenden ersten Lichtstrahl 1010 oder ein entsprechendes Strahlenbündel und/oder einen die Bildinformation repräsentierenden weiteren ersten Lichtstrahl 1011 zu erzeugen und in das Umlenkelement 1008 zu lenken. Hierzu weist die Projektionsvorrichtung 1002 optional einen beweglichen oder unbeweglichen Mikrospiegel 425 auf, der angeordnet und ausgebildet ist, um den ersten Lichtstrahl 1010 und/oder den weiteren ersten Lichtstrahl 1011 von der Bilderzeugungseinheit 1004 zu dem Umlenkelement 1008 zu lenken. Das Umlenkelement 1008, beispielsweise eine Hologrammschicht oder ein Verbund aus einer Mehrzahl von Hologrammschichten, ist ausgebildet, um den ersten Lichtstrahl 1010 in Form eines eine erste Bildinformation repräsentierenden zweiten Lichtstrahls 1012 und/oder den weiteren ersten Lichtstrahl 1011 in Form eines eine zweite Bildinformation repräsentierenden dritten Lichtstrahls 1013 in einen ersten Sichtbereich 1014 und/oder einen zweiten Sichtbereich 1018 des Auges 405 umzulenken, wobei sich der zweite Lichtstrahl 1012 und der dritte Lichtstrahl 1013 hinsichtlich einer Strahldivergenz unterscheiden und wobei der zweite Sichtbereich 1018 und der erste Sichtbereich 1014 zumindest überlappen. Die erste und die zweite Bildinformation unterscheiden sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel hinsichtlich der wahrnehmbaren Bildschärfe, wobei die beiden Bildinformationen ein und denselben Bildinhalt repräsentieren können. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Umlenkelement 1008 ausgebildet, um den zweiten Lichtstrahl 1012 in den ersten Sichtbereich 1014 und den zweiten Sichtbereich 1018 des Auges 405 umzulenken und den dritten Lichtstrahl 1013 in den zweiten Sichtbereich 1018 und den ersten Sichtbereich 1014 des Auges 405 umzulenken. Die beiden Sichtbereiche 1014, 1018 sind im Allgemeinen vollkommen deckungsgleich, d. h., beide Sichtbereiche 1014, 1018 decken das gesamte Sichtfeld bzw. Brillenglas 1006 ab. Das Umlenkelement 1008 erstreckt sich gemäß einem Ausführungsbeispiel über einen Großteil einer Oberfläche des Brillenglases 1006, um einen möglichst großen Bereich eines Sichtfelds des Auges 405 abzudecken. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Sichtbereich 1014 um einen zentralen Sichtbereich, innerhalb dessen das Auge 405 Bilder mit hoher Sehschärfe wahrnehmen kann, und bei dem zweiten Sichtbereich 1018 um einen peripheren Sichtbereich, innerhalb dessen das Auge 405 Bilder mit nur niedriger Sehschärfe wahrnehmen kann.The imaging unit 1004 is designed to generate a first light beam representing first image information 1010 or a corresponding bundle of rays and / or a further first light beam representing the image information 1011 to generate and in the deflection element 1008 to steer. To this end, the projection device 1002 optionally a movable or immobile micromirror 425 on, which is arranged and formed to the first light beam 1010 and / or the further first light beam 1011 from the imaging unit 1004 to the deflection element 1008 to steer. The deflection element 1008 , for example a hologram layer or a composite of a plurality of hologram layers, is formed around the first light beam 1010 in the form of a second light beam representing first image information 1012 and / or the further first light beam 1011 in the form of a third light beam representing second image information 1013 in a first viewing area 1014 and / or a second viewing area 1018 of the eye 405 deflect, with the second light beam 1012 and the third ray of light 1013 differ with regard to a beam divergence and wherein the second field of view 1018 and the first viewing area 1014 at least overlap. According to this exemplary embodiment, the first and the second image information differ with regard to the perceptible image sharpness, wherein the two image information can represent one and the same image content. According to this embodiment, the deflection element 1008 formed to the second beam of light 1012 in the first viewing area 1014 and the second viewing area 1018 of the eye 405 and divert the third ray of light 1013 in the second viewing area 1018 and the first field of view 1014 of the eye 405 redirect. The two fields of vision 1014 , 1018 are generally completely congruent, ie both viewing areas 1014 , 1018 cover the entire field of vision or the lens 1006 from. The deflection element 1008 extends according to an embodiment over a large part of a surface of the spectacle lens 1006 to cover the largest possible area of a field of view of the eye 405 to cover. For example, it is the first viewing area 1014 around a central field of vision within which the eye 405 Can perceive images with high visual acuity, and at the second field of view 1018 around a peripheral field of vision within which the eye 405 Can perceive images with poor visual acuity.

Es folgt eine Beschreibung weiterer optionaler Ausführungsbeispiele der Projektionsvorrichtung 1002:

  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der erste Lichtstrahl 1010 derart durch das Umlenkelement 1008 umgelenkt, dass die durch den zweiten Lichtstrahl 1012 repräsentierte erste Bildinformation eine höhere wahrnehmbare Bildschärfe aufweist als die durch den dritten Lichtstrahl 1013 repräsentierte zweite Bildinformation, sodass die Bildinformation mit der größeren Bildschärfe in zumindest demjenigen der beiden Sichtbereiche 1014, 1018 angezeigt wird, in dem das Auge 1016 tatsächlich scharf sehen kann und/oder in beiden Sichtbereichen 1014, 1018 angezeigt wird. Entsprechend wird die Bildinformation mit der geringeren Bildschärfe in zumindest demjenigen der beiden Sichtbereiche 1014, 1018 angezeigt, in dem das Auge 1016 unscharf scharf sieht und/oder in beiden Sichtbereichen 1014, 1018 angezeigt.
A description of further optional exemplary embodiments of the projection device follows 1002 :
  • According to one embodiment, the first light beam 1010 such by the deflecting element 1008 that deflected by the second beam of light 1012 the first image information represents a higher perceptible one Has image sharpness than that by the third light beam 1013 represents second image information, so that the image information with the greater image sharpness in at least that of the two viewing areas 1014 , 1018 appears in which the eye 1016 can actually see clearly and / or in both fields of view 1014 , 1018 is shown. The image information with the lower image sharpness is correspondingly in at least that of the two viewing areas 1014 , 1018 displayed in which the eye 1016 looks out of focus and / or in both fields of view 1014 , 1018 displayed.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Bilderzeugungseinheit 1004 ausgebildet, um zusätzlich zum die Bildinformation repräsentierenden ersten Lichtstrahl 1010 den die Bildinformation repräsentierenden weiteren ersten Lichtstrahl 1011 zu erzeugen, wobei sich der erste Lichtstrahl 1010 und der weitere erste Lichtstrahl 1011 hinsichtlich einer Wellenlänge voneinander unterscheiden.According to this embodiment is the image generation unit 1004 designed to in addition to the image information representing the first light beam 1010 the further first light beam representing the image information 1011 to generate, with the first beam of light 1010 and the further first ray of light 1011 differ from each other with regard to a wavelength.

Gemäß dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Datenbrille 1000 ferner ein optionales Steuergerät 1020 zum Ansteuern der Bilderzeugungseinheit 1004 und des Mikrospiegels 425 und/oder des Umlenkelements 1008. Hierzu sendet das Steuergerät 1020 ein entsprechendes Steuersignal 1022 an die Bilderzeugungseinheit 1004, wobei die Bilderzeugungseinheit 1004 ausgebildet ist, um unter Verwendung des Steuersignals 1022 zumindest den ersten Lichtstrahl 1010 und/oder den weiteren ersten Lichtstrahl 1011 zu erzeugen. Das Steuergerät 1020 kann zusätzlich oder alternativ ein Steuersignal an das Umlenkelement 1008 ausgeben, wobei das Umlenkelement 1008 ausgebildet ist, um unter Verwendung des Steuersignals zumindest den zweiten Lichtstrahl 1012 und/oder den dritten Lichtstrahl 1013 zu erzeugen oder umzulenken.According to the in 6 The embodiment shown includes the data glasses 1000 also an optional control unit 1020 for driving the image generation unit 1004 and the micromirror 425 and / or the deflecting element 1008 . To do this, the control unit sends 1020 a corresponding control signal 1022 to the imaging unit 1004 , the imaging unit 1004 is designed to use the control signal 1022 at least the first ray of light 1010 and / or the further first light beam 1011 to create. The control unit 1020 can additionally or alternatively send a control signal to the deflection element 1008 output, the deflecting element 1008 is designed to use the control signal to at least the second light beam 1012 and / or the third light beam 1013 to generate or redirect.

Je nach Ausführungsbeispiel kann die Bilderzeugungseinheit 1004 und/oder das Steuergerät 1020 an einem Brillengestell der Datenbrille 1000 befestigt sein.Depending on the embodiment, the image generation unit 1004 and / or the control unit 1020 on a glasses frame of the data glasses 1000 be attached.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Umlenkelement 1008 optional ausgebildet, um den ersten Lichtstrahl 1010 in Form des zweiten Lichtstrahls 1012 und/oder den weiteren ersten Lichtstrahl 1011 in Form des dritten Lichtstrahls 1013 und/oder zumindest einen von der Bilderzeugungseinheit 1004 erzeugten zusätzlichen Lichtstrahl in Form eines die erste Bildinformation repräsentierenden weiteren zweiten Lichtstrahls 1012 an einen hinter der Pupille 430 des Auges 405 angeordneten Punkt 1025 umzulenken. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel lenkt das Umlenkelement 1008 alle zweiten Lichtstrahlen 1012 an den Punkt 1025. Gemäß einem Ausführungsbeispiel lenkt das Umlenkelement 1008 alle dritten Lichtstrahlen 1013 an den Punkt 1025. Bei dem Punkt 1025 handelt es sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel beispielhaft um einen Drehpunkt des Auges 405.According to this embodiment, the deflection element 1008 optionally formed to the first light beam 1010 in the form of the second beam of light 1012 and / or the further first light beam 1011 in the form of the third ray of light 1013 and / or at least one of the image generation unit 1004 generated additional light beam in the form of a further second light beam representing the first image information 1012 to one behind the pupil 430 of the eye 405 arranged point 1025 redirect. According to this embodiment, the deflecting element steers 1008 every second rays of light 1012 to the point 1025 . According to one embodiment, the deflecting element steers 1008 every third rays of light 1013 to the point 1025 . At the point 1025 According to this exemplary embodiment, it is an example of a pivot point of the eye 405 .

Das Umlenkelement 1008 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel optional dazu ausgebildet, um den ersten Lichtstrahl 1010 in Form des zweiten Lichtstrahls 1012 und/oder den zusätzlichen ersten Lichtstrahl in Form des weiteren zweiten Lichtstrahls 1012 und/oder alle zweiten Lichtstrahlen 1012 in Form eines kollimierten zweiten Lichtstrahls 1012 oder in Form von mehreren kollimierten zweiten Lichtstrahlen 1012 umzulenken. Als ein kollimierter Lichtstrahl ist ein nicht oder kaum divergenter Lichtstrahl zu verstehen, etwa zumindest ein Laserstrahl. Das Umlenkelement 1008 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel optional dazu ausgebildet, um den weiteren ersten Lichtstrahl 1011 in Form des dritten Lichtstrahls 1013 und/oder zumindest einen weiteren dritten Lichtstrahl 1013 und/oder alle dritten Lichtstrahlen 1012 in Form eines divergenten dritten Lichtstrahls 1013 oder in Form von mehreren divergenten dritten Lichtstrahlen 1013 umzulenken.The deflection element 1008 is optionally designed according to this embodiment to the first light beam 1010 in the form of the second beam of light 1012 and / or the additional first light beam in the form of the further second light beam 1012 and / or every second light beam 1012 in the form of a collimated second light beam 1012 or in the form of multiple collimated second light beams 1012 redirect. A collimated light beam is to be understood as a non-divergent or hardly divergent light beam, for example at least a laser beam. The deflection element 1008 is optionally designed according to this embodiment to the further first light beam 1011 in the form of the third ray of light 1013 and / or at least one further third light beam 1013 and / or all third light rays 1012 in the form of a divergent third beam of light 1013 or in the form of multiple divergent third light rays 1013 redirect.

Lediglich beispielhaft werden der erste Lichtstrahl 1010 und auch der weitere erste Lichtstrahl 1011 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in Form von Laserstrahlen von der Bilderzeugungseinheit 1004 erzeugt. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel erzeugt die Bilderzeugungseinheit 1004 lediglich einen der zwei Lichtstrahlen 1010, 1011, wobei die Projektionsvorrichtung 1002 eine weitere Bilderzeugungseinheit aufweisen kann, die dazu ausgebildet ist, um den anderen der zwei Lichtstrahlen 1010, 1011 zu erzeugen. Die Bilderzeugungseinheit 1004 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel optional ausgebildet, um den ersten Lichtstrahl 1010 und/oder den weiteren ersten Lichtstrahl 1011 derart zu erzeugen, dass die erste Bildinformation und/oder die zweite Bildinformation ein zumindest zweifarbiges, insbesondere mehrfarbiges Bild repräsentiert.The first light beam is only an example 1010 and also the further first ray of light 1011 according to this embodiment in the form of laser beams from the image generation unit 1004 generated. According to an alternative embodiment, the image generation unit generates 1004 just one of the two rays of light 1010 , 1011 , the projection device 1002 may have a further image generation unit which is designed to generate the other of the two light beams 1010 , 1011 to create. The imaging unit 1004 is optionally designed according to this embodiment to the first light beam 1010 and / or the further first light beam 1011 to be generated in such a way that the first image information and / or the second image information represents an at least two-colored, in particular multicolored, image.

Lediglich beispielhaft umfasst das Umlenkelement 1008 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest eine Hologrammschicht, die dazu ausgebildet ist, um den ersten Lichtstrahl 1010 als den zweiten Lichtstrahl 1012 umzulenken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Umlenkelement 1008 zudem zumindest eine weitere Hologrammschicht umfassen, die dazu ausgebildet ist, um den die oder eine weitere Bildinformation repräsentierenden weiteren ersten Lichtstrahl 1011 als den dritten Lichtstrahl 1013 umzulenken, wobei die weitere Hologrammschicht in einer anderen Lage als die Hologrammschicht angeordnet sein kann.The deflecting element comprises merely by way of example 1008 according to this exemplary embodiment, at least one hologram layer which is designed to surround the first light beam 1010 as the second ray of light 1012 redirect. According to one embodiment, the deflecting element 1008 also comprise at least one further hologram layer which is designed to surround the further first light beam representing the or further image information 1011 as the third ray of light 1013 deflect, wherein the further hologram layer can be arranged in a different position than the hologram layer.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der hier vorgestellten Projektionsvorrichtung 1002 noch einmal mit anderen Worten beschrieben:

  • Anders als in 4 und 5 realisiert die hier vorgestellte Projektionsvorrichtung 1002 ein RSD, bei dem der Mikrospiegel 425 nicht auf die Pupille 430, sondern auf den Drehpunkt im Augeninneren abgebildet wird. Auf diese Weise ist nicht mehr das volle Sichtfeld, hier beispielhaft 60°, scharf wahrnehmbar, sondern nur ein Ausschnitt davon, hier beispielhaft 16,7°. Die Größe des sichtbaren Ausschnitts ist dafür allerdings weitgehend unabhängig von Augenbewegungen des Auges 405. Als Resultat kann das Auge 405 das volle Sichtfeld bis zum Rand betrachten. Die Projektionsvorrichtung 1002 kann daher auch als eine AR-Datenbrille mit großem Sichtfeld bezeichnet werden. Im zentralen Sichtfeld wird dem Auge 405 für jeden Blickwinkel eine scharfe Bildinformation angeboten. Zusätzlich wird mittels des dritten Lichtstrahls 1013, hier in Form eines zweiten Lasers, verschiedene aber ähnliche Wellenlänge, der verbleibende Bereich des Sichtfeldes abgedeckt. Dazu wird mittels einer weiteren holografischen Funktion der weitere erste Lichtstrahl 1011, oder zweite Laser, divergent in Richtung des Auges 405 umgelenkt. Dadurch wird erreicht, dass die Laserstrahlen am Auge 405 ausreichend groß sind und die Pupille 430 in jeder Augenstellung innerhalb des beleuchteten Bereichs liegt. Diese mit divergentem Licht geschriebene Bildinformation wird vom Auge 405 als unscharf wahrgenommen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel liegt die Fovea im Zentrum des FOV. Unter Verwendung des kollimierten Lichts ist das FOV für das Auge 405 teilweise sichtbar, hier 16,7°. Unter Verwendung des divergenten Lichts ist das FOV für das Auge 405 komplett sichtbar, hier 60°.
The following are exemplary embodiments of the projection device presented here 1002 described again in other words:
  • Unlike in 4th and 5 realizes the projection device presented here 1002 an RSD in which the micromirror 425 not on the pupil 430 , but is mapped to the pivot point inside the eye. In this way, the full field of view, here 60 ° as an example, can no longer be perceived sharply, but only a section of it, here 16.7 ° as an example. The size of the visible section is largely independent of eye movements 405 . As a result, the eye can 405 view the full field of vision up to the edge. The projection device 1002 can therefore also be referred to as AR data glasses with a large field of view. The central field of vision is the eye 405 sharp image information is offered for every viewing angle. In addition, the third light beam 1013 , here in the form of a second laser, different but similar wavelength, the remaining area of the field of view is covered. For this purpose, the further first light beam is generated by means of a further holographic function 1011 , or second laser, divergent towards the eye 405 diverted. This ensures that the laser beams reach the eye 405 are sufficiently large and the pupil 430 is within the illuminated area in every eye position. This image information written with divergent light is perceived by the eye 405 perceived as blurred. According to this exemplary embodiment, the fovea lies in the center of the FOV. Using the collimated light, the FOV is for the eye 405 partially visible, here 16.7 °. Using the divergent light, the FOV is for the eye 405 completely visible, here 60 °.

Gegenüber einer möglichen sogenannten „Exit pupil expansion“, also einer Vergrößerung der Austrittpupille durch den Einsatz von Strahlaufweitungsoptiken wie Mikrolinsenarrays, erfordert die hier vorgestellte Projektionsvorrichtung 1002 vorteilhafterweise einen deutlich geringeren Bauraum und die Darstellung bei der hier vorgestellten Projektionsvorrichtung 1002 ist fokusfrei. Gegenüber einer möglichen sogenannten „Exit pupil replication“, also einer Vervielfältigung der Austrittpupille, benötigt die hier vorgestellte Projektionsvorrichtung 1002 vorteilhafterweise pro Farbe keine mindestens drei Laserquellen und holografische Funktionen mit leicht unterschiedlichen Wellenlängen. Somit sind deutlich geringere Kosten realisierbar. Gegenüber einem möglichen sogenannten „Exit pupil tracking“, also einer Nachführung der Austrittspupille, erfordert die hier vorgestellte Projektionsvorrichtung 1002 vorteilhafterweise einen deutlich geringeren Bauraum und keine komplexe Nachführungsmechanik. Gegenüber einer möglichen Fixierung der Austrittspupille auf der Augenpupille, wobei eine Nachführung durch das Tragen einer speziellen Kontaktlinse ermöglicht wäre, ist bei der hier vorgestellten Projektionsvorrichtung 1002 vorteilhafterweise keine Kontaktlinse notwendig. Gegenüber einer möglichen Erzeugung eines Arrays von Austrittspupillen für den zentralen Sichtbereich mit jeweils begrenztem Sichtfeld durch ein strukturiertes HOE (scharfe Bildinhalte durch kollimierte Laserstrahlen) und einer gleichzeitig angezeigten divergenten und damit großen Austrittpupille für den peripheren Sichtbereich (unscharfe Bildinhalte durch divergente Laserstrahlen), ein solches Verfahren nutzt oder erfordert eine sogenannte „foveated projection“, d. h., eine Anpassung der Projektion an die Auflösung des menschlichen Auges (hohe Auflösung im zentralen Sichtbereich und niedrige Auflösung in der Peripherie), ist bei der hier vorgestellten Projektionsvorrichtung 1002 vorteilhafterweise keine komplexe holografische Funktion notwendig.Compared to a possible so-called “exit pupil expansion”, that is to say an enlargement of the exit pupil through the use of beam expansion optics such as microlens arrays, the projection device presented here requires 1002 advantageously a significantly smaller installation space and the representation in the projection device presented here 1002 is focus free. Compared to a possible so-called “exit pupil replication”, that is, a duplication of the exit pupil, the projection device presented here requires 1002 advantageously no at least three laser sources and holographic functions with slightly different wavelengths per color. This means that significantly lower costs can be achieved. Compared to a possible so-called “exit pupil tracking”, that is to say a tracking of the exit pupil, the projection device presented here requires 1002 advantageously a significantly smaller installation space and no complex tracking mechanism. In contrast to a possible fixation of the exit pupil on the eye pupil, with tracking being made possible by wearing a special contact lens, is the case with the projection device presented here 1002 advantageously no contact lens is necessary. Compared to a possible generation of an array of exit pupils for the central viewing area with a limited field of view in each case by means of a structured HOE (sharp image content due to collimated laser beams) and a simultaneously displayed divergent and thus large exit pupil for the peripheral viewing area (blurred image content due to divergent laser beams) The method uses or requires a so-called “foveated projection”, ie an adaptation of the projection to the resolution of the human eye (high resolution in the central field of vision and low resolution in the periphery) is the case with the projection device presented here 1002 advantageously no complex holographic function is necessary.

Aktuelle Konzepte für AR-Datenbrillen weisen im Allgemeinen einen Zielkonflikt zwischen erreichbarem Sichtfeld (field of view, FOV) und einer Größe der Eyebox auf der einen Seite und der Baugröße bzw. der Komplexität des Systems, vor allem die Anzahl der benötigten Laserquellen und holografischen Funktionen, auf der anderen Seite auf. Die hier vorgestellte Projektionsvorrichtung 1002 reduziert die erforderliche Komplexität bei gleichzeitig größerem FOV und größerer Eyebox. Dadurch sind die Baugröße und etwaige Designbeschränkungen reduziert.Current concepts for AR data glasses generally show a conflict of objectives between the achievable field of view (FOV) and the size of the eyebox on the one hand and the size or complexity of the system, especially the number of laser sources and holographic functions required , on the other hand. The projection device presented here 1002 reduces the required complexity with a larger FOV and larger eyebox at the same time. This reduces the size and any design restrictions.

Im Vergleich zu anderen denkbaren Realisierungsmöglichkeiten ermöglicht die hier vorgestellte Projektionsvorrichtung 1002 einen ressourcensparenden, einfachen Systemaufbau (weniger Komponenten sind notwendig) durch Ausnutzung der Physiologie des menschlichen Auges (scharfe Bildinhalte werden nur dort angezeigt, wo sie auch wahrgenommen werden können). Die Projektionsvorrichtung 1002 realisiert eine Reduktion einer Anzahl benötigter Laserquellen von drei Laserquellen auf zwei oder sogar nur eine Laserquelle bei monochromer Bilddarstellung und von neun Laserquellen auf sechs oder auch nur drei Laserquellen bei farbiger (RGB) Bilddarstellung. Da jede Laserquelle eine holografische Funktion benötigt, ist entsprechend eine Reduktion der Anzahl benötigter holografischer Funktionen ermöglicht. Auch entfallen gesonderte Strahlaufweitungsoptiken, Nachführungsmechaniken sowie Kontaktlinsen bei der Projektionsvorrichtung 1002. Trotz des ressourcensparenden, einfachen Systemaufbaus realisiert die Projektionsvorrichtung 1002 gleichzeitig ein größeres FOV und eine größere Eyebox. Es sind eine deutlich vereinfachte holografische Funktion, ein geringerer Aufwand in der Bilddatenverarbeitung sowie stark reduzierte Toleranzanforderungen ermöglicht. Eine Verbesserung einer Funktionalität ist zudem erreicht, da die Projektionsvorrichtung 1002 dazu ausgebildet ist, um zwei Eyeboxen zu erzeugen, die erstens nicht räumlich getrennt sind und sich zweitens in ihrer Strahldivergenz unterscheiden.In comparison to other conceivable implementation options, the projection device presented here enables 1002 a resource-saving, simple system structure (fewer components are required) by utilizing the physiology of the human eye (sharp image content is only displayed where it can be perceived). The projection device 1002 realizes a reduction in the number of required laser sources from three laser sources to two or even just one laser source with monochrome image display and from nine laser sources to six or even only three laser sources with color (RGB) image display. Since every laser source requires a holographic function, a reduction in the number of holographic functions required is accordingly made possible. Separate beam expansion optics, tracking mechanisms and contact lenses are also not required in the projection device 1002 . Despite the resource-saving, simple system structure, the projection device is implemented 1002 at the same time a larger FOV and a larger eyebox. A significantly simplified holographic function, less effort in image data processing and greatly reduced tolerance requirements are made possible. An improvement in functionality is also achieved because the projection device 1002 is designed to produce two eyeboxes that are firstly not spatially separated and secondly differ in their beam divergence.

Ein Kern des hier vorgestellten Ansatzes ist somit eine Aufteilung des Sichtfeldes in zwei Bereiche, den zentralen Sichtbereich, kurz ZSB, mit hoher Sehschärfe und den peripheren Sichtbereich, kurz PSB, mit niedriger Sehschärfe. Auf diese Weise wird die Bilddarstellung der Physiologie des menschlichen Auges angepasst.A core of the approach presented here is a division of the field of vision into two areas, the central field of vision, or ZSB for short, with high visual acuity and the peripheral field of vision, or PSB for short, with low visual acuity. In this way, the image display is adapted to the physiology of the human eye.

Der zentrale Sichtbereich: Die Ortsauflösung des menschlichen Auges 405 hängt stark von der Dichte der lichtempfindlichen Zellen auf der Netzhaut ab. Dies ist im Zentrum des Sichtfeldes am größten und fällt zum Rand hin schnell ab (siehe 3). Der Bereich auf der Netzhaut mit der höchsten Dichte an Sehzellen, die Fovea centralis nimmt ungefähr einen Winkelbereich von 5° ein.The central field of vision: the spatial resolution of the human eye 405 strongly depends on the density of light-sensitive cells on the retina. This is greatest in the center of the field of view and drops off quickly towards the edge (see 3 ). The area on the retina with the highest density of photoreceptor cells, the fovea centralis, has an angle of approximately 5 °.

Der periphere Sichtbereich: Außerhalb der Fovea centralis nehmen Orts- und Farbauflösung des Auges rapide ab (siehe 3). Demgegenüber nehmen die Zeitauflösung und damit die Wahrnehmbarkeit schneller Bewegungen in der Peripherie zu.The peripheral field of vision: Outside the central fovea, the spatial and color resolution of the eye decrease rapidly (see 3 ). In contrast, the time resolution and thus the perceptibility of faster movements in the periphery increase.

Um den ZSB zu adressieren, wird unter Verwendung der Projektionsvorrichtung 1002 erste Bildprojektion genutzt, bei der die Laserstrahlen derart umgelenkt werden, dass sie nach der Pupille 430 des Auges 405 zusammenlaufen. Vorteilhafterweise gemäß diesem Ausführungsbeispiel im Drehpunkt des Auges 405, d. h., im Augeninneren. Auf diese Weise ist nicht mehr das volle Sichtfeld, sondern nur ein Ausschnitt davon wahrnehmbar. Dieser Ausschnitt adressiert den ZSB des Auges. Dafür ist die Größe des sichtbaren Ausschnitts auf diese Weise weitgehend unabhängig von Augenbewegungen. Als Resultat kann das Auge 405 das volle Sichtfeld bis zum Rand betrachten. Die Laserstrahlen dieser ersten Bildprojektion werden unter Verwendung der zweiten Lichtstrahlen 1012 möglichst gut auf die Netzhaut fokussiert, um einen scharfen Bildeindruck zu erzeugen.To address the ZSB, the projection device 1002 first image projection used in which the laser beams are deflected in such a way that they go towards the pupil 430 of the eye 405 converge. Advantageously according to this embodiment in the pivot point of the eye 405 , that is, inside the eye. In this way, you can no longer see the full field of vision, but only part of it. This section addresses the assembly of the eye. In this way, the size of the visible section is largely independent of eye movements. As a result, the eye can 405 view the full field of vision up to the edge. The laser beams of this first image projection are made using the second light beams 1012 Focused as well as possible on the retina in order to create a sharp image impression.

Stünde dem Auge 405 nur diese erste Bildprojektion zur Verfügung, so könnte das Auge 405 zwar für alle Blickrichtungen den zu dieser Blickrichtung gehörigen ZSB scharf wahrnehmen, außerhalb des ZSB liegende Bildanteile wären hingegen unsichtbar. Anschaulich bedeutet das, dass die Bildinformation verschwindet, sobald man das Auge 405 auf einen anderen Teil des Sichtfeldes bewegt und wieder auftaucht, sobald man das Auge 405 zurückbewegt. Der Effekt ist am ehesten vergleichbar mit dem eingeschränkten Sichtfeld beim Blick durch eine Toilettenpapierrolle. Um dieses Problem zu umgehen, wird der verbleibende Bereich des Sichtfeldes, der PSB, über eine weitere Bildprojektion mit gemäß einem Ausführungsbeispiel eigenem Laser und eigenem HOE unter Verwendung der dritten Lichtstrahlen 1013 dargestellt. Damit die Pupille 430 in jeder Augenstellung Bildinformationen aus dem gesamten Sichtfeld erhält, wird der Laserstrahl vom HOE divergent abgelenkt. Dies führt zu einer unscharfen Wahrnehmung des projizierten Bildes.Stand to the eye 405 only this first image projection is available, so the eye could 405 While perceiving the assembly belonging to this viewing direction sharply for all viewing directions, parts of the image lying outside the assembly would be invisible. This clearly means that the image information disappears as soon as you look at it 405 moves to a different part of the field of view and reappears as soon as you meet the eye 405 moved back. The effect can best be compared to the restricted field of vision when looking through a toilet roll. In order to circumvent this problem, the remaining area of the field of view, the PSB, is projected via a further image projection with its own laser and its own HOE using the third light beams, according to an exemplary embodiment 1013 shown. So that the pupil 430 receives image information from the entire field of view in every eye position, the laser beam is deflected divergent by the HOE. This leads to a blurred perception of the projected image.

7 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 1002 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 6 beschriebene Projektionsvorrichtung 1002 handeln, mit dem Unterschied, dass aus Gründen der Übersichtlichkeit auf eine Darstellung der dritten Lichtstrahlen verzichtet wurde. 7th shows a schematic representation of a projection device 1002 according to an embodiment. This can be the in 6 projection device described 1002 act, with the difference that for the sake of clarity, the third light rays are not shown.

8 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 1002 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von 6 oder 7 beschriebene Projektionsvorrichtung 1002 handeln, mit dem Unterschied, dass das Auge um 10° nach rechts gedreht dargestellt ist. Wie auch in den 6 bis 7 liegt die Fovea (5°) des Auges im Zentrum des Sichtfelds. Auf diese Weise ist das Sichtfeld teilweise sichtbar, hier beispielhaft 16,7°. 8th shows a schematic representation of a projection device 1002 according to an embodiment. This can be based on 6 or 7th projection device described 1002 act, with the difference that the eye is shown rotated 10 ° to the right. As in the 6 to 7th the fovea (5 °) of the eye is in the center of the field of view. In this way, the field of view is partially visible, here 16.7 ° as an example.

9 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 1002 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von 8 beschriebene Projektionsvorrichtung 1002 handeln, mit dem Unterschied, dass das Auge um weitere 10° (oder gegenüber 7 um 20°) nach rechts gedreht dargestellt ist. Die Fovea (5°) des Auges liegt im Zentrum des Sichtfelds. Auf diese Weise ist das Sichtfeld teilweise sichtbar, hier beispielhaft 16,7°. 9 shows a schematic representation of a projection device 1002 according to an embodiment. This can be based on 8th projection device described 1002 act, with the difference that the eye is turned another 10 ° (or opposite 7th is shown rotated by 20 °) to the right. The fovea (5 °) of the eye is in the center of the field of vision. In this way, the field of view is partially visible, here 16.7 ° as an example.

10 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 1002 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von 9 beschriebene Projektionsvorrichtung 1002 handeln, mit dem Unterschied, dass das Auge um weitere 10° (oder gegenüber 7 um 30°) nach rechts gedreht dargestellt ist. Die Fovea (5°) des Auges liegt im Rand des Sichtfelds. Auf diese Weise ist das Sichtfeld teilweise sichtbar, hier beispielhaft 8,4°. 10 shows a schematic representation of a projection device 1002 according to an embodiment. This can be based on 9 projection device described 1002 act, with the difference that the eye is turned another 10 ° (or opposite 7th shown rotated by 30 °) to the right. The fovea (5 °) of the eye lies in the edge of the field of vision. In this way, the field of view is partially visible, here 8.4 ° as an example.

11 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 1002 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um eine der in einer der 6 bis 10 beschriebenen Projektionsvorrichtungen 1002 handeln, mit dem Unterschied, dass die Projektionsvorrichtung 1002 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Augenpositionsermittlungseinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, um eine Augenposition des Auges 405 zu ermitteln. Die Bilderzeugungseinheit ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, um den ersten Lichtstrahl und/oder den weiteren ersten Lichtstrahl in Abhängigkeit von der Augenposition zu erzeugen. Das Umlenkelement ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, um den zweiten Lichtstrahl und/oder den dritten Lichtstrahl in Abhängigkeit von der Augenposition zu erzeugen. 11 shows a schematic representation of a projection device 1002 according to an embodiment. This can be one of the in one of the 6 to 10 projection devices described 1002 act, with the difference that the projection device 1002 according to this exemplary embodiment has an eye position determination unit which is designed to determine an eye position of the eye 405 to investigate. According to this exemplary embodiment, the image generation unit is designed to produce the first Generate light beam and / or the further first light beam as a function of the eye position. According to this exemplary embodiment, the deflecting element is designed to generate the second light beam and / or the third light beam as a function of the eye position.

Die dazu erforderliche Augenpositionsverfolgung erfolgt beispielsweise direkt über einen bereits verbauten Laserscanner als Augenpositionsermittlungseinheit. Hierzu wird gemäß einem Ausführungsbeispiel zumindest eine der bereits verbauten Lichtquellen im sichtbaren Wellenlängenbereich oder auch eine weitere Lichtquelle im unsichtbaren Wellenlängenbereich, etwa im Infrarotbereich, verwendet. Eine Rückmessung erfolgt beispielsweise über einen optischen Sendepfad, d. h. etwa über einen Mikrospiegel oder über einen an anderer Stelle im System verbauten geeigneten Detektor. Zusätzlich oder alternativ umfasst die Augenpositionsermittlungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Kamera zum Erfassen der Augenpositionen.The eye position tracking required for this takes place, for example, directly via an already installed laser scanner as the eye position determination unit. For this purpose, according to one embodiment, at least one of the already installed light sources in the visible wavelength range or also a further light source in the invisible wavelength range, for example in the infrared range, is used. A back measurement takes place, for example, via an optical transmission path, i. H. for example using a micromirror or a suitable detector installed elsewhere in the system. Additionally or alternatively, the eye position determination unit according to an exemplary embodiment comprises a camera for detecting the eye positions.

Die Ermittlung der Blickrichtung, d. h. der Augenposition, kann auch über eine Messung des Augenhintergrundes erfolgen. Hierzu kann zum Beispiel ausgenutzt werden, dass der Augenhintergrund zwecks Bilderzeugung mit einem Laserstrahl abgerastert wird. Wenn nun ein optischer Rückkanal vorgesehen wird, dann kann ein Bild des Augenhintergrundes und der darin verlaufenden Blutgefäße erzeugt werden. Aus Verschiebungen dieses Bildes, wie sie bei Augenbewegungen auftreten, kann beispielsweise in ähnlicher Weise wie bei einer optischen Computermaus auf die Augenbewegung zurückgeschlossen werden.The determination of the viewing direction, d. H. the eye position can also be done by measuring the fundus. For this purpose, use can be made, for example, of the fact that the fundus of the eye is scanned with a laser beam for the purpose of image generation. If an optical return channel is now provided, an image of the fundus and the blood vessels running therein can be generated. From displacements of this image, as they occur with eye movements, conclusions can be drawn about the eye movement, for example, in a manner similar to that of an optical computer mouse.

Um eine Überlagerung von scharfer und unscharfer Darstellung im zentralen Sichtbereich des Auges zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die große Eyebox mit der unscharfen zweiten Bildinformation im ZSB des Auges dunkelgetastet wird. Da der ZSB sich abhängig von der Augenstellung verschiebt, ist es notwendig, auch den dunkelgetasteten Bereich entsprechend zu verschieben. Hierzu wird die Projektionsvorrichtung 1002 beispielsweise mittels Sensorinformationen der Augenpositionsermittlungseinheit in Form eines Eyetracking-Systems derart gesteuert, dass der dritte Lichtstrahl in Form des divergenten Laserstrahls im zentralen Sichtbereich des Auges 405 abgeschaltet oder gedimmt wird. Da sich der Durchmesser der Pupille 430 und damit die wahrgenommene Größe des ZSB in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit verändert, kann die Projektionsvorrichtung 1002 zusätzlich einen Sensor aufweisen, der dazu ausgebildet ist, um die Umgebungshelligkeit zu messen und, in Abhängigkeit dieser, eine Größe des dunkelgetasteten Bereichs anzupassen.In order to avoid a superimposition of sharp and unsharp images in the central field of vision of the eye, it is advantageous if the large eyebox with the unsharp second image information in the assembly of the eye is darkened. Since the assembly moves depending on the position of the eyes, it is necessary to move the darkened area accordingly. The projection device 1002 controlled for example by means of sensor information from the eye position determination unit in the form of an eye tracking system in such a way that the third light beam in the form of the divergent laser beam is in the central field of vision of the eye 405 switched off or dimmed. As the diameter of the pupil 430 and so that the perceived size of the ZSB changes as a function of the ambient brightness, the projection device can 1002 additionally have a sensor which is designed to measure the ambient brightness and, as a function of this, to adapt a size of the blanked area.

Die divergente, große Eyebox wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel also für den vollen Sichtbereich, gemäß diesem Ausführungsbeispiel unter Ausnahme des zentralen ersten Sichtbereichs 1014, eingesetzt, wobei vorteilhafterweise für die scharfe Bilddarstellung keine Kontaktlinse oder anderweitige Zusatzoptik notwendig ist. Die hier vorgestellte Projektionsvorrichtung 1002 funktioniert vorteilhafterweise mit praktisch jedem Auge 405, selbst wenn dieses eigentlich eine Korrekturoptik wie z. B. eine Brille benötigt.According to this exemplary embodiment, the divergent, large eyebox is therefore used for the full field of vision, according to this exemplary embodiment with the exception of the central first field of vision 1014 , used, wherein advantageously no contact lens or other additional optics are necessary for the sharp image display. The projection device presented here 1002 works beneficially with virtually any eye 405 , even if this is actually corrective optics such. B. requires glasses.

Die beschriebene Projektionsvorrichtung 1002 kann mit einer Farbe (monochrom), mit zwei Farben und den sich ergebenen Mischfarben oder als Vollfarbsystem (RGB) ausgestaltet sein. Für jede Farbe sind zwei Laser notwendig, die sich leicht in der Wellenlänge unterscheiden. Vorteilhaft ist ein Unterschied von ca. 20nm.The projection device described 1002 can be designed with one color (monochrome), with two colors and the resulting mixed colors or as a full color system (RGB). For each color, two lasers are required, which differ slightly in wavelength. A difference of approx. 20 nm is advantageous.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird vorteilhafterweise der dritte Lichtstrahl in Form zumindest eines divergenten Laserstrahls im zentralen ersten Sichtbereich 1014, der ja bereits durch den zweiten Lichtstrahl in Form zumindest eines kollimierten Laserstrahl mit scharfen Bildinformationen versorgt wird, abgeschaltet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel liegt die Fovea im Zentrum des FOV. Unter Verwendung des kollimierten Lichts ist das FOV für das Auge 405 teilweise sichtbar, hier 16,7°. Unter Verwendung des divergenten Lichts ist das FOV für das Auge 405 peripher sichtbar, hier 60°- 16,7°.According to this exemplary embodiment, the third light beam is advantageously in the form of at least one divergent laser beam in the central first field of view 1014 , which is already supplied with sharp image information by the second light beam in the form of at least one collimated laser beam, is switched off. According to this exemplary embodiment, the fovea lies in the center of the FOV. Using the collimated light, the FOV is for the eye 405 partially visible, here 16.7 °. Using the divergent light, the FOV is for the eye 405 peripherally visible, here 60 ° - 16.7 °.

Um die Anzahl der benötigten Laserquellen zu halbieren, ist es denkbar, dass beide optischen Funktionen, also die scharfe und die unscharfe Projektion gemäß einem Ausführungsbeispiel über den gleichen Laser adressiert werden. Um Kontrastverluste zu minimieren, wäre eine Umlenkeffizienz des HOEs für die unscharfe Projektion in einem solchen Fall deutlich niedriger ausgelegt als die Effizienz für die scharfe Projektion. Statt einer Ausblendung des ZSB würde der PSB heller dargestellt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bilderzeugungseinheit entsprechend dazu ausgebildet, um den weiteren ersten Lichtstrahl in Abhängigkeit von der Augenposition beispielsweise im ZSB abzuschalten und/oder den ersten Lichtstrahl in Abhängigkeit von der Augenposition beispielsweise im ZSB intensiver oder heller zu erzeugen und/oder den weiteren ersten Lichtstrahl in Abhängigkeit von der Augenposition beispielsweise im PSB intensiver oder heller zu erzeugen.In order to halve the number of laser sources required, it is conceivable that both optical functions, that is to say the sharp and the unsharp projection, are addressed via the same laser according to an exemplary embodiment. In order to minimize loss of contrast, a deflection efficiency of the HOE for the unsharp projection would be designed to be significantly lower in such a case than the efficiency for the sharp projection. Instead of fading out the ZSB, the PSB would be displayed brighter. According to one exemplary embodiment, the image generation unit is designed accordingly to switch off the further first light beam depending on the eye position, for example in the assembly and / or to generate the first light beam more intensely or brighter depending on the eye position, for example in the assembly, and / or the further first light beam depending on the eye position, for example in the PSB to be produced more intensely or brighter.

Da mittels der Projektionsvorrichtung 1002 ein Laserstrahl beispielsweise direkt auf die Netzhaut des Auges 1016 geschrieben werden kann, ist es zudem möglich, ein Abbild oder Video der Netzhaut mittels der Projektionsvorrichtung 1002 zu erzeugen. Dies erfolgt beispielsweise durch eine entsprechende Rückmessung über den optischen Sendepfad. Mit einem derartigen System kann beispielsweise der Träger der Datenbrille anhand einer Aderstruktur der Netzhaut geometrisch identifiziert werden. Denkbar wäre auch die Bestimmung eines Pulsschlags in Abhängigkeit vom Pulsieren der in der Netzhaut verlaufenden Adern oder einer Sauerstoffsättigung über eine Farbe des in den Adern fließenden Bluts. As by means of the projection device 1002 a laser beam, for example, directly onto the retina of the eye 1016 can be written, it is also possible to create an image or video of the retina by means of the projection device 1002 to create. This is done, for example, by a corresponding back measurement over the optical transmission path. With such a system, for example, the wearer of the data glasses can be identified geometrically on the basis of a vein structure of the retina. It would also be conceivable to determine a pulse rate as a function of the pulsation of the veins running in the retina or oxygen saturation via a color of the blood flowing in the veins.

12 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 1002 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von 11 beschriebene Projektionsvorrichtung 1002 handeln, mit dem Unterschied, dass das Auge beispielhaft um 20° nach rechts gedreht dargestellt ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel liegt die Fovea im Zentrum des FOV. Unter Verwendung des kollimierten Lichts ist das FOV für das Auge teilweise sichtbar, hier 16,7°. Unter Verwendung des divergenten Lichts ist das FOV für das Auge peripher sichtbar, hier 60°- 16,7°. 12th shows a schematic representation of a projection device 1002 according to an embodiment. This can be based on 11 projection device described 1002 act, with the difference that the eye is shown rotated by 20 ° to the right as an example. According to this exemplary embodiment, the fovea lies in the center of the FOV. Using the collimated light, the FOV is partially visible to the eye, here 16.7 °. Using the divergent light, the FOV is peripherally visible to the eye, here 60 ° - 16.7 °.

13 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1300 zum Darstellen von Bildinformationen mittels einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um eine der Projektionsvorrichtungen handeln, welche anhand einer der 6 bis 12 beschrieben wurde. 13th shows a flow chart of a method 1300 for displaying image information by means of a projection device according to an embodiment. This can be one of the projection devices that are based on one of the 6 to 12th has been described.

Das Verfahren 1300 umfasst einen Schritt 1305 des Erzeugens und einen Schritt 1310 des Umlenkens.The procedure 1300 includes one step 1305 of generating and one step 1310 of redirecting.

Im Schritt 1305 des Erzeugens wird zumindest der erste Lichtstrahl und/oder der weitere erste Lichtstrahl erzeugt. Im Schritt 1310 des Umlenkens wird der erste Lichtstrahl in Form des die erste Bildinformation repräsentierenden zweiten Lichtstrahls und/oder der weitere erste Lichtstrahl in Form des die zweite Bildinformation repräsentierenden dritten Lichtstrahls in den ersten Sichtbereich und/oder den zweiten Sichtbereich des Auges umgelenkt, wobei der erste Lichtstrahl und/oder der weitere erste Lichtstrahl derart umgelenkt wird, dass sich der zweite Lichtstrahl und der dritte Lichtstrahl hinsichtlich einer Strahldivergenz unterscheiden und wobei der zweite Sichtbereich und der erste Sichtbereich zumindest überlappen.In step 1305 During the generation, at least the first light beam and / or the further first light beam is generated. In step 1310 of the deflection, the first light beam in the form of the second light beam representing the first image information and / or the further first light beam in the form of the third light beam representing the second image information is deflected into the first field of vision and / or the second field of vision of the eye, the first light beam and / or the further first light beam is deflected in such a way that the second light beam and the third light beam differ in terms of beam divergence and the second field of view and the first field of view at least overlap.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 1310 des Umlenkens der zweite Lichtstrahl derart umgelenkt, dass die erste Bildinformation innerhalb des ersten Sichtbereichs und des zweiten Sichtbereichs dargestellt wird oder darstellbar ist, und zusätzlich oder alternativ der dritte Lichtstrahl derart umgelenkt, dass die zweite Bildinformation innerhalb des zweiten Sichtbereichs und des ersten Sichtbereichs dargestellt wird oder darstellbar ist.According to one embodiment, step 1310 of deflecting, the second light beam is deflected in such a way that the first image information is displayed or can be displayed within the first viewing area and the second viewing area, and additionally or alternatively the third light beam is deflected such that the second image information is displayed within the second viewing area and the first viewing area or can be displayed.

Vor dem Schritt 1310 des Umlenkens weist das Verfahren 1300 zudem gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen optionalen Schritt 1315 des Ablenkens auf, in dem zumindest der erste Lichtstrahl und/oder der weitere erste Lichtstrahl abgelenkt wird.Before the step 1310 the process of redirecting 1300 also an optional step according to this exemplary embodiment 1315 of deflecting, in which at least the first light beam and / or the further first light beam is deflected.

Die hier vorgestellten Verfahrensschritte können wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.The method steps presented here can be repeated and carried out in a sequence other than that described.

14 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuergeräts 1020 gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa eines Steuergeräts, wie es vorangehend anhand von 6 beschrieben ist. Das Steuergerät 1020 umfasst eine Erzeugungseinheit 1610, die ausgebildet ist, um das Steuersignal 1022 zum Steuern der Bilderzeugungseinheit zu erzeugen. 14th shows a schematic representation of a control device 1020 according to an exemplary embodiment, for example a control device as described above with reference to FIG 6 is described. The control unit 1020 comprises a generating unit 1610 which is designed to the control signal 1022 for controlling the image generation unit.

Je nach Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 1020 als eine externe Einheit oder als eine in die Bilderzeugungseinheit integrierte Einheit realisiert.Depending on the embodiment, the control unit is 1020 realized as an external unit or as a unit integrated into the image generation unit.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises an “and / or” link between a first feature and a second feature, this is to be read in such a way that the exemplary embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature and, according to a further embodiment, either only the has the first feature or only the second feature.

Claims (15)

Projektionsvorrichtung (1002) für eine Datenbrille (1000), wobei die Projektionsvorrichtung (1002) folgende Merkmale aufweist: eine Bilderzeugungseinheit (1004) zum Erzeugen zumindest eines eine Bildinformation repräsentierenden ersten Lichtstrahls (1010) und/oder eines die Bildinformation repräsentierenden weiteren ersten Lichtstrahls (1011); und zumindest ein Umlenkelement (1008), das ausgebildet ist, um den ersten Lichtstrahl (1010) in Form eines eine erste Bildinformation repräsentierenden zweiten Lichtstrahls (1012) und/oder den weiteren ersten Lichtstrahl (1011) in Form eines eine zweite Bildinformation repräsentierenden dritten Lichtstrahls (1013) in einen ersten Sichtbereich (1014) und/oder einen zweiten Sichtbereich (1018) eines Auges (405) umzulenken, wobei sich der zweite Lichtstrahl (1012) und der dritte Lichtstrahl (1013) hinsichtlich einer Strahldivergenz unterscheiden und wobei der zweite Sichtbereich (1018) und der erste Sichtbereich (1014) zumindest überlappen.Projection device (1002) for data glasses (1000), the projection device (1002) having the following features: an image generation unit (1004) for generating at least one first light beam (1010) representing image information and / or a further first light beam (1011) representing the image information; and At least one deflection element (1008) which is designed to divert the first light beam (1010) in the form of a second light beam (1012) representing first image information and / or the further first light beam (1011) in the form of a third light beam (1011) representing second image information ( 1013) into a first viewing area (1014) and / or a second viewing area (1018) of an eye (405), the second light beam (1012) and the third light beam (1013) differing in terms of beam divergence and wherein the second viewing area ( 1018) and the first viewing area (1014) at least overlap. Projektionsvorrichtung (1002) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (1008) ausgebildet ist, um die erste Bildinformation in den ersten Sichtbereich (1014) und/oder den zweiten Sichtbereich (1018) und die zweite Bildinformation in den ersten Sichtbereich (1014) und/oder zweiten Sichtbereich (1018) umzulenken, wobei der zweite Sichtbereich (1018) und der erste Sichtbereich (1014) deckungsgleich angeordnet sind.Projection device (1002) according to Claim 1 , characterized in that the deflecting element (1008) is designed to the first Divert image information into the first viewing area (1014) and / or the second viewing area (1018) and the second image information into the first viewing area (1014) and / or second viewing area (1018), the second viewing area (1018) and the first viewing area ( 1014) are arranged congruently. Projektionsvorrichtung (1002) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (1008) ausgebildet ist, um den ersten Lichtstrahl (1010) derart umzulenken, dass die erste Bildinformation eine höhere wahrgenommene Bildschärfe als die zweite Bildinformation aufweist, wobei das Umlenkelement (1008) ausgebildet ist, um die erste Bildinformation und/oder die zweite Bildinformation innerhalb eines zentralen Sichtbereichs des Auges (405) als des ersten Sichtbereichs (1014) und/oder innerhalb eines peripheren Sichtbereichs des Auges (405) als des zweiten Sichtbereichs (1018) darzustellen.Projection device (1002) according to one of the preceding claims, characterized in that the deflecting element (1008) is designed to deflect the first light beam (1010) in such a way that the first image information has a higher perceived image sharpness than the second image information, the deflecting element ( 1008) is designed to display the first image information and / or the second image information within a central viewing area of the eye (405) as the first viewing area (1014) and / or within a peripheral viewing area of the eye (405) as the second viewing area (1018) to represent. Projektionsvorrichtung (1002) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (1008) ausgebildet ist, um den ersten Lichtstrahl (1010) in Form des die erste Bildinformation repräsentierenden zweiten Lichtstrahls (1012) und/oder zumindest den weiteren ersten Lichtstrahl (1011) in Form des die zweite Bildinformation repräsentierenden dritten Lichtstrahls (1013) an einen hinter einer Pupille (430) des Auges (405) angeordneten Punkt (1025) umzulenken.Projection device (1002) according to one of the preceding claims, characterized in that the deflecting element (1008) is designed to deflect the first light beam (1010) in the form of the second light beam (1012) representing the first image information and / or at least the further first light beam ( 1011) in the form of the third light beam (1013) representing the second image information to a point (1025) arranged behind a pupil (430) of the eye (405). Projektionsvorrichtung (1002) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (1008) ausgebildet ist, um den ersten Lichtstrahl (1010) in Form des zweiten Lichtstrahls (1012) und/oder den weiteren ersten Lichtstrahl (1011) in Form des dritten Lichtstrahls (1013) an den Punkt (1025) umzulenken, der einen Drehpunkt des Auges (405) repräsentiert.Projection device (1002) according to Claim 4 , characterized in that the deflecting element (1008) is designed to send the first light beam (1010) in the form of the second light beam (1012) and / or the further first light beam (1011) in the form of the third light beam (1013) to the point ( 1025), which represents a pivot point of the eye (405). Projektionsvorrichtung (1002) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement (1008) zumindest eine Hologrammschicht zum Umlenken des ersten Lichtstrahls (1010) umfasst, insbesondere wobei das Umlenkelement (1008) zumindest eine weitere Hologrammschicht zum Umlenken des die Bildinformation repräsentierenden weiteren ersten Lichtstrahls (1011) umfasst, wobei die weitere Hologrammschicht in einer anderen Lage als die Hologrammschicht angeordnet ist.Projection device (1002) according to one of the preceding claims, characterized in that the deflecting element (1008) comprises at least one hologram layer for deflecting the first light beam (1010), in particular wherein the deflecting element (1008) comprises at least one further hologram layer for deflecting the further one representing the image information first light beam (1011), wherein the further hologram layer is arranged in a different position than the hologram layer. Projektionsvorrichtung (1002) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Brillenglas (1006), wobei das Umlenkelement (1008) als Teil des Brillenglases (1006) realisiert ist, insbesondere eingegossen und/oder einlaminiert, und/oder auf das Brillenglas (1006) aufgebracht ist.Projection device (1002) according to one of the preceding claims, characterized by a spectacle lens (1006), the deflecting element (1008) being implemented as part of the spectacle lens (1006), in particular cast and / or laminated, and / or onto the spectacle lens (1006) is upset. Projektionsvorrichtung (1002) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Umlenkelement (1008) über zumindest einen Hauptanteil einer Oberfläche des Brillenglases (1006) erstreckt.Projection device (1002) according to Claim 7 , characterized in that the deflecting element (1008) extends over at least a major portion of a surface of the spectacle lens (1006). Projektionsvorrichtung (1002) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Augenpositionsermittlungseinheit zum Ermitteln einer Augenposition des Auges (405), wobei die Bilderzeugungseinheit (1004) ausgebildet ist, um den ersten Lichtstrahl (1010) und/oder den weiteren ersten Lichtstrahl (1011) in Abhängigkeit von der Augenposition zu erzeugen und/oder das Umlenkelement (1008) ausgebildet sein, um den zweiten Lichtstrahl (1012) und/oder den dritten Lichtstrahl (1013) in Abhängigkeit von der Augenposition umzulenken und/oder wobei die Augenpositionsermittlungseinheit ausgebildet ist, um die Augenposition unter Verwendung eines Lasers zu ermitteln.Projection device (1002) according to one of the preceding claims, characterized by an eye position determining unit for determining an eye position of the eye (405), the image generating unit (1004) being designed to generate the first light beam (1010) and / or the further first light beam (1011) to be generated depending on the eye position and / or the deflecting element (1008) be designed to deflect the second light beam (1012) and / or the third light beam (1013) depending on the eye position and / or wherein the eye position determination unit is designed to determine the eye position using a laser. Projektionsvorrichtung (1002) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Augenpositionsermittlungseinheit ausgebildet ist, um die Augenposition unter Verwendung eines Infrarotlichts zu ermitteln.Projection device (1002) according to Claim 9 , characterized in that the eye position determination unit is designed to determine the eye position using an infrared light. Projektionsvorrichtung (1002) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderzeugungseinheit (1004) ausgebildet ist, um den ersten Lichtstrahl (1010) und/oder den weiteren ersten Lichtstrahl (1011) derart zu erzeugen, dass die erste Bildinformation und/oder die zweite Bildinformation ein zumindest zweifarbiges, insbesondere mehrfarbiges Bild repräsentiert.Projection device (1002) according to one of the preceding claims, characterized in that the image generation unit (1004) is designed to generate the first light beam (1010) and / or the further first light beam (1011) in such a way that the first image information and / or the second image information represents an at least two-colored, in particular multicolored image. Verfahren (1300) zum Darstellen von Bildinformationen mittels einer Projektionsvorrichtung (1002) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (1300) folgende Schritte umfasst: Erzeugen (1305) zumindest des ersten Lichtstrahls (1010) und/oder des weiteren ersten Lichtstrahls (1011); und Umlenken (1310) des ersten Lichtstrahls (1010) in Form des die erste Bildinformation repräsentierenden zweiten Lichtstrahls (1012) und/oder des weiteren ersten Lichtstrahls (1011) in Form des die zweite Bildinformation repräsentierenden dritten Lichtstrahls (1013) in einen ersten Sichtbereich (1014) und/oder einen zweiten Sichtbereich (1018) des Auges (405), wobei der erste Lichtstrahl (1010) und/oder der weitere erste Lichtstrahl (1011) derart umgelenkt wird, dass sich der zweite Lichtstrahl (1012) und der dritte Lichtstrahl (1013) hinsichtlich einer Strahldivergenz unterscheiden und wobei der zweite Sichtbereich (1018) und der erste Sichtbereich (1014) zumindest überlappen.Method (1300) for displaying image information by means of a projection device (1002) according to one of the preceding claims, wherein the method (1300) comprises the following steps: Generating (1305) at least the first light beam (1010) and / or the further first light beam (1011); and Deflecting (1310) the first light beam (1010) in the form of the second light beam (1012) representing the first image information and / or the further first light beam (1011) in the form of the third light beam (1013) representing the second image information into a first viewing area (1014 ) and / or a second field of vision (1018) of the eye (405), the first light beam (1010) and / or the further first light beam (1011) being deflected in such a way that the second light beam (1012) and the third light beam ( 1013) differ in terms of beam divergence and wherein the second field of view (1018) and the first field of view (1014) at least overlap. Steuergerät (1020) mit einer Einheit (1610), die ausgebildet ist, um das Verfahren (1300) gemäß Anspruch 12 auszuführen und/oder anzusteuern.Control device (1020) with a unit (1610) which is designed to perform the method (1300) according to Claim 12 execute and / or control. Computerprogramm, das ausgebildet ist, um das Verfahren (1300) gemäß Anspruch 12 auszuführen und/oder anzusteuern. Computer program which is designed to carry out the method (1300) according to Claim 12 execute and / or control. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which the computer program is based Claim 14 is stored.
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